Theoretical EPR study of Nitroindazoles: 3-Alkoxy, 3-Hydroxy and 3-Oxo Derivatives

Abstract

Um estudo de DFT em derivados 5-NI foi realizado em diferentes níveis de teoria, a fim procurar a melhor metodologia para calcular constantes de acoplamento hiperfinas (hfccs), distribuições da densidade da rotação e propriedades eletrônicas, sabendo-se que é difícil obter boa concordância entre os valores de hfccs calculados e experimentais para compostos radicais centrados no nitrogênio. Os híbridos funcionais diferentes B1LYP, B3LYP e PBE0 foram usados conjuntamente com vários meios para aumentar o tamanho da base estudada. O modelo de C-PCM foi considerado para interações do soluto-solvente. As comparações de nossos cálculos com os dados experimentais precedentes obtidos por meio de medidas de EPR e raios-X confirmaram que esta aproximação computacional representa importante avanço. Nossos resultados indicaram que os efeitos solventes e a consideração de funções difusas são os fatores mais importantes no cálculo de constantes hiperfinas de acoplamento para este sistema nitro-heterocíclico. Foi verificado também que algumas propriedades eletrônicas calculadas como orbital de LUMO, funções condensadas de Fukui para ataques nucleofílico e afinidade de elétron não são correlacionadas como esperado com a atividade biológica. A DFT study on 5-NI derivatives was carried out at different levels of theory, in order to seek for the best methodology that helps us to calculate hyperfine coupling constants (hfccs), spin density distributions and electronic properties, since it is difficult to obtain a good agreement between calculated and experimental hfccs for nitrogen center radical compounds. Different functional hybrids namely B1LYP, B3LYP and PBE0 were used in conjunction with various medium to large size basis sets. C-PCM model was considered for solute-solvent interactions. Comparisons of our calculations with previous experimental data obtained from EPR and X-ray techniques confirmed that this computational approach represents an important aid. Our results indicated that solvent effects and consideration of diffuse functions are the most important factors on the calculation of hyperfine coupling constants for this nitro-heterocyclic system. Also, we found that some electronic properties calculated (LUMO orbital, condensed Fukui functions for nucleophilic attacks and electron affinity) do not correlate as expected with the biological activity.