Journal of the Mexican Chemical Society

Full Issue J. Mex. Chem. Soc. 2024, 68(3)

Editorial Assistance — 2024-07-05

Full Issue

J. Mex. Chem. Soc. 2024, 68(3)

Regular Issue

ISSN-e 2594-0317

Experimental and Statistical Investigation of a Novel Green Inhibitor Ferula Lutea as Potential Corrosion Inhibiting Carbon Steel in an Acidic Medium

Wafia Boukhedena — 2024-04-23

Abstract. Carbon steel corrosion inhibition in the presence and absence of Ferula lutea butanolic extract (EBFL) as a corrosion inhibitor was investigated. This study focuses on the optimization of three main parameters: inhibitor concentration, immersion time, and temperature, on the corrosion inhibition of X2C30 carbon steel by EBFL based on the weight loss method. A composite-centered design (CCD) of response surface methodology (RSM) was employed to design the experiment utilizing Design Expert software in to assess the experimental factors that influence the process. Both the corrosion rate and the inhibition efficiency were modeled using logarithmic quadratic equations. The achieved correlation between the predicted and experimental values reveals the accuracy of the proposed models. This investigation proved that (RSM) is a useful tool to predict the optimal operating parameters of the examined inhibitor to mitigate carbon steel corrosion. Gravimetric and electrochemical measurements have indicated that extract (EBFL) exhibits corrosion inhibition properties of X2C30 carbon steel in 1 M hydrochloric acid medium.

Resumen. Se investigó la inhibición de la corrosión del acero al carbono en presencia y ausencia del extracto butanólico de Ferula lutea (EBFL) como inhibidor de la corrosión. Este estudio se centra en la optimización de tres parámetros principales: la concentración del inhibidor, el tiempo de inmersión y la temperatura, sobre la inhibición de la corrosión del acero al carbono X2C30 por el EBFL basándose en el método de la pérdida de peso. Se empleó un diseño centrado en el compuesto (CCD) de la metodología de superficie de respuesta (RSM) para diseñar el experimento utilizando el software Design Expert en para evaluar los factores experimentales que influyen en el proceso. Tanto la velocidad de corrosión como la eficiencia de inhibición se modelaron mediante ecuaciones cuadráticas logarítmicas. La correlación alcanzada entre los valores predichos y los experimentales revela la precisión de los modelos propuestos. Esta investigación demostró que (RSM) es una herramienta útil para predecir los parámetros operativos óptimos del inhibidor examinado para mitigar la corrosión del acero al carbono. Las mediciones gravimétricas y electroquímicas han indicado que el extracto (EBFL) presenta propiedades de inhibición de la corrosión del acero al carbono X2C30 en medio ácido clorhídrico 1 M.

Bioactive Lipids, Nutritional Benefits and Phytochemicals Present in Hura Crepitans Seed Oil

Ayomadewa Mercy Olatunya — 2024-04-23

Abstract. Bioactive lipids are a group of lipids that can exhibit biological activity, prevent certain deadly diseases, and serve as sources of energy and nutrients for human’s daily activities. Thus, the need for their regular availability in the body system. The bioactive lipids (fat-soluble vitamins, phytosterol, and fatty acids), phospholipids, and phytochemicals present in Hura crepitans seed oil were investigated using standard analytical procedures. The nutritional, antinutritional, and physicochemical properties were also investigated. The result showed that the seed oil is rich in β sitosterol, campesterol, stigmasterol, and vitamin A. It also has a high percentage of linoleic acid and oleic acid, with a total unsaturated fatty acid of 80.31 %. The total phospholipid content was 3717.91 mg/100 g, with phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine being highly abundant in the seed oil. The sample has 1.63 and 2.714 mg/100 g of saponin and alkaloids, respectively, and 0.530 mg/100 g of oxalate. The oil has a high percentage of oil yield, ionization, and saponification values and a high amount of fat (37.5 %) and protein (27.31 %). Therefore, the oil from this underutilized plant could be of numerous applications in the pharmaceutical, cosmetics, and food industries as sources of important bioactive compounds.

