Dinámica Topológica de un Par de Iones Radicales: Evaluación Experimental y Computacional en la Escala de Tiempo Nanosegundos Relevante
Autores: Quast, Helmut; Gescheidt, Georg; Spichty, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Dinámica Topológica de un Par de Iones Radicales: Evaluación Experimental y Computacional en la Escala de Tiempo Nanosegundos Relevante
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Química
Palabras clave
Procesos químicos
Entornos fluidos
Reactividad
Simulaciones de dinámica molecular
Pares de iones
Predicciones teóricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los procesos químicos ocurren principalmente en entornos fluidos donde los socios de reacción se encuentran a través de la difusión. Los encuentros bimoleculares tienen lugar en una escala de tiempo de nanosegundos. El entorno químico (por ejemplo, moléculas de disolvente, (contra)iones) tiene una influencia decisiva en la reactividad, ya que determina el tiempo de contacto entre dos moléculas y afecta la energía. Para entender la reactividad a nivel atómico y en la escala de tiempo dinámica adecuada, es crucial combinar datos experimentales y teóricos que coincidan. Aquí, hemos utilizado simulaciones de dinámica molecular de átomos completos para acceder a la escala de tiempo clave (nanosegundos) utilizando un Hamiltoniano QM/MM. Los pares de iones que consisten en un ion radical y su contraión son sistemas ideales para evaluar las predicciones teóricas porque reflejan la dinámica en una escala de tiempo apropiada cuando se estudian mediante espectroscopía EPR dependiente de la temperatura. Hemos investigado un anión radical de diketona con su contraión de tetraetilamonio. Hemos establecido un camino de transición en forma de embudo que conecta dos sitios de complejación (equivalentes). El acuerdo entre la simulación de dinámica molecular y los datos experimentales presenta un nuevo paradigma para las interacciones ion-ion. Este estudio demuestra ejemplarmente el impacto del entorno molecular en los estados topológicos de los intermediarios de reacción y cómo estos estados pueden ser elucidado de manera consistente a través de la combinación de teoría y experimento. Anticipamos que nuestros hallazgos contribuirán a la predicción de transformaciones bimoleculares en la fase condensada con relevancia para la síntesis química, polímeros y actividad biológica.
Descripción
Los procesos químicos ocurren principalmente en entornos fluidos donde los socios de reacción se encuentran a través de la difusión. Los encuentros bimoleculares tienen lugar en una escala de tiempo de nanosegundos. El entorno químico (por ejemplo, moléculas de disolvente, (contra)iones) tiene una influencia decisiva en la reactividad, ya que determina el tiempo de contacto entre dos moléculas y afecta la energía. Para entender la reactividad a nivel atómico y en la escala de tiempo dinámica adecuada, es crucial combinar datos experimentales y teóricos que coincidan. Aquí, hemos utilizado simulaciones de dinámica molecular de átomos completos para acceder a la escala de tiempo clave (nanosegundos) utilizando un Hamiltoniano QM/MM. Los pares de iones que consisten en un ion radical y su contraión son sistemas ideales para evaluar las predicciones teóricas porque reflejan la dinámica en una escala de tiempo apropiada cuando se estudian mediante espectroscopía EPR dependiente de la temperatura. Hemos investigado un anión radical de diketona con su contraión de tetraetilamonio. Hemos establecido un camino de transición en forma de embudo que conecta dos sitios de complejación (equivalentes). El acuerdo entre la simulación de dinámica molecular y los datos experimentales presenta un nuevo paradigma para las interacciones ion-ion. Este estudio demuestra ejemplarmente el impacto del entorno molecular en los estados topológicos de los intermediarios de reacción y cómo estos estados pueden ser elucidado de manera consistente a través de la combinación de teoría y experimento. Anticipamos que nuestros hallazgos contribuirán a la predicción de transformaciones bimoleculares en la fase condensada con relevancia para la síntesis química, polímeros y actividad biológica.