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Introducción a la Teoría QSPR-QSAR

Capítulo 1. Introducción a la Teoría QSPR-QSAR

1.1. El Uso de Modelos en Química Teórica
La mayoría de las aplicaciones de los análisis de datos involucra intentos de ajustar un
modelo, usualmente de tipo cuantitativo, a un conjunto de medidas experimentales u
observaciones. Las razones para realizar dichos ajustes son variadas. Por ejemplo, el modelopuede ser puramente empírico y ser requerido a los efectos de hacer predicciones para realizar
nuevos experimentos. Por otra parte, el mismo puede estar basado en alguna teoría o ley, y una
evaluación del ajuste de los datos al modelo puede ser usada para ganar una perspectiva del
proceso que subyace en las observaciones efectuadas.
En algunos casos la habilidad para ajustar satisfactoriamenteun modelo a un conjunto de
datos puede ofrecer elementos útiles para formular nuevas hipótesis. El tipo de modelo que
puede ser ajustado a algún conjunto de datos depende no solamente de la naturaleza de los datos
sino que también del uso que se le dará al modelo. En muchas aplicaciones se supone que un
modelo será utilizado predictivamente, pero las predicciones no tienen que sernecesariamente
cuantitativas1,2.
Cuando se pretende estudiar las distintas propiedades de interés que presentan diversos
sistemas fisicoquímicos, biológicos o farmacológicos, que dependen tanto de la reactividad
química como de la estructura molecular, sin duda alguna deberán abordarse los métodos
teóricos derivados de la Mecánica Cuántica con el fin de representar adecuadamente el
fenómeno. Esto setraduce en la necesidad de tomar en consideración todas las interacciones
posibles presentes en el sistema físico de partículas. Por otro lado, se puede afirmar en este
contexto que el desafío principal a superar en los años venideros será la descripción de sistemas
constituidos por miles de átomos interactuando entre sí. Esto es así porque los cálculos
mecanocuánticos actuales sólo puedenresolverse con buena aproximación usando un nivel de
teoría adecuado, siempre y cuando involucren moléculas de unos pocos átomos y se hallen libres
de interacciones intermoleculares. Es razonable suponer que si bien pueden postularse métodos
con severas aproximaciones para resolver el problema de partículas interrelacionadas entre sí, su

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Introducción a la Teoría QSPR-QSAR
naturalezaincierta hará que no siempre se haga posible explicar satisfactoriamente y de manera
comprensible la calidad de los resultados finales obtenidos.
Lo anteriormente expuesto plantea la pregunta siguiente: ¿cómo predecir las propiedades
que exhibe una colección de moléculas? Una posible respuesta está enmarcada en el campo de la
Teoría QSPR-QSAR.

1.2. Fundamentos de QSPR-QSAR
El estudio de lasRelaciones Cuantitativas Estructura-Propiedad (QSPR) y las Relaciones
Cuantitativas Estructura-Actividad (QSAR), continúa atrayendo la atención de forma
considerable en la literatura química corriente, y aún en terrenos tales como la Física, la
Farmacología y Química Analítica, incluyendo particularmente a la Fisicoquímica, la Química
Medicinal, la Quimiometría, la Teoría de Grafos Químicos, laQuímica Matemática, la Química
Computacional, el Modelado Matemático, la Manipulación de Estructuras Asistida por
Computadora, la Inteligencia Artificial, y otras más. Los estudios pioneros en QSPR-QSAR los
hicieron Hansch y Fujita3 en 1964, y desde entonces los avances en esta materia no han cesado y
las aportaciones significativas se suceden continuamente.
Cuando se observa un conjunto deestructuras moleculares junto a sus propiedades
experimentales medidas, es dable preguntarse si existe algún tipo de regularidad en los datos.
Suponiendo que sea así, ¿se podrá cuantificar, es decir, transformar en números y sistematizar la
relación existente entre la estructura y la propiedad de las sustancias? La teoría QSPR-QSAR es
una hipótesis matemática que tiene su fundamento en el hecho...