Curso Académico 2020/2021 GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG)

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: Síntesis de Ciclo 1,4-Delta-aminoácidos funcionalizados en el Carbono 3.

Titor/a: Manuel Amorín DNI

Cotitor/a: Juan R. Granja DNI

QO1

Palabras clave TFG

(keywords)

Química Supramolecular, Aminoácidos, Ciclopéptidos CONTEXTO E OBXECTIVOS

¹

La química supramolecular es la parte de la química que estudia las interacciones entre moléculas para formar complejos plurimoleculares cuyas propiedades y funciones dependen de la forma y composición de las estructuras resultantes.[1] Las moléculas que forman estos complejos están asociadas por uniones no covalentes (enlaces hidrogeno o halógeno, interacciones ion-dipolo o interacciones entre moléculas aromáticas (π-π). En los últimos años nuestro grupo de trabajo se ha especializado en el estudio de péptidos capaces de formar complejos supramoleculares, especialmente estamos interesados en la formación de estructuras huecas como los nanotubos, las nanocápsulas o las toroidales.[2] Todas ellas están formadas por péptidos que se auto-ensamblan mediante la formación de enlaces de hidrógeno entre las distintas sub-unidades. Las propiedades externas de estas estructuras dependen de la composición (secuencia) de los péptidos. Nuestro grupo se ha especializado en la utilización de gamma- o delta-aminoácidos que son los únicos capaces de modificar las propiedades internas sin interferir en el proceso de auto-ensamblaje.[3] Estas estructuras huecas funcionalizadas despiertan un gran interés por sus aplicaciones en áreas de separación, catálisis o transporte.[4] En este proyecto se propone la síntesis de un delta- aminoácido con un grupo hidroxilo en el carbono 3 (X = OH).

HN N

N NH HN

N

N NH R²

R² R¹

R¹ O

O

O O O

O

O Me

Me

Me Me

Me N

O

N N O

O

N H

Me O

H

N N N

H

O

H O Me L

L D

D

n

n O

O

N N ^N

Me H

O H O

Me N

O

N N

O O

H

Me O

O

N Me

H

N H

H R²

R² ^R²

R² Me

N

SCPN NH

HN

NH HN NH

O O

O O O

O

R

-CPs

-CPs N

NH HN

N O

O O

O

m'

m m

m'

n H

H n

D

D m

m

m b

NH NH HN

HN

NH HN

HN

NH O

O

O O O O

O

R R

R

R R R

-CPs D

D D

D

L L

X

Y

Figura 1. Estructura de un nanotubo peptídico que contiene aminoácidos cíclicos en su secuencia. Estos péptidos poseen algún carbono orientado hacia el interior de la cavidad lo que permite cambiar las propiedades de las estructuras supramoleculares resultantes.

[1] P. Samorì, F. Cacialli, Eds., Functional Supramolecular Architectures, Wiley‐VCH Verlag Gmbh & Co., Weinheim, 2011.

[2] M. Amorín, J. R. Granja, et al. Org. Biomol. Chem. 2017, 15, 4490. J. R. Granja, J. Montenegro, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6902.

R. Granja, J. Montenegro, et al. Nanoscale Horizons 2018, 3, 391.

[3] M. Amorín, LJ. R Granja, et al. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2844. M. Amorín, J. R. Granja, et al. Chem. Sci. 2016, 7, 183. M. Amorin, J. R.

Granja, et al. Chem. Sci. 2018, 9, 8228. M. Amorín, J. R. Granja, et al. Chem. Commun. 2020, 56, 46.

[4] M. Amorín, J. R. Granja, et al. Chem. Sci. 2012, 3, 3280. M. Amorín, J. R. Granja, et al. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 776‐784. M. Amorín, J.R.

Granja, et al. Org. Lett. 2017, 19, 2560.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

1 Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto (alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150 de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

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El alumno estudiará la síntesis de un derivado de un delta-aminoácido completamente protegido con grupos ortogonales para su utilización en la síntesis de péptidos. Para ello se propone la estrategia que se muestra a continuación. Durante este proceso el alumno se familiarizará con la síntesis orgánica de multietapas, en el desarrollo e procesos químio- y estéreo-selectivos, con los procesos de caracterización, purificación y aislamiento habitualmente desarrollados en los laboratorios de química sintética.

Esquema 1: Ruta sintética propuesta para la síntesis del delta-Ach(OH) a desarrollar en este trabajo fin de grado. Para su utilización en la síntesis de péptidos se procederá a la posterior reducción de la azida o a la hidrolisis del éster según las necesidades sintéticas.

Santiago de Compostela, 4 de septiembre de 2020

O/a(s) abaixo asinante(s) declara(n) que dispón (dispoñen) dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Titor/a: Manuel Amorín Asdo: Cotitor/a: Juan R. Granja

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: CATPRINT: Preparación y estudio de la actividad de catalizadores sólidos mediante impresion en tres dimensiones con aplicaciones medioambientales.

Titor/a: Alberto J. Coelho Cotón DNI

Cotitor/a: Manuel Amorín DNI

QO2

Palabras clave TFG

(keywords)

Catálisis, Materiales porosos, Nanoestructuras CONTEXTO E OBXECTIVOS

¹

La ciencia y la tecnología van inexorablemente unidos en el mundo actual. La Impresión en tres dimensiones es una tecnología emergente que permite modular aspectos macroscópicos como la forma o el tamaño de dispositivos catalíticos.

El primer objetivo de este trabajo es que el alumno se familiarice con el trabajo en un laboratorio de química, trabajando con seguridad y confianza. El segundo objetivo consiste en realizar un proyecto de investigación donde pueda consolidar los conocimientos obtenidos durante el grado y que sirva para familiarizarse con la investigación química involucrándose con un proyecto de investigación novedoso y actual. Esta incorporación al grupo y en este proyecto también le permitirá adquirir hábitos experimentales en los que se pongan en práctica los conocimientos y se familiarice con los instrumentos, técnicas y materiales utilizados en los laboratorios químicos.

Globalmente, el objetivo fundamental de este proyecto es iniciar un programa para la creación de catalizadores soportados con diferentes aplicaciones, bien en el área de la catálisis heterogénea o bien como secuestradores de contaminantes medioambientales, tanto en estado sólido como líquido (CATPRINT). Se busca desarrollar materiales compuestos (composites) con extraordinaria porosidad, mediante diferentes técnicas de impresión 3D y tratamientos químicos de superficie.

