REVISTA CON-CIENCIA 2023, Vol. 11, No 1

DOI: https://doi.org/10.53287/vmas5598it52h

23

Resumen

Introduction: El eucalipto fue utilizado el 

2020 para tratar síntomas del coronavirus, en 
un intento de comprender el comportamiento 
reactivo  del  eucaliptol  componente  principal, 
y con la finalidad de disponer de información 
preliminar  para  estudios  posteriores,  es  que 
se  escogió  a  esta  molécula  en  el  presente 
estudio. Se realizó un estudio químico teórico 
computacional,  se  calcularon  propiedades 
moleculares,  valores  de  longitudes  de 

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del 

eucaliptol usando la Teoría Funcional de la Densidad DFT 

B3LYP/6-31G*

Reactive and Molecular properties of eucaliptol using Density Functional 

Theory DFT B3LYP/6-31G*

Abstract

Background: Eucalyptol was used in 2020 

to  treat  coronavirus  symptoms,  in  an  attempt 
to  understand  the  reactive  behavior  of  the 
eucalyptol,  a  main  molecule,  and  in  order  to 
have  preliminary  information  for  subsequent 
studies,  this  molecule  was  chosen  in  this 
study.  A  computational  theoretical  chemical 
study  was  carried  out,  molecular  properties, 
values of bond lengths and angles, as well as 
chemical  properties  and  chemical  descriptors 

Nogales Vera Jorge

1,2*

, https://orcid.org/0000-0002-5275-6403

Choque Aspiazu Rigoberto

1

, https://orcid.org/0000-0002-4924-6672

1

Departamento de Química, Laboratorio de Fisicoquímica, Instituto de Investigaciones Químicas 

Universidad Mayor de San Andrés

UMSA, P.O. Box 303, Calle Andrés Bello s/n, Ciudad Universitaria Cota Cota, La Paz, Bolivia

2

Laboratorio de Química General e Inorgánica, Carrera de Química Farmacéutica, Área de Química 

Computacional FCFB UMSA Miraflores 2224

*Autor para correspondencia: janogales@umsa.bo

Fecha de recepción: 5 abril 2022   

 

 

Fecha de aceptación: 29 abril 2023

1

Nogales, J. y Col.

24

of  interest  in  QSAR,  energy  and  reactivity 
studies were calculated.

Objective:  To  determine  the  molecular 

properties  and  reactivity  descriptors  of 
eucalyptol in order to understand the reactive 
behavior  through  the  Density  Functional 
Theory (DFT). 

Method:  This  computational  study  used 

the  Hartree  Fock  methods  and  the  DFT 
Density  Functional  Theory,  the  chemical 
properties 

and 

molecular 

descriptors 

for  eucalyptol,  simulated  under  vacuum 
conditions  and  in  ethanolic  medium,  were 
compared  with  the  reference  data  from  the 
Data Bank. European. The ADME descriptors 
were calculated with the optimized structure, 
using  the  online  servers  SwissADME  and 
ADMETlab. 

Results:  Regarding  the  intramolecular 

bond  lengths,  it  was  found  that  there  is  no 
statistically signifi cant difference between the 
bond lengths in the four quantum treatments. 
In the frontier orbitals, a band gap of 8.1 eV 
between  the  HOMO  LUMO  orbitals  shows 
that the molecule is very stable, the HOMO-1 
and LUMO+1 orbitals of 9.8eV indicate that a 
lot of energy would be needed for a transition 
to occur. electronics. 

Conclusion:  The  DFT  B3LYP/6-31G 

theory  was  applied  to  the  structure  of 
eucalyptol,  some  geometric,  electronic, 
chemical  reactivity  properties  and  ADME 
descriptors  were  investigated  trying  to 
understand  the  reactive  behavior  of  this 
molecule,  the  energy  of  the  HOMO-LUMO 
orbitals  showed  that  the  molecule  has 
energetic stability, and the ADME descriptors 
suggest  a  good  absorption  through  the 
membranes,  fi nally  eucalyptol  is  not 
mutagenic from the point of view of theoretical 
chemistry.

enlace  y  ángulos,  así  como  propiedades 
químicas y descriptores químicos de interés en 
estudios  QSAR,  de  energías  y  de  reactividad. 

Objetivo:  Determinar  las  propiedades 

moleculares,  y  descriptores  de  reactividad 
del  eucaliptol  con  el  fi n  de  comprender 
el  comportamiento  reactivo  mediante  la 
Teoría  Funcional  de  la  Densidad  (DFT).