Resumen. Los lípidos bioactivos son un grupo de lípidos que pueden exhibir actividad biológica, prevenir ciertas enfermedades mortales y servir como fuentes de energía y nutrientes para las actividades diarias del ser humano. De ahí la necesidad de su disponibilidad regular en el sistema corporal. Los lípidos bioactivos (vitaminas liposolubles, fitosterol y ácidos grasos), fosfolípidos y fitoquímicos presentes en el aceite de semilla de Hura crepitans se investigaron utilizando procedimientos analíticos estándar. También se investigaron las propiedades nutricionales, antinutricionales y fisicoquímicas. El resultado mostró que el aceite de semilla es rico en β sitosterol, campesterol, estigmasterol y vitamina A. También tiene un alto porcentaje de ácidos linoleico y oleico, con un total de ácidos grasos insaturados de 80.31 %. El contenido total de fosfolípidos fue de 3717.91 mg/100 g, siendo la fosfatidilcolina y la fosfatidiletanolamina, muy abundantes en el aceite de semilla. La muestra tiene 1.63 y 2.714 mg/100 g de saponina y alcaloides, respectivamente, y 0.530 mg/100 g de oxalato. El aceite tiene un alto porcentaje de rendimiento de aceite, valores de ionización y saponificación y una alta cantidad de grasa (37.5 %) y proteína (27,31 %). Por tanto, el aceite de esta planta subutilizada podría tener numerosas aplicaciones en las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria como fuente de importantes compuestos bioactivos.

Ion Migration Study on YAlO3-perovskite through Atomistic Simulations

Rubén O. Miranda-Rosales — 2024-04-23

Abstract. In this work, we presented an atomistic simulation study on YAlO₃ perovskite. We simulated the reported crystal structure through the energy minimization process from coulombic and Buckingham potentials with the General Utility Lattice Program (GULP). We determined the formation energy for all point pair defects presented in the system. We found that the anionic Frenkel together with Schottky pair defects are the main defects in the YAlO₃ perovskite.

Additionally, we performed several energy profile migrations for each ion, and we determined that oxygen migration was the favored migration via the vacancy-vacancy path with 98.70 kJ/mol. In the end, we performed a series of calculations about doping energy, and we calculated that Ca²⁺ is the best aliovalent ion for doping YAlO₃ compound, which involves the minimum doping energy while the aliovalent doping increases the oxygen vacancy defects. We suggested that these atomistic simulations could be used as a tool in the design or optimization of new materials for developing solid electrolytes.

Resumen. En este trabajo presentamos un estudio hecho por medio de simulaciones atomísticas para el compuesto YAlO₃ con estructura perovskita. La estructura se simuló por medio de la minimización energética de los potenciales de Coulomb y de Buckingham. Se determinó la energía de formación para todos los pares de defectos puntuales que puede presentar el sistema y encontramos que los defectos tipo Frenkel aniónico y los Schottky son los principales en el compuesto de estudio. También determinamos los perfiles energéticos de migración para los iones en el sistema y encontramos que la migración de menor energía corresponde a la de oxígeno vía vacancia-vacancia con una energía de 98.70 kJ/mol. Hacia el final del artículo, presentamos los cálculos referentes a la energía de dopaje y encontramos que el mejor ion para dopar al compuesto YAlO₃ es el ion Ca²⁺; esto debido a la menor energía de dopaje involucrada y el hecho de que el dopaje aliovalente incrementa las vacancias de oxígeno en el sistema. Sugerimos que este tipo de estudios pueden ser una herramienta muy versátil en el desarrollo y optimización de nuevos electrolitos sólidos.

Studies on the Artocarpus lakoocha Seeds for Drug Delivery

Surabhi Chaurasia — 2024-04-23

Abstract. This study aimed to evaluate the effect of modification on non-conventional native starch derived from the seed of Artocarpus lakoocha or monkey fruit (Native Starch). The current study determined the excipient characteristics of native and modified starches by examining their physicochemical properties, flow properties, and release characteristics. It showed better improvement in the physicochemical and functional properties and was helpful in the formulation of immediate-release formulations when tested with paracetamol as a model drug. The results from the Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) Micrograph revealed a disruption of the granular structure. FTIR analysis confirmed the carbohydrate nature of the starch. The X-ray diffraction pattern demonstrated the decrease in crystallinity following thermal modification. Here, we utilized waste seeds of Artocarpus lakoocha to isolate starch, its modifications, and their usage in effective drug delivery formulations, such as tablets and suppositories, compared to the marketed formulations. In summary, this study aims to assess the effects of starch modification and demonstrates the potential advantages of using starch derived from Artocarpus lakoocha seeds. It addresses the need for improved excipients in pharmaceutical formulations, promotes sustainability through waste utilization, and highlights the versatility of these starches in various applications, including drug delivery and functional foods.