El trabajo consistirá en la adquisición por parte del alumno de conocimientos teóricos y prácticos acerca de las diferentes técnicas de impresión en tres dimensiones así como su aplicación práctica, aspectos en los cuales el Instituto de Cerámica de Galicia y los tutores de la presente propuesta tienen experiencia contrastada.^1-2

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

Instituto Cerámica Galicia-Agrupación estratétiga de materiales (Campus Vida).

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Para la preparación de los catalizadores mencionados, se recurrirá a la preparación de composites apropiados con las propiedades reológicas adecuadas para una correcta y precisa impresión en tres dimensiones. Las técnicas a emplear serán el modelado por fusión (Fused Deposition Modeling, FDM), la estereolitografía (SLS) o la escritura directa (Direct Ink Writting).

Los composites contendrán materiales con extraordinaria porosidad por lo que estos materiales podrían ser empleados en diferentes procesos químicos tales como catálisis heterogénea o procesos de filtración de contaminantes orgánicos.

En este TFG el alumno también se familiarizará con el día a día de un grupo de investigación, teniendo la oportunidad de conocer y utilizar las técnicas instrumentales propias de este tipo de laboratorio químico. Por ejemplo, para la purificación y análisis químico (cromatografías en columna y HPLC, cristalización, etc.) o para la caracterización y el estudio de los compuestos sintetizados (RMN, FTIR, Polarímetro, Masas, etc.).

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Direct Ink writting

N₃ I

Cu(I) Pd(0)

N NN R1

R₂

Azidation + CuAAC + Suzuki (one pot) No leaching

Fused Deposition modeling

Polyimide‐Pd

Monolithic catalyst Full individual recovery and reuse Pd

Cu(II) Cu(I) magnetic nanoparticles SiO2

Surface modification

Ejemplos de dispositivos catalíticos creados en el Instituto de Cerámica de Galicia.

Referencias:

1. Multicatalysis Combining 3D-Printed Devices and Magnetic Nanoparticles in One-Pot Reactions: Steps Forward in Compartmentation and Recyclability of Catalysts Antonio Sanchez Díaz-Marta, Susana Yáñez, Carmen R. Tubío, V. Laura Barrio, Yolanda Piñeiro, Rosa Pedrido, José Rivas, Manuel Amorín, Francisco Guitián, and Alberto Coelho.

ACS Applied Materials & Interfaces 2019, 11 (28), 25283-25294.

2. Three-Dimensional Printing in Catalysis: Combining 3D Heterogeneous Copper and Palladium Catalysts for Multicatalytic Multicomponent Reactions. Antonio S. Díaz-Marta, Carmen R. Tubío, Carlos Carbajales, Carmen Fernández, Luz Escalante, Eddy Sotelo, Francisco Guitián, V. Laura Barrio, Alvaro Gil, and Alberto Coelho. ACS Catalysis 2018, 8 (1), 392-404.

Santiago de Compostela, 2 de septiembre de 2020

O(s) abaixo asinante(s) declara(n) que dispón (dispoñen) dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Titor/a Alberto J. Coelho Asdo: Cotitor/a Manuel Amorín

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: QUIMICA ORGÁNICA

Título do proxecto: Desarrollo de Sulfonopenicilinas para Restaurar la Acción de los Antibióticos frente a las Superbacterias

Titor/a: CONCEPCIÓN GONZÁLEZ BELLO DNI

QO3

Palabras clave TFG

(keywords)

Inhibidores β-lactámicos, superbacterias, potenciadores de antibióticos, sulfonas derivadas de penicilina CONTEXTO E OBXECTIVOS

¹

Los inhibidores β-lactámicos son los “protectores de los antibióticos” más eficaces y utilizados para superar la resistencia de las bacterias a los antibióticos β-lactámicos, que a pesar de 70 años de uso clínico siguen estando a la vanguardia de la quimioterapia antibiótica. Estos compuestos protegen a los antibióticos de un mecanismo de inactivación bacteriana muy eficiente que realizan las β-lactamasas. Estos enzimas hidrolizan el grupo β-lactámico del antibiótico mediante un mecanismo de acilación- deacilación. Los inhibidores de las β-lactamasas no poseen actividad antibacteriana por ellos mismos, se administran junto con un antibiótico potenciando así el efecto de este.

Un ejemplo de esta combinación es el fármaco comercial Augmentine® que contiene amoxicilina (antibacteriano) y el ácido clavulánico (inhibidor de β-lactamasas). Dentro de los distintas β-lactamasas que se conocen, las oxacilinasas (OXAs) y las AmpC son las más peligrosas porque se encuentran muy extendidas entre las bacterias Gram- negativas más habituales en los hospitales incluyendo las “superbacterias” A. baumannii, P. aeruginosa, y K. pneumonae, siendo estas capaces de hidrolizar los carbapenems y las cefalosporinas de última generación. En nuestro grupo de investigación estamos trabajando en colaboración con el grupo de microbiología del CHUAC, en el desarrollo de nuevos inhibidores β-lactámicos más eficientes, cuyo modo de acción consista en la formación de un aducto covalente enzima-inhibidor muy estable capaz así de bloquear el centro activo de las β-lactamasas. El objetivo de este proyecto es la síntesis y evaluación biológica de nuevos inhibidores β-lactámicos que incorporen un grupo sideróforo en el anillo de piridina.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CIQUS); Grupo González-Bello (www.gonzalezbello.com )

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Investigadores de la farmacéutica Pfizer encontraron que la incorporación de un grupo (2-piridil)metileno en la posición C6 de las sulfonas derivadas de la penicilina, compuesto 1, aumenta la eficacia de los antibióticos frente a las β-lactamasas, debido a la formación de un aducto indolizina que es resistente a la hidrólisis (desacilación). En nuestro grupo de investigación hemos demostrado recientemente que la incorporación además de un grupo sideróforo en la estructura, así como la introducción de un anillo de piridina deficiente de carga, compuesto 2, permite restaurar la eficacia del imipenen (carbapenem) y ceftolozano (cefalosporina de última generación) de forma extraordinaria tanto in vitro como in vivo [1]. Se trata de un inhibidor muy potente que bloquea eficazmente estos enzimas, de forma más eficiente que los inhibidores utilizados hoy en día en clínica, el tazobactam y avibactam.

En este proyecto fin de grado se propone la síntesis de la sulfonopenicilina 3 que incorporan un grupo amonio en el anillo de piridina, como una estrategia alternativa al uso de sideróforos al dar lugar a un compuesto neutro y que permitiría simplificar la estrategia sintética, resultando más atractivo. Su eficacia se analizará con el enzima aislado y mediante estudios in vitro. Este trabajo se enmarca dentro de un proyecto más amplio financiado por el MINECO (CARBA) dirigido al desarrollo de nuevas terapias para el tratamiento de las enfermedades infecciosas.

