The worldwide emergence of viral diseases such as Zika, Dengue, Chikungunya, West Nile and Yellow Fever urge the search for solutions to eliminate their common vector, the Aedes aegypti mosquito. This paper describes the quantitative structure-activity relationship (QSAR) and docking studies of a series of nine 3-(3-aryl-1,2,4-oxadiazol-5-yl)propionic acids (AOPA), 1-9, previously published by our group. Additionally, three new 1,2,4-oxadiazoles, 10-12, have also been synthesized, characterized and studied. The QSAR and docking studies of all compounds, 1-12, clearly indicate that larger hydrophobic substituents such as biphenyl groups attached on position 3 in 1,2,4-oxadiazoles improve the larvicidal activity. It is worthwhile to mention that nanocapsulation of compounds 10-12 were necessary to help their dissolution in water and these three new 1,2,4-oxadiazoles also exhibited approximately equal or higher larvicidal activities compared to the former prototypes at stage L4.

As atividades antiinflamatórias de oito compostos 4-amino-2,6-diarilpirimidina-5-carbonitrilas foram sujeitas a uma análise QSAR baseada nos resultados de cálculos de estrutura eletrônica B3LYP/6-31G(d,p) e AM1. Análise de Componentes Principais e regressões baseados nesses dados indicam que compostos potencialmente mais ativos teriam menores valores de momentos de dipolo e de coeficientes de partição e também seriam afetados pelos valores de cargas dos átomos de carbono através dos quais os dois anéis aromáticos estão ligados ao anel pirimidínico. Duas novas moléculas foram previstas serem, ao menos, tão ativas como aquelas com as maiores atividades usadas no estágio de construção do modelo. Uma delas, tendo o grupo metoxila conectado a um dos anéis aromáticos, foi prevista ter um valor de atividade antiinflamatória de 52,3%. Essa molécula foi sintetizada e sua atividade experimental foi determinada em 52,8%, em concordância com a previsão teórica AM1. Esse valor é 5% maior que o maior valor usado para a modelagem.

The experimental anti-inflammatory activities of eight 4-amino-2,6-diarylpyrimidine-5-carbonitriles were subjected to a QSAR analysis based on results from B3LYP/6-31G(d,p) and AM1 electronic structure calculations. Principal component analyses and regressions based on these data indicate that potentially more active compounds should have low dipole moment and partition coefficient values and also be affected by the values of the charges of the carbon atoms through which the two aromatic rings are bonded to the pyrimidinic ring. Two new molecules were predicted to be at least as active as those with the highest activities used in the model building stage. One of them, having a methoxy group attached to one of the aromatic rings, was predicted to have an anti-inflammatory activity value of 52.3%. This molecule was synthesized and its experimental activity was found to be 52.8%, in agreement with the AM1 theoretical prediction. This value is 5% higher than the largest value used for modeling.

Cálculos de orbitais moleculares ab initio RHF e MP2 usando os conjuntos de base 4-31G**, 6-311G** e cc-pVTZ têm revelado que os valores de G D,A mostram uma boa correlação com transferências de cargas atômicas intermoleculares obtidas a partir de diferentes esquemas de partição para os complexos de hidrogênio CNH…CNH, NCH…CNH, CNH…NCH e NCH…NCH. Isto é especialmente evidente quando a distância da ligação de hidrogênio é progressivamente aumentada até 4,5 Å. Entretanto, valores de G D,A mostram uma melhor correlação linear com valores de deltaQ usando as cargas Mülliken corrigidas, que são obtidas do modelo carga-fluxo de carga-recobrimento (CCFO) para intensidades no infravermelho. Neste caso, ambos G D,A e deltaQ formam duas curvas exponenciais praticamente superpostas. Por outro lado, valores de G D,A mostram uma menor concordância com valores de deltaQ obtidos das cargas atômicas derivadas dos orbitais de ligação naturais. Isso é claramente verificado quando é considerada a taxa de decaimento exponencial de primeira ordem de G D,A versus deltaQ obtida de diferentes esquemas de partição de carga.

RHF and MP2 ab initio molecular orbital calculations using the 4-31G**, 6-311G** and cc-pVTZ basis sets have revealed that the Green's function matrix element (G D,A) values show a good correlation with the amount of intermolecular transferred charges obtained from different charge partitioning schemes for the CNH…CNH, NCH…CNH, CNH…NCH and NCH…NCH hydrogen bonded complexes. This is evident specially when the hydrogen bond distance is progressively increased from the equilibrium position until 4.5 Å. However, G D,A values show a better linear correlation with deltaQ values using corrected Mülliken charges, which are obtained from the charge-charge flux-overlap (CCFO) model for infrared intensities. In this case, both G D,A and deltaQcorr form two practically superposed exponential curves. On the other hand, G D,A values show a smaller agreement with deltaQ values obtained from atomic charges derived from natural bonding orbitals. This is clearly verified when considering the first order exponential decay rate of G D,A versus deltaQ obtained from different charge partitioning schemes.

Estudos teóricos usando os níveis de cálculo B3LYP e MP2 com um conjunto de base 6-31++G** foram empregados para caracterizar complexos de hidrogênio envolvendo pirazina e ácidos lineares HX com X= F, NC, CN e CCH. As propriedades moleculares destes complexos e as mudanças estruturais, eletrônicas e vibracionais que ocorrem nas espécies isoladas devido à formação da ligação de hidrogênio foram calculadas e comparadas com aquelas anteriormente estimadas em complexos do tipo-T envolvendo hidrocarbonetos insaturados simples como doadores de elétrons. Nossos cálculos mostraram que estas mudanças nos complexos de Pyz…HX são muito mais pronunciadas do que aquelas verificadas nos complexos do tipo pi...HX, assim como suas energias de ligação-H. Correções BSSE para as energias da ligação-H estimadas pelos cálculos B3LYP são aproximadamente três vezes menores que aquelas obtidas através dos cálculos MP2. Nossos cálculos também mostraram que ligações de hidrogênio mais fortes nos complexos Pyz...HX estão associadas com menores comprimentos de ligação-H, maiores valores de transferência de carga intermolecular e maiores deslocamentos para baixo na freqüência de estiramento H-X. A força dessas ligações de hidrogênio segue a ordem: X = F > X = NC > X = CN > X = CCH. Como esperado, a intensidade de estiramento H-X foi aumentada substancialmente após a formação da ligação. Finalmente, os novos modos vibracionais que surgem em decorrência da complexação foram também analisados.

