Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/15356
Title: Síntese de receptores para o reconhecimento e transporte de aniões
Author: Caio, João Miguel da Cruz Morgado Agostinho
Advisor: Félix, Vitor Manuel Sousa
Moiteiro, Cristina Maria Martins
Keywords: Química
Síntese química
Furanos
Aniões
Defense Date: 4-Dec-2014
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: Nesta tese, realizada no âmbito do Programa Doutoral em Química da Universidade de Aveiro, foram desenvolvidas duas famílias de receptores sintéticos: macrocíclicos baseados na plataforma tetraazacalix[2]areno[2]triazina; e acíclicos construídos a partir de diaminas simples. A plataforma macrocíclica foi decorada nos átomos de azoto em ponte com unidades de reconhecimento molecular contendo fragmentos com grupos amida para o reconhecimento de aniões ou com grupos ácidos carboxílicos para a coordenação de metais de transição. Os receptores acíclicos foram obtidos por acoplamento de diaminas (etilenodiamina, orto-fenilenodiamina ou 2-aminobenzilamina) com uma unidade lipofílica incorporando um anel heterocíclico (derivados de oxadiazole ou furano) e com um derivado isocianato. Estas moléculas assimétricas com um grupo amida e um grupo ureia como unidades de reconhecimento molecular foram avaliadas como receptores e transportadores transmembranares de aniões biologicamente relevantes (Cl- e HCO3-). Os resultados experimentais obtidos serão descritos ao longo de três capítulos, após um primeiro capítulo bibliográfico. No Capítulo 1 começa-se por fazer uma revisão bibliográfica sucinta sobre o desenvolvimento recente de receptores funcionais baseados em azacalixarenos bem como das suas aplicações, designadamente no reconhecimento molecular. Numa segunda parte apresenta-se uma revisão sucinta de receptores derivados de (tio)ureias, relacionados com os receptores sintetizados no âmbito desta tese e com propriedades de reconhecimento e transporte transmembranar de aniões. No Capítulo 2 reporta-se uma série de macrociclos novos com os átomos de azoto em ponte de tetraazacalix[2]areno[2]triazina funcionalizados com bromoacetato de metilo. Foram preparados três novos macrociclos com quatro grupos éster, como braços pendentes, a partir de percursores tetraazacalix[2]areno[2]triazina com os anéis de triazina substituídos com cloro, metilamina ou hexilamina. Os grupos acetato foram hidrolisados em condições básicas, tendo cada um dos derivados dialquilamina originado um composto com quatro grupo carboxílicos, enquanto o análogo diclorado originou uma mistura de compostos com dois grupos carboxílico e com os átomos de cloro substituídos por grupos hidroxilo. Subsequentemente, as propriedades de coordenação dos derivados alquilamina para cobre(II) foram avaliadas por espectroscopia de UV-Vis, tendo-se obtido constantes de estabilidades semelhantes (logk ≈ 6,7). No Capítulo 3 descrevem-se três macrociclos obtidos através da funcionalização dos átomos de azoto em ponte de tetraazacalix[2]areno[2]triazina com grupos amida derivados de N-Boc-etilenodiamina, benzilamina e (S)-metilbenzilamina. A afinidade destes receptores para a série de aniões carboxilato (oxalato, malonato, succinato, glutarato, diglicolato, pimelato, suberato, fumarato, maleato, ftalato e isoftalato) e inorgânicos (Cl-, H2PO4- e SO42-) por titulação de RMN de 1H, foi avaliada. Estes macrociclos conjuntamente com os descritos no Capítulo 2 são os primeiros exemplos reportados na literatura de receptores sintéticos baseados na plataforma de tetraazacalix[2]areno[2]triazina com grupos funcionais nos azotos em ponte. O receptor derivado de N-Boc-etilenodiamina, com oito grupos N-H, entre os três receptores, é o que apresenta maior afinidade para os aniões estudados. No Capítulo 4 é descrita a síntese 59 compostos acíclicos (vide supra) obtidos em três passos de síntese com bons rendimentos. No design desta biblioteca de moléculas a afinidade para aniões dos grupos ureia foi modelada pela inserção de diferentes substituintes arilo ou alquilo, com propriedades electrónicas distintas. A introdução destes grupos em conjugação com um anel de oxadiazole ou furano permitiu também modelar a lipofília destes compostos. A afinidade destes receptores para aniões cloreto e bicarbonato, e em alguns casos para fumarato e maleato, foi investigada por titulação de RMN de 1H. Estes compostos apresentaram constantes de associações compatíveis com o transporte transmembranar de cloreto. Por outro lado estes receptores apresentaram afinidades elevadas para fumarato e maleato, com seletividade para este último. São também discutidos os resultados dos ensaios de transporte de cloreto por estes receptores através de vesículas de em POPC. No Capítulo 5 encontram-se as conclusões gerais desta tese de Doutoramento. No Capitulo 6 encontram-se os dados espectroscópicos e os restantes detalhes experimentais para todos os compostos sintetizados.
