Interacción y activación de nucleótidos por complejos metálicos de poliaminas cíclicas

Abstract

El objeto de la presente Tesis, en el área científica de la Química Supramolecular se ha centrado en la síntesis y caracterización de diez receptores poliamínicos, dos receptores acíclicos y ocho macrocíclicos. Los estudios realizados se han centrado en el estudio de las propiedades acido-base de los receptores así como en el estudio de la interacción directa de los mismos con los cationes metálicos de transición Cu2+ y Zn2+ y en sus formas protonadas con especies aniónicas como los nucleótidos ATP, ADP y AMP. El diseño de los receptores se ha divido en dos series diferenciadas por el número de átomos dadores de nitrógeno, cinco receptores pentamínicos y cinco hexamínicos. La síntesis de los receptores macrocíclicos se ha realizado mediante la reacción de Ritchman-Atkins con una serie de modificaciones como el uso de CH3CN como disolvente y K2CO3 que han permitido obtener mejoras en los rendimientos de la reacción. Entre los receptores cíclicos de la serie de pentaminas, la mayor basicidad la ha presentado el paraciclofano pB3223. La sustitución en para del anillo aromático, facilita la separación intrínseca de los centros cargados adyacentes al anillo, disminuyendo así la repulsión electrostática global en el receptor. Entre los receptores cíclicos de la serie de hexaminas la mayor basicidad la ha presentado el receptor que presenta dos cadenas propilénicas consecutivas. Las últimas etapas de protonación se encuentran con menor impedimento electrostático, debido a la mayor separación de los centros cargados. Se ha determinado la estructura del complejo [CuPy3223](ClO4)2 que presenta para el Cu2+ una geometría octaédrica altamente distorsionada. El plano ecuatorial está definido por el nitrógeno piridínico y los tres nitrógenos centrales de la cadena poliamínica. Los dos nitrógenos bencílicos ocupan las posiciones axiales de un octaedro altamente distorsionado. Se ha determinado la estructura de dimero [Cu2(mB3223)2(µ-Br)](ClO4)3 donde cada centro metálico ha presentado un entorno pentacoordinado. Cuatro de los grupos dadores son nitrógenos que pertenecen al macrociclo y el quinto de los grupos dadores es un átomo de bromo que actúa como ligando puente entre los dos átomos de cobre. Cada catión se rodea de una pirámide de base cuadrada distorsionada. En los estudios de interacción con ATP, la magnitud global de la interacción de los receptores a estudio en el intervalo de pH entre 4.0 y 7.0 sigue el orden mB32223 > 32223 > Py3223 > Py32223 > Py33233 > 3223 > mB3223. En la serie de penatminas, para el receptor Py3223 se han determinado potenciométricamente la formación de especies mixtas [CupHrL2(AMP)](2p + r - 2)+ y para el receptor mB3223 se han determinado la formación de especies mixtas [CupHrL4(AMP)](2p + r - 2)+. En la serie de hexaminas, para el receptor Py33233 se han determinado potenciométricamente la formación de especies mixtas [ZnpHrL5(ATP)](2p + r - 4)+. Para el receptor Py32223 se han determinado la formación de especies mixtas [ZnpHrL7(ATP)](2p + r - 4)+. Por último en los estudios de RMN a pD 2.0 y 7.0 realizados en el receptor Py32223 y Py33233, no se ha observado una contribución importante de fuerzas de apilamiento ó pi-stacking. El estudio cinético de hidrólisis de ATP a pD 2.0, mediado por el receptor Py32223 a diferentes tiempos y temperaturas a revelado que a Tª ambiente no se produce hidrólisis del ATP, a 50oC se inicia la hidrólisis después de 2 horas sin llegar a completarse y a 70oC se inicia a tiempo 0 y finaliza en 2 horas.