Resumen. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de la modificación sobre el almidón nativo no convencional derivado de la semilla de Artocarpus lakoocha o fruto de mono (Native Starch). El presente estudio determinó las características de los excipientes de los almidones nativos y modificados examinando sus propiedades fisicoquímicas y de flujo así como sus características de liberación. Mostró una mejor mejora en las propiedades fisicoquímicas y funcionales y fue útil en la formulación para su liberación inmediata cuando se probó con paracetamol como fármaco modelo. Los resultados de la micrografía de microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FESEM) revelaron una alteración de la estructura granular. El análisis FTIR confirmó la naturaleza glucosídica del almidón. El patrón de difracción de rayos X demostró la disminución de la cristalinidad después de la modificación térmica. También utilizamos semillas de desecho de Artocarpus lakoocha para aislar el almidón, sus modificaciones y su uso en formulaciones efectivas de administración de medicamentos, como tabletas y supositorios, en comparación con las formulaciones comercializadas. En resumen, este estudio tuvo como objetivo evaluar los efectos de la modificación del almidón y demuestra las ventajas potenciales del uso de almidón derivado de semillas de Artocarpus lakoocha. Aborda la necesidad de mejorar los excipientes en las formulaciones farmacéuticas, promueve la sostenibilidad mediante la utilización de residuos y destaca la versatilidad de estos almidones en diversas aplicaciones, incluida la administración de medicamentos y los alimentos funcionales.

Biosynthesis of Silver Nanoparticles Mediated by Lippia graveolens Aqueous Extract

Karen M. Soto — 2024-04-23

Abstract. The synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) with plant extracts has acquired a lot of interest in recent years, due to its different applications in areas such as medicine, optics, food, pharmaceutic, among others. The aim of this work was to evaluate aqueous extracts of Mexican oregano (Lippia graveolens), rich in antioxidant compounds, to synthesize AgNPs. L. graveolens extract was characterized by HPLC and the antioxidant capacity was evaluated by ABTS, DPPH and CUPRAC. The effect of factors such as pH, concentration of precursor and temperature on the synthesis of AgNPs was studied. The particles were characterized by SEM, TEM, FTIR and their stability was evaluated with respect to time. The AgNps showed a spherical shape with an average diameter of 2.4 nm, and antimicrobial activity against S. aureus, L. monocytogenes and E. coli. After 30 days of storage, the AgNps agglomerated to form dendritic structures.

Resumen. La síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs) mediante extractos de plantas ha adquirido interés en años recientes debido a los diversos campos donde pueden usarse, como la medicina, óptica, alimentos, farmacéutica, entre otras. El objetivo de esta investigación fue evaluar la capacidad de extractos acuosos del orégano mexicano (Lippia graveolens), rico en compuestos antioxidantes, para sintetizar AgNPs. El extracto de L. graveolens fue caracterizado por HPLC y la actividad antioxidante fue evaluada mediante los ensayos de ABTS, DPPH y CUPRAC. Se estudió el efecto del pH, concentraciones de precursor, y temperatura en la síntesis de AgNPs. Las partículas fueron caracterizadas mediante SEM, TEM, FTIR y su estabilidad con respecto al tiempo fue evaluada. Las AgNps presentaron una forma esférica con diámetro promedio de 2.4 nm, y actividad antimicrobiana contra S. aureus, L. monocytogenes and E. coli. Después de 30 días de almacenaje, las AgNps se aglomeraron formando estructuras dendriticas.

