José Ramón Ramírez Díaz_Tesis_2013 - Ruidera

TESIS DOCTORAL
“SÍNTESIS SOSTENIBLE DE NUEVOS DERIVADOS
DE TRIAZINA. ESTUDIO DE SUS PROPIEDADES
ÓPTICAS”
Departamento de Química Inorgánica, Orgánica y Bioquímica
UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
José Ramón Ramírez Díaz
2013
ÍNDICE
Capítulo 1: Introducción general: química sostenible, radiación microondas y
triazinas.
1. Introducción general…………………………………………………… 7
1.1.Química sostenible……………………………………………….…. 7
1.1.1. Desarrollo sostenible y química sostenible…………………… 9
1.1.2. Química sostenible y radiación microondas…………………. 10
1.2.La radiación microondas…………………………………………… 11
1.2.1. Calefacción microondas……………………………………… 12
1.2.1.1.Rotación dipolar…………………………………………..
1.2.1.2.Conducción iónica…………………………………………
1.2.2. Propiedades dieléctricas………………………………………. 14
1.2.3. Radiación microondas frente a calefacción clásica…………… 16
1.2.4. Equipamiento microondas…………………………………….. 19
1.2.4.1.Generador………………………………………………….
1.2.4.2.Guía de onda……………………………………………….
1.2.4.3.Aplicador…………………………………………………..
1.2.4.3.1. Equipos microondas multimodo……………………
1.2.4.3.2. Equipos microondas monomodo…………………..
1.2.5. Aplicación de microondas en síntesis química………………... 23
1.2.6. Efectos térmicos de la radiación microondas…………………. 24
1.2.7. Efectos no térmicos de la radiación microondas……………… 26
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas…………………………………. 28
1.3.1. Fármacos……………………………………………………… 28
1.3.2. Herbicidas……………………………………………………... 30
1.3.3. Química supramolecular………………………………………. 31
1.3.3.1.Coordinación a metales……………………………………
1.3.3.2.Enlaces de hidrógeno………………………………………
1.3.3.3.Apilamiento……………………………………………….
1.3.4. Dispositivos optoelectrónicos…………………………………. 37
1.3.4.1.OLEDs……………………………………………………
1.3.4.2.Óptica no lineal…………………………………………….
1.3.4.3.Células solares……………………………………………..
1.3.5. Ciencia de los materiales……………………………………… 41
1.3.5.1.Cristales líquidos………………………………………….
1.3.5.2.Catalizadores………………………………………………
1.3.5.3.Nanotecnología…………………………………………….
1.3.5.4.Otras aplicaciones………………………………………….
Capítulo 2: Síntesis de nuevos derivados de 1,3,5-triazina con sistemas aromáticos.
Estudio de sus propiedades ópticas.
2. Síntesis de nuevos derivados de 1,3,5-triazina con sistemas aromáticos.
Estudio de sus propiedades ópticas……………………………………. 49
2.1. Objetivos……………………………………………………………. 49
2.2. Antecedentes bibliográficos……………………………………….. 50
2.3. Resultados obtenidos y discusión…………………………………. 57
2.3.1. Triazinas con 2,5-dimetoxianilina…………….………….….. 57
2.3.1.1. Síntesis…………………………………………………..
2.3.1.2. Determinación estructural……………………………….
2.3.1.3. Estudio de las propiedades ópticas……………………..
2.3.1.3.1. Espectroscopia UV-visible………………………
2.3.1.3.2. Fluorescencia…………………………………….
2.3.1.3.3. Excitación………………………………………..
2.3.1.3.4. Influencia del disolvente………………………..
2.3.1.3.5. Estudios de agregación………………………….
2.3.2. Derivados de triazina con 1,5-diaminonaftaleno……………. 76
2.3.2.1. Síntesis………………………………………………….
2.3.2.2. Determinación estructural………………………………
2.3.2.3. Estudio de las propiedades ópticas…………………….
2.3.2.3.1. Espectroscopia UV-visible……………………..
2.3.2.3.2. Fluorescencia…………………………………..
2.3.2.3.3. Excitación………………………………………
2.3.2.3.4. Influencia del disolvente……………………….
2.3.2.3.5. Estudios de agregación…………………………
2.4. Parte experimental…………………………………………………. 101
2.4.1. Equipamiento………………………………………………… 101
2.4.2. Síntesis de monotriazinas con 2,5-dimetoxianilina………….. 104
2.4.3. Síntesis de derivados de triazina con 1,5-diaminonaftaleno…. 108
2.5. Conclusiones………………………………………………………... 113
Capítulo 3: Síntesis de nuevos derivados de triazinilglicina. Estudio de sus
propiedades ópticas y en química supramolecular.
