Nuevas plataformas quirales de alta versatilidad: Síntesis y aplicaciones.

309 Pages·2016·10.98 MB·Spanish

Nuevas plataformas quirales de alta
versatilidad:
Síntesis y aplicaciones.

JIMENA ANDREA OSPINA CHAVEZ

Tesis doctoral

Programa de Doctorado en Química

Bajo la dirección de:
Prof. Rosa María Ortuño Mingarro y Dra. Ona Illa Soler

Departamento de Química
Facultad de Ciencias

2016

Memoria presentada para optar al Grado de Doctor por
Jimena Andrea Ospina Chavez

Revisada y aprobada,

Prof. Rosa María Ortuño Mingarro Dra. Ona Illa Soler

Bellaterra, 07 de Enero 2016.

AGRADECIMIENTOS
Primeramente, agradezco a la Generalitat de Catalunya por la beca predoctoral (FI-
DGR) concedida para el desarrollo de esta tesis doctoral.

También quiero expresar mí mas profundo y sincero agradecimiento a todas aquellas
personas que de alguna manera han contribuido para la realización de esta tesis
doctoral. En especial agradezco a la Profesora Rosa María Ortuño por permitirme
hacer parte de este grupo de investigación, por sus enseñanzas, por sus valiosas
sugerencias y apoyo. De igual manera agradezco profundamente a la Dra. Ona Illa por
su orientación, seguimiento y confianza, quien con su amistad me enseñó y me dió
fortaleza para continuar y no desfallecer en los momentos mas dificiles. Agradezco su
inmensa comprensión y paciencia.

Además quiero expresar mi agradecimiento al Dr. Alessandro Sorrenti por sus valiosas
sugerencias y acertados aportes. También doy gracias al Dr. Ramon Pons del
Departamento de Tecnología Química y de Tensioactivos (CSIC-Barcelona) por su
contribución en la caracterización del tensioactivo sintetizado. De igual manera quiero
agradecer a la Dra. Silvia Lope Piedrafita, del Servicio de Resonancia Magnética Nuclear
(SeRMN) de la UAB, por su soporte en los experimentos de RMI. También quiero
extender mi sincera gratitud a toda la Unitat de Química Combinatòria del Parc
Científic de Barcelona dirigida por la Dra. Miriam Royo, a Imma, Sonia, Daniel, Carol,
Marta, Natalia, Patrica y en especial a la Dra. Ximena Pulido quien fue un gran apoyo
tanto académico como personal. Asimismo quiero agradecer profundamente a la Dra.
Nerea Gaztelumendi del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Immunología
de la UAB, por su acompañamiento en los experimentos biológicos, amistad y
sugerencias al final de este largo camino en los momentos de máximo agotamiento.

Quiero extender mi agradecimiento al Dr. Luis Rivas y a la Dra. María Ángeles
Abengózar del Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC-Madrid), por la contribución
con los estudios biológicos en los parasitos de Leshmania.
Por supuesto, quisiera hacer extensiva mi gratitud a todos los compañeros de
laboratorio con los que he compartido en algún momento de mi estadia durante todos
estos años, a Raquel, Esther, Sergi, Albert, Marta, Álex, Mireia, Juan y Enric, por sus
consejos, apoyo incondicional, alegría y ánimo. Tambien a la nueva generación, a
Bernat, Oriol, Carmen y Jose mi segunda familia quienes me brindaron su sincera
amistad y apoyo incondicional, llenándome de fortaleza y alegría y logrando hacer más
fácil la distancia de mi familia.

A mis amigos Mauricio, Albert, Ana, Cecilia, Juan, Luis, Mariluz, Adriana por su amistad,
por hacer acompañarme en este largo viaje, por escucharme y compartir maravillosos
momentos sin esperar nada a cambio.

A Ferney Chaves, mi dulce compañía quien se ha convertido en mi motor y ejemplo,
gracias por creer en mí, por ser complice de mis sueños y compañero de aventuras,
gracias por su incansable amor y por ser la luz en los días mas oscuros. Por supuesto
también a Sebitas quien ha sido testigo del largo camino que he recorrido para ver
culminado este trabajo.

A mi familia, quienes a pesar de la distancia siguen siendo mi mayor motivación. De
manera muy especial quiero agradecer a mis padres Maria Isabel y Oscar quienes
todos estos años han compartido desde la distancia mis alegrías y angustias, por la
confianza y apoyo incondicional, por esperar a pesar de las dificultades e
incertidumbres y por haberme enseñado acerca del valor del esfuerzo y la
perseverancia. A mi hermana Sandra, por su amor, comprensión y paciencia, quien de
forma incondicional entendió mi ausencia y me brindó tranquilidad. A Hernando,
Andrés, Wilson y Miguel Angel por animarme a seguir adelante. En todos ellos
encontré las fuerzas necesarias para seguir y llegar hasta el final.