Chemical Constituents, Antimicrobial Activity and Nitric Oxide Production Inhibitory Activity of Essential Oil from the Leaves of Croton kongensis Gagnep. Collected from Two Different Locations in Vietnam

Le D. Chac — 2024-04-23

Abstract. In this study, essential oil from the leaves of Croton kongensis Gagnep. from two different locations in Thanh Hoa province, Vietnam, were obtained by hydrodistillation in a Clevenger-type apparatus and characterized by GC/MS analyses. The Nhu Xuan essential oil sample contained sabinene (52.17 %), (E)-caryophyllene (7.23 %), and linalool (6.33 %) as major components, while the Thuong Xuan essential oil sample contained sabinene (12.96 %), camphene (9.45 %), linalool (8.43 %), bornyl acetate (7.99 %), (E)-nerolidol (7.07 %), and (E)-caryophyllene (6.53 %). Both essential oil samples showed promising antimicrobial activity against four bacterial and four fungal strains using the broth microdilution method, with minimum inhibitory concentrations (MICs) ≤ 200 μg/mL. However, the Thuong Xuan essential oil sample exhibited a broader spectrum of antimicrobial activity than the Nhu Xuan essential oil sample. Furthermore, the anti-inflammatory potential study showed that the Thuong Xuan essential oil sample exhibited better inhibition of nitric oxide production induced by lipopolysaccharide in RAW 264.7 cells than the Nhu Xuan essential oil sample, which has IC₅₀ values of 97.32 and 172.67 µg/mL, respectively. These findings provide a theoretical foundation for further investigation and use of the essential oil from C. kongensis leaves in the pharmaceutical and food industries.

Resumen. En este estudio, el aceite esencial de las hojas de dos poblaciones de Croton kongensis Gagnep. colectadas en la provincia Thanh Hoa en Vietnam, fue obtenido por hidrodestilación mediante un aparato Clevenger, y las muestras fueron caracterizadas mediante el análisis de CG/EM. La muestra del aceite esencial proveniente de Nhu Xuan contenía sabineno (52.17%), (E)-cariofileno (7.23%), y linalool (6.33%) como constituyentes mayoritarios, mientras que la muestra proveniente de Thuong Xuan contenía sabineno (12.96%), canfeno (9.45%), linalool (8.43%), acetato de bornilo (7.99%), (E)-nerolidol (7.07%), y (E)-cariofileno (6.53%). Ambas muestras mostraron actividad antimicrobiana promisoria contra cuatro cepas bacterianas y cuatro cepas fúngicas, usando el método de microdilución del caldo, obteniendo concentraciones mínimas inhibitorias (MICs) ≤ 200 μg/mL, respectivamente. No obstante, el aceite esencial proveniente de Thuong Xuan mostró un espectro más amplio de actividad antimicrobiana con respecto a la muestra de Nhu Xuan. Además, el estudio del potencial anti-inflamatorio de los aceites esenciales indicó que la muestra de Thuong Xuan exhibió mejor inhibición de la producción de óxido nítrico inducida por lipopolisacáridos en células RAW264.7, con respecto a la muestra de Nhu Xuan, con valores de CI₅₀ de 97.32 y 172.67, respectivamente. Estos hallazgos proporcionan un argumento teórico para investigaciones adicionales y para el uso del aceite esencial de las hojas de C. kongensis en las industrias farmacéutica y de alimentos.

Novel and Reusable Magnetic Zinc Ferrites Modified SBA-15 Supported Ionic Liquids for Sustainable and Efficient Cycloaddition of CO2 and Epoxides to Cyclic Carbonates

Hu Yu Lin — 2024-04-23

Abstract. A type of magnetic zinc ferrites modified SBA-15 supported ionic liquids have been synthesized and evaluated as effective catalysts for the synthesis of cyclic carbonates from epoxides and CO₂. The effects of catalysts, CO₂ pressure, reaction temperature, and catalyst stability have also been investigated, the catalyst ZnFe₂O₄@SBA-15-ILVO₃ exhibited excellent activity in high to excellent yields (87~98 %) with excellent selectivities (98~99.7 %). Moreover, the catalyst exhibited excellent stability and could be easily recovered and reused for five times without a considerable decrease in catalytic activity. This work provides a sustainable and efficient strategy for the chemical fixation of carbon dioxide into valuable cyclic carbonates.

