Perilenodiimidas extendidassíntesis, aplicaciones en bioimagen y preparación de sensores supramoleculares

Abstract

Esta tesis doctoral se enmarca en el ámbito de la química supramolecular, es un campo interdisciplinar de la ciencia que estudia las características químicas, físicas y biológicas de las supramoléculas (entidades formadas por moléculas unidas entre sí por interacciones no covalentes), así como, el reconocimiento molecular y la formación de estos agregados supramoleculares. La investigación realizada se centra en el diseño, síntesis y caracterización de perilenodiimidas, dividida en tres familias dependiendo de la funcionalización introducida. Las tres familias de perilenodiimidas sintetizadas se diferencian en: Familia A: la introducción de una amina anclable en las posiciones peri y sustitución nucleófila de cloros sobre carbono aromático en las posiciones bahía con fenoles hidrofílicos e hidrofóbicos. Enfatizados el diseño de moléculas asimétricas en posición bahía. Familia B: la introducción de una amina cíclica en las posiciones peri y sustitución de bromos en las posiciones bahía mediante acoplamiento C-C con un éster borónico, para la posterior expansión del sistema π por fotociclación. Familia C: la introducción de una amina anclable en las posiciones peri y sustitución de bromos en las posiciones bahía mediante acoplamiento C-C con un éster borónico, para la posterior expansión del sistema π por fotociclación. Además, se recalca la aplicación de estas perilenodiimidas como sensores fluorogénicos y de bioimagen. Como resultados más relevantes se destacan el desarrollo de dispositivos de detección rápida e in-situ de trazas de TNB y TNT en solución acuosa con alta sensibilidad y especificidad. Además, se desarrolló una familia de moléculas que pueden ser utilizados como marcadores celulares y estabilizadores de la G-cuadruplex que representaría el paso inicial para el diseño de fármacos para atacar el cáncer de colón. La memoria consta de tres capítulos, a parte de la introducción y las conclusiones: En el primer capítulo las perilenodiimidas de la familia A presentan alto rendimiento cuántico, alta estabilidad fotofísica y fácil modificación en la posición peri del PDI, esta posición demostró ser una plataforma ideal para anclar diferentes tipos de moléculas orgánicas. Por las excelentes propiedades presentadas, estos compuestos, pueden ser utilizados en diferentes campos de investigación. Además demostraron una eficiente y rápida internalización en la célula, lo que indican que pueden ser utilizados como marcadores celulares para bioimagen. En el segundo capítulo se ha presentado un eficiente método de síntesis de la familia B de perilenodiimidas por fotociclación. Estos compuestos están disponibles a través de una ruta fácil, barata y directa. Y en el tercer capítulo, las perilenodiimidas de la familia C sus características ópticas son de interés para múltiples aplicaciones prácticas: como láseres de colorantes, para el marcaje de biomoléculas, para ensayos de cribado de alto rendimiento, y en PCR con lectura de fluorescencia. Por otro lado, se logró diseñar y sintetizar un sensor altamente selectivo y sensible para determinar trazas de TNB y TNT en solución acuosa. Además su estudio en células muestra que una de las moléculas presenta buena actividad anticancerígena y estabilización de G-cuadruplex, lo que sugiere que podría ser un buen candidato para el diseño eficiente de fármacos contra el cáncer de colón.