Método:  Este  estudio  computacional 

utilizo  los  métodos  Hartree  Fock  y  la  Teoría 
Funcional  de  densidad  DFT,  las  propiedades 
químicas  y  descriptores  moleculares  para  el 
eucaliptol,  simulado  en  condiciones  de  vacío 
y  en  medio  etanólico,  fueron  comparadas  con 
los  datos  de  referencia  del  Banco  de  Datos 
Europeo. Los descriptores ADME se calcularon 
con  la  estructura  optimizada,  usando  los 
servidores  en  línea  SwissADME  y ADMETlab. 

Resultados:  En  cuanto  se  refi ere  a 

las  longitudes  de  enlace  intramolecular  se 
encontró  que  no  hay  diferencia  estadística 
signifi cativa  entre  las  longitudes  de  enlace 
en  los  cuatro  tratamientos  cuánticos.  En 
los  orbitales  frontera,  un  band  gap  de 
8,1  eV  entre  los  orbitales  HOMO  LUMO 
muestra  que  la  molécula  es  muy  estable, 
los  orbitales  HOMO-1  y  LUMO+1  de  9,8eV 
indica  que  se  necesitaría  mucha  energía 
para  que  ocurra  una  transición  electrónica. 

Conclusión: La teoría DFT B3LYP/6-31G 

fue aplicada sobre la estructura del eucaliptol, se 
investigaron algunas propiedades geométricas, 
electrónicas,  de  reactividad  química  y 
descriptores  ADME  intentando  comprender 
el  comportamiento  reactivo  de  esta  molécula, 
la  energía  de  los  orbitales  HOMO-LUMO 
mostraron  que  la  molécula  tiene  estabilidad 
energética,  y  los  descriptores ADME  sugieren 
una buena absorción a través de las membranas, 
fi nalmente  el  eucaliptol  no  es  mutagénico 
desde  el  punto  de  vista  de  la  química  teórica.

Palabras claves
Eucaliptol, 1,8 cineol, DFT, 
descriptores de reactividad, función 
Fukui

Key words 
1.8 cineol, DFT, reactivity 
descriptors, Fukui function

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

25

INTRODUCCIÓN

Desde el lugar de origen del eucalipto, Australia hasta su exportación a Etiopia 

y a las Américas en 1895, los estudios sobre las sustancias extraídas del eucalipto 
son muchos, como el trabajo de Amaya (2020), que realizó una evaluación de la 
extracción.

El  uso  del  eucalipto  como  planta  medicinal  se  remonta  al  siglo  XVIII,  a 

medida que su cultivo se fue extendiendo a nivel mundial se fueron describiendo 
muchas propiedades en tratamientos de las vías respiratorias, como propiedades 
antisépticas,  expectorantes.  El  eucaliptol  (1,8-cineol)  ha  demostrado  su  efecto 
antiviral en la infl uenza-A H1N1 a través de la inhibición del ARNm 

42

 (Li Y. et. al., 

2016); y acción en el virus de la bronquitis infecciosa aviar, un tipo de coronavirus, 
mediante la inhibición del ingreso en fase de penetración y de replicación viral 

43

(Yang Z., et. al., 2010). 

Según  Levine  (2001),  la  química  cuántica  utiliza  métodos  cuánticos  para 

calcular  estructuras  electrónicas,  distancias  de  enlace,  geometrías  moleculares  y 
energías. Es posible obtener los valores de éstas y otras propiedades de forma muy 
exacta a partir de métodos cuánticos basados en la función de onda Ψ.  

Los cálculos de las funciones de onda Ψ en la ecuación de Schrodinger cuando 

el número de electrones aumenta, son morosos, con la fi nalidad de resolver este 
problema,  Hohenberg,  Khon  y  Sham  en  1964  propusieron  que  en  lugar  de  estar 
considerando  las  interacciones  electrón  –  electrón,  se  considera  la  densidad 
electrónica  ρ  pudiendo  así  describirse  las  propiedades  electrónicas  a  partir  de  la 
densidad electrónica ρ.

En  la  visión  de  Levine  (2001)  la  teoría  del  funcional  de  densidad  no  intenta 

calcular la función de onda molecular, sino que calcula la densidad de probabilidad 
electrónica  molecular  ρ,  y  calcula  la  energía  electrónica  molecular  a  partir  de  la 
densidad  electrónica  ρ.  En  otras  palabras,  existe  una  correspondencia  entre  la 
densidad electrónica de un sistema y la energía; entonces la premisa de la teoría de 
funcional de densidad DFT es que la energía de una molécula puede ser determinada 
a partir de la densidad electrónica en lugar de su función de onda.

La  aplicación  de  la  Teoría  Funcional  de  Densidad,  simplifi ca  los  cálculos, 

dejando a un lado el uso de la función de onda en la determinación del movimiento 
de  electrones  y  átomos  de  una  molécula,  mostrados  en  los  trabados  Figueredo 
(2016) y López (2013). En su lugar, la DFT calcula las propiedades electrónicas a 
partir de la densidad de los electrones del sistema. Esta simplifi cación ha ayudado 
a poner los cálculos cuánticos en manos de un gran número de investigadores Ruiz 
(2013) y Fernández (2018).

