Es bien conocido el hecho de que la alanina —como todos los alfa-aminoácidos— presenta dos formas moleculares que no se pueden superponer (los estereoisómeros L y D).
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| L-alanina | D-alanina |
Los organismos vivos son capaces de diferenciar estas dos formas, y la mayoría de ellos puede sintetizar o metabolizar sólo los L-aminoácidos (Ramsey Bronk 1973).
Cuando se trata de minimizar la energía de la L-alanina empleando alguno de los métodos de la Química Computacional para determinar estructuras electrónicas, se enfrenta uno con el siguiente problema: esta molécula tiene innumerables confórmeros. En particular, la unión entre el átomo de carbono del grupo carboxilo y el átomo de carbono alfa puede rotar dando lugar a dos posiciones a las cuales corresponden mínimos relativos de la energía. En una, el grupo oxhidrilo y el grupo amino están del mismo lado (cis); en la otra, están en lados distintos (trans).
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| confórmero cis | confórmero trans | |
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coordenadas de los átomos (formato de Gaussian) |
coordenadas de los átomos (formato de Gaussian) |
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Dos posiciones de energía mínima para la molécula
de L-alanina |
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La pregunta es: ¿Se puede preveer cuál de las dos tiene menos energía para descartar la otra y ahorrar un cálculo? Invito al lector a que haga uso de su intuición y arriesgue una respuesta antes de leer lo que sigue. (Debo confesar que yo no he tenido éxito al hacerlo.)
Aplicando el método ab initio de Hartree-Fock (Foresman y Frisch 1996), con la función de onda Closed-Shell Restricted y el conjunto base STO-3G, por medio del software Gaussian 98 se obtienen los siguientes resultados:
| confórmero | energía (SCF), Ha |
| cis | -321.71744 |
| trans | -321.71651 |
El confórmero cis es el de
menos energía. Si su intuición falló, le puede servir de consuelo el hecho de
que la diferencia es del 0,0003% (3 por millón). Otro consuelo: en el caso de
la L-valina, el confórmero trans es el
de menos energía (!).
REFERENCIAS
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Ramsey Bronk, J. 1973 Chemical Biology
Londres: MacMillian -
Foresman, J. y &Aelig;. Frisch 1996 Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, (2da. ed.)
Pittsburgh: Gaussian, Inc. -
Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G.A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu,G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; González, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andrés, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S. y J. A. Pople 1998 Gaussian 98 (Revision A.7)
Pittsburgh: Gaussian, Inc.
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