Estudio de propiedades moleculares del glifosato usando métodos químico-cuánticos computacionales / Study of molecular properties of glyphosate using chemical-quantum computational methods

RESUMEN

En este trabajo de investigación se realizó un estudio computacional del glifosato calculando detalladamente las propiedades moleculares del mismo. Se logró a través de este trabajo la caracterización del herbicida glifosato, presentado valores de longitudes de enlace y ángulos así como de propiedades químicas de interés en estudios QSAR, de energías y de bioactividad obtenidos por métodos mecano cuánticos utilizando la mecánica molecular, semiempirico y ab initio. Se analizaron los resultados obtenidos al comparar los datos experimentales del glifosato con los obtenidos computacionalmente demostrando una buena correlación. La estructura del glifosato fue trazada usando la interfaz de Hyperchem; esta fue sometida a cálculos de optimización geométrica inicialmente de Mecánica Molecular para obtener la estructura más estable, posteriormente todas las estructuras fueron analizadas mediante el método semiempirico PM3 para obtener valores más confiables de energía y geometría. Para el método ab initio se usó la base 3-21G. La minimización de la energía de las estructuras se desarrolló por el método Fletcher-Reeves de gradiente conjugado hasta un valor de gradiente RMS (root-mean-square) menor a 0,100 Kcal/(A°mol) o un máximo de 500 ciclos de iteración, el límite de convergencia SCF empleado fue de 0,001 Kcal/mol. Las propiedades moleculares necesarias en QSAR (Relaciones estructura actividad) y la predicción de bioactividad se realizó en el software quimio informático Molinspiration. El ordenamiento de los datos numéricos, las gráficas, regresiones y el ANOVA se realizaron en Excel 2015. Los valores encontrados de longitud de enlace resultan muy satisfactorios, se encontró que el estadístico F (0,1574) es menor al valor crítico (2,479) y la P es mayor a 0,05, aceptándose la hipótesis nula, la desviación media absoluta resultó 0,27Å. La regresión dió coeficientes r2 de 0,89-0,86 y 0,76 para el método semiempirico, mecánica molecular y ab initio respectivamente.Para los ángulos, los valores encontrados también son satisfactorios, el estadístico F (0,226 ) valor crítico (2,43) y la P es mayor a 0,05, desviación media absoluta encontrada fue de 5,02 grados.

ABSTRACT

In this research work a computational study of glyphosate was carried out, calculating in detail the molecular properties of it. Through this work, the characterization of the glyphosate herbicide was achieved, presenting values of link lengths and angles as well as chemical properties of interest in QSAR studies, of energies and bioactivity obtained by quantum mechano methods using molecular, semi-empirical and ab-mechanical mechanics. Initio the results obtained were analyzed by comparing the experimental data of glyphosate with those obtained computationally demonstrating a good correlation. The structure of glyphosate was plotted using the Hyperchem interface; this was subjected to geometric optimization calculations initially of Molecular Mechanics to obtain the most stable structure, subsequently all structures were analyzed using the PM3 semi-empirical method to obtain more reliable energy and geometry values. For the ab initio method, the 3-21G base was used. The energy minimization of the structures was developed by the Fletcher-Reeves method of conjugate gradient up to a RMS (root-mean-square) gradient value less than 0,100 Kcal / (A°mol) or a maximum of 500 iteration cycles , the SCF convergence limit used was 0,001 Kcal / mol. The molecular properties required in QSAR (Activity structure relationships) and bioactivity prediction were performed in the Molinspiration computer chemo software. The ordering of the numerical data, the graphs, regressions and the ANOVA were performed in Excel 2015. The values found for link length are very satisfactory, it was found that the F statistic (0,1574) is less than the critical value (2,479) and the P is greater than 0.05, accepting the null hypothesis, the absolute mean deviation was 0.27Å. The regression gave r2 coefficients of 0,89-0,86 and 0,76 for the semi-empirical method, molecular mechanics and ab initio respectively. For the angles, the values found are also satisfactory, the statistical F (0,226) critical value (2,43) and P is greater than 0,05, absolute mean deviation found was 5,02 degrees.