En este artículo se describe un estudio teórico de las propiedades moleculares 

del eucaliptol, empleando la teoría funcional de densidad a través de descriptores 

Nogales, J. y Col.

26

de  reactividad  molecular,  tales  como  el  potencial  electrostático  molecular  (MEP), 
se obtuvieron parámetros geométricos como longitudes y ángulos de enlace y los 
cálculos de la función de Fukui (Enzuncho, 2012), nos ayudó a determinar la dureza 
global, la suavidad, entre otros, que pueden brindar información valiosa acerca de 
los sitios reactivos y de la estabilidad estructural (Blanco, 2018).

METODOLOGÍA

Este estudio computacional utilizo los métodos Hartree Fock (HF) y la Teoría 

Funcionales de Densidad (DFT), la estructura del eucaliptol se optimizo al vacío y 
en  condiciones  etanólicas.  Las  propiedades  químicas  y  descriptores  moleculares 
para el eucaliptol, simulado en condiciones de vacío y en medio etanólico, fueron 
comparadas con los datos de referencia del Banco de Datos Europeo. Se utilizó un 
diseño de bloques al azar con cuatro tratamientos dos al vacío (la estructura del 
eucaliptol sin solventes), y dos en etanol (la estructura del eucaliptol con el solvente 
etanol) aplicando en ambos medios la teoría DFT y el método HF respectivamente. 
Cada tratamiento se realizó por triplicado.

Se recopilaron datos experimentales del banco de datos europeo disponibles 

sobre  el  eucaliptol,  en  particular  se  buscaron  valores  de  longitudes  de  enlace, 
valores de ángulos de enlace, y algunos descriptores ADME (Absorción, Distribución, 
Metabolismo y Excreción) que representan parámetros moleculares de interés. Se 
empleó el programa de modelado molecular SPARTAN v18 original.

La estructura del eucaliptol fue trazada usando la interfaz de SPARTANv18, y 

sometida a cálculos de optimización geométrica inicialmente de Mecánica Molecular 
para obtener la estructura más estable. Posteriormente todas las estructuras fueron 
analizadas utilizando la teoría de Hartree-Fock para obtener valores más confi ables 
de energía y geometría. Sobre estas estructuras se aplica la Teoría Funcional de 
Densidad DFT usando la base 6-31G*. Con estas estructuras se realizaron cálculos 
de energía en conjunto con un análisis de población natural (NPA) para la molécula 
neutra  e  ionizada  (positiva  y  negativa)  para  determinar  los  centros  nucleofílicos, 
electrofílicos  y  radicalarios,  y  obtener  posteriormente  los  descriptores  de  la 
reactividad local y las funciones de Fukui nucleofílica y electrofílica. Los orbitales de 
frontera HOMO-1, HOMO, LUMO y LUMO+1 se obtuvieron a partir del cálculo DFT. 
Los descriptores ADME se calcularon con la estructura del eucaliptol optimizada, 
usando los servidores en línea SwissADME y ADMETlab.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En este estudio presentamos los resultados obtenidos sobre los parámetros de 

geometría molecular, los valores de distancias o longitudes de enlace de manera 
completa,  los  valores  de  ángulos  omitimos  debido  a  la  extensión  de  las  tablas, 

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

27

estos datos de geometrías se analizaron usando un ANOVA a una vía, fi nalmente 
exponemos los descriptores moleculares referidos a las propiedades ADME.

a) Al vacío

b) En medio etanólico

Figura 1. Estructura Optimizada del eucaliptol por el método DFT B3LYP 6-31G*

Figura 2: Numeración en la estructura Optimizada del eucaliptol por el método DFT 
B3LYP 6-31G*

Optimización  geométrica  mecano  cuántico  de  la  molécula  de  eucaliptol 

aplicando  el  método  DFT  B3LYP  6-31G*  con  SPARTAN  v18.  Se  calcularon 
las  longitudes  de  enlace  intramolecular  con  los  métodos  Hartree  Fock  y  DFT  al 
vacío  y  en  medio  etanólico  para  ambos  métodos,  los  cálculos  demostraron  que 
no  hay  diferencia  estadística  signifi cativa  entre  las  longitudes  de  enlace  en  los  4 
tratamientos cuánticos utilizados y el de referencia (tabla 1).

Nogales, J. y Col.