3. Síntesis de nuevos derivados de triazinilglicina. Estudio de sus
propiedades ópticas y en química supramolecular………..………….. 117
3.1. Objetivos……………………………………………………………. 117
3.2. Introducción………………………………………………………... 119
3.2.1. Cationes metálicos…………………………………………… 119
3.2.1.1. Zinc………………………………………………………
3.2.1.1.1. Fuentes dietéticas de zinc………………………..
3.2.1.1.2. Ingesta dietética recomendada de zinc…………..
3.2.1.1.3. Déficit de zinc……………………………………
3.2.1.1.4. Toxicidad del zinc……………………………….
3.2.1.2. Mercurio…………………………………………………
3.2.2. Sensores…………………………………………………….... 125
3.3. Antecedentes bibliográficos……………………………………….. 129
3.3.1. Detección de iones metálicos………………………………... 129
3.4. Discusión de resultados……………………………………………. 133
3.4.1. N,N’-bisaril-1,3,5-triazina-2,4,6-triaminas………………….. 133
3.4.1.1. Síntesis………………………………………………
3.4.1.1.1. Ruta 1: Sintetizar derivados amino protegidos con un
grupo lábil…….
3.4.1.2. Determinación estructural………………………………
3.4.1.3. Ruta 2: Introducción del grupo amino en primer lugar…
3.4.2. N-triazinilglicinas…………………………………………… 140
3.4.2.1. Síntesis………………………………………………….
3.4.2.2. Determinación estructural………………………………
3.4.2.3. Estudios de 1H-RMN para el derivado de pirazol……..
3.4.2.4. Estudios de difracción de Rayos-X…………………....
3.4.2.5. Estudio de las propiedades ópticas…………………….
3.4.2.6. Estudios con iones metálicos……………………………
3.4.2.6.1. Sonda de mercurio……………………………….
3.4.2.6.2. Ensayos en células………………………………..
3.4.2.6.3. Estudios con zinc…………………………………
3.4.3. Reacciones con nanoestructuras de carbono…………………. 177
3.5. Parte experimental…………………………………………………. 180
3.5.1. Equipamiento……………………………………………….... 180
3.5.2. Síntesis de aminotriazinas con 2,4-dimetoxibencilamina……. 180
3.5.3. Síntesis de 6-aminotriazinas-2,4-disustituidas……………….. 184
3.5.4. Síntesis general de derivados de N-triazinilglicina…………... 186
3.5.5. Experimentos de UV y fluorescencia……………………..…. 192
3.6. Conclusiones………………………………………………………... 195
4. Bibliografía……………………………………………………………… 199
5. Anexos………………………………………………………………….... 209
5.1. 12 principios de la Química Sostenible…………………………… 209
5.2. Espectros……………………………………………………………. 211
5.3. Tablas……………………………………………………………….. 281
1. Introducción general
7
1. INTRODUCCIÓN GENERAL.
1.1. QUÍMICA SOSTENIBLE.
La química está viviendo una época difícil. Mientras la sociedad sigue
demandando mayores cantidades de productos cada vez más sofisticados, también
observa a las industrias que manufacturan estos productos con un grado creciente de
sospecha y temor.
El rango de productos químicos en la sociedad de hoy es enorme, y estos
productos realizan una contribución a la calidad de nuestras vidas que no tiene precio.
En medicina, el diseño y la manufactura de productos farmacéuticos nos han capacitado
para curar enfermedades que han devastado a la humanidad a lo largo de la historia. Los
productos de protección de las cosechas y los abonos nos han permitido incrementar
nuestra producción de comida en gran medida. Es particularmente revelador mencionar
que, aunque el siglo XX vio un crecimiento de la población mundial desde 1600 a 6000
millones de personas, también se ha visto un incremento en la esperanza de vida de
aproximadamente un 60 %.1
La química ha jugado, y continúa jugando, un papel fundamental en casi todos
los aspectos de la sociedad moderna y, como las enormes poblaciones de China, India y
otras naciones emergentes demandan los niveles occidentales de asistencia sanitaria,
comida, abrigo, transporte y bienes de consumo, las demandas de las industrias de
productos químicos crecerán.
