Sesión científicaPremiosNobel 2013
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catalítica o enzima, era descritode formamás aproximada. Nacía así la simulación
multiescala, o hermanamiento de las diferentes escalas de descripciónmolecular
comopuedenser laquímicacuánticay lamecánicamolecular.
A mitad de los 70, Warshel y Levitt extendieron esta aproximación a
sistemas moleculares más grandes, como la acción de un inhibidor de la tripsina
pancreáticaya la formacióndel ióncarbonioenel sitioactivode la lisozima. (1)
Estametodología ha sido posteriormente utilizada con éxito para estudiar
los procesos complejos no sólo enquímica orgánica ybioquímica, sino también en
catálisisheterogénea, cálculosdevaloresdepKa, propiedades redox, predicciónde
propiedades espectroscópicas. Pero lo más importante es que ha abierto una
cooperación fructífera entre los químicos experimentales y teóricos, permitiendo
solucionar problemas que hace unos años no podrían ser abordados con detalle y
han contribuido de forma especialmente importante en muchos campos, entre
otrosel del diseñode fármacos.
2.MECANICACUANTICA
La química cuántica aborda la dinámica y distribución de electrones en un
sistemamolecular, en formade funcióndeondamolecular,Y. Esta, se relaciona con
la energía del sistemamediante la ecuación de Schrödinger, que si consideramos
su formulación independiente del tiempo, toma la forma de la siguiente ecuación
diferencial:
)(
)(
r
r
E H
ψ
ψ
=
(
1)
H
es un operador (llamado Hamiltoniano) asociado a la energía cinética y
potencial de núcleos y electrones. Esta ecuación es una “ecuación de valores
propios” (
eigenvalue
), debido a que el operador
H
, actuando sobre la funciónY,
produce un múltiplo de la función, en este caso, multiplicada por el valor de la
energía,
E,
correspondienteal estadodescritopor la funcióndeonda
.
La resolución
de esta ecuación nos llevará a varias soluciones posibles, correspondientes a
estados estacionarios de lamolécula, cadauno caracterizadopor unadeterminada
función de onda Y con un valor de E asociado a ella. La solución que obtiene el
menorvalordeenergíacorrespondeal estadobasal (
groundstate
). Laobtenciónde
solucionesdeestaecuación, salvoparacasosmuysencillos, es compleja, yrequiere
la introduccióndeunaseriedeaproximaciones:
•
AproximacióndeBorn-‐Openheimer: asumequeelmovimientode los
núcleos se puede desacoplar del movimiento de los electrones, debido a la
pequeñamasadeestos respectoa losnúcleos.
•
Descripción de los orbitales atómicosmediante un determinante de