28

Tabla 1. Longitudes de enlace (Å) en el eucaliptol 

Longitudes enlace(

Å)

Entre dos 
átomos

Método HF 
vacío

Método 
DFT vacío

Método HF 
etanol

Método 
DFT etanol

DATA 
BANK 
EUROPA

C

1

-C

2

1.534

1.544

1.534

1.543

1.530

C

1

-C

6

1.534

1.544

1.534

1.543

1.530

C

1

-C

7

1.519

1.524

1.518

1.522

1.530

C

1

-O

1.418

1.443

1.425

1.452

1.420

C

2

-C 

3

1.548

1.555

1.548

1.554

1.530

C

2

-H 

2.1

1.085

1.096

1.085

1.096

1.090

C

2

-H

2.2

1.086

1.097

1.085

1.096

1.090

C

3

-C

4

1.537

1.542

1.537

1.542

1.530

C

3

-H

3.1

1.083

1.094

1.083

1.094

1.090

C

3

-H

3.2

1.086

1.097

1.085

1.096

1.090

C

4

-C

5

1.537

1.542

1.537

1.542

1.530

C

4

-C

8

1.546

1.552

1.546

1.552

1.530

C

4

-H

4

1.086

1.097

1.085

1.096

1.090

C

5

-C

6

1.548

1.555

1.548

1.554

1.530

C

5

-H

5.1

1.083

1.094

1.083

1.094

1.090

C

5 

-H

5.2

1.086

1.097

1.085

1.096

1.090

C

6

-H 

6.1

1.085

1.096

1,085

1.096

1.090

C

6

-H

6.2

1.086

1.097

1.085

1.096

1.090

C

7

-H

7.1

1.084

1.095

1.085

1.095

1.090

C

7

-H

7.2

1.086

1.096

1.085

1.095

1.090

C

7

-H

7.3

1.084

1.095

1.085

1.095

1.090

C

8

-C

9

1.531

1.537

1.53

1.536

1.530

C

8

-C

10

1.531

1.537

1.53

1.536

1.530

C

8

-O

1.424

1.453

1.431

1.462

1.400

C

9

-H

9.1

1.084

1.095

1.085

1.096

1.090

C

9

-H

9.2

1.082

1.093

1.082

1.093

1.090

C

9

-H

9.3

1.086

1.097

1.086

1.096

1.090

C

10

-H

10.1

1.084

1.095

1.085

1.096

1.090

C

10

-H

10.2

1.086

1.097

1.086

1.096

1.090

C

10

H

10.3

1.082

1.093

1.082

1.093

1.090

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

29

Tabla 1.1. ANOVA de un factor de las longitudes de enlace en el eucaliptol 
en los cuatro tratamientos

ANOVA de un factor usando Minitab v19, SSPSv26 y Excel

Las pruebas para verifi car la igualdad de varianzas en los tratamientos (tabla 

1.1) dio una signifi cancia sig= 0.999 mayor a 0.05, el Ft es mayor al calculado Fc. 
Por tanto, es válida la Ho, es decir no hay diferencia signifi cativa entre las longitudes 
de  enlace  en  el  eucaliptol  determinados  por  los  métodos  mecano  cuánticos.  Por 
consiguiente,  hay  igualdad  de  varianzas,  hecho  que  se  evidencia  a  partir  de  las 
desviaciones estándar. Estos estadísticos nos muestran que la estructura molecular, 
conformacional, espacial del eucaliptol encontrado y calculado por estos métodos 
computacionales  en  comparación  con  los  valores  experimentales  del  Data  Bank 
Europeo, se asemejan.

En  cuanto  se  refi ere  a  los  ángulos  encontrados  la  prueba  de  normalidad 

Kolmogórov-Smirnov para los cuatro tratamientos, esto es para Hartree Fock y DFT 
al vacío y en medio etanólico muestra (una signifi cancia de 0.2 mayor a 0.05) que los 
datos se ajustan a una distribución normal. No se encontraron valores de ángulos de 
esta molécula en los bancos de datos, por consiguiente, se realizó un ANOVA de un 
factor para los datos encontrados por los cuatro tratamientos cuánticos.

Tabla  1.2.  ANOVA  de  un  factor  ángulos  en  el  eucaliptol  en  los  cuatro 
tratamientos

ANOVA de un factor usando Minitab v19, SSPSv26 y Excel

El  ANOVA  tanto  en  Minitabv19;  SSPSv26  y  Excel  muestran  que  no  hay 

diferencia estadística signifi cativa entre los ángulos de enlace entre tres átomos en 
el eucaliptol determinados por los métodos mecano cuánticos al vacío y en medio 
etanólico.

Para  los  ángulos  diedros  no  se  encontraron  valores  de  referencia  en  los 

bancos de datos, los cálculos mostrados se basan en el análisis de los dos métodos 
cuánticos  que  comprenden  a  los  cuatro  tratamientos  DFT  al  vacío  (método  1)  y 
etanol (método 2) y Hartree Fock al vacío (método 3) y etanol (método 4).