El desarrollo satisfactorio de la industria química casi ha tenido una relación
inversa con la percepción que la gente ha tenido de ella. Hay estudios que revelan que
hace 10 años en Europa no había ninguna nación en la que la mayoría de la población
tuviese una opinión favorable hacia la industria química. La interpretación más
favorable de esos datos es que en algunos de los mayores núcleos de manufactura de
productos químicos (como Alemania), hubo más gente que aportó puntos de vista
positivos que negativos para la fabricación de productos químicos pero, para la mayoría
1
R. Breslau, Chemistry Today and Tomorrow. Awareness Chemical Society, Washington, 1997
1.1. Química sostenible
8
de países, la relación de opiniones desfavorables frente a las favorables era
alarmantemente alta (Suecia, 2’8; Francia, 2’2; España, 1’5; Bélgica, 1’3).
Debemos preguntarnos entonces por qué la química no tiene una buena imagen.
La opinión pública es voluble y sujeta a la incomprensión y la confusión, reforzadas
frecuentemente por los medios de comunicación. La industria farmacéutica, por
ejemplo, está altamente considerada por el público a pesar del hecho de que representa
una gran parte, que además va en aumento, de las industrias químicas. La “química” no
causa la misma reacción hostil que los “productos químicos”, porque estos últimos son
los que la gente asocia con los desastres, vertidos y aditivos no deseados a sus
alimentos, bebidas o bienes de consumo. Es revelador notificar un cambio en el nombre
de la asociación comercial de las industrias químicas líder en EEUU, desde Asociación
Americana de Fabricantes de Productos Químicos hasta Consejo Americano de la
Química. En efecto, un punto de vista cínico podría ser que podemos resolver nuestros
problemas de la noche a la mañana reinventándonos como “diseñadores moleculares”.2
¿Qué necesitamos para cambiar esta mala imagen? Aunque los primeros trabajos
para fabricar los productos químicos de una manera más sostenible iban encaminados
mayoritariamente a reducir el impacto que los procesos tenían sobre el medio, en el
futuro será necesaria una visión más amplia. De forma exagerada, podemos escribir una
receta con los pasos que se seguían en el siglo pasado para realizar un proceso químico:
a) Parta de una materia prima basada en el petróleo.
b) Disuélvala en un disolvente.
c) Añada un reactivo.
d) Reacción para formar un intermedio químico.
e) Repita los pasos del 2 al 4 hasta obtener el producto final; deseche todos los
residuos y reactivos gastados; recicle el disolvente cuando sea viable
económicamente.
f) Transporte el producto por todo el mundo, frecuentemente para un
almacenamiento prolongado.
g) Libere el producto en el ecosistema sin evaluar sus efectos a largo plazo.
2
J. Clark, D. Macquarrie, Handbook of Green Chemistry & Technology, Blackwell Science, 2008
1. Introducción general
9
El procedimiento para el futuro debe ser muy diferente:
a) Diseñe la molécula para que tenga el mínimo impacto en el medio ambiente
(tiempo de residencia bajo, biodegradable)
b) Fabrique a partir de una materia prima renovable (por ejemplo, carbohidratos).
c) Use un catalizador de vida larga.
d) No use disolvente o, en caso de usarlo, que sea benigno y reciclable totalmente.
e) Use el menor número de pasos posible en la síntesis.
f) Fabrique el producto cuando se requiera y lo más cerca posible de donde se
requiera.
El escenario se debe aplicar no sólo en química, sino también en transporte, en
legislación y, de forma más crítica, en la educación. Las nuevas generaciones de
químicos deben estar entrenadas para pensar en los factores medioambientales, sociales
y económicos de los procesos de fabricación de productos químicos.
1.1.1.
DESARROLLO
SOSTENIBLE
Y
QUÍMICA
SOSTENIBLE
En el contexto moderno, los términos “desarrollo sostenible” y “química
sostenible” han existido durante los últimos 25 años. La discusión sobre la
sostenibilidad empezó, esencialmente, cuando en 1987 la Comisión de Desarrollo y
Medio Ambiente de la ONU (conocida como la Comisión Bruntland) notificó que el
desarrollo económico podría conducir a un deterioro, y no a una mejora, de la calidad de
vida de la población.3 Esto nos llevó hasta la comúnmente aceptada definición de
“desarrollo sostenible” como:
“Desarrollo que afronta las necesidades del presente sin comprometer la
capacidad de las generaciones futuras de afrontar sus necesidades”.