A Dios por acompañarme día a día e iluminar continuamente mi camino, por sostener
mi vida y cubrir mis miedos en los momentos más dificiles.
A mis padres

Contenido
Lista de abreviaturas .................................................................................................................................. 13
Capítulo 1: INTRODUCCIÓN GENERAL ....................................................................................................... 15
Capítulo 2: IMPORTANCIA DE LOS DERIVADOS CICLOBUTÁNICOS Y PRECEDENTES DEL GRUPO DE
INVESTIGACIÓN .......................................................................................................................................... 21
2.1 Síntesis y aplicaciones de los compuestos ciclobutánicos 1,3-disubstituidos .................. 24
2.2 Síntesis y aplicaciones de los compuestos ciclobutánicos 1,2-disubstituidos .................. 30
Capítulo 3: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE TENSIOACTIVOS PREPARADOS A PARTIR DE (-)-
VERBENONA ............................................................................................................................................... 39
3.1 Introducción ...................................................................................................................... 41
3.1.1 Clasificación de los tensioactivos ............................................................................... 43
3.1.2 Tensioactivos derivados de aminoácidos ................................................................... 46
3.1.3 Tensioactivos zwiteriónicos (anfotéricos) basados en aminoácidos ......................... 50
3.1.4 El grupo amida en la agregación de los tensioactivos................................................ 52
3.1.5 Transferencia de la quiralidad de los aminoácidos a los agregados supramoleculares
............................................................................................................................................. 54
3.2 Objetivos ........................................................................................................................... 56
3.3 Resultados y discusión ...................................................................................................... 57
3.3.1 Síntesis del γ-aminoácido protegido 36 ..................................................................... 57
3.3.2 Síntesis de nuevos tensioactivos derivados de amina ............................................... 59
3.3.3 Síntesis del tensioactivo derivado de amida 45 ......................................................... 62
3.3.4 Estudio de la mezcla 45 y 46 como posible tensioactivo ........................................... 64
3.4 Resumen y conclusiones ................................................................................................... 72
Capítulo 4: TRIAMINAS CICLOBUTÁNICAS QUIRALES Y SU CONJUGACIÓN CON Gd-DOTA, COMO
POSIBLES AGENTES DE CONTRASTE (ACs) EN RESONANCIA MAGNÉTICA DE IMAGEN (RMI) .................... 75
4.1 Introducción ...................................................................................................................... 77
4.1.1 Agentes de contraste (ACs) ........................................................................................ 80
4.1.2 Complejos de Gd(III) como agentes de contraste (ACs) ............................................. 82
4.1.3 Agentes de contraste en RMI a altos campos ............................................................ 90
4.2 Objetivos ........................................................................................................................... 92
4.3 Resultados y discusión ...................................................................................................... 94
4.3.1 Síntesis de las triaminas ciclobutánicas quirales ........................................................ 94
4.3.2 Síntesis de las monoamidas DO3A 71a-d y complejos de gadolinio 53a-d.............. 100
4.3.3 Experimentos de Resonancia Magnética de Imagen (RMI) ..................................... 102
4.3.4 Estudios teóricos sobre el comportamiento de los complejos 53a-d ...................... 105
4.4 Resumen y conclusiones ................................................................................................. 110
Capítulo 5: PÉPTIDOS HÍBRIDOS CICLOBUTANO-PROLINA Y SU ESTUDIO COMO AGENTES DE
INTERNALIZACIÓN CELULAR (CPPs) EN CÉLULAS HeLa Y PARÁSITOS DE Leishmania donovani Y
Leishmania pifanoi ................................................................................................................................... 113
5.1 Introducción .................................................................................................................... 115
5.1.1 Péptidos de internalización celular (CPPs) ............................................................... 116
5.1.2 CPPs ricos en prolina ................................................................................................ 118
5.1.3 Mecanismos de internalización celular de los CPPs ................................................. 120
5.1.4 γ-Péptidos que atraviesan la membrana celular de Leishmania donovani y
Leishmania pifanoi ............................................................................................................ 122
5.1.5 γ- Péptidos derivados de ciclobutano ...................................................................... 127
5.1.6 Síntesis en fase sólida (SFS). ..................................................................................... 129
5.2 Objetivos ......................................................................................................................... 132
5.3 Resultados y discusión .................................................................................................... 135
5.3.1 Síntesis de los monómeros 76 (serie 1), 80 y 82 (serie 2). ...................................... 135
5.3.2 Síntesis en fase sólida (SFS) ..................................................................................... 141
5.3.3 Estudios biológicos de los péptidos γ,γ-ciclobutano-prolina (serie 1) ..................... 149
5.3.4 Estudios biológicos de los péptidos β,γ-ciclobutano-prolina (serie 2) ..................... 153
5.3.5 Estudios biológicos de la serie 1 y serie 2 sobre parásitos del género Leishmania 161
5.4 Resumen y conclusiones ................................................................................................. 168
Capítulo 6: CONCLUSIONES GENERALES .................................................................................................. 171
Capítulo 7: METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 175
7.1 Disolventes y reactivos .................................................................................................... 177
7.2 Técnicas utilizadas ........................................................................................................... 179
7.3 Cromatografía ................................................................................................................. 181
7.3.1 Cromatografía en columna ....................................................................................... 181
7.3.2 Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) ..................................................... 181
7.4 Evaluación de las propiedades de la mezcla 45/46 como surfactante: ......................... 183
7.4.1 Tensiometría por el método de la gota colgante .................................................... 183
7.4.2 Valoración ácido – base ............................................................................................ 185
7.4.3 Dispersión de rayos X a bajos ángulos ..................................................................... 185
7.5 Evaluación de las relajatividades (r ) de los compuestos 53a, 53b, 53c, 53d por
1
Resonancia Magnética de Imagen (RMI) .............................................................................. 186
7.6 Estudios computacionales ............................................................................................... 188
7.7 Descripción experimental y caracterización ................................................................... 189
7.8 Síntesis en fase sólida (SFS) ............................................................................................. 259