[1] a) D. Rodríguez, M. Maneiro, J. Vázquez-Ucha, A. Beceiro, C. González-Bello. J. Med. Chem. 2020, 63, 3737 (en portada). b) C. González-Bello, D. Rodríguez, M. Pernas, A. Rodríguez, E. Colchón.

J. Med. Chem. 2020, 63, 1859 (en portada). c) J. Vázquez-Ucha, M. Martínez-Guitián, M. Maneiro, K. Conde-Pérez, L. Alvarez-Fraga, G. Torrens, A. Oliver, J. Buynak, R. A. Bonomo, G. Bou, C.

González-Bello, M. Poza, A. Beceiro. Antimicrob. Agents Chemother. 2019, 63, e01092-19.

Santiago de Compostela, 11 de SEPTIEMBRE de 2020

Asdo.: Titor

1 Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto (alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150 de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: Síntesis de cicloarenos mediante reacciones de cicloadición de arinos

Titor/a: Diego Peña Gil DNI

Cotitor/a: Dolores Pérez Meirás DNI

Palabras clave TFG

(keywords)

Arinos, cicloarenos, cicloadiciones, grafenos porosos, kekuleno

CONTEXTO E OBXECTIVOS

Los cicloarenos son hidrocarburos policíclicos aromáticos caracterizados por la fusión cata de anillos bencénicos que adoptan una disposición circular.¹ En los últimos años, estos compuestos han atraído un considerable interés de la comunidad científica por sus propiedades electrónicas y su relación estructural con los grafenos nanoporosos.² Recientemente, nuestro grupo de investigación ha sintetizado kekuleno (Figura A), una molécula icónica en química orgánica y uno de los cicloarenos más intensamente estudiados desde el punto de vista teórico, originalmente sintetizado en 1978.³ Para ello, optimizamos la ruta sintética original empleando reacciones de cicloadición de arinos.⁴ Además, en colaboración con IBM, caracterizamos moléculas individuales de kekuleno sobre superficie empleando microscopía de fuerza atómica (AFM) con resolución submolecular.⁴

El objetivo de este proyecto es la síntesis de otros cicloarenos relevantes empleando reacciones de cicloadición de arinos. Concretamente, se estudiará la optimización de la ruta de síntesis del cicloareno 1 (Figura B).⁵

Referencias

1. J. C. Buttrick, B. T. King, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 7.

2. C. Moreno, M. Vilas-Varela, B. Kretz, A. García-Leuke, M. V. Costache, M. Paradinas, M. Panighel, G. Ceballos, S. O. Valenzuela, D.

Peña, A. Mugarza, Science 2018, 360, 199.

3. F. Diederich, H. A. Staab, Angew. Chem. Int. Ed. 1978, 17, 372.

4. I. Pozo, Z. Majzik, N. Pavliček, M. Melle-Franco, E. Guitián, D. Peña, L. Gross, D. Pérez, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15488.

5. D. J. H. Funhoff, H. A. Staab, Angew. Chem. Int. Ed. 1986, 25, 742.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

Grupo COMMO (Guitián/Pérez/Peña) GI-1595, CiQUS

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Se estudiará la síntesis del cicloareno 1 por reducción del tetraepoxi derivado 2 (Figura B). El compuesto 2 se preparará mediante una secuencia de reacciones de Diels-Alder entre el bisfurano 3 y el bisarino 4 generado en el medio de reacción.

Santiago de Compostela, a 10 de septiembre de 2020

Asdo.: Diego Peña Gil Asdo.: Dolores Pérez Meirás

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: Síntesis y reactividad del 2,3-deshidrofenantreno

Titor/a: Enrique Guitián Rivera DNI

Cotitor/a: Dolores Pérez Meirás DNI

QO5

Palabras clave TFG

(keywords)

Arinos, 2,3-dideshidrofenantreno

CONTEXTO E OBXECTIVOS

La química de los hidrocarburos policíclicos aromáticos ha experimentado un gran auge en los últimos años debido a sus aplicaciones como materiales moleculares (cristales líquidos, semiconductores, quantum dots, etc). Nuestro grupo de investigación ha desarrollado métodos de síntesis de estos compuestos basados en la utilización de arinos como bloques constructivos.

^1,2

El bencino o 1,2-dideshidrobenceno, los 1,2- y 2,3-dideshidroderivados del naftaleno y los 1,2-, 3,4- y 9,10-dideshidroderivados del fenantreno han sido empleados para la síntesis de diversos materiales. Sin embargo, no se ha descrito hasta el momento la generación del 2,3-dideshidrofenantreno (1).

El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un método de generación del 2,3-dideshidrofenantreno (1), y en su caso, el estudio de sus reacciones de cicloadición.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

Grupo de Catálisis Organometálica y Materiales Moleculares Orgánicos (COMMO) GI-1595, CiQUS

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

El 2,3-dideshidrofenantreno (1) se obtendría en dos etapas a partir del precursor de bisarinos comercial 2. Tratamiento de 2 con un equivalente de CsF en presencia del estireno 4 generaría el monoarino 3, que por reacción de Diels-Alder con 4 seguida de eliminación de HX daría lugar a la mezcla de regioisómeros 5 y 6. Estos compuestos, por reacción con CsF darían lugar al arino 1

Bibliografía

1. I. Pozo, E. Guitián, D. Pérez, D. Peña, Acc. Chem. Res. 2019, 52, 2472-2481 2. D. Pérez, D. Peña, E. Guitián, Eur. J. Org. Chem. 2013, 5981-6013

Santiago de Compostela, a 10 de septiembre de 2020

Asdo.: Enrique Guitián Asdo: Dolores Pérez

2 1

1

1 1

2 2

2

2 2

2 3

3

3 4

9 10

3

1

TfO TMS

TMS OTf

X

+

5 6 1

3

4 TMS

OTf

OTf SiMe3

F TMS

OTf

2

F +

X= Br, I

[4+2]

[2+2+2]

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: Micelas Poliméricas para el Transporte de Fármacos Antitumorales

Titor/a: Eduardo Fernández Megía DNI

Cotitor/a: DNI

Palabras clave TFG

(keywords)

transporte de fármacos, nanomedicina, micela, dendrímero, química supramolecular CONTEXTO E OBXECTIVOS