3
World Commision of Environment and Development. Our Common Future. Oxford University Press. Oxford. 1987
1.1. Química sostenible
10
Esta definición es intencionadamente muy amplia, cubriendo todos los aspectos
de la sociedad. El desarrollo sostenible tiene una particular relevancia en las industrias
basadas en la química porque está interesado en evitar la contaminación y el uso
temerario de los recursos naturales. En esencia, se está reconociendo como la búsqueda
de los principios y metas de la química sostenible.
El movimiento de la química sostenible empezó en los primeros años de la
década de 1990 promovido por la Agencia de Protección Medioambiental de Estados
Unidos (EPA)4 como un medio para incentivar a la industria y al mundo académico a
usar la química como prevención de la contaminación. Más específicamente, la misión
de la química sostenible era:
“Promocionar tecnologías químicas innovadoras que reducen o eliminan el uso
o generación de sustancias químicas peligrosas en el diseño, manufactura y uso de
productos químicos”.
En conjunción con la Sociedad Americana de Química (ACS),5 la EPA
desarrolló la química sostenible en 12 principios,6 que se pueden ver en el anexo I, en
los que se puede resumir el espíritu de este concepto.
1.1.2.
QUÍMICA
SOSTENIBLE
MICROONDAS
Y
RADIACIÓN
Las técnicas de síntesis no convencionales pueden ser consideradas como
métodos sostenibles. Dentro de éstas cabe destacar la síntesis asistida por microondas.
Esta técnica repercute positivamente, sobre todo, en el sexto principio de la
química sostenible (disminuir el consumo energético). Indirectamente también influye
en otros principios, como la reducción y el uso de sustancias auxiliares (sobre todo en
las reacciones en las que combinamos la radiación microondas con la ausencia de
disolvente).
Environmental Protection Agency.
American Chemical Society.
6 P. T. Anastas, J. C. Warner. Green Chemistry. Theory and Practice. Oxford University Press. 1998.
4
5
1. Introducción general
11
1.2. LA RADIACIÓN MICROONDAS
La radiación microondas7 es una alternativa a la calefacción clásica como
método de introducir energía en las reacciones químicas, aprovechando la capacidad de
algunos compuestos de transformar la energía electromagnética en calor.
Identificamos como radiación microondas a las ondas electromagnéticas
comprendidas en el espectro entre longitudes de onda de 1 cm a 1 m, correspondiendo
con frecuencias desde 30 GHz a 300 MHz (figura 1.1). Debido a que los radares y otros
sistemas de telecomunicaciones utilizan frecuencias ubicadas en la zona de las
microondas, para evitar interferencias existen acuerdos internacionales que regulan el
uso de estas frecuencias. Las frecuencias de uso industrial, científico y médico (ISM)
están reguladas en 5’8 GHz, 2’45 GHz (12’2 cm) y 900 MHz (33’3 cm) para la
calefacción dieléctrica microondas. Los hornos domésticos y los reactores microondas
con fines químicos generalmente operan a 2’45 GHz, por lo que la mayor parte de la
literatura sobre este tema está basada en equipos que trabajan a esta frecuencia.
Figura 1.1. Espectro electromagnético.
Podemos relacionar energía (E), longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) de la
radiación mediante la siguiente ecuación, donde c es la velocidad de la luz:
E=h·ν=h·c/λ
7
Microwaves in Organic Synthesis, ed. A. Loupy, A. de la Hoz, 3rd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2012.
12
1.2. La radiación microondas
La energía de un fotón de microondas en esta región de frecuencias del espectro
es de 0’0016 eV, la cual es muy baja para romper enlaces químicos. Por lo tanto, las
microondas no pueden “inducir” reacciones químicas por absorción directa de energía
electromagnética, al contrario de lo que ocurre con la radiación visible y ultravioleta.8
El uso del microondas está permitiendo reescribir muchas reacciones clásicas
con un gran ahorro térmico y mejora del rendimiento. Debido a sus beneficios
medioambientales, la síntesis asistida por microondas es un método que está cobrando
importancia últimamente. Estos hechos se ponen de manifiesto con el aumento de
publicaciones en estos últimos años, acompañado con la aparición de una
instrumentación más moderna.9
1.2.1.
CALEFACCIÓN MICROONDAS
El uso del microondas como forma de calefacción tiene numerosos atractivos en
química debido a que, al contrario que la calefacción clásica, la velocidad de
calefacción depende de la naturaleza de las moléculas, en particular de las propiedades
dieléctricas, por lo que puede considerarse como una calefacción selectiva.