Nogales, J. y Col.

30

Tabla 1.3. ANOVA de un factor ángulos diedros en el eucaliptol en los cuatro 
tratamientos

ANOVA de un factor usando Minitab v19, SSPSv26 y Excel

El  análisis  ANOVA  realizado  muestra  que  no  existe  diferencia  estadística 

signifi cativa  entre  los  valores  de  ángulos  diedros  en  la  molécula  de  eucaliptol 
calculados por los cuatro métodos.

Los  ángulos  diedros  nos  ayudan  a  visualizar  mejor  a  la  molécula,  así  por 

ejemplo si observamos el ángulo que forman los dos planos que contienen a los 
átomos C

1

 C

2

 C

3

 C

4

 la intersección de estos dos planos nos da una lectura de 3º; 

en cambio sí realizamos la misma medida en los átomos de carbono C

4

 C

5

 C

6

 C

1

 el 

ángulo es -3º; así muestra la simetría presente en el eucaliptol. Otro ángulo diedro 
formado por los átomos de carbono C

3

 C

4

 C

5

 C

6

 da un valor de 64.06º y -64.06º entre 

los carbonos C

2

 C

3

 C

4

 C

5

.

Tabla  2.  Propiedades  moleculares  para  el  eucaliptol  utilizando  el  método 
DFT B3LYP, 6-31G 

DFT B3LYP 6-31G 

Vacío

DFT B3LYP 6-31G 

Etanol

Propiedad Molecular

Formula

C

10

H

18

O

C

10

H

18

O

PM(g/mol)

154.25

154.25

Energía (ua)

-467.13 

-467.14 

Momento dipolar 
(Debye)

1.3

1.75

E HOMO  (ev)

-6.24 

-6.46 

E LUMO  (ev)

1.86 

1.80 

Propiedades QSAR

Area (Aº

2

)

195.66

195.70

Volumen (Aª

3

)

181.95

181.96

PSA ( Aº

2

)

6.505

6.637

LogP

1.86

1.86

Valores encontrados en el presente estudio SPARTAN v18

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

31

Tabla 3. Descriptores de reactividad calculados para el eucaliptol

DFT vacío

DFT etanol

eV

Hartree

eV

Hartree

E HOMO (eV)

-6.24

-0.229

-6.46

-0.237

E LUMO (eV)

1.86

0.068

1.80

0.066

ΔE (eV) 

8.1

0.297

8.26

0.303

Potencial de ionización:
I= - E  HOMO (eV)

6.24

0.229

6.46

0.237

Electroafi nidad:
A= - E LUMO (eV)

-1.86

-0.068

-1.80

-0.066

Electronegatividad:
χ = (I+A) /2 (eV)

2.19

0.08

2.33

0,085

Dureza total:
η=(I-A)/2 (eV)

4.05

0.148

4.66

0,171

Suavidad o blandura:
ϭ = 1/η 

0.25

0.21

Potencial químico:
µ = (HOMO+LUMO)/2

-2.19

0.08

-2.33

-0,085

Índice de electrofi licidad:
ω = µ2/2η

0.592

0.022

-0.582

-0,0213

I: potencial de ionización, A: electroafi nidad, χ: electronegatividad, η: dureza total, σ: blandura, 
μ: potencial químico, ω: índice de electrofi licidad global. Valores encontrados en el presente 
estudio SPARTAN v18

En la tabla 3 podemos ver el potencial químico µ que guarda una relación directa 

con  la  electronegatividad  χ,  el  potencial  describe  como  la  densidad  electrónica 
del sistema puede fl uctuar, expresando el fl ujo de electrones de una zona de alto 
potencial químico a una región de menor potencial químico, la magnitud encontrada 
de  µ=-2.19  eV  muestra  que  la  densidad  electrónica  del  sistema  puede  variar  de 
manera espontánea, debido a su valor negativo. En la misma tabla 3 se muestra el 
valor de la electronegatividad χ de 2.19 eV e indica como la molécula tiende a atraer 
electrones sin cambiar su densidad electrónica.

En la fi gura tres podemos observar el mapa del potencial en el eucaliptol en la 

región cercana al oxigeno debido a la alta densidad electrónica que presenta este 
átomo.

Nogales, J. y Col.

