Química de coordinación catiónica y aniónica de nuevos poliazareceptores politópicos

Resumen

La química supramolecular es uno de los campos de la Química que más se ha desarrollado en los últimos 50 años. La importancia de la química supramolecular se ha potenciado por su carácter multidisciplinar, ya que se puede considerar como un triple punto de encuentro entre la Química, la Biología y la Física. La primera definición de química supramolecular se atribuye al Profesor Jean-Marie Lehn que la describió como “la Química más allá de la molécula” en referencia a las entidades organizadas que resultan de la asociación de dos o más especies químicas unidas mediante fuerzas no covalentes. En el presente trabajo nos hemos centrado en la síntesis de receptores con estructuras macropolicíclicas, denominados politópicos. Los receptores politópicos contienen dos a más subunidades capaces de coordinar tanto simultáneamente como independientemente un sustrato. Los ligandos politópicos adoptan numerosas conformaciones aunque, en general, son estructuras grandes que contienen cavidades y/o hendiduras, con brazos, puentes y conexiones entre ellas. En el diseño del receptor politópico se puede disponer de grupos que aporten tanto la rigidez como la flexibilidad buscada. Y aunque con receptores rígidamente organizados puede alcanzarse un reconocimiento selectivo, los procesos de intercambio y regulación para el reconocimiento requieren de una flexibilidad del ligando para que puedan adaptarse y responder a los cambios del sustrato. Más allá de los receptores monotópicos, capaces de reconocer sustratos con una topología definida, complejarlos y transportarlos, nos encontramos con los receptores politópicos que de acuerdo con su geometría y sus puntos de enlace pueden complejar de forma simultánea varios sustratos iguales o distintos. Las propiedades de estos receptores son potenciadas por efectos de carácter alostérico, cooperativo y regulatorio los cuales nos llevan más allá de las propiedades de los receptores monotópicos. Dentro de este marco, la presente memoria de tesis se ha orientado a la síntesis y caracterización de ligandos poliamínicos politópicos. Asimismo, se estudió las propiedades ácido-base de los ligandos en disolución acuosa. En primer lugar, se determinaron las constantes de basicidad de los ligandos como paso previo a cualquier estudio posterior. También es conveniente conocer las especies predominantes en función del pH y la secuencia de protonación de los receptores. Estos estudios se llevaron a cabo mediante potenciometría, RMN, UV-Vis, fluorescencia y dinámica molecular. Tras estos estudios, se estudió la interacción de los ligandos con iones metálicos. Los receptores poliamínicos son muy versátiles, ya que dependiendo de su grado de protonación pueden interaccionar indistintamente con especies catiónicas, aniónicas y neutras. La coordinación de los ligandos con los metales Zn2+, Cu2+ y Mn2+ se estudiaron mediante diversas técnicas como son potenciometría, UV-Vis, fluorescencia, flujo detenido, RMN y difracción de rayos X. Se continuó con el estudio de la interacción de los ligandos con aniones de interés biológico. Mediante técnicas potenciométricas, de RMN, espectroscópicas y de dinámica molecular se estudiaron la interacción de los ligandos y sus complejos metálicos con nucleótidos y ácidos nucleicos. Finalmente, se buscaron las aplicaciones biológicas de los ligandos y sus complejos metálicos. Se utilizaron los complejos metálicos como miméticos de centros activos enzimáticos de SOD y, también, se utilizaron los ligandos como agentes antitumorales mediante la interacción de los ligandos con los ácidos nucleicos. Estos estudios preliminares se realizaron mediante ensayos enzimáticos e in vitro con líneas tumorales.