Resumen. Se sintetizó y evaluó un líquido iónico soportado tipo ferrita de zinc magnética modificada SBA-15 como un catalizador efectivo para la síntesis de carbonatos cíclicos a partir de epóxidos y CO₂. Se investigaron los efectos del catalizador, el CO₂, la presión, la temperatura de reacción y la estabilidad del catalizador; el catalizador ZnFe₂O₄@SBA-15-ILVO₃mostró una excelente actividad con rendimientos de altos a excelentes (87~98 %), así como excelentes selectividades. Adicionalmente, el catalizador mostró tener una excelente estabilidad, y se logró recuperar y reutilizar fácilmente en cinco ocasiones sin mostrar un decremento importante en su actividad catalítica. Este trabajo proporciona una estrategia sostenible y eficiente para la transformación química de dióxido de carbono en carbonatos cíclicos de alto valor.

The Influence of Additives Upon the Energetic Parameters and Physicochemical Properties of Environmentally Friendly Biomass Pellets

Daniela Gheorghe — 2024-04-23

Abstract. Solid biomass fuels are economical and practical renewable energy sources. Exploitation of agricultural biomass as a fuel offers considerable advantages in different domains as energy supply as far as the climate is involved. In this study we intended to investigate the feasibility of alternative agricultural residues of grape pomace and corn cob pellets with addition of sawdust, starch, and waste rapeseed oil and to examine how these additives affects the calorific powers and pellets physical properties. Sawdust, starch, and waste rapeseed oil addition was 10 %. Pellets were produced by a manual single pellet press. The calorific powers of the biomass samples were experimentally determined using an oxygen bomb calorimeter (model 6200 adiabatic calorimeter Parr Instruments). The results show that waste rapeseed oil addition significantly increases the calorific powers in grape pomace and corn cob pellets. The highest calorific value was obtained for the grape pomace pellets containing 10 % waste rapeseed oil, 22.14 MJ/kg, compared to grape pomace control pellets, of 21.35 MJ/kg. The calorific values of corn cob control pellets were also increased when adding 10 % waste rapeseed oil, from 17.29 MJ/kg to 19.76 MJ/kg.

The results obtained in this work, related to calorific powers, moisture, ash, volatile, sulphur and nitrogen content, fixed carbon, bulk density, fuel value index, energy density and combustion efficiency, revealed that depending on additives used and their dosage, an acceptable fuel pellet could be produced.

Resumen. Los combustibles de biomasa sólida son fuentes de energía renovables económicas y prácticas. Al tomar en consideración el clima, la explotación de la biomasa proveniente de la agricultura como combustible ofrece ventajas considerables como fuente de energía en diferentes ámbitos. En este trabajo estudiamos la factibilidad utilizar residuos agrícolas de pastillas de orujo de uva y elote adicionándole aserrín, almidón y desperdicio de canola para analizar como estos aditivos afectan el potencial calórico y las propiedades físicas de las pastillas. El aserrín, almidón y canola se agregaron al 10%. Las pastillas se obtuvieron en una pastilladora manual. Experimentalmente, las potencias calóricas de las muestras de biomasa se determinaron con una bomba calorimétrica de oxígeno (calorímetro adiabático Parr Instruments modelo 6200). Los resultados muestran que la adición de canola incrementa significativamente la potencia calórica de las pastillas de orujo y elote. El valor calórico más alto se obtuvo con las pastillas de orujo a las que se les adicionó un 10% de canola, y fue de 22.14 MJ/kg, comparado con el control de pastillas de orujo que tiene un valor de 21.35 MJ/kg. Las potencias calóricas de las pastillas de control de elote también se incrementaron al adicionar 10% de canola, pasando de 17.29 MJ/kg a 19.76 MJ/kg.

