dc.contributor |
Costa Torres, Antonio
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dc.contributor |
Rotger Pons, Maria del Carmen
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dc.contributor.author |
Sanna Martínez, Elena
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dc.date |
2016 |
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dc.date.accessioned |
2017-10-18T12:11:19Z |
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dc.date.available |
2017-10-18T12:11:19Z |
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dc.identifier.uri |
http://hdl.handle.net/11201/2835 |
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dc.description |
[eng] This PhD thesis involves compounds that present various types of cavities intended for supramolecular
studies. Specifically, the work is divided into five chapters.
Chapter 1.The general introduction offers a general description of the supramolecular chemistry. There
is a description of the properties of the fundamental non-covalent interactions and their relevance in
host-guest chemistry as well as in self-assembly. This chapter also details the features of the
squaramides as the squaramide moiety is a motif repeatedly used in this work to obtain new
squaramido-based compounds for supramolecular applications.
Chapter 2. The properties of a 2-aminobenzimidazole functionalized deep cavitand previously
synthesized in our laboratory have been studied in solution. The cavitand encapsulates
trimethylammonium compounds such as choline and acetylcholine with association constants on the
order of 104 M in MeCN:H2O mixtures. As a proof of concept, the catalytic properties of the cavitand
have been applied to the study of the hydrolysis of p-nitrophenyl choline carbamate. In this case, the
hydrolysis was achieved in three steps that were monitored by UV-vis and 1
H-NMR spectroscopy. The
first step was the recognition of the choline carbamate by the cavity, followed by the carbamoylation of
the cavitand compound and the hydrolysis of this intermediate to yield choline. The formation of the
carbamoyl derivate was completed after 18 h while the last step was a very slow process that proceeds
in around 30 days. These results suggest that the cavitand acts as a mimic of an acetylcholinesterase
inhibitor.
Chapter 3. A new family of imine-based macrocyclic compounds has been synthesized by the
condensation of two aromatic dialdehydes (isophthalaldehyde and terephthalaldehyde) with 1,3- and
1,4-propargyldiamines in various solvents such as EtOAc or MeOH. The cycloimine that result of the
reaction between terephthaladehyde and 1,3-phenylene-bis-propargylic diamine crystallizes giving a
porous structure that is maintained after desolvation. The apohost was filled with guest molecules of
different size and featuring a variety of functional groups, such as nitromethane, diethyl squarate, pxylene,
ethylene glycol, p-anisaldehyde, cis-stilbene, (R)-(+)-limonene, (S)-(-)-nicotine or diethyl
phthalate. Overall, this material can be used as a solid support for the structure determination of guest
molecules by the crystalline sponge method developed by Fujita et al. Also, preliminary selectivity
studies have been conducted using 1:1 v/v mixtures of four phthalates, namely: diethyl phthalate,
dibutyl phthalate, benzyl butyl phthalate and di(2-ethylhexyl) phthalate. Under these conditions, the
crystal compound has shown selectivity for diethyl phthalate over the other phthalate derivatives.
Chapter 4. Squaramide-based macrocycles analogs to multifarenes have been prepared by reaction of
1,3-dibromobenzil with a bicyclic squaramide derivative in DMF in the presence of Cs2CO2. However, the
synthetic process yielded an inseparable mixture of oligomeric compounds featuring a variable number
of squaramide units. In the course of these reactions, unexpectedly, it was observed the formation of
aromatic mono-substituted squarimide compounds. These compounds, rarely described in the
literature, were produced in fairly good yields by the reaction between 4,4’-benzils with squaramide or
N,N-diethyl squaramide in basic medium. This reaction implied the cleavage of the inter-carbonyl bond
of the benzil derivative. The pH of the NH group of the resulting squarimides determined in H2O:MeCN
9:1 v/v mixtures resulted more acidic than the equivalent NH of plain squaramide derivatives.
Chapter 5. A new set of squaramido-amino-based dendrimeric compounds intended for future biological
applications has been designed and partially prepared. As part of this work, four polyamines with
variable chain lengths and branching units were chosen as core molecules. Moreover, two squaramidebased
growing units with different chain length were synthesized. First and second generation
compounds could be successfully isolated and characterized by the reaction of each core molecule with
the growing units in an alcoholic medium. The larger and more flexible building blocks have been the
most promising candidates because they enable a better accommodation of the more branched third
and fourth generations of the dendrimers. |
eng |
dc.description |
[spa] Esta tesis describe compuestos que presentan diferentes tipos de cavidades para llevar a cabo estudios
supramoleculares. Especificamente, el trabajo aquí descrito se encuentra dividido en cinco capítulos.
Capítulo 1. La introducción general ofrece una descripción general de la química supramolecular. Para
ello, se describen las propiedades de las principales interacciones no covalentes y su importancia en la
química de huésped:hospedador al igual que en procesos de auto-ensamblaje. Este capítulo también
describe las características de las escuaramidas ya que el grupo escuaramida se ha utilizado
repetidamente en esta tesis para la obtención de nuevos compuestos con aplicaciones
supramoleculares.
