Caracterización de enlaces de hidrógeno de baja barrera. 6. Efectos de la polaridad de la cavidad en el sistema modelo de ácido fórmico−anión formato. Una investigación ab initio y DFT

Los cálculos de orbitales moleculares ab initio y de la teoría del funcional de la densidad de alto nivel que incorporan los efectos de la polaridad de la cavidad mediante el uso de simulaciones de campo de reacción autoconsistente (SCIPCM) revelan que el enlace de hidrógeno corto y fuerte formado entre una molécula de ácido fórmico y un anión formato se debilita de forma significativa, pero de ningún modo por completo, por la presencia de una cavidad extremadamente polar. Estos resultados sugieren que, incluso si el sitio activo de una enzima presentara un entorno tan polar como el agua acuosa, la formación de un enlace de hidrógeno de baja barrera, o corto y fuerte, seguiría siendo unos 8 kcal/mol más favorable que el correspondiente enlace de hidrógeno débil, tradicional y neutro, como el formado entre dos moléculas de ácido fórmico. El enlace de hidrógeno corto y fuerte formado entre un ácido fórmico y un anión formato es claramente mucho más sensible a los efectos de su entorno que un enlace de hidrógeno tradicional débil típico. Sin embargo, incluso en la más polar de las cavidades, la energía de enlace de hidrógeno calculada para el ácido fórmico−anión formato es superior a 12 kcal/mol, mientras que la energía de enlace de hidrógeno calculada para el ácido fórmico−ácido fórmico es inferior a 4 kcal/mol. Estos resultados sugieren que los efectos de la polaridad de la cavidad por sí solos no constituyen motivos suficientes para descartar el mecanismo facilitado por enlaces de hidrógeno de baja barrera, según lo propuesto por Gerlt, Gassman, Cleland y Kreevoy hace varios años.