Caracterización de la conformación de los complejos lantánidos ((III) -DOTA mediante investigación ab initio en el...

Área de la Ciencia:

• Química computacional es la química computacional.
• Química Inorgánica La Química Inorgánica es la química inorgánica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• Los complejos de lantánidos, particularmente aquellos con DOTA (1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7,10-ácido tetraacético), son cruciales como agentes de contraste en las imágenes de resonancia magnética médica (IRM).
• Comprender su comportamiento conformacional y las geometrías de coordinación es esencial para optimizar su eficacia y seguridad.
• Los cálculos ab initio ofrecen una poderosa herramienta para investigar estas propiedades a nivel molecular.

Objetivo del estudio:

• Para caracterizar el comportamiento conformacional de cuatro sistemas lantánido-DOTA ([Ln(DOTA) (((H(2) O) ] ((-), donde Ln = La, Gd, Ho, Lu) utilizando métodos computacionales.
• Para comparar geometrías calculadas, energías y espectros de RMN con datos experimentales para su validación.
• Para aclarar los mecanismos y la energética de la interconversión entre diferentes geometrías de coordinación.

Principales métodos:

• Los cálculos ab initio, incluidas las optimizaciones geométricas y los cálculos de energía, se realizaron en el vacío y en solución acuosa utilizando el modelo de continuo polarizable (PCM).
• Se emplearon los métodos de la teoría funcional de densidad (DFT) y Hartree-Fock (HF) con potenciales de núcleo efectivos (ECP) para los lantánidos.
• Se utilizaron los métodos de Orbitales Atómicos Independientes de Escala (GIAO) y Conjunto Continuo de Transformaciones de Escala (CSGT) para los cálculos de la constante de blindaje de RMN.

Principales resultados:

• Se identificaron dos geometrías de coordinación distintas, el antiprismático cuadrado (A) y el antiprismático invertido (IA), para los sistemas [Ln(DOTA)
• El número de coordinación varió, con el isómero IA del complejo Lu siendo octacoordinado en solución, alineándose con los hallazgos experimentales.
• Las predicciones computacionales para las barreras de isomerización complejas Lu-DOTA y los desplazamientos químicos de la RMN (13)C coincidieron estrechamente con los valores experimentales, validando el enfoque computacional.

Conclusiones:

• El estudio demuestra con éxito la capacidad de los cálculos ab initio para predecir con precisión las propiedades estructurales y fisicoquímicas de los complejos lantánido-DOTA.
• Los hallazgos proporcionan información sobre las preferencias conformacionales de estos complejos a través de la serie de lantánidos y en diferentes entornos (en vacío frente a solución).
• Este enfoque computacional ayuda en la caracterización de los complejos de lantánidos, apoyando el desarrollo de agentes de contraste avanzados de resonancia magnética.