32

Figura 3: Mapa del potencial del eucaliptol, estructura Optimizada por el método 
DFT B3LYP 6-31G*

En  la  tabla  4  y  fi gura  4;  se  presentan  los  valores  calculados  de  energía  de 

los  orbitales  frontera  HOMO,  HOMO-1;  LUMO  y  LUMO+1  y  los  band-gap  del 
eucaliptol al vacío, los orbitales frontera en medio etanólico son similares a estos y 
no lo mostramos, por consiguiente, el análisis es igual en ambos medios. Se puede 
apreciar  que  la  densidad  electrónica  de  los  orbitales  HOMO  se  concentra  en  la 
región electrodonadora, es decir el oxígeno y su vecindad C

6

 C

3

 C

4

 C

8

 y C

9

. El orbital 

LUMO tiene la densidad electrónica distribuida sobre los carbonos del anillo C

1

 C

2

C

3

 C

4

 C

5

 C

6

 y muestras orbitales defi citarios o zonas positivas en las regiones de los 

hidrógenos, especialmente los anulares.

En  el  HOMO-1  la  densidad  electrónica  está  centrada  sobre  los  átomos  de 

oxígeno,  C

1

  C

2

  y  C

6

  y  entre  los  C

4

  y  C

8

.  En  el  LUMO+1  la  densidad  electrónica 

se encuentra distribuida en los átomos de carbono del anillo y en sus respectivos 
hidrógenos de la región basal u orientados en el eje Z.

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

33

Figura 4: Orbitales HOMO LUMO del eucaliptol DFT al vacío

HOMO (Orbital Molecular ocupado más alto) es el último orbital molecular que 

se encuentra doblemente ocupado. Indica donde se encuentra el par de electrones 
que  más  fácilmente  puede  perder  o  ceder  la  molécula,  acá  se  encuentra  en  el 
oxígeno  y  proximidades  en  color  rojo.  LUMO  (Orbital  Molecular  vacío  más  bajo 
desocupado) es el orbital de menor energía que se encuentra vacío. Indica el lugar 
donde más fácilmente la molécula aceptaría un par de electrones, región distribuida 
en azul sobre los carbonos del anillo.

Tabla 4. Valores calculados para los orbitales frontera y su respectivo band 
gap para el eucaliptol

DFT vacío

DFT etanol

(eV)

(Hartree)

(eV)

(Hartree)

LUMO

1.86

0.068

1.80

0.066

HOMO

-6.24

-0.229

-6.46

-0.237

Band-gap

8.1

0.297

8.26

0.303

LUMO +1

2.5

0,092

2.4

0,088

HOMO -1

-7.3

-0.268

-7.4

-0.272

Band-gap

9.8

0.360

9.8

0.360

Valores encontrados en el presente estudio SPARTAN v18

Un  band  gap  de  8.1  eV  entre  los  orbitales  HOMO  LUMO  muestra  que  la 

molécula es muy estable, al igual que el band-gap entre los orbitales HOMO-1 y 
LUMO+1 de 9.8eV indica que se necesitaría mucha energía para que ocurra una 
transición electrónica, al poseer mayor magnitud que el band-gap de los orbitales 
HOMO-LUMO. 

Nogales, J. y Col.

34

La  dureza  η  expresa  la  diferencia  o  separación  entre  el  HOMO  y  LUMO,  a 

mayor separación de energía más dura es la molécula, el valor calculado en este 
estudio para el eucaliptol dio el valor de 4.05 eV, entonces tendrá baja tendencia a 
dar o recibir electrones, entonces esta dureza se asocia también con la estabilidad 
del sistema químico.

La superfi cie de energía potencial se observa en la fi gura cinco; el color rojo 

muestra  una  elevada  densidad  electrónica  ubicada  alrededor  del  oxígeno,  en 
cambio el azul regiones de baja densidad electrónica en regiones de los átomos 
de  hidrogeno,  los  colores  intermedios  como  el  verde  se  debe  en  gran  parte  a  la 
presencia de los enlaces covalentes entre átomos de carbono con una densidad 
electrónica que tiende del promedio o intermedio existiendo un balance electrónico.

Figura 5. Mapa del potencial electrostático del eucaliptol, estructura Optimizada por 
el método DFT B3LYP 6-31G* 

Funciones  de  Fukui:  Las  funciones  de  Fukui  del  eucaliptol  para  los  estados 
catiónicos,  aniónicos  y  neutros  al  vacío  y  etanol  se  muestran  en  la  tabla  5  y  6 
respectivamente.