This Ph. D. thesis was carried out under the scope of the Doctoral Program in Chemistry held at Universidade de Aveiro. Two families of synthetic receptors composed of macrocycles based on tetraazacalix[2]arene[2]triazine platform, and acyclic derivatives built from diamine spacers, were produced. The tetraazacalix[2]arene[2]triazine was decorated with molecular recognition units appended at the nitrogen bridging atoms. These units incorporate suitable amide moieties for anion binding or carboxylic groups for transition metal coordination. The acyclic derivatives were obtained through the coupling of diamine spacers (ethylenediamine, ortho-phenylenediamine, or 2-aminobenzylamine), lipophilic entity, incorporating a heterocyclic aromatic ring (oxadiazole or furan), and an isocyanate derivative. These molecules have an asymmetric structure with three NH binding units composed of an amide and urea groups. The anion affinities of these small molecules towards biological relevant anions were evaluated, as well as their anion transmembrane transport abilities. The experimental results obtained in this thesis are described throughout three chapters, which were preceded by a first chapter focused on the state of the art. Chapter 1 starts with a brief review on recent synthetic developments of functional azacalixarene receptors and their applications, namely molecular recognition. The second half of this chapter reports a concise bibliographic revision focused on small (thio)urea based molecules used to assist the anion transport across cellular membrane models. Chapter 2 reports a new series of tetraazacalix[2]arene[2]triazine macrocycles functionalized on the bridging nitrogen atoms with methyl bromoacetate. Three new macrocycles with four pendant ester arms and both triazine rings substituted with chlorine, dimethylamine or dihexylamine were prepared. Subsequently, the carboxymethyl appendages were hydrolyzed in basic conditions, arising two new compounds with four carboxylic acid groups from dialkylamine precursors, and a mixture of isomeric compounds from the dichlorinated predecessor with two carboxylic groups and the triazine rings substituted with hydroxyl groups. Thereafter, the coordination properties of both dialkylamine derivatives for copper (II) were assessed by UV-Vis spectroscopy and similar stability constants (logk ≈ 6.7) were calculated. The Chapter 3 describes the synthesis of three new macrocycles obtained by the functionalization of the tetraazacalix[2]arene[2]triazine nitrogen bridges with N-Boc-ethylenediamine, benzylamine and (S)-methylbenzylamine derivatives. The affinity of these receptors towards a series of dicarboxylate (oxalate, malonate, succinate, glutarate, diglicolate, pimelate, suberate, fumarate, maleate, phthalate and isophtalate) and inorganic (Cl-, H2PO4- and SO42-) anions was evaluated by means of 1H-NMR titrations. These macrocycles together with ones aforementioned in chapter 2, were the first examples of synthetic receptors based on the tetraazacalix[2]arene[2]triazine platform incorporating functional recognition entities attached to the nitrogen bridging atoms. Furthermore, among these amide receptors, the N-Boc-ethylenediamine derivative, with eight N-H binding groups, exhibit the better affinity towards all studied anions. Chapter 4 begins with the synthesis of an extensive series composed of 59 new acyclic compounds (vide supra), which were straightly obtained in three steps and in good yields. In the design of this library of small molecules, the anion affinity of the urea groups was properly modulated by the insertion of different substituents bearing distinct electronic properties, ranging from aryl groups with halogen substituents to alkyl chains. The assembly of these fragments together with an entity containing a heterocyclic aromatic ring also enabled the tuning of the lipophilicity of these compounds. The affinity of these receptors for chloride and bicarbonate, and for some receptors, for fumarate and maleate, was evaluated by 1H-NMR titration. The chloride association constants for these compounds were consistent with the chloride transmembrane transport. In addition, these receptors displayed high affinity constants for fumarate and maleate anion, being selective for the latter. Also, the results obtained for transport essays of chloride through POPC membranes are presented. The conclusions obtained throughout this Ph. D. thesis are outlined in Chapter 5. Chapter 6 comprises the experimental proceedings, the spectroscopic data for all synthesized compounds.
Description: Doutoramento em Química
URI: http://hdl.handle.net/10773/15356
Appears in Collections:UA - Teses de doutoramento
DQ - Teses de doutoramento

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
tese.pdfTese30.27 MBAdobe PDFView/Open


FacebookTwitterLinkedIn
Formato BibTex MendeleyEndnote Degois 

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.