El transporte de fármacos es un área multidisciplinar cuya finalidad es el direccionamiento y liberación controlada de fármacos utilizando nanotransportadores que aumentan la estabilidad y mejoran la farmacocinética. Las micelas formadas a partir de copolímeros PEG-dendrímero (PEG es polietilenglicol, un polímero hidrofílico y biocompatible; los dendrímeros son polímeros ramificados; ver Figura) son particularmente atractivas debido a su fácil modificación estructural. Por ejemplo, la incorporación de sustituyentes hidrofóbicos en la periferia del dendrímero permite controlar su autoensamblaje supramolecular para dar micelas nanométricas con un “core” hidrofóbico (formado por dendrímeros) rodeado de una “corona” hidrofílica de PEG que estabiliza la micela. Este tipo de estructuras presenta elevada estabilidad coloidal y largos tiempos de circulación en sangre que favorecen su acumulación selectiva en tumores sólidos.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

CIQUS

DESCRIPCIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

En este TFG pretendemos desarrollar micelas de copolímeros PEG-dendrímero para la encapsulación de fármacos anticancerígenos. Nuestro grupo ha desarrollado una familia de copolímeros convenientemente funcionalizados en la periferia del bloque dendrítico para su unión covalente (y reversible) a fármacos anticancerígenos que, al ser hidrofóbicos, promueven la formación de micelas de tamaño controlado (entre 35 y 300 nm). La unión reversible dendrímero-fármaco permite la desestabilización de las micelas y consiguiente liberación del fármaco en respuesta a estímulos externos, como el pH ácido característico de tumores sólidos o metabolitos sobreexpresados en tumores (Figura). El/la estudiante seleccionado/a participará en la síntesis/caracterización de los polímeros y la encapsulación de fármacos anticancerígenos de uso en clínica (doxorrubicina, gemcitabina, camptotecina). Estudiaremos la eficacia de encapsulación en micelas, su estabilidad (suero, plasma), liberación frente a estímulos externos que mimeticen el ambiente tumoral y, por último, la capacidad de internalización celular mediante experimentos de microscopía confocal (Figura). Se evaluará la citotoxicidad de los sistemas y su farmacocinética in vivo. Los sistemas más prometedores de cada fármaco se seleccionarán para estudios in vivo de biodistribución y eficacia.

OH

OH O

O OMe

O OH

NH₂ O

OH OH

O

Doxorrubicina (Antitumoral) O 3X

O X

3

O X 3 O

Release studies of Dox at different pH Cell viability at 24 h

Hoechst Dox Lysotracker Green M erged

DOX-micelle (3h)

CLSM images of A549 cells treated with DOX-loaded micelles

Más información: ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 21391 (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b05702). Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 5273 (https://doi.org/10.1002/anie.201712244). Polym. Chem. 2017, 8, 2528 (http://dx.doi.org/10.1039/C7PY00304H). Nanoscale 2015, 7, 3933 (http://dx.doi.org/10.1039/C4NR06155A). J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11513 (http://dx.doi.org/10.1021/ja4059348). J. Am. Chem. Soc.

2013, 135, 5966 (http://dx.doi.org/10.1021/ja400951g).

Santiago de Compostela, 31 de agosto de 2020

O abaixo asinate declara que dispón dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Titor Eduardo Fernández Megía

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: Vesículas Poliméricas y Células Artificiales: Control sobre el Tamaño y Permeabilidad

Titor/a: Eduardo Fernández Megía DNI

QO7

Cotitor/a: DNI

Palabras clave TFG

(keywords)

protocélula, nanoreactor, vesícula, dendrímero, química supramolecular CONTEXTO E OBXECTIVOS

El fenómeno de compartimentalización típico de células eucariotas es considerado un hito en la aparición de las células primitivas sobre la Tierra. Una membrana exterior de naturaleza lipídica y decenas de orgánulos internos que actúan como nanoreactores gracias a la permeabilidad de sus membranas. Aunque la posibilidad de obtener células artificiales está en la actualidad fuera de nuestro alcance, la preparación de vesículas sintéticas nos permite estudiar de forma detallada el funcionamiento de células. Dos de los grandes retos en esta área son: (a) el diseño de membranas artificiales permeables, que permitan el flujo de metabolitos entre el interior-exterior de vesículas, y (b) el control del tamaño de vesículas - entre 100 nm y 10 µm (característico de orgánulos celulares) y 10-100 µm (típico de células). Recientemente, nuestro laboratorio ha demostrado la posibilidad de controlar el tamaño de vesículas poliméricas de naturaleza PIC (polyion complex) mediante la generación (tamaño) de dendrímeros (polímeros ramificados globulares). Como se muestra en la Figura, la interacción electrostática entre dendrímeros catiónicos y copolímeros de bloque de carga opuesta permite obtener vesículas de tamaño controlado.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

CIQUS

DESCRIPCIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

En este TFG pretendemos (i) preparar vesículas de gran tamaño que sirvan como modelos de células artificiales (protocélulas) para la incorporación de vesículas más pequeñas en su interior (miméticos de orgánulos), y (ii) estudiar sus procesos de comunicación intra e intercelular a través de reacciones enzimáticas en cascada (Figura). Un segundo objetivo es el control sobre la permeabilidad de las membranas que permita el flujo de moléculas de bajo peso molecular (metabolitos y sustratos), pero no de biomacromoléculas (proteínas y ácidos nucleicos que constituyen la maquinaria celular) entre el interior y exterior de las vesículas. Las vesículas obtenidas se caracterizarán mediante diversas técnicas (DLS, microscopía confocal y electrónica) y se estudiará su estabilidad frente al tiempo, fuerza iónica y medio fisiológico.

Enzyme A Enzyme B

HO O

HO OHOH

OH

O2+ HO O

HO OHOH

OH H2O2 +

O N

HO OH

O

O N

HO O

MSC 3[G2]-NH3+

2[G2]-NH3+

3[G3]-NH3+ 2[G3]-NH3+

3[G4]-NH3+ 2[G4]-NH3+

PEG5k-PGA100

HN

O H

CO₂^- N 100 H O Me 113

10 mM PB 7.4, 150 mM NaCl uPIC

Dendrimer G ^3[G2] ^2[G3]

Más información: ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 21391 (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b05702). Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 5273 (https://doi.org/10.1002/anie.201712244). Polym. Chem. 2017, 8, 2528 (http://dx.doi.org/10.1039/C7PY00304H). Nanoscale 2015, 7, 3933 (http://dx.doi.org/10.1039/C4NR06155A). J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11513 (http://dx.doi.org/10.1021/ja4059348). J. Am. Chem. Soc.

2013, 135, 5966 (http://dx.doi.org/10.1021/ja400951g).

