Reacción de sulfometilación de resorcinarenos alquilados en el borde inferior y estudio del efecto de estos sustituyentes en el proceso de reconocimiento molecular de Colina

Abstract

En el presente trabajo se desarrolló la síntesis y posterior funcionalización de tres sistemas resorcinareno con diferente cadena en el borde inferior y su posterior análisis en las interacciones huésped-hospedero con Colina, compuesto de gran interés biológico por sus implicaciones en el sistema nervioso central. Este trabajo se realizó en tres etapas: En la primera etapa se desarrolló la síntesis para los resorcinarenos de partida por medio de la reacción de ciclocondensación ácida entre el resorcinol y los aldehídos, etanal, hexanal o decanal1 obteniendo así los productos C-tetra(metil)calix[4]resorcinareno, C-tetra(pentil)calix[4]resorcinareno y C-tetra(nonil)calix[4]resorcinareno, los cuales fueron caracterizados por diferentes técnicas espectroscópicas encontrando como un único confórmero al confórmero corona, estructura de gran importancia por su facilidad de formar sistemas tipo huésped-hospedero y muy usado como quimiosensor. En la segunda etapa se realizó la modificación para los tres resorcinarenos obtenidos en la primera etapa por medio de la reacción de sulfometilación, obteniendo los resorcinarenos 5,11,17,23-tetrasodiotetraquis(metanosulfonato)-2,8,14,20-tetra(metil)calix[4]resorcinareno y 5,11,17,23-tetrasodiotetraquis(metanosulfonato)-2,8,14,20-tetra(pentil)calix[4]resorcinareno, aumentando la solubilidad de este tipo de macromoléculas en disoluciones acuosas, haciendo más fácil su interacción con compuestos polares y mejorando la selectividad en la formación de sistemas huésped-hospedero con compuestos trimetilamonio, estos productos modificados también fueron caracterizados por espectroscopia y confirmando así la existencia del conformero corona como producto mayoritario. En la tercera etapa de este trabajo, se realizó los estudios de acomplejamiento entre los resorcinarenos modificados y sin modificar en el reconocimiento de colina. En este estudio se desarrollaron los ensayos de titulación por RMN-1H, evidenciando la gran capacidad de los compuestos tipo resorcinareno en formar sistemas huésped-hospedero gracias a la cavidad existente en este tipo de macromoléculas que permiten formar fuertes interacciones π, además, al modificar al resorcinareno en el borde superior permite la mejora en la selectividad para el reconocimiento de Colina posibilitando a los resorcinarenos funcionar como quimiosensores.

Abstract: In this work we present the synthesis and functionalization of three resorcinarene type systems with different chain in the lower edge to analyses host-guest interactions with choline. A molecule that plays an important role in the central nervous system. We developed our research project in three different stages. On the first stage we synthesized our initial resorcinarenes through an acid cyclocondensation reaction between resorcinol and the aldehydes ethanal, hexanal and decanal. With this reaction we obtained C-tetra(methyl)calix[4]resorcinarene, Ctetra(penthyl)calix[4]resorcinarene and C-tetra(nonil)calix[4]resorcinarene, molecules that we further characterized with infra-red, nuclear magnetic resonance 1H and 13C. In this spectroscopic analysis we found one crown conformer which structure is relevant to form host-guest type systems that can be used as chemosensor. On the second stage, we modified our synthesized resorcinarenes through a sulfomethylation with sodium sulfite and formaldehyde obtaining the resorcinarenes tetrasodium-5,11,17,23-tetrakissulfonatemethylen-2,8,14,20- tetra(methyl)calix[4]resorcinareno and tetrasodium-5,11,17,23--tetrakissulfonatemethylen -2,8,14,20-tetra(pentil)calix[4]resorcinareno. With this modification we improved its solubility in aqueous solutions, we facilitated their interaction with polar compounds improving the selectivity in the formation of host-guest systems with trimethyl ammonium compounds. Our modified products were also characterized, confirming the existence of the crown conformer as the majoritary conformer. On the third and final stage of this work we performed complexation studies between our initial and modified resorcinarenes in choline's recognition. For the complexation analysis we used proton nuclear magnetic resonance. Thanks for the formed cavity in these macromolecules, the resorcinarenes allow to form strong π-interactions, furthermore, we show that the upper edge modified resorcinarene improves the selectivity in choline's recognition, opening the possibility to resorcinarenes to work as optical chemoreceptors facilitating the fast and effective identification of choline in aqueous media.