Reconocimiento molecular en aromáticosdepa.fquim.unam.mx/jesusht/sfi_reconocimiento_trp.pdf · de...
Transcript of Reconocimiento molecular en aromáticosdepa.fquim.unam.mx/jesusht/sfi_reconocimiento_trp.pdf · de...
Reconocimiento molecular en aromáticos
Tania Rojo Portillo
Seminario: Fuerzas intermoleculares
Interactions with Aromatic Rings in
Chemical and Biological Recognition
Emmanuel A. Meyer, Ronald K.
Castellano, and Francois Diederich
Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, No. 11
1
Contenido
2
INTERACCIONES
Introducción
π- stacking
T-Shaped
CH – π
Puentes de hidrogeno - π
Catión – π
Hexafluorobencenos
Sulfuros
TERMODINÁMICA EN COMPLEJOS
ESTRUCTURA CRISTALINA
Interacciones no covalentes que implican anillos aromáticos son fundamentales para el reconocimiento proteína-ligando y se da para el diseño de fármacos.
3
INTRODUCCIÓN
Complejo de la enzima acetilcolinesterasa con la droga E2020 (Aricept)
G. Kryger, I. Silman, J. L. Sussman, J. Physiol. 1998, 92, 191 – 194 G. Kryger, I. Silman, J. L. Sussman, Structure 1999, 7, 297 – 307.
Interacciones • Relevancia biológica
Las interacciones aromático – aromático juegan un papel
esencial en la estructura biológica de macromoléculas como
en el ADN y proteínas, así como su interacción con pequeñas
moléculas.
Burley y Petsko demostraron en un estudio de 34 proteínas
que en promedio el 60% de las cadenas laterales de
aromáticos involucran interacciones π-π.
4
INTERACCIONES
C. Janiak. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2000, 3885-3896
Modelos de interacción propuestos
a) Hibridación de un átomo de carbono (sp2) en un sistema π.
b) Interacciones electrostáticas entre la distribución de carga π como una función de orientación. [Hunter y Sanders 1990]
5 Hunter, C. A.; Sanders J. K. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 5525
Donador – aceptor
Cargas atómicas
Hidrofóbico
Hunter y Sanders
Sandwich T-shaped parallel-displaced edge-to-face stacking
Energías de enlace
De 1.8 2.7 2.8 kcal/mol
D0 2 2.4 2.7 kcal/mol
Las geometrías del dímero del Benceno has sido modeladas utilizando una base aug-cc-pVTZ utilizando un modelo de teoría de perturbaciones Møller-Plesset (MP2).
Sinnokrot, M.,Valeev, E., Sherrill, D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10887-10893
R. Laatikainen, J. Ratilainen, R. Sebastian, H. Santa J. Am. Chem. Soc. 1995,117, 11006-11010
J.M. Steed, T.A. Dixon, W. Klemperer . J. Chem. Phys. 1979. 70( 11).
6
INTERACCIONES
SAPT para dímero de benceno
• Stacking (paralelo- desplazado)
7
• Forma T (borde-cara)
R. Podeszwa, R. Bukowski, K Szalewicz. J. Phys. Chem. A .2006, 110, 10345-10354
C. Hunter , J. Sanders. J. Am. Chem. Soc.,1990 Vol. 112, No. 14, 5525-5534
INTERACCIONES
Cálculo semiempírico (AM1) del potencial electrostático
de superficies pinzas moleculares y de moléculas 1)
Benceno, 2) p-Difluorobenceno, 3) p-Dicianobenceno, 4)
p-Dinitrobenceno y 5) 7,7,8,8-Tetracianoquinodimetano.
Código de colores de -25 (rojo) a 25 Kcal/mol (azul)
8
INTERACCIONES
M. Kamieth, F. Klärner, F. Diederich. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, No. 23
π-stacking
• Empaquetamiento cristalino: precursor de un inhibidor de la
trombina
9
INTERACCIONES
T-shaped
10
INTERACCIONES
G. Hold. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11192-11193
C-H/π
11 C. Pace, D. Kim, J. Gao. Chem. Eur. J. 2012, 18, 5832 – 5836
INTERACCIONES
Puentes de hidrogeno con sistemas π
Constantes de asociación ka
2.3 ± 0.4 *102 M-1
3.4 ± 0.6 *102 M-1
1.0 ± 0.5 *106 M-1
12
Ejemplo de interacción N-H/π en un complejo
de macrobiciclo ciclofano con imitador de
serotonina.
Complejo de inclusión 1,4-Dicarbonilicos con macrociclo de tetramida
H. Adams, F. Carver, C. Hunter, N. Osborne. Chem.Commun. 1996, 2529 – 2530
M. J. Cloninger, H.W. Whitlock. J. Org. Chem. 1998, 63, 6153-6159
INTERACCIONES
A - H --- B
Catión-π Esta es una interacción atractiva que se establece entre un catión y un
sistema simple con electrones
Tipos de interacción catión-π que pueden ser observadas
13 E. Meyer, R. Castellano, F. Diederich. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, No. 11
INTERACCIONES
• Interacciones Catión-pi SAPT0/jun-cc-pVDZ
14 C. David Sherrill. Acc. Chem. Res., 2013, 46 (4), pp 1020–1028
Aromático - Hexafluorobenceno
15 F. Ponzini, R. Zagha, K. Hardcastle, J. S. Siegel. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2323 –2325.
INTERACCIONES
16
G. W. Coates, A. R. Dunn, L. M. Henling, J. W. Ziller, E. B. Lobkovsky, R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3641 –3649.
INTERACCIONES
sulfuro-aromático
17 E. Meyer, R. Castellano, F. Diederich. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, No. 11
INTERACCIONES
Formación de complejos aromáticos
Tabla 1: Parámetros termodinámicos que describen la
complejación entre ciclofano y benceno 1,4 disustituido
18
TERMODINÁMICA EN COMPLEJOS
Ciclofano con la inclusión de diferentes sustituyentes
D. B. Smithrud, T.B. Wyman, F. Diederich, J. Am. Chem. Soc.1991, 113, 5420 – 5426
Dependencia del disolvente Tabla 2: Características termodinámicas para la formación del
complejo en disolventes de diferente solubilidad
19
TERMODINÁMICA EN COMPLEJOS
D. B. Smithrud, T.B. Wyman, F. Diederich, J. Am. Chem. Soc.1991, 113, 5420 – 5426
Estructuras cristalinas
• Los RX proveen información precisa de la estructura molecular
de complejo así como las interacciones.
20
ESTRUCTURAS CRISTALINAS
Vistas ortogonales de los vecinos próximos en la estructura del benceno
G. Klebe, F. Diederich. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 1993,345, 37-48
21
ESTRUCTURAS CRISTALINAS
Empaquetamiento cristalino de benceno con un complejo de Ciclofano
G. Klebe, F. Diederich. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 1993,345, 37-48
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
22