Cálculos cuánticos de resonancia magnética nuclear empleados en el desarrollo de una probabilidad para asignación estereoquímica

Abstract

Resumen: La caracterización y elucidación estructural de nuevas moléculas orgánicas complejas es una tarea altamente desafiante. Entre las diferentes técnicas espectroscópicas para llevar a cabo este propósito, la Resonancia Magnética Nuclear es la más útil. Una vez que se ha determinado la conectividad total de la molécula, el trabajo más difícil es determinar su estructura 3D sin errores estereoquímicos. La química computacional moderna ha contribuido significativamente a prevenir estos errores. En este contexto, hemos desarrollado algunas herramientas para interpretar la correlación entre los datos de RMN experimentales y calculados que contribuyen significativamente al proceso de elucidación estructural. La probabilidad de DP4 es uno de los enfoques más sofisticados y populares para la asignación estereoquímica de moléculas orgánicas usando cálculos de desplazamiento químico GIAO NMR cuando solo está disponible un conjunto de datos experimentales. Para mejorar el rendimiento del método, hemos desarrollado una probabilidad modificada (DP4 +), cuyas diferencias principales con respecto a la DP4 original son la inclusión de datos sin escala y el uso de niveles de teoría más elevados para el procedimiento de cálculo de RMN. Con estas modificaciones, se logró una mejora significativa en el rendimiento general, proporcionando resultados precisos y confiables en el establecimiento de la estereoquímica de 48 compuestos isoméricos desafiantes.

Abstract: The characterization and structural elucidation of isolated complex organic molecules are a highly challenging task. Among the different spectroscopic techniques to carry out this purpose, the Nuclear Magnetic Resonance is the most useful one. Once the total connectivity of the molecule has been determined, the hardest job is to determine its 3D structure without stereochemical errors. Modern computational chemistry has contributed significantly to preventing these errors. In this context, we have developed some tools to interpret the correlation between experimental and calculated NMR data that contribute significantly to structural elucidation process. The DP4 probability is one of the most sophisticated and popular approaches for the stereochemical assignment of organic molecules using GIAO NMR chemical shift calculations when only one set of experimental data is available. In order to improve the performance of the method, we have developed a modified probability (DP4+), whose main differences from the original DP4 are the inclusion of unscaled data and the use of higher levels of theory for the NMR calculation procedure. With these modifications, a significant improvement in the overall performance was achieved providing accurate and confident results in establishing the stereochemistry of 48 challenging isomeric compounds.