Tabla 5. Funciones Fukui para el eucaliptol DFT 6.31G* al vacío

Numero

Átomo

f(+)

f(-)

f(0)

1

O

-0.023

-0.275

-0.55

2

C1

0.061

0.134

0.312

3

C2

0.117

-0.007

-0.273

4

C3

0.117

0.036

-0.286

5

C4

0.099

0.065

-0.108

6

C5

0.117

0.036

-0.286

7

C6

0.117

-0.007

-0.273

8

C7

0.058

0.053

-0.457

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

35

Numero

Átomo

f(+)

f(-)

f(0)

9

C8

0.066

0.146

0.34

10

C9

0.111

0.013

-0.452

11

C10

0.111

0.013

-0.452

12

H2.1

-0.167

-0.167

0.139

13

H2.2

-0.227

-0.153

0.129

14

H3.1

-0.152

-0.134

0.14

15

H3.2

-0.189

-0.132

0.132

16

H4

-0.244

-0.151

0.115

17

H5.1

-0.152

-0.134

0.14

18

H5.2

-0.189

-0.132

0.132

19

H6.1

-0.167

-0.167

0.139

20

H6.2

-0.227

-0.153

0.129

21

H7.1

-0.102

-0.126

0.15

22

H7.2

-0.151

-0.109

0.136

23

H7.3

-0.102

-0.126

0.15

24

H9.1

-0.139

-0.098

0.149

25

H9.2

-0.119

-0.05

0.146

26

H9.3

-0.183

-0.113

0.132

27

H10.1

-0.139

-0.098

0.149

28

H10.2

-0.183

-0.113

0.132

29

H10.3

-0.119

-0.05

0.146

Valores  calculados  usando  datos  de  cargas  Mulliken  encontrados  en  el  presente  estudio 
SPARTAN v18

Los valores de las funciones de Fukui están relacionados con la probabilidad de 

encontrar al electrón en un orbital, lo que defi ne al cuadrado de la función de onda 
del sistema; en consecuencia, los valores negativos de las funciones de Fukui no se 
incluyeron en el análisis puesto que no tienen signifi cado físico. (Fukui, 1982)

Los valores f(+) de la tabla 5, muestra los valores más altos en los carbonos 

C

2

  C

3

  C

5

  y  C

6

  que  conforman  el  anillo  en  el  eucaliptol  y  los  carbonos  metilos  C

9

C10 confi riéndoles características electrofílicas, haciéndolos susceptibles a ataques 
nucleofílicos. De manera similar se puede analizar que el valor más alto de f(-) lo 
presentan los carbonos C

1

 y C

8

 indicando que son más susceptibles a un ataque 

electrofílico.

Nogales, J. y Col.

36

Tabla 6. Funciones Fukui para el eucaliptol DFT 6.31G* medio etanol

Numero

Átomo

f(+)

f(-)

f(0)

1

O

-0.031

-0.291

-0.57

2

C1

0.009

0.077

0.273

3

C2

0.106

-0.03

-0.274

4

C3

0.108

0.011

-0.291

5

C4

0.031

0.032

-0.104

6

C5

0.108

0.011

-0.291

7

C6

0.106

-0.03

-0.274

8

C7

-0.023

0.021

-0.46

9

C8

0.034

0.04

0.306

10

C9

0.061

0.013

-0.453

11

C10

0.061

0.013

-0.453

12

H21

-0.178

-0.212

0.132

13

H22

-0.246

-0.178

0.146

14

H31

-0.178

-0.107

0.147

15

H32

-0.23

-0.094

0.146

16

H4

-0.323

-0.108

0.131

17

H51

-0.178

-0.107

0.147

18

H52

-0.23

-0.094

0.146

19

H61

-0.178

-0.212

0.132

20

H62

-0.246

-0.178

0.146

21

H71

0.004

-0.099

0.143

22

H72

-0.052

-0.087

0.161

23

H73

0.004

-0.099

0.143

24

H91

-0.038

-0.043

0.138

25

H92

-0.107

-0.058

0.144

26

H93

-0.125

-0.042

0.154

27

H101

-0.038

-0.043

0.138

28

H102

-0.125

-0.042

0.154

29

H103

-0.107

-0.058

0.144

Valores  calculados  usando  datos  de  cargas  Mulliken  encontrados  en  el  presente  estudio 
SPARTAN v18

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

37

En  la  tabla  7  se  presentan  los  descriptores  ADME  (Absorción  Distribución 

