El siguiente proyecto de investigación básica constituye una continuación y ampliación del que concluirá en diciembre de 2008 sobre el uso de las propiedades de la densidad electrónica molecular, la densidad de pares y los átomos topológicos que conforman los sistemas en cuestión, para estudiar la estructura electrónica y la reactividad de una variedad de sistemas de interés químico. En esta propuesta con orientación teórica – sometida para la revisión del Comité evaluador de Ciencias Fisico-Matemáticas y de las Ingenierías para una duración de tres años – se contempla abordar las siguientes tres líneas principales de investigación: 1.Estructura y reactividad química de compuestos aromáticos. 2.Estructura electrónica de flavonoides. 3.Interacciones intermoleculares en sistemas biológicos y en la formación de clatratos. En todos estos temas, se utilizarán las herramientas que proporciona el análisis de la densidad electrónica molecular como una alternativa al uso de modelos orbitales debido a que se trata de una propiedad que puede obtenerse tanto experimental como teóricamente. Se trata de un enfoque que cobra cada vez más auge en la literatura científica. En este proyecto ocupa un lugar importante la formación de recursos humanos pues en él participan alumnos de licenciatura, de doctorado en su etapa final y doctores recién graduados que se encuentran realizando una estancia posdoctoral. Además, participan dos profesores expertos en aspectos experimentales. Se buscará también incorporar en el futuro a más estudiantes de licenciatura y posgrado para que se involucren en la investigación científica mediante su participación en alguno de los temas. Esta riqueza del grupo de trabajo permitirá abordar la variedad temática aquí propuesta.

La densidad electrónica es una propiedad que puede obtenerse tanto teóricamente, mediante cálculos mecanicocuánticos, como experimentalmente, mediante experimentos de difracción de rayos X o neutrones. A pesar de tratarse de una propiedad monoelectrónica, el teorema de Hohenberg – Kohn y aquellos desarrollados en la teoría cuántica de átomos en moléculas permiten obtener otras propiedades como por ejemplo la energía y las contribuciones atómicas a esta propiedad molecular. Estas carácterísticas hacen de la densidad electrónica una herramienta poderosa en la comprensión de la estructura electrónica y la reactividad química. En la actualidad, el estudio de nociones químicas relevantes como la aromaticidad, la transferibilidad y la aditividad son campos de estudio activos a nivel mundial como puede observarse en la literatura. En este proyecto, se continuará con el estudio de conceptos importantes en los que se han realizado contribuciones ahora en una gama más amplia de compuestos (entre ellos, compuestos heterocíclicos, antiaromáticos y aniones organometálicos) y se profundizará en el estudio de los mecanismos de reacción en la sustitución electrofílica aromática mediante métodos multireferenciales para la exploración detallada de la superficie de energía potencial y su interpretación en términos de las propiedades de la distribución de carga. Por otro lado, la construcción de modelos de interacción mediante el estudio de las propiedades de la distribución de carga en sistemas diversos como las interacciones enzima – inhibidor o la formación de clatratos, proporcionará una visión alternativa y detallada de estos fenómenos. El responsable del proyecto cuenta con experiencia en esta línea de investigación con obra publicada cuya relevancia se refleja en las 330 citas obtenidas a la fecha (ISI Web of Knowledge; autocitas excluidas). La participación de estudiantes y posgraduados en estos temas proporcionará una componente importante en la formación de recursos humanos a este proyecto. La variedad de herramientas matemáticas, computacionales y los conocimientos químicos que han de adquirir los estudiantes y posdoctorantes participantes y quienes se incorporen al proyecto conducirán a la formación de científicos con un alto nivel de independencia.