A DFT Study of the Hydrogen Storage Potentials and Properties of Ca, Fe, and Ti Deposited NaSi20 Fullerenes

Huixi Yang — 2024-04-26

Abstract. In this work, the hydrogen storage materials of Ca, Fe, and Ti deposited NaSi₂₀ clusters were investigated utilizing DFT methods (B3LYP and M06-2X) combined with the 6-311++G(d, p) basis set. The results show that Ca, Fe, and Ti atoms tend to bind with two adjacent Si atoms. The Ca@NaSi₂₀, Fe@NaSi₂₀, and Ti@NaSi₂₀ can adsorb up to three, four, and six hydrogen molecules, respectively. The adsorption energy (E_ads) per hydrogen molecule meets the United States Department of Energy (DOE) target for hydrogen storage materials for nH₂-Ti@NaSi₂₀ (n = 2-6) and nH₂-Fe@NaSi₂₀ (n = 1- 4), implying that NaSi₂₀ fullerene could be a potentially suitable material for hydrogen storage.

Resumen. Utilizando métodos de la DFT (B3LYP y M06-2X) combinados con las bases 6-311++G(d, p), en este trabajo se investigaron materiales para el almacenamiento de hidrógeno a base de Ca, Fe, y Ti depositados en cúmulos de NaSi₂₀. Los resultados muestran que los átomos de Ca, Fe, y Ti tienden a unirse a dos átomos adyacentes de Si. Los cúmulos Ca@NaSi₂₀, Fe@NaSi₂₀, y Ti@NaSi₂₀pueden adsorber hasta tres, cuatro y seis moléculas de hidrógeno, respectivamente. Las energías de adsorción por molécula de hidrógeno (E_ads) de nH₂-Ti@NaSi₂₀ (n = 2-6) y nH₂-Fe@NaSi₂₀ (n = 1- 4) cumplen con el objetivo del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) lo que implica que el fullereno NaSi₂₀ puede ser un material potencialmente adecuado para el almacenamiento de hidrógeno.

Experimental Studies to Optimize Process Parameters for the Removal of Cationic and Anionic Dyes by Natural Cypress Leaves

Oussama Larabi — 2024-04-26

Abstract. In this study, cypress leaves were used for the preparation of a biosorbent to remove brilliant green (BG) and black lanasyn (LB) from aqueous solutions. The influence of several experimental factors, such as time of contact, pH, initial concentration, ionic strength, temperature, stirring speed, and particle size, on the adsorption of these dyes was studied. Contact time s'effect has showed that balance was reached at 30 min with adsorption capacities 9.24 and 4.08 mg/g and elimination rates of 95.97 % and 34 % for BG and LB, respectively. Moreover, the study has shown that the adsorption of the two dyes can be described by pseudo-second-order kinetics. The adsorption isotherms demonstrated that the Freundlich model was satisfactory compared with the Langmuir model for describing the process of adsorption of the two dyes on the cypress. The results showed that the adsorption process is spontaneous, feasible, and endothermic for BG and non-spontaneous and exothermic for LB. Multi-docking reflecting the biosorption of brilliant green and Lanasyn black on the adsorbant surface is proposed. On the fundamental plane, the fractional orthogonal Taguchi plane L₁₆ (4⁵) was used to optimize the conditions for brilliant green adsorption on the cypress. In conclusion, the results showed that cypress leaves could be advantageously used as a low-cost biosorbent for the removal of brilliant green and lanasyn black in wastewater treatment.

Resumen. En este estudio se usaron hojas de ciprés para preparar un biosorbente que remueve los colorantes verde brillante (BG) y lanasyn negro (LB) de soluciones acuosas. En la adsorción de estos colorantes se estudió la influencia de varios factores experimentales como tiempo de contacto, pH, concentración inicial, fuerza iónica, temperatura, velocidad de agitación y tamaño de partícula. El efecto del tiempo de contacto mostró que el balance se alcanzó a los 30 min con capacidades de adsorción de 9.24 y 4.08 mg/g y velocidades de eliminación de 95.97 % y 34 % para BG y LB, respectivamente. El estudio mostró que la adsorción de los dos colorantes se puede describir por una cinética de pseudo segundo orden. Para describir el proceso de adsorción de los dos colorantes en las hojas de ciprés, las isotermas de adsorción demostraron que el modelo de Freundlich es satisfactorio comparado con el modelo de Langmuir. Los resultados muestran que el proceso de adsorción es espontáneo, factible y endotérmico para BG, y no espontáneo y exotérmico para LB. Se propone un acoplamiento múltiple reflejando la biosorción del verde brillante y el lanasyn negro sobre la superficie del adsorbente. En el aspecto fundamental, la fracción ortogonal del plano de Taguchi L₁₆ (4⁵) se utilizó para optimizar las condiciones de adsorción del verde brillante en las hojas de ciprés. En conclusión, los resultados muestran que las hojas de ciprés pueden utilizarse como biosorbentes de bajo costo para la remoción de verde brillante y lanasyn negro en el tratamiento de aguas residuales.