Metabolismo y Excreción) obtenidos para el eucaliptol. La línea celular Caco 2 es 
una línea de células epiteliales de cáncer de colon humano, son utilizadas para la 
evaluación de la permeabilidad de fármacos in vitro. La permeabilidad de Caco-2 
predicha de un compuesto dado tiene dimensiones log cm/s. Se considera que un 
compuesto tiene una permeabilidad de Cao-2 adecuada si tiene un valor predicho 
mayor a >-5,15. En este estudio dio un resultado teórico de -4.41, es decir presenta 
una  buena  absorción.  Muy  relacionado  a  este  parámetro  tenemos  al  log  P  el 
logaritmo del coefi ciente de distribución n-octanol/agua. log P es un parámetro muy 
útil con un impacto considerable tanto en la permeabilidad de la membrana como en 
la unión hidrofóbica a macromoléculas, incluido el receptor objetivo, así como otras 
proteínas como proteínas plasmáticas, transportadores o enzimas metabolizadoras; 
Los  compuestos  en  el  rango  de  0  a  3  log  mol/L  se  considerarán  adecuados.  La 
unión  de  un  fármaco  a  las  proteínas  del  plasma  (PBB)  tiene  una  gran  infl uencia 
en su comportamiento farmacodinámico.  El PBB puede infl uir directamente en la 
biodisponibilidad oral porque la concentración libre del fármaco está en juego cuando 
un fármaco se une a las proteínas séricas en este proceso; el eucaliptol presenta 
un PBB aceptable. La familia del citocromo P450 humano (abreviados como CYP, 
son  enzimas  de  fase  I  reacciones  oxidativas)  contiene  57  isoenzimas  y  estas 
isoenzimas metabolizan aproximadamente dos tercios de los fármacos conocidos 
en  humanos  con  el  80  %  de  este  atributo  en  cinco  isoenzimas:  1A2,  3A4,  2C9, 
2C19 y 2D6. La mayoría de estos CYP responsables de las reacciones de fase I se 
concentran en el hígado. El resultado de salida cualitativo muestra la probabilidad 
de ser sustrato/inhibidor. Finalmente, en la prueba de Ames para mutagenicidad, 
el efecto mutagénico tiene una estrecha relación con la carcinogenicidad, y es el 
ensayo más utilizado para probar la mutagenicidad de los compuestos, muestra que 
el eucaliptol no es mutagénico.

Tabla 7. Descriptores ADME para el eucaliptol

SwissADME

ADMETlab

Formula

C

10

H

18

O

C

10

H

18

O

PM

154.25

154.14

Refractividad molar

47.12

No calcula

TPSA (A2)

9.23

9.23

Absorción GI 

Elevado

-

LogP

2.67

2.58

Caco 2

No calcula

-4.41 Optimo 

>

-5.15

Distribución PBB 

No calcula

90.093%

Nogales, J. y Col.

38

SwissADME

ADMETlab

Distribucion BBB

Si

baja

Sustrato/Inhibidor de CYP1A2 

/No

+/-

Sustrato/Inhibidor de CYP2C19 

/No

+++/-

Sustrato/Inhibidor de CYP2C9 

/No

++/-

Sustrato/Inhibidor de CYP2D6 

/No

+/-

Sustrato/Inhibidor de CYP3A4 

/No

-/-

Lipinski 

Sí; 0 violación

Aceptado

Mutagénesis de Ames

-

-

Valores calculados SwissADME; y ADMETlab

CONCLUSIONES

Los  cálculos  químico  cuánticos,  empleando  la  teoría  DFT  B3LYP/6-31G  han 

sido aplicados sobre la estructura del eucaliptol, para investigar algunas propiedades 
geométricas, electrónicas, de reactividad química y descriptores ADME en un intento 
de comprender el comportamiento reactivo de este, con la fi nalidad de disponer de 
información preliminar para estudios posteriores, como un acoplamiento molecular 
del  eucaliptol  con  la  proteasa  principal  del  coronavirus,  problemática  relevante 
actual. 

Se lograron determinar la energía de los orbitales HOMO-LUMO con su respectivo 

band-gap,  mostrando  la  molécula  estudiada  una  gran  estabilidad  energética 
electrónica, se calculó y analizó el mapa de potencial electrostático (MPE) teórico 
y se logró establecer los sitios de mayor y menor densidad electrónica, usando las 
funciones de Fukui se pudo establecer los sitios más susceptibles para que se lleve 
a cabo reacciones nucleofílicas, electrofílicas. Los valores de las funciones Fukui 
f(+), mostraron los valores más altos en los carbonos C

2

 C

3

 C

5

 y C

6

 que conforman 

el anillo en el eucaliptol y los carbonos metilos C9 C10 confi riéndoles características 
electrofílicas, haciéndolos susceptibles a ataques nucleofílicos. De manera similar 
se  pudo  analizar  el  valor  más  alto  de  las  funciones  Fukui      f(-)  lo  presentan  los 
carbonos C

1

 y C

8

 indicando que son más susceptibles a un ataque electrofílico.

Debemos  mencionar  también  a  los  descriptores  ADME  hallados  para  el 

eucaliptol, que sugieren una buena absorción a través de las membranas y que el 
eucaliptol no es mutagénico desde el punto de vista de la química teórica.

Finalmente, este estudio intento entender desde la mecánica cuántica usando 

la Teoría de Funcionales de la Densidad DFT el tipo de reactividad que tendrá el 
eucaliptol al interactuar con otras moléculas o macromoléculas.

Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional

de la Densidad DFT B3LYP/6-31G

39

BIBLIOGRAFÍA

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globulus) como fungicida. Fundación Universidad de América Facultad de Ingenierías, Bogotá 
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