Estudio mecánico cuántico de los compuestos presentes en la quinua (Chenopodium quinoa) con potencial actividad antioxidantes mediante teoría funcional de la densidad y la determinación de relaciones entre su estructura y reactividad (QSAR)

El objetivo general del proyecto es Evaluar la actividad antioxidante de los compuestos presentes en la Quinua (Chenopodium quinoa), mediante metodologías teóricas usando aproximaciones Ab Initio y DFT, en concordancia con los índices de reactividad de la teoría de reactividad química propuesta por Parr-Pearson y el diseño de un modelo que pueda relacionar la estructura y reactividad (QSAR) de los compuestos presentes en la Quinua. La metodología de investigación se utilizará el programa computacional Gaussian 09-D1 haciendo uso de los funcionales de intercambio y correlación, mediante la aproximación de híbridos globales de gradiente generalizado o meta-GGA de Truhlar (M05-2X). El conjunto base a ser utilizado para modelar las funciones de onda centradas en los átomos, será la UGBS (Universal Gaussian Basis Set). Modelo de embebimiento en el continuo (SMD). Optimización de estructuras de los compuestos con potencial actividad antioxidante, determinación su estructura en el estado fundamental. Todos los cálculos termodinámicos y cinéticos se realizarán incluyendo la corrección en el punto cero (ZPE). Se calculará las energías de su primer catión y anión, potenciales de ionización y afinidad electrónica. Adicionalmente se calculará la función de localización electrónica para los estados fundamentales, así como las hipersuperficies de potencial electrostático. Se generará las diferentes especies protonadas posibles de cada una de los compuestos propuestos. Las estructuras protonadas, se procederá a minimizar nuevamente a través del uso de la funcional de intercambio y correlación de Truhlar y la bases ya indicada. Se calculará la afinidad protónica, y de esta forma seleccionar la de menor energía (mayor ocurrencia en la naturaleza) para poder trabajar con ella, luego se procederá a hallar él estado de transición para la interacción de cada uno de los compuestos protonados con el radical libre derivado del ácido nitroso (HNO) y el peróxido de hidrógeno (H2O2). Se evaluará las propiedades termodinámicas y cinéticas, considerando la corrección de la energía vibracional en el punto cero. Se calculará la energía libre de Gibbs y la entalpia para las reacciones de los compuestos con potencial actividad antioxidante y la contante de velocidad. Con todos los resultados se evaluará diferentes modelos de relación estructura reactividad (QSAR) para los compuestos, prediciendo su actividad antioxidante relativa al radical libre 2,2,6,6,-tetrametilpiperidin-1-iloxil (TEMPO). Si los compuestos propuestos presentan valores semejantes o superiores a este antioxidante de recurrencia natural, entonces se puede decir que su actividad antioxidante es de importancia biológica. Los resultados finales esperados son: a) Determinar su capacidad de atrapadores de espín. Así crear una base solidad para futuras investigaciones que puedan estar orientada a la hemisíntesis de compuestos orgánicos de origen natural. Generando un valor agregado a los productos de origen andino, como es el caso de la Quinua (Chenopodium quinoa); b) Formar 02 tesistas a nivel de postgrado; c) Vincular a los investigadores (principales y asociados) en una red nacional de Ingeniería Molecular, con sólidas bases teóricas (Química Cuántica); d) Los resultados obtenidos, serán publicados en revistas internacionales con impactos ISI; e) 03 artículos científicos en revistas indexadas; f) Presentación de los resultados en congresos nacionales e internacionales; g) Ajuste de la metodología de QM-ORSA mediante el uso de conjuntos de bases universal (UGBS), minimizando el error de superposición de base, así como la propuesta un nuevo método QSAR para los antioxidantes presentes en la Quinua (Chenopodium quinoa) en relación a los diferentes índices de reactividad global y local según la teoría de reactividad química de Parr-Pearson. La Entidad Ejecutora es la Universidad Católica de Santa María (Arequipa).