CAPÍTULO 2: SISTEMAS DENDRÍTICOS ANIÓNICOS
2.2 PRESENTACIÓN Y OBJETIVOS
2.3.2 Obtención de dendrímeros carbosilano homofuncionalizados con grupo sulfato
2.3.2.2 Sulfatación de sistemas dendríticos funcionalizados con dioles
La idea de explorar otros métodos para obtener sistemas dendríticos esféricos con grupos sulfato en la periferia, nos incentivó a proponer la síntesis de dendrímeros carbosilano funcionalizados con grupos glicerol en la periferia. Estos sistemas serán luego sulfatados
siguiendo la metodología utilizada por Haag y colaboradores en la que utilizan un diol.9
Aunque se utilizó el método de sulfatación directa, los dendrímeros esféricos funcionalizados con grupos sulfato en la periferia, se prepararon en dos etapas:
Primera etapa
El primer paso consiste en la reacción entre dendrímeros de tipo GnSiAm con un exceso del 10% de 1-tioglicerol a través de la vía “click” tiol-eno. El derivado tiol se divide en cuatro porciones las cuales son añadidas consecutivamente cada hora sobre la disolución del dendrímero, junto con el fotoiniciador 2,2-dimetoxifenilacetofenona (DMPA) al 0,025%. La mezcla de reacción se agitó durante 5 horas en presencia de luz ultravioleta para
obtener los compuestos de fórmula general GnSi((CH2)3SCH2CH(OH)CH2OH)m donde
n=0, m=4 (5), n=1, m=8 (6) y n=2, m=16 (7). Tras la finalización de la reacción se evapora el disolvente y el crudo se obtiene como un aceite amarillo.
Esquema 2.7 Funcionalización de dendrímeros con 1-tioglicerol.
Los compuestos obtenidos presentan solubilidad en metanol y tras la purificación fue posible obtener 5-7 como aceites de color amarillo pálido con altos rendimientos (85-91%) (Figura 2.7).
Figura 2.7 Representación estructural de los compuestos 5-7. (5)
(6)
Caracterización Estructural
Los dendrímeros descritos han sido caracterizados por RMN multinuclear de 1H, 13C y 29Si,
análisis elemental y espectrometría de masas.
a) Espectroscopia de resonancia magnética nuclear
El desplazamiento químico en RMN característico de los átomos que componen el esqueleto dendrítico es independiente de la generación y de los grupos funcionales presentes en la estructura. De esta manera, la única diferencia significativa que se evidencia al aumentar la generación es el ensanchamiento de las señales debido al solapamiento de las mismas, por el aumento del número de átomos con entornos y desplazamientos químicos similares presentes en el esqueleto dendrítico.
Con el fin de evitar repeticiones en la discusión correspondiente a la caracterización por RMN de los compuestos sintetizados en este apartado únicamente se analizarán las señales producto de la funcionalización de la periferia dendrítica. Los datos completos se encuentran en la parte experimental de esta memoria (Capítulo 7).
A continuación se presentan las principales señales del esqueleto carbosilano comunes en los sistemas obtenidos.
Figura 2.8 Desplazamientos en RMN del esqueleto carbosilano.
La funcionalización de los dendrímeros precursores vía adición tiol-eno para obtener los
compuestos 5-7 se identifica claramente por RMN de 1H. En el espectro se observa la
aparición de un multiplete en torno a 1,50 ppm que corresponde al grupo metileno en
posición β de la nueva cadena -Si-(CH2)3-S- (b). Así mismo, los dos grupos metilenos
unidos al átomo de azufre -CH -S-CH - se encuentran como dos multipletes muy cercanos
Señal RMN de 1H (ppm) RMN de 13C (ppm)
x 0,41 – 0,59 15 - 25 y 1,20 – 1,30 18 - 22 z (-0,23) - (-0,30) (-3)-(-5)
*
*
entre 2,37 y 2,45 ppm (d) y (c). Por último, los grupos -CH- y -CH2- que soportan los
grupos -OH en el fragmento glicerol aparecen como dos multipletes a campo más bajo a 3,50 ppm (e) y 3,35 ppm (f) respectivamente.
En el espectro de RMN de 13C {1H}, el fragmento terminal de los dendrímeros obtenidos
5-7, presentan señales a 72,8 (e), 65,9 (f) y 37,4 ppm (d) que corresponden a los carbonos
de los grupos -CH-OH, -CH2-OH y -S-CH2 respectivamente. Las señales que se observan a
campo más alto a 36,2 ppm (c) y 25,4 ppm (b) representan los carbonos en posiciones α y
β con respecto al átomo de azufre en la nueva cadena -Si-(CH2)3-S- (Figura 2.9).