Las microondas son ondas electromagnéticas compuestas por una componente
eléctrica y otra magnética. En la mayor parte de los casos es la componente eléctrica de
la radiación microondas la principal responsable de la interacción onda-materia, aunque
en algunos casos la interacción magnética puede ser relevante, como en presencia de
óxidos de metales de transición.7
Existen dos mecanismos principales para llevar a cabo la calefacción con
microondas: rotación dipolar y conducción iónica. Ambos mecanismos requieren un
a) D. Stuerga, Microwaves in Organic Synthesis, Ed.: A. Loupy, A. de la Hoz, 3rd Edition, Wiley-VCH, Weinheim,
2012. b) M. D. P. Mingos Microwave-Asssisted Organic Synthesis, Eds.: P. Lidström, J. P. Tierney, Blackwell,
Oxford, 2005.
9 a) A. de la Hoz, A. Díaz-Ortiz, A. Moreno, Curr. Org. Chem., 2004, 8, 903. b) C. O. Kappe, Angew. Chem. Int. Ed.,
2004, 43, 6250. c) M. Nüchter, B. Ondrushka, W. Bonrath, A. Gum, Green Chem., 2004, 6, 128. d) D. Bogdal, A.
Loupy, Org. Proc. Res. & Dev., 2008, 12, 710. e) C. O. Kappe, Chem. Soc. Rev., 2008, 37, 1127. f) V. Polshettiwar,
R. Varma, Chem. Soc. Rev., 2008, 37, 1546. g) C. O. Kappe, A. Stadler, D. Dallinger, Microwaves in Organic and
Medicinal Chemistry, 2nd Ed. Wiley-VCH, Weinheim, 2012.
7
Microwaves in Organic Synthesis, ed. A. Loupy, A. de la Hoz, 3rd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2012, pág. 30.
8
1. Introducción general
13
acoplamiento efectivo entre los componentes del material y la oscilación rápida de la
componente eléctrica de la radiación microondas.
1.2.1.1.
Rotación dipolar:
Las moléculas con momento dipolar permanente o inducido, bajo la influencia
de un campo eléctrico externo, tienden a alinear su momento dipolar con éste (figura
1.2). A la frecuencia de microondas, el campo cambia de dirección unas 4’9 x 109 veces
por segundo, frecuencia que se sitúa entre los extremos anteriormente citados. Como el
campo aplicado oscila, los dipolos tienden a alinearse con éste dando tiempo a los
dipolos para alinearse con el campo, pero no para seguir su alternancia.
Dipolos en ausencia de campo
Dipolos en presencia de campo
eléctrico
eléctrico
Figura 1.2. Dipolos en disolución sin y con campo eléctrico.
Así, se genera una diferencia de fase entre el dipolo y la orientación del campo.
Esta diferencia de fase causa que la energía se pierda en forma de calor por fricciones y
colisiones moleculares y por pérdidas dieléctricas, dando lugar a la calefacción
dieléctrica por el mecanismo de rotación dipolar. La cantidad de calor generada es
directamente proporcional a la capacidad de los dipolos de alinearse con el campo
aplicado. Si los dipolos no tienen tiempo de alinearse o se alinean demasiado rápido, la
muestra no se calienta.
Los gases no pueden calentarse mediante irradiación microondas, debido a que
las distancias entre las moléculas en rotación son demasiado grandes, aparte de no
poseer momentos dipolares adecuados para las pérdidas dieléctricas. Además, los
sólidos cristalinos son prácticamente transparentes a la radiación microondas, debido a
la escasa movilidad de las moléculas que forman la red cristalina, en contraste con la
movilidad de las moléculas en el seno de un líquido.
14
1.2. La radiación microondas
1.2.1.2.
Conducción iónica:
Otro mecanismo importante de calefacción con microondas es la conducción
iónica. Durante la aplicación del campo magnético oscilante, las partículas cargadas
disueltas (iones) en una muestra oscilan de un lado a otro, provocando colisiones con
los átomos o moléculas vecinas. Estas colisiones causan agitación o movimiento,
produciendo calor. De este modo, si calentamos dos muestras que contienen la misma
cantidad de agua desionizada y agua mineral, respectivamente, con radiación
microondas a una potencia y a un tiempo fijo, el agua mineral se calentará más rápido
debido a su contenido en iones.
Los efectos de la conducción iónica son especialmente