Etude des interactions non covalentes dans le système supramoléculaire Thymoquinone/Hydroxypropyl-β-cyclodextrine avec la DFT-D

Abstract

Dans ce travail, le complexe d'inclusion Thymoquinone (TQ)/Hydroxypropyl-β- cyclodextrine (HPβ-CD) a été étudié à l'aide de calculs de mécanique quantique en phasegazeuse et dans l'eau. Les énergies de complexation, les paramètres géométriques et les paramètres thermodynamiques H°, S° et G° ont été étudiés et analysés.Les résultats obtenus indiquent clairement que le processus de complexation avec l'orientation B,où TQ entre dans la cavité du HP β-CD depuis son côté large par le groupe(C2H6), est énergétiquement favorisé par rapport à l'orientation A où TQ pénètre dans la cavité du HPβ-CD depuis son côté large par le groupe méthyle. L'analyse TD-DFT en fonction du temps réalisée dans l'eau à l'aide des calculs du modèle de continuum polarisable (PCM) révèle que les principales bandes d'absorption de la Thymoquinone proviennent de la transition π→π ∗, après avoir été encapsulées par l’Hydroxypropyl-ß-cyclodextrine pour former des complexes d'inclusion.Les valeurs des descripteurs de l'énergie (HOMO- LUMO)et de la réactivité globale ont été évaluées. Les résultats du transfert de charge basé sur l'électrophilicité (TCE) indiquent que le transfert de charge se produit de l'hôte vers l'invité. La surface de Hirshfeld a également été étudiée. D'après l'analyse QTAIM a révélé que la condition : ∇2ρ(r) > 0 et H(r) > 0 aux points critiques pour toutes les interactions intermoléculaires correspondent à des liaisons H faibles et à une prédominance affirmée des interactions électrostatiques. De même, le rapport -G(r)/V(r)> 1 confirme la présence de liaisons hydrogène faibles et d'interactions de van der Waals qui stabilisent lecomplexe.Enoutre,les méthodesdu gradient dedensitéréduit (RDG)etdu modèle de gradient indépendant (IGM) ont été utilisées pour révéler et distinguer les interactions attractives telles que les liaisons hydrogène, les interactions répulsives et les interactions de van derWaals. Enfin, les déplacements chimiques de la RMN 1H ont été calculés à l'aide de l'orbitale atomique à gage (GIAO) et comparés aux résultats expérimentaux.