Empleo de sistemas seudopeptídicos en el reconocimiento de aniones y cationes

Resumo

Esta tesis doctoral se ubica dentro del área de la química supramolecular y más específicamente en el campo del reconocimiento molecular de iones. En ella se describe la síntesis y el estudio de nuevos sistemas supramoleculares así como sus aplicaciones en campos como el reconocimiento molecular de aniones y cationes. Dichos sistemas supramoleculares están basados principalmente en receptores de tipo seudopeptídico. Tal y como ya se ha comentado, esta tesis se ha dividido en 8 capítulos y se presenta en forma de compendio de publicaciones científicas. Los resultados obtenidos a lo largo del desarrollo de la tesis han permitido la publicación de tres artículos científicos en revistas de alto nivel y la preparación de otro más. La organización de este trabajo consta en primer lugar de una introducción general acerca de la Química Supramolecular, destacando en particular aquellos aspectos de mayor relevancia para el trabajo que se presenta posteriormente (capítulo 1). A continuación se describen los objetivos generales de la tesis (capítulo 2) y seguidamente un capítulo (capítulo 3) en el que se resumen y analizan los resultados más relevantes que se han obtenido en esta tesis doctoral. Estos resultados se encuentran recogidos en las publicaciones que se han podido obtener a partir de este trabajo científico (las publicaciones se presentan en los capítulos 4, 5, 6 y 7). Y finalmente, en el capítulo 8 se resumen los resultados principales y se presentan las conclusiones generales. En la primera parte de este trabajo se describe el diseño y la síntesis de una familia de ligandos seudopeptídicos derivados de bis(amino amidas) y que contienen diferentes amino ácidos. Se estudia la capacidad de coordinación y formación de diversos complejos de dichos ligandos con un catión metálico como es el Cobre (II). Los resultados de este trabajo han permitido la publicación del artículo que lleva por título "Copper(II) complexes of bis(amino amide) ligands: effect of changes in the amino acid residue" y que se incluye en el capítulo 4. Con la finalidad de analizar los principales factores críticos determinantes de la estructura final de los complejos se estudia el comportamiento ácido base de los ligandos aislados mediante valoraciones potenciométricas y RMN de protón, así como la coordinación de estos ligandos con el catión metálico Cobre (II) utilizando diferentes técnicas experimentales como son las valoraciones potenciométricas, espectroscopia UV-Vis, espectroscopia de IR, espectrometría de masas y la difracción de rayos X. Una vez estudiado el reconocimiento molecular de cationes se ha sintetizado una nueva familia de compuestos seudopeptídicos con propiedades interesantes para el reconocimiento de aniones biológicamente relevantes. De este modo, se presenta la síntesis, el diseño y el estudio de las propiedades de una familia de compuestos seudopeptídicos cíclicos derivados de precursores con simetría C3. Estos compuestos se basan en estructuras macrobicíclicas tridimensionales de tipo caja. A partir de los resultados de esta parte de la tesis se ha publicado el artículo que lleva por título "Tuning chloride binding, encapsulation, and transport by peripheral substitution of pseudopeptidic tripodal small cages" y que se incluye en el capítulo 5. Se ha estudiado el proceso de macrobiciclación partiendo de diferentes precursores tripodales y se han sintetizado, aislado y caracterizado los compuestos macrobicíclicos derivados del precursor tripodal Tren. Estos receptores de tipo caja derivados del precursor Tren y con diferentes variabilidades estructurales, han sido estudiados en el campo del reconocimiento molecular de aniones (con el anión cloruro) en estado sólido (difracción de rayos X) así como en disolución (RMN de 1H y ESI-MS) y en fase gas (CID MS). Además, se ha estudiado también la capacidad de transporte de cloruro de los receptores a través de una bicapa lipídica. Una vez estudiado el comportamiento de estos receptores y con la finalidad de poder estudiar la selectividad en el reconocimiento de diferentes aniones se ha elegido uno de ellos teniendo en cuenta el comportamiento general de los receptores estudiados tanto en estado sólido, líquido como en fase gas. Los resultados obtenidos a partir de este estudio se presentan en el artículo titulado "Tight and selective caging of chloride ion by a pseudopeptidic host". La interacción del receptor seleccionado se ha estudiado con diferentes aniones inorgánicos mediante valoraciones de RMN de protón de la sal tetraprotonada del receptor (con ácido trifluoroacético) con la correspondiente sal de TBA de cada uno de los aniones y se han obtenido las constantes de interacción. Finalmente, se describe el diseño y la síntesis de una nueva familia de compuestos seudopeptídicos, relacionados con los compuestos anteriores, pero siendo en este caso sistemas de cadena abierta y partiendo de precursores con simetría C2 y C3. Se ha estudiado el reconocimiento molecular de aniones de dichos receptores así como sus propiedades en el transporte de aniones a través de membranas lipídicas. Los resultados de la última parte de este trabajo se presentan en el artículo titulado "Acyclic pseudopeptidic hosts as molecular receptors and transporters for anions". Es importante señalar que las técnicas y metodologías aprendidas y desarrolladas en el transcurso de este trabajo han permitido participar en la publicación de otros dos trabajos de investigación, los cuales no se han incluido en esta memoria con objeto de mantener con claridad el foco sobre los objetivos fundamentales de mi trabajo de investigación.