Capítulo 2. Se han estudiado las propiedades en disolución de un cavitando profundo funcionalizado con
grupos 2-aminobenzimidazol previamente sintetizado en nuestro laboratorio. El cavitando encapsula
compuestos trimetilamonio como colina y acetilcolina con constantes de asociación del orden de 104 M
en mezclas MeCN:H2O. Como prueba de concepto, las propiedades catalíticas del cavitando se han
aplicado en el estudio de la hidrólisis del p-nitrofenilcarbonato de colina. En este caso, el proceso de
hidrólisis tiene lugar en tres pasos que fueron monitorizados por UV-vis y espectroscopia de RMN. El
primer paso de la hidrólisis consiste en el reconocimiento del carbamato de colina por parte de la
cavidad, seguido de la carbamoilación del cavitando y la hidrólisis de este intermedio para dar colina. La
formación del derivado de cabamoil se completó tras 18 horas de reacción mientras que el último paso
resultó ser un proceso muy lento que tenía lugar en unos 30 días. Estos resultados sugieren que el
cavitando actúa como mímico de un inhibidor de acetilcolinesterasas.
Capítulo 3. Se ha sintetizado una nueva familia de compuestos macrocíclicos basados en enlaces imina
como resultado de la condensación de dos aldehídos aromáticos (isoftalaldehído y tereftalaldehído) con
1,3- y 1,4-propargildiaminas en varios disolventes como AcOEt o MeOH. La cicloimina resultante de la
reacción entre tereftalaldehído y 1,3-fenilen-bis-propargildiamina cristaliza generando una estructura
porosa que se mantiene tras la desolvatación. Los canales del cristal pueden ser ocupados por moléculas
de diferente tamaño y que presentan diferentes grupos funcionales, como nitrometano, escuarato de
dietilo, p-xileno, etilenglicol, p-anisaldehído, cis-estilbeno, (R)-(+)-limoneno, (S)-(-)-nicotina o ftalato de
dietilo. En general, este material puede utilizarse como soporte sólido para la determinación estructural
de moléculas huésped mediante el método de la esponja cristalina desarrollado por Fujita et al.
Además, se han llevado a cabo estudios de selectividad utilizando mezclas 1:1 v/v de diferentes ftalatos:
ftalato de dietilo, ftalato de dibutilo, ftalato de butil bencilo y ftalato de di-2-etilhexilo. En estas
condiciones, el compuesto cristalino ha mostrado selectividad por ftalato de dietilo frente a los otros
derivados de ftalato.
Capítulo 4. Se han preparado compuestos supramoleculares basados en escuaramidas análogos a los
multifarenos mediante la reacción de 1,3-dibromobenzilo con una escuaramida bicíclica en DMF en
presencia de Cs2CO3. Sin embargo, el proceso sintético generó una mezcla de productos inseparables
con un número variable de unidades escuaramida. Durante el proceso de síntesis, inesperadamente, se
observó la formación de compuestos escuarimida aromáticos monofuncionalizados. Estos productos,
raramente descritos en la bibliografía, se produjeron con rendimientos aceptables mediante la reacción
de benzilos 4,4’- funcionalizados con escuaramida o N,N-dietilescuaramida en medio básico. Esta
reacción implica la rotura del enlace intercarbonílico del derivado de benzilo. El pH del grupo NH de las
escuarimidas resultantes determinado en mezclas H2O:MeCN 9:1 v/v resultó ser más ácido que el NH
análogo de los derivados de escuaramida.
Capítulo 5. Se ha diseñado y parcialmente preparado un conjunto de compuestos dendriméricos
basados en grupos amina y escuaramida para posteriores aplicaciones biológicas. Para este fin, se
eligieron cuatro poliaminas con cadenas de diferente tamaño y con diferente nivel de ramificación como
moléculas centrales y dos unidades de crecimiento funcionalizadas con grupos escuaramida con
longitud de cadena diferente. Así, se han podido aislar y caracterizar satisfactoriamente varias primera y
segunda generaciones a partir de la reacción de una molécula central con una unidad de crecimiento en
medio alcohólico. Los mejores resultados se lograron con las unidades más grandes y flexibles dado que
permiten acomodar mejor la tercera y cuarta generación de dendrímeros. |
spa |
dc.description |
[cat] Aquesta tesi descriu composts que presenten diferent tipus de cavitats per a dur a terme estudis
supramoleculars. Específicament, el treball aquí descrit es troba dividit en cinc capítols.
Capítol 1. La introducció general ofereix una descripció general de la química supramolecular. Així, es
descriuen les propietats de les principals interaccions no covalents i la seva importància en la química
hoste:hospedador al igual que en processos d’auto-assemblatge. Aquest capítol també descriu les
característiques de les escuaramides ja que el grup escuaramida s’ha emprat repetidament en aquesta
esta tesi per a l’obtenció de nous composts amb aplicacions supramoleculars.