Santiago de Compostela, 31 de agosto de 2020

O abaixo asinate declara que dispón dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Titor Eduardo Fernández Megía

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1 Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA / DOBRE GRAO EN FÍSICA E QUÍMICA / DOBRE GRAO EN QUÍMICA E BIOLOXÍA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG)

DEPARTAMENTO: : Química Orgánica

Título do proxecto: Nanopartículas Híbridas de Metales y Polímeros Helicoidales

Titor/a: Emilio Quiñoá Cabana DNI

Cotitor/a: Félix Freire Iribarne DNI

Palabras clave TFG

(keywords)

Polímeros Helicoidales, Quiralidad, Nanopartículas, Microscopía Electrónica, Sensores CONTEXTO E OBXECTIVOS

¹

Este Proyecto se enmarca en una línea de trabajo interdisciplinar, relacionada con la Química Orgánica clásica, la Química de Polímeros y las Nanopartículas Metálicas.

Su objetivo es la obtención de nanopartículas metálicas (oro, plata, etc.) cuya superficie quiral sea altamente sensible, capaz de interaccionar de modo específico con moléculas de interés (biológico, analítico, etc.) y de reconocer una quiralidad en particular. Estas interacciones provocarán cambios en la morfología de la superficie de la nanopartícula metálica y, por lo tanto, en sus propiedades, que así podrán ser detectadas. La nanopartícula actuará, pues, como un sensor.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

El trabajo experimental de este Proyecto se desarrollará en los laboratorios del Grupo NANOBIOMOL en el CIQUS.

Referencias del grupo en el campo (breve selección): 1) Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R.

Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11692-11696. 2) Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R. J. Am.

Chem. Soc. 2012, 134, 19374-19383. 3) Leiras, S., Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R.

Chem. Sci. 2013, 4, 2735-2743. 4) Bergueiro, J., Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R. Chem.

Sci. 2014, 5, 2170-2176. 5) Arias, S.; Freire, F.; Quiñoá, E.; Riguera; R. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 13720-13724. 6) Leiras, S., Freire, F.; Quiñoá, E.; Riguera, R. Chem. Sci. 2015, 6, 246-253.

(sigue en la página 2)

1 Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto (alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150 de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

SH SH SH SH SH

HAuCl4

Reductor Reductor

ORO

(11)

2 (continuación)

7) R. Rodríguez, E. Quiñoá, R. Riguera, F. Freire. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 9620–9628. 8) S. Arias, R. Rodríguez, E. Quiñoá, R. Riguera, F. Freire. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 667-674. 9) B. Fernández, R. Rodríguez, A. Rizzo, E. Quiñoá, R. Riguera, F. Freire, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3666–367, 10) K. Cobos, E. Quiñoá, R. Riguera, F. Freire, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12239–12246. 11) D.

Hirose, A. Isobe, E. Quiñoá, F. Freire, K. Maeda, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8592-8598.

Otras publicaciones relevantes y recientes del Grupo relacionadas con este campo:

Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 13365; ACS Omega 2019, 30, 5233; Small 2019, 15, 1805413; J. Am.

Chem. Soc. 2019, 141, 8592; Chem. Commun., 2019, 55, 7906; Macromolecules 2020, 53, 3182;

Nanoscale Horiz. 2020, 5, 495; Chem. Sci. 2020, 11, 7182; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4537;

Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 8616; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9080.

Webs:

www.felixfreire.com

https://www.usc.es/ciqus/es/grupos/nanobiomol

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Se prepararán nanopartículas metálicas recubiertas con polímeros helicoidales quirales dinámicos que posean como grupos funcionales, por ejemplo, tioles (R-SH). Además, deberán ser capaces de modificar su helicidad por interacción con estímulos externos, tales como sustratos quirales, temperatura, disolvente, pH, especies metálicas, etc. De esta manera, tanto la morfología como las propiedades de las nanopartículas cambiarán en función de la quiralidad y tipo de molécula o especie química que sea reconocida por el polímero de recubrimiento.

Santiago de Compostela, 7 de Setembro de 2020

Asdo.: Titor Emilio Quiñoá Asdo: Cotitor Félix Freire

(12)

Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: Giros peptídicos inducidos por g -aminoácidos

Titor/a: Juan Carlos Estévez Cabanas DNI

Cotitor/a: Ramón J. Estévez Cabanas DNI

Palabras clave TFG Síntesis asimétrica, g -aminoácidos, a,g -péptidos giros y horquillas peptídicas, RMN, espectrometría de masas, UV-visible, dicroísmo circular y Rayos X.

CONTEXTO E OBXECTIVOS

Introducción: Los foldámeros son oligómeros no naturales con estructuras secundarias bien definidas similares

a las de los biopolímeros naturales, es decir: hélices, láminas y giros.

[1]

Estas estructuras sintéticas presentan, frente a las naturales, la ventaja de su mayor diversidad estructural, conformacional y metabólica. Específicamente ha sido bien estudiada la gran tendencia de los b- y g-péptidos a plegarse como hélices, existiendo en este momento un gran interés en conocer que elementos estructurales puedan promover su plegado como láminas o para inducir giros. Ello es de gran importancia para el diseño y síntesis de péptidos de esta naturaleza con estructura terciaria, en la coexistan los antedichos elementos estructurales de los péptidos.

Específicamente, el prof. Kang ha llevado a cabo estudios computaciones de seis oligómeros a,a,g,g,a,a, que le llevó a proponer para ellos una estructuras de horquillas con giros de ácidos 2-aminometilcyclohexanocarboxílicos,

[2]

, uno de los cuales aparece recogido en a la Figura 1.

Nuestro grupo de investigación tiene un gran interés en la síntesis y el estudio de propiedades de b- y g-péptidos, muy especialmente en inductores giros peptídicos, por su capacidad para modular la estructura de los péptidos sintéticos. En el contexto de esta línea de investigación de nuestro grupo,

[3

] se propone este proyecto de TFG,

Objetivos: 1. Síntesis de

g-aminoácidos ciclohexánicos del a,a,g,g,a,a péptido de la Figura 1 (en color azul). 2.

Síntesis del péptido de la Figura 1. 3. Estudio estructural de este péptido.

Bibliografía: [1] Gellman, S. H. Acc Chem Res 1998, 31, 173–180. [2] Kang et all. Biopolymers 2012, 97(12), 1018-25). [3]

Estévez et all. J. Org. Chem. 2018, 83

(

3), 1543–1550.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CIQUS)

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

El desarrollo del proyecto consta de tres partes etapas. En la primera se llevará a cabo la síntesis de los ácidos 2-nitrometilciclohexano- carboxílicos 2 y 3, por reacción de Michael de nitrometano con el ciclohexencarbaldehido 1. En la segunda se procederá a sintetizar el péptido 4 a partir de estos dos nitroácidos y de L-alanina.