A Comparative Vibrational analysis, Electronic Properties, and molecular docking of Lantadene A and B (Potential anticancer agents) - A Computational DFT Study

Anoop Kumar Pandey — 2024-05-13

Abstract. We conducted a comprehensive analysis of Lantadene A and B using FTIR spectroscopy, beginning with geometry optimization. Subsequently, we calculated their fundamental vibrational frequencies and intensities using the B3LYP/6-311G (d, p) method. To provide a thorough vibrational assignment, we utilized potential energy distribution (PED). The results from our calculated spectra closely matched the experimental data, demonstrating the accuracy of our calculations. Furthermore, we assessed the electronic properties of Lantadene A and B. We computed the HOMO-LUMO gap and visualized the frontier orbital HOMO-LUMO surfaces, as well as Molecular Electrostatic Potential (MEP) surfaces. These analyses shed light on the reactive nature of these compounds, highlighting their potential applications. Moreover, our investigation explored the hyper-polarizability values, suggesting that Lantadene A and B hold promise for electro-optical applications due to their unique properties. Additionally, we conducted docking studies of Lantadene A and Lantadene B with BCL2L1 (BCL2 like 1) and IKBKB (inhibitor of nuclear factor kappa B kinase subunit beta) proteins, as provided by HGNC. These analyses revealed promising interactions, supporting the potential use of Lantadene A and B as agents with anti-cancer and anti-inflammatory properties. In summary, our research indicates that Lantadene A and B possess properties that make them strong candidates for use in the development of anticancer and anti-inflammatory agents, while also showing promise for electro-optical applications.

Resumen. Utilizando la espectroscopía de FTIR realizamos un análisis integral de lantadeno A y B, empezando con la optimización de sus geometrías. Después, calculamos las frecuencias e intensidades de vibración utilizando el método B3LYP/6-311G (d, p). Para realizar una asignación vibracional exhaustiva, utilizamos la distribución de energía potencial (PED). Los espectros calculados están en buen acuerdo con los experimentales, lo cual demuestra la precisión de nuestros cálculos. Además, evaluamos las propiedades electrónicas de lantadeno A y B. Calculamos la brecha (gap) HOMO-LUMO, visualizamos las isosuperficies de los orbitales frontera, y también las isosuperficies del potencial electrostático molecular (MEP). Estos análisis ayudan a esclarecer la reactividad de estas moléculas, destacando sus aplicaciones potenciales. Se exploraron los valores de las hiperpolizabilidades las cuales sugieren que el lantadeno A y B son compuestos prometedores para aplicaciones electroópticas. Adicionalmente, se realizaron estudios de acoplamiento molecular de lantadeno A y B con las proteínas BCL2L1 (BCL2 como 1) y IKBKB (inhibidor del factor kappa B de la subunidad beta quinasa), que se obtuvieron del HGNC. Estos análisis mostraron interacciones prometedoras, que apoyan el uso potencial de lantadeno A y B como agentes anticancerígenos y con propiedades antinflamatorias. En síntesis, nuestra investigación indica que las propiedades del lantadeno A y lantadeno B las hacen buenos candidatos para su uso en el desarrollo de agentes anticancerígenos y antinflamatorios, además de también mostrar potencial en aplicaciones electroópticas.