Capítol 2. S’han estudiat les propietats en dissolució d’un cavitand profund funcionalitzat amb grups 2-
aminobenzimidazol prèviament sintetitzat al nostre laboratori. El cavitand encapsula composts
trimetilamoni com colina i acetilcolina amb constants d’associació de l’ordre de 104 M en mescles
MeCN:H2O. Com a proba de concepte, les propietats catalítiques del cavitand s’han aplicat en l’estudi de
la hidròlisis del p-nitrofenilcarbonat de colina. En aquest cas, el procés de hidròlisis té lloc en tres passes
que varen ser monitoritzades per UV-vis i espectroscòpia de RMN. El primer pas de la hidròlisis
consisteix en el reconeixement del carbamat de colina per part de la cavitat, tot seguit de la
carbamoïlació del cavitand i la hidròlisis d’aquest intermedi per a donar colina. La formació del derivat
de cabamoïl es va completar després de 18 hores de reacció mentre que la darrera passa va resultar un
procés molt lent que tenia lloc en uns 30 dies. Aquests resultats suggereixen que el cavitand actua como
a mímic d’un inhibidor de acetilcolinesterases.
Capítol 3. S’ha sintetitzat una nova família de composts macrocíclics basats en enllaços imina como a
resultat de la condensació de dos aldehids aromàtics (isoftalaldehid i tereftalaldehid) amb 1,3- y 1,4-
propargildiamines en varis dissolvents com AcOEt o MeOH. La cicloimina resultant de la reacció entre
tereftalaldehid y 1,3-fenilen-bis-propargil diamina cristal·litza generant una estructura porosa que es
mantén després de la desolvatació del producte. Els canals del cristall poden ser ocupats per molècules
de diferent mida i que presenten diferents grups funcionals, como nitrometà, escuarat de dietil, p-xilè,
etilenglicol, p-anisaldehid, cis-estilbè, (R)-(+)-limonè, (S)-(-)-nicotina o ftalat de dietil. En general, aquest
material pot ser emprat como a suport sòlid per a la determinació estructural de molècules hoste
mitjançant el mètode de l’esponja cristal·lina desenvolupat per Fujita et al. A més, s’han duit a terme
estudis de selectivitat emprant mescles 1:1 v/v de diferents ftalats: ftalat de dietil, ftalat de dibutil, ftalat
de butil bencil y ftalat de di-2-etilhexil. En aquestes condicions, el compost cristal·lí ha mostrat
selectivitat per ftalat de dietil en front a la resta de derivats de ftalat.
Capítol 4. S’han preparat composts supramoleculars basats en escuaramides anàlogues als multifarens
mitjançant la reacció de 1,3-dibromobenzil amb una escuaramida bicíclica en DMF en presencia de
Cs2CO3. Però, el procés sintètic va generar una mescla de productes inseparables amb un número
variable de unitats escuaramida. Durant el procés de síntesis, inesperadament, es va observar la
formació de composts escuarimida aromàtics monofuncionalizats. Aquests productes, rarament descrits
a la bibliografia, es varen produir amb rendiments acceptables mitjançant la reacció de benzils 4,4’-
funcionalitzats amb escuaramida o N,N-dietilescuaramida en medi bàsic. Aquesta reacció implica la
ruptura de l’enllaç intercarbonílic del derivat de benzil. El pH del grup NH de les escuarimides resultants
determinat en mescles H2O:MeCN 9:1 v/v va resultar ser més àcid que el mateix NH dels derivats
d’escuaramida.
Capítol 5. S’ha dissenyat i parcialment preparat un conjunt de composts dendrimérics basats en grups
amina i escuaramida per a posteriors aplicacions biològiques. Amb aquest fi, es varen elegir quatre
poliamines amb cadenes de diferent mida i amb diferent nivell de ramificació com a molècules centrals i
dues unitats de creixement funcionalitzades amb grups escuaramida amb longitud de cadena diferent.
Així, s’han pogut aïllar i caracteritzar satisfactoriament vàries primera i segona generacions a partir de la
reacció d’una molècula central amb una unitat de creixement en medi alcohòlic. Els millors resultats es
varen aconseguir amb les unitats més grans i flexibles degut a que poden acomodar millor la tercera i
quarta generació de dendrímers. |
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dc.format |
application/pdf |
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dc.language.iso |
eng |
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dc.publisher |
Universitat de les Illes Balears |
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dc.rights |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eng |
dc.rights |
all rights reserved |
eng |
dc.title |
Studies on Molecular Cavities: Synthesis, Characterization and Applications |
ca |
dc.type |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
eng |
dc.type |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
eng |
dc.subject.udc |
54 Química |
cat |