Figura 2.9 Espectros de RMN de 1H (A) y de 13C{1H} (B) para el compuesto 5 en *CD3OD. b) Espectrometría de masas
Los espectros de masas ESI muestran los picos correspondientes al ion molecular [M+Na+]
de los dendrímeros funcionalizados con fragmentos glicerol: 5 (m/z = 647 uma), 6 (m/z =
1585 uma) y 7 (m/z = 3461 uma). A)
[M+Na+]
Figura 2.10 Espectro de masas del dendrímero 5.
Segunda Etapa
Procedimiento sintético
Los dendrímeros esféricos funcionalizados en el paso anterior son sulfatados en una
segunda etapa de reacción siguiendo el procedimiento descrito inicialmente por Alban.36
Para ello, una disolución del aducto SO3-Py en DMF se adiciona lentamente con agitación
contante y bajo atmosfera inerte sobre otra disolución del dendrímero sintetizado (compuestos 5-7) que se encuentra a 60°C en DMF.
Después de 6 horas se retira el calentamiento y la mezcla de reacción se deja 18 horas más con agitación a temperatura ambiente. Transcurrido este tiempo se añaden 30 mL de agua destilada e inmediatamente se adiciona una disolución 1M de NaOH hasta alcanzar pH =11 (Esquema 2.8).
Tras la purificación se obtienen los dendrímeros 8-10 de fórmula general
GnSi((CH2)3SCH2CH(OSO3Na)CH2OSO3Na)m donde n=0, m=4 (8), n=1, m=8 (9) y n=2,
Esquema 2.8 Sulfatación de dendrímeros carbosilano poliglicerados.
Figura 2.11 Representación estructural de los compuestos 8-10.
Caracterización estructural
Para estos sistemas la caracterización mediante RMN permite estimar que la sulfatación de los sistemas no es completa ya que en la zona en torno a 3,60 ppm del espectro de RMN de
1H del dendrímero de generación cero funcionalizado con grupos sulfato (compuesto 8), se
observa una pequeña señal al mismo desplazamiento que la señal del grupo -CHOH- (e) del compuesto precursor, es decir del dendrímero funcionalizado con dioles. Este hecho que se presenta en las tres generaciones indica que quedan grupos -OH internos sin sulfatar. A campo más bajo se observan dos multipletes en torno a 3,98 y 4,06 ppm
(8)
(9)
correspondientes a los protones de los fragmentos -CH2OSO3- (f) y -CHOSO3- (g) respectivamente.
De la misma forma, las señales a 68,7 ppm (f) y 76,5 ppm (g) en RMN de 13C{1H}
corresponden a los carbonos de los grupos metileno y metino que soportan los nuevos
grupos -OSO3Na. La señal adicional que se observa en torno a 70,7 ppm pertenece al
grupo metileno (e) lo cual ratifica la presencia de grupos -OH internos del fragmento glicerol que no han sido sulfatados (Figura 2.12).
Figura 2.12 Espectros de RMN de 1H (A) y RMN 13C{1H}(B) para el compuesto 8 en D2O.
El ligero exceso del aducto SO3-Py utilizado en la síntesis, evita que quede algo del
sistema diol de partida. Si tenemos en cuenta que la posibilidad de tener ramificaciones con el grupo -OH interno sulfatado y el grupo externo sin sulfatar, es una opción que no está favorecida en este tipo de sistemas, debido a que los grupos -OH externos se encuentran más expuestos, solamente podríamos tener en nuestro producto final ramas
A)
dendríticas con los dos grupos OH sulfatados y ramas con el grupo externo sulfatado pero no el interno.
La relación entre los valores de las integrales de las señales que aparecen en torno a 3,50 y
4.0 ppm en RMN de 1H de los compuestos sulfatados, junto a los resultados del análisis
elemental que se encuentran detallados en la parte experimental de esta memoria (Capítulo 7), permiten determinar un grado de sulfatación entre 70-85%.
Ésto permite concluir que la mayoría de las ramificaciones de cada uno de los sistemas sintetizados, se encuentran disulfatadas. Como se aprecia en la tabla de resultados, dicho comportamiento es independiente de la generación, ya que no hay una tendencia a medida que se trabaja con compuestos que poseen un mayor número de grupos OH (Tabla 2.1).
Generación Grado de
sulfatación (%)
G0 (8) 85
G1 (9) 70
G2 (10) 80
Tabla 2.1 Grado de sulfatación de los compuestos 8-10.
Finalmente, destacar que estudios biomédicos realizados con algunos sistemas análogos a
los sintetizados en este apartado,37 permiten predecir que el grado de sulfatación alcanzado
en cada uno de estos dendrímeros, es suficiente para que puedan llegar a presentar actividad antiviral en cuanto a su aplicación biomédica se refiere.