Quantum Computational Chemistry and Optoelectronic Properties of a New Synthesis Organic Compound

Hiwa Mohammad Qadr — 2024-06-14

Abstract. For useful photovoltaic technology applications, organic materials with interesting electrical and optoelectronic properties are in great demand. Research on synthetic small organic molecules has gained great attraction for their potential applications in low-cost, ultra-thin and flexible commodities. They are also expected to play a transformative role in life today. 4-((2-hydroxy benzylidene) amino)-N-(thiazol-2-yl) benzenesulfonamide produced by using many important identification tools such as ¹³C NMR, ¹H NMR, FTIR and UV-visible spectrum. In this study, there are some parameters such as band gap energy, refractive index, reflectivity, dielectric constant, electrical and optical conductivity to find suitable applications such as solar cells and photovoltaics. Based on quantum computational chemistry, HOMO, LUMO, band gap energy, ionization energy, softness, hardness, electronegativity, electrophilicity, nucleophilicity, electron transfer and back donation energy were calculated by using DFT at the (B3LYP/6-311++G(d, p)) level.

Resumen. Para la aplicación útil en tecnologías fotovoltaicas se requiere de materiales orgánicos con propiedades eléctricas y optoelectrónicas específicas. La investigación de moléculas orgánicas pequeñas ha ganado interés por sus aplicaciones potenciales como materias primas ultradelgadas y flexibles. También se espera que jueguen un papel transformador en la vida cotidiana. Se estudió el 4-((2-hidroxibencilidén) amino)-N-(thiazol-2-il) bencénesulfonamida con varias espectroscopías tales como ¹³C NMR, ¹H NMR, FTIR y UV-visible. Para la aplicación de estos compuestos en celdas solares y dispositivos fotovoltaícos es necesario conocer parámetros como la brecha o gap de energía, el índice de refracción, la constante dieléctrica, y las conductividades eléctricas y ópticas. Utilizando la DFT con la metodología B3LYP/6-311++G(d, p), se calcularon las siguientes propiedades: energías del HOMO y LUMO, brecha (gap) HOMO-LUMO, primer potencial de ionización, blandura, dureza, electronegatividad, electrofilicidad, nucleofilicidad, transferencia electrónica y retrodonación.

DFT Calculation, ADME/T and Molecular Docking Approach of Methyl 2-oxo-1,2-dihydrofuro[3,4-d] pyrimidine-3(4H)carboxylate

Gühergül Uluçam — 2024-06-19

Abstract. The optimized geometry of methyl 2-oxo-1,2-dihydrofuro[3,4-d] pyrimidine-3(4H) carboxylate (FP) was determined by density functional theory calculations. Geometric properties of FP such as bond length, bond angle, dihedral bond angle, and HOMO-LUMO energies in the gas phase were calculated by using the Gaussian program. Delocalization of the molecule’s charge was analyzed using Mulliken Population Analysis (MPA) and Natural Population Analysis (NPA) approaches. Electrophilic and nucleophilic regions of FP were identified by drawing a molecular electrostatic potential map. NMR and FTIR spectra were calculated with the B3LYP and 6-311++G (2d, p) basis set and a detailed FTIR analysis was performed by using the VEDA program. To determine the consistency of the calculated NMR and FTIR spectra, they were compared with their corresponding experimental NMR and FTIR spectra. Molecular insertion studies of FP with six different cancer proteins were analyzed and their interactions were evaluated. Data on the pharmacokinetics and drug affinity of FP were obtained through the Swiss ADME and ADMET programs.

Resumen. Se optimizó la geometría del metil 2-oxo-1,2-dihidrofuro[3,4-d] pirimidina-3(4H) carboxilato (FP) por medio de la teoría de funcionales de la densidad. Utilizando el programa Gaussian, se calcularon en fase gas las propiedades geométricas del FP como longitudes de enlace, ángulos de enlace, ángulos diedros, y la diferencia de energías entre HOMO y LUMO. Se analizó la deslocalización de la carga en la molécula utilizando los análisis de población de Mulliken (MPA) y de población natural (NPA). Se identificaron las regiones electrofílicas y nucleofílicas mediante mapas del potencial electrostático molecular. Utilizando el funcional B3LYP y la base 6-311++G (2d, p) se calcularon los espectros de NMR y FTIR; se realizó un análisis detallado de los espectros de FTIR utilizando el programa VEDA. Para determinar la confiabilidad de los espectros calculados de NMR y FTIR, se compararon con los resultados experimentales. Se analizaron estudios de inserción molecular del FP a seis diferentes proteínas involucradas en cáncer para determinar sus interacciones. Utilizando los programas Swiss ADME y ADMET se determinaron la farmacocinética y la afinidad del FP.