Finalmente se procederá a estudiar las propiedades estructurales de este péptido, para establecer si adopta la estructura de horquilla establecida mediante los antedichos estudios teóricos. Se utilizarán para ello fundamentalmente técnicas de RMN, dicroísmo circular y Rayos X.

Santiago de Compostela, 11 de setiembre de 2020

O(s) abaixo asinantes declaran que dispoñen dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Ramón J. Estévez Cabans Asdo: Juan Carlos Estévez Cabanas

HN

N O

NH

N O H O

O H O

NH

HN O N

O H Figura 1

O H

O HO

NO₂

O HO

NO₂

+ ^HN

N O

NH

N O H O

O H O

NH HN

O N

O H

CH₃NO₂ L-Alanina

1 2 3

4 Esquema 1

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Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG)

DEPARTAMENTO: Química Orgánica y Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS)

Título do proxecto: Reconocimiento molecular de estructuras de ADN de tres vías

Titor/a: M. Eugenio Vázquez DNI 44823972P

Cotitor/a: Jacobo Gómez-González DNI 47385509N

Palabras clave TFG Química supramolecular, ADN, reconocimiento molecular, química biológica CONTEXTO E OBXECTIVOS

El reconocimiento del ADN por moléculas sintéticas ha sido ampliamente explorado debido a su importancia terapéutica.

Además del ADN de doble cadena canónico (dsADN) descrito por Watson y Crick, otras estructuras tridimensionales del ADN menos conocidas, como por ejemplo el ADN triplex, los G-cuádruplex y de el ADN de tres vías (twADN) son dianas biológicas cada vez más importantes para el diseño de fármacos, debido a sus funciones biológicas únicas (1). Más concretamente, los twADN son estructuras ramificadas donde tres dsADN convergen en un punto que se forman de manera transitoria durante los procesos de replicación y/o recombinación del ADN. Así pues, las moléculas pequeñas que reconocen los twADN podrían considerarse una nueva clase de inhibidores de replicación de ADN que secuestran secuencias bajo conformaciones inusuales en lugar de inhibir directamente las polimerasas. Por otra parte, además del interés creciente en los twADN para el diseño de fármacos, también se trata de un motivo estructural clave para la

construcción de materiales ensamblados basados en ADN.

A diferencia de las estructuras dúplex, triplex y G-cuádruplex, que han sido ampliamente estudiados, hasta ahora hay pocas moléculas desarrolladas para el reconocimiento específico de twADN (2). Nuestro grupo de investigación lleva años trabajando en el desarrollo de compuestos de coordinación de la familia de los helicatos para el reconocimiento específico de twDNA a través de la inserción de las hélices en el centro de los twDNA (ver figura a la derecha).

El objetivo de este proyecto es la elaboración de una revisión bibliográfica crítica de las moléculas sintéticas descritas para el reconocimiento de twDNA, tanto complejos de coordinación, como moléculas orgánicas, en el contexto de su aplicación como potenciales agentes terapéuticos o como herramientas en química biológica.

Referencias

(1) H. Tateishi-Karimata, N. Sugimoto, Chem. Commun. 2020, 56, 2379–2390.

(2) a) Z. Yang, Y. Chen, G. Li, Z. Tian, L. Zhao, X. Wu, Q. Ma, M. Liu, P. Yang, Chem. Eur. J. 2018, 24, 6087–6093; b) J. Novotna, A. Laguerre, A. Granzhan, M. Pirrotta, M.-P. Teulade-Fichou, D. Monchaud, Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 215–222; c) L. Zhang, S. Guo, J. Zhu, Z. Zhou, T. Li, J. Li, S. Dong, E. Wang, Anal. Chem. 2015, 87, 11295–11300.

(3) a) I. Gamba, G. Rama, E. Ortega-Carrasco, J.-D. Maréchal, J. Martínez-Costas, M. E. Vázquez, M. Vázquez López, Chem.

Commun. 2014, 50, 11097–11100; b) J. Gómez-González, D. G. Peña, G. Barka, G. Sciortino, J.-D. Maréchal, M. Vázquez López, M. E. Vázquez, Front. Chem. 2018, 6, 520.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

El alumno se reunirá con los tutores en las instalaciones del laboratorio de Química Biológica del Prof. M. Eugenio Vázquez en el CiQUS (http://www.usc.es/ciqus/) o de forma telemática utilizando la plataforma Teams. De la misma forma, las reuniones de seguimiento y tutorización podrán llevarse a cabo en remoto, atendiendo a las recomendaciones de distanciamiento.

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Este proyecto TFG se ha diseñado para 15 ECTS, con un máximo de 225 horas de trabajo bajo la supervisión de los dos tutores.

Se entregará al estudiante la bibliografía básica relativa a las estructuras de ADN no canónicas y al twADN, así como publicaciones con precedentes bibliográficos clave. A partir de ahí el estudiante utilizará las bases de datos (SciFinder,

WebOfScience) para completar el corpus bibliográfico. El estudiante aprenderá el manejo de estas fuentes; a través de la

escritura de la memoria, los fundamentos de la comunicación científica escrita y, durante la preparación de la presentación, de la comunicación de esta información en forma de presentación.

Os abaixo asinantes declaran que dispoñen dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: M. Eugenio Vázquez Asdo: Jacobo Gómez-González

QO10

(14)

1 Curso Académico 2020/2021

GRAO EN QUÍMICA / DOBRE GRAO EN FÍSICA E QUÍMICA / DOBRE GRAO EN QUÍMICA E BIOLOXÍA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG)

DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: Polimeros Helicoidales Supramoleculares con Amplificación de Quiralidad

Titor/a: Félix Freire Iribarne DNI

Cotitor/a: Emilio Quiñoá Cabana DNI

Palabras clave TFG

(keywords)

Química Supramolecular, Quiralidad, Helices, Nanoestructuras CONTEXTO E OBXECTIVOS

¹

Este Proyecto se enmarca en una línea de trabajo interdisciplinar, relacionada con la Química Supramolecular y el Autoensamblaje Molecular para crear Nuevos Materiales.

Su objetivo principal es la formación de agregados fibrilares helicoidales mediante el autoensamblaje de una molécula quiral sencilla.