Theoretical studies using the B3LYP and MP2 levels of calculation, with the 6-31++G** basis set, have been used to characterize hydrogen bonded complexes between pyrazine and HX linear acids with X = F, NC, CN and CCH. The molecular properties of these complexes and, the structural, electronic and vibrational changes that occur in the isolated species due to H-bond formation have been calculated and then, compared with those previously obtained in T-shaped complexes, involving simple unsaturated hydrocarbons as proton acceptors. Our calculations have shown that these changes in Pyz…HX complexes are much more pronounced than those observed in the pi…HX complexes, as well as their binding energies. BSSE corrections to the energy of binding-H estimated by the B3LYP results are approximately three times smaller than those obtained through MP2 results. Our calculations have also shown that stronger hydrogen bonds in the complexes Pyz…HX are associated with smaller H-bond length values, larger intermolecular charge-transfer and greater downward displacement to the stretching frequency H-X . The H-bond strength for these complexes follows the order: X = F > X = NC > X = CN > X = CCH. As expected, the H-X stretching intensity was enhanced substantially after the H-bond formation. Finally, the new vibrational modes that appear due to the complexation are also analyzed.

The ¹H NMR data set of a series of 3-aryl (1,2,4)-oxadiazol-5-carbohydrazide benzylidene derivatives synthesized in our group was analyzed using the chemometric technique of principal component analysis (PCA). Using the original ¹H NMR data PCA allowed identifying some misassignments of the proton aromatic chemical shifts. As a consequence of this multivariate analysis, nuclear Overhauser difference experiments were performed to investigate the ambiguity of other assignments of the ortho and meta aromatic hydrogens for the compound with the bromine substituent. The effect of the 1,2,4-oxadiazol group as an electron acceptor, mainly for the hydrogens 12,13, has been highlighted.

Gráficos de escores de PC1 e PC2 mostram como as geometrias calculadas dependem de características da função de onda molecular dos cis- e trans- difluoro e dicloroetilenos. PC1 e PC2 separam os resultados obtidos com e sem funções de polarização e com e sem a inclusão de correlação eletrônica. A qualidade das geometrias experimentais é analisada projetando-as nos gráficos dos escores. Usando este procedimento, a geometria de Takeo obtida a partir de transições de microondas não se compara com nenhuma dos cálculos ab initio para o cis-C2H2Cl2 , ao passo que a geometria de Schäfer obtida por espectroscopia de difração de elétrons está em boa concordância com aquelas de cálculos MP2/cc-pVDZ, MP2/cc-aug-pvDZ and CCD/cc-pVDZ.

PC1 and PC2 score graphs show how calculated molecular geometries depend on characteristics of the molecular wave-functions of cis- and trans- difluoro- and dichloroethylene. PC1 and PC2 separate the results obtained with or without polarization functions and with or without the inclusion of electronic correlation. The quality of the experimental geometries are analyzed projecting them on the PC score graphs. Using this procedure, Takeo's geometry obtained from microwave transitions does not compares with any of the ab initio calculations for cis-C2H2Cl2 , whereas Schäfer's geometry obtaines from gas electron diffraction spectroscopy is in good agreement with the MP2/cc-pVDZ, MP2/cc-aug-pVDZ and CCD/cc-pVDZ calculations.

A técnica quimiométrica Planejamento Fatorial de Dois Níveis foi usada para avaliar os efeitos principais e de interação de modificações da função de onda no cálculo da diferença de energia (DE) entre os isômeros cis e trans 1,2-dihaloetilenos, C2H2X2 (X=F e Cl). O perfil fatorial é bastante diferente para esses dois sistemas. Os maiores efeitos no conjunto de base para a descrição do cis-1,2-difluoroetileno como o isômero mais estável são funções de polarização e funções difusas. Em contraste, correlação eletrônica, a nível MP2, e a inclusão de funções de polarização no conjunto de base são os maiores efeitos descrevendo o cis-1,2-dicloroetileno como o isômero mais estável. Em ambos os sistemas, os efeitos de interação são menores que os efeitos principais.

The chemometric technique Two Level Factorial Design was used to evaluate the principal and interaction effects of wave function modifications on calculated energy differences (DE) between the cis and trans isomers of 1,2-dihaloethylenes, C2H2X2 (X=F and Cl). The factorial profile of DE is quite different for these systems. The addition of polarization and diffuse functions to the basis set have the largest effects in describing cis 1,2-difluoroethylene as the most stable isomer. In contrast electronic correlation, at the MP2 level, and the inclusion of polarization functions in the basis set have the largest effects in describing the cis form as the most stable one in the 1,2-dichloroethylenes. In both systems the interaction effects are smaller than the principal effects.

This work reviews some applications of ab initio molecular orbital calculations to the elucidation of structures of interstellar molecules. The case of the CnNH (n=1, 3 and 5 ) carbenes is extensively analyzed and discussed. Theoretical conformational analysis and predicted values for the rotational constants and dipole moments of the singlet state of C5NH are reported for the first time and a comparison is performed with results previously obtained for C3NH and CNH.