Investigación estructural y vibracional de Quinuclidina usando SQMFF y cálculos DFT

Resumen

Introducción: Quinuclidina es una base orgánica muy fuerte que se usa como catalizador y ligando en la preparación de alcaloides con actividades antagonistas del receptor del M3 muscarinico. A la fecha, las propiedades estructurales y vibracionales así como las asignaciones de sus espectros de infrarrojo y Raman no están reportadas. De aquí, en esta investigación se presenta un estudio combinado sobre las estructuras de la base libre (BL), catiónica (CA) y clorhidrato de quinuclidina (HCl) (Fig. 1) combinando los espectros vibracionales con cálculos teóricos B3LYP/6-311++G** y el procedimiento de campo de fuerza mecánico cuántico escalado (SQMFF). Los campos de fuerza armónicos y las constantes de fuerza escaladas de aquellas tres especies fueron calculados en fase gaseosa y en solución acuosa usando coordenadas internas normales y factores de escala. Resultados: Se obtuvieron buenas correlaciones comparando los espectros teóricos de IR (Fig 2) y Raman de las tres especies con los correspondientes experimentales. La ausencia de una fuerte banda a 1703 cm^-1 de la especie clorhidrato asignada al modo de estiramiento H-Cl del enlace N1-H22•••Cl23 en el espectro ATR experimental de quinuclidina sugiere la presencia de la base libre y catiónica en ambos medios.

Se reportaron las principales constantes de fuerza de tres especies. El carácter iónico del enlace N1-H22•••Cl23 de las especies de HCl en solución acuosa evidencia una carga positiva de Mulliken en el átomo de N1, lo que indica que esta especie está en forma catiónica. Se reportan las energías de solvatación en agua de las tres especies teniendo los mayores valores la especie catiónica. Las especies FB, CA y HCl de rimantadina son menos reactivas que las correspondientes a quinuclidina, en ambos medios estudiados, justificado por su mayor valor de GAP, y probablemente por su menor índice de nucleofilicidad global. Conclusión: Estos diferentes comportamientos observados en las propiedades estructurales las tres especies de quinuclidina, probablemente podrían explicar las diferencias observadas en las intensidades de las bandas predichas en los espectros vibracionales y electrónicos de estas especies.