Para generar estos polímeros supramoleculares es necesario diseñar una molécula simple que posea en su estructura grupos funcionales que puedan auto-reconocerse, tales como ureas, amidas, anillos aromáticos, cadenas alquílicas, etc. Mediante un diseño razonado, podremos construir moléculas que sean capaces de auto-asociarse de manera ordenada mediante interacciones supramoleculares, como son los enlaces de hidrógeno, interacciones p-p, etc. El uso de interacciones supramoleculares para generar el polímero hace que el proceso de polimerización sea reversible y por tanto podamos pasar de un estado molecular libre a uno asociado.

(sigue en la página 2)

1Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto (alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150 de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

Autoensamblaje

Proceso reversible Hélice

HN HN

O R₁ R₂

HN HN

O R₁

R₂

Bloques de Construcción gel

(15)

2 LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

El trabajo experimental de este Proyecto se desarrollará en los laboratorios del Grupo NANOBIOMOL en el CIQUS.

Referencias del grupo en el campo (breve selección): 1) Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R.

Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11692-11696. 2) Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R. J. Am.

Chem. Soc. 2012, 134, 19374-19383. 3) Leiras, S., Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R. Chem.

Sci. 2013, 4, 2735-2743. 4) Bergueiro, J., Freire, F.; Seco, J. M.; Quiñoá, E.; Riguera, R. Chem. Sci. 2014, 5, 2170-2176. 5) Arias, S.; Freire, F.; Quiñoá, E.; Riguera; R. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 13720- 13724. 6) Leiras, S., Freire, F.; Quiñoá, E.; Riguera, R. Chem. Sci. 2015, 6, 246-253. 7) R. Rodríguez, E.

Quiñoá, R. Riguera, F. Freire. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 9620–9628. 8) S. Arias, R. Rodríguez, E.

Quiñoá, R. Riguera, F. Freire. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 667-674. 9) B. Fernández, R. Rodríguez, A.

Rizzo, E. Quiñoá, R. Riguera, F. Freire, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3666–367, 10) K. Cobos, E.

Quiñoá, R. Riguera, F. Freire, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12239–12246. 11) D. Hirose, A. Isobe, E.

Quiñoá, F. Freire, K. Maeda, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8592-8598.

Otras publicaciones relevantes y recientes del Grupo relacionadas con este campo:

Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 13365; ACS Omega 2019, 30, 5233; Small 2019, 15, 1805413; J. Am.

Chem. Soc. 2019, 141, 8592; Chem. Commun., 2019, 55, 7906; Macromolecules 2020, 53, 3182;

Nanoscale Horiz. 2020, 5, 495; Chem. Sci. 2020, 11, 7182; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4537;

Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 8616; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9080.

Webs:

www.felixfreire.com

https://www.usc.es/ciqus/es/grupos/nanobiomol

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

El/la alumno/a realizará la síntesis de una serie de moléculas diseñadas previamente por el Grupo de Investigación. Además, razonará los diseños, buscando que grupos funcionales serán los responsables de la formación de un agregado supramolecular. Una vez sintetizadas las moléculas, se estudiará su agregación mediante diferentes técnicas tales como la Resonancia Magnética Nuclear, el Dicroísmo Circular y diferentes tipos de Microscopías Ópticas y Electrónicas.

Asdo.: Titor Félix Freire Asdo: Cotitor Emilio Quiñoá

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GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título do proxecto: HAPs dopados: acoplamientos cruzados con sustratos N-borilados catalizados por metales

Titor/a: Jesús Ángel Varela Carrete DNI

Cotitor/a: Carlos Saá Rodríguez DNI

Palabras clave TFG

(keywords)

Acoplamiento cruzado, Catálisis, Complejos organometálicos, Heterociclos, HAPs dopados CONTEXTO E OBXECTIVOS

¹

Las estructuras policíclicas heteroaromáticas extendidas en dos dimensiones Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos, HAPs, dopados están presentes en materiales orgánicos muy versátiles con multitud de aplicaciones tecnológicas que abarcan desde cromóforos hasta semiconductores orgánicos, lo que las convierte, probablemente, en la más versátil clase de moléculas orgánicas para su uso en dispositivos electrónicos OLEDs, OPVs, etc .¹ Por ello, el desarrollo de nuevas metodologías sintéticas sostenibles a sistemas aromáticos heterocíclicos  extendidos son altamente demandados. En nuestro grupo de investigación tenemos experiencia en la síntesis de HAPs catiónicos dopados con nitrógeno a través de una doble anelación oxidativa catalizada por Rh III entre 2- arilbenzimidazoles con alquinos.²

En el presente TFG se pretende explorar el acceso a azahexabenzoperilenos ABHP mediante reacciones de anelación oxidativa catalizada por metales de N,N-difenildihidropirazinas.

1 Stepien, M.; Gonka, E.; Zyla, M.; Sprutta, N. Chem. Rev.2017, 117, 3479.

2 Villar, J. M.; Suárez, J.; Varela, J. A.; Saá, C. Org. Lett.2017, 19, 1702.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares CIQUS Grupo de investigación: GI1603. Más información en: http://www.usc.es/gi1603/saa

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Las N,N-diarilldihidropirazinas se pueden considerar como útiles “building blocks” para la síntesis de HAPs dopados. En este TFG se estudiará la síntesis de estos “building blocks” mediante acoplamientos cruzados catalizados por metales de dihidropirazinas N,N- diboriladas³ y haloaril derivados.

3 Oshima, K.; Ohmura, T.; Suginome, M. Chem. Commun.2012, 48, 8571.

Santiago de Compostela, 3 de setembro de 2020

Os abaixo asinantes declaran que dispoñen dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Jesús A. Varela Carrete Asdo: Carlos Saá Rodríguez

1Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto (alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150 de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

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GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG)

DEPARTAMENTO: Química Orgánica

Título proxecto: SÍNTESIS DE CARBORANOS PARA TERAPIA DEL CÁNCER

Titor: Manuel Paz Castañal (DNI: ) Cotitor: (DNI: )

Palabras clave: Carboranos, Terapia del cáncer, BNCT, Nanopartículas de oro.

CONTEXTO E OBXECTIVOS

Un objetivo fundamental en oncología consiste en desarrollar un método capaz de destruir selectivamente células malignas para tratar pacientes afectados por cánceres incurables. La destrucción selectiva de células tumorales es posible, en principio, vía terapia binaria utilizando captura neutrónica por átomos de ¹⁰B (BNCT).¹ Esta reacción nuclear, que origina la emisión de partículas de elevada energía capaces de destruir el entorno tumoral, todavía se encuentra en fase clínica I y su desarrollo depende fundamentalmente de la disponibilidad de compuestos que incorporen átomos de boro y posean afinidad por receptores en tumores.² El desarrollo de carboranos para su aplicación médica y farmacéutica comenzó con el desarrollo de derivados del colesterol que incorporan átomos de boro.³

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

Departamentos de Química Orgánica

DESCRIPCIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Objetivo concreto del proyecto: Síntesis del carborano 1 a partir del fenol 2, el carbonato de dimetilo (3), y el closo-orto-carborano 4.

El carborano 1 se utilizará para terapia del cáncer y para la construcción de nanopartículas de oro.

Referencias: (1) (a) The Chemistry of Boron Analogues of Biomolecules. Morin C. Tetrahedron 1994, 50, 12521-12569. (b) The Role of Chemistry in the Development of Boron Neutron Capture Therapy of Cancer. Hawthorne FM. Angew. Chem. 1993, 32, 950-984. (2) Chemical & Engineering News. 2009 Priestley Medal. P 12. March 23, 2009. (3) Synthesis of Boron-Containing Cholesterol Derivatives for Incorporation into Unilamellar Liposomes and Evaluation as Potential Agents for BNCT. Feakes DA, Spinnler JK, Harris FR. Tetrahedron 1999, 55, 11177-11186.

Santiago de Compostela, Septiembre de 2020

Manuel Paz Castañal

O O O

OH

1

= Carbono

= Boro

Unidad icosaédrica

de 10 B y 2 C

^Br ^OH

O OMe MeO

2

3 4

QO13

(18)

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GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: CIQUS- y DPTO QUÍMICA ORGÁNICA

Título do proxecto: Explorando nuevos conceptos en catálisis dual con metales carbofílicos

Titor/a: José L. Mascareñas DNI

Cotitor/a: Fernando López DNI

Palabras clave TFG

(keywords)

Catálisis, enantioselectiva, metal de transición, ciclación CONTEXTO E OBXECTIVOS

¹

La química sintética es una de los campos de la ciencia que ofrece mayores posibilidades para contribuir al progreso social, pues de ella depende el desarrollo de nuevos materiales, tecnologías y medicinas. Para poder avanzar en el campo es fundamentar descubrir nuevas reacciones que permitan superar las limitaciones de las metodologías sintéticas actuales.

Nuestra propuesta para ello se basa en el uso de la catálisis dual, que consiste en la combinación de dos catalizadores diferentes en una misma operación sintética. Esto puede permitir realizar transformaciones que no son posibles de forma clásica o usando solo un catalizador. La mayor parte de los casos descritos hasta ahora involucran a un catalizador metálico (normalmente de paladio) en combinación con un segundo catalizador metálico, o con un organocatalizador.

Nuestro grupo ha desarrollado un buen número de métodos catalizados por complejos organometálicos de oro que permiten acceder de una manera muy eficiente y directa a sistemas policarbocíclicos y heterocíclicos de interés biológico (ver referencias en la figura). Además, también hemos desarrollado los primeros ejemplos de catálisis dual sinérgica intermolecular que implica a un catalizador de oro y a un organocatalizador de tipo amina. En presente proyecto TFG se propone desarrollar nuevas formas de catálisis dual implicando un catalizador de oro y organocatalizador (de tipo amina o de enlaces de hidrógeno). Ensayaremos dos tipos de sistemas catalíticos, en los que los catalizadores estén unidos covalentemente o en los que formen un par iónico de contacto quiral.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

CiQUS, Grupo metbiocat, Directores José L. Mascareñas, Fernando López (metbiocat.eu)

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

En todos los casos, se utilizarán sustratos muy sencillos o incluso comerciales. Se prepararán catalizadores bifuncionales que contengan en su estructura un complejo de oro(I) y un organocatalizador de tipo amina (organocatalizador covalente) o dador de enlaces de hidrógeno (organocatalisis no covalente). Una vez preparados se ensayarán en reacciones de ciclación y cicloadición.

Santiago de Compostela, 3 de Septiembre de 2020

Asdo.: Titor/a José L Mascareñas Asdo: Cotitor/a Fernando López

1Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto (alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150 de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

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GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG) DEPARTAMENTO: QUÍMICA ORGÁNICA

Título do proxecto: Reacciones bioortogonales promovidas por luz visible

Titor/a: José Luis Mascareñas Cid DNI

Cotitor/a: María Tomás Gamasa DNI

QO15

Palabras clave TFG

(keywords)

fotocatálisis, células, fluorescencia, microscopía CONTEXTO E OBXECTIVOS

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La luz solar es esencial para la existencia, ya que constituye una fuente de energía excepcional para promover numerosas transformaciones en los sistemas vivos. Por ello, no es sorprendente que los químicos hayan tratado desde hace tiempo de aunar los conceptos de luz visible y química biológica.[1] Por otra parte, la química bioortogonal, que tiene por objetivo manipular moléculas exógenas en el interior de organismos vivos sin alterar el metabolismo del huésped, ha revolucionado diversas áreas de investigación, desde la bioimagen, hasta el desarrollo de fármacos o la biotecnología.

Sobre esta base, la combinación de la quimica bioortogonal con la fotoquímica y la fotocatálisis, o sea, la química fotobioortogonal, representa un campo de investigación de enorme futuro situado en la frontera entre la química y la biomedicina.

El objetivo del proyecto consistiría utilizar cantidades catalíticas de una sustancia fotoactiva para realizar reacciones químicas inducidas por luz visible en medios acuosos, y en su caso, en medios biológicos. Hasta ahora se han descrito muy poco ejemplos, y todos consisten en procesos de desprotección.[2]

En linea con nuestra experiencia en catálisis organometálica y química biológica, centraremos parte de nuestros esfuerzos en el desarrollo de reacciones bioortogonales usando metales [3].

En concreto, estudiaremos reacciones inter- e intramoleculares de formación de enlaces C-C y C-X mediante procesos fotorédox. Para ello, emplearemos sustratos capaces de generar radicales en medios acuosos como las sales de diazonio, y fotocatalizadores que responden a la luz visible como Eosin Y o [Ru(bpy)₃]²⁺. Entre otras, se investigarán las transformaciones que se muestran en la figura (formación de amidas, benzotiazoles, fenantrenos, reacciones de tipo Heck, reacción de Pschorr, reacciones de arilación…).

Una vez desarrollados los procesos, se abordará el traslado de las nuevas metodologías sintéticas a células vivas.

[1] Winkler, C. K.; Kroutil, W.et al. ACS Catal. 2019, 9, 4115.

[2] Angerani, S.; Winssinger, N. Chem. Eur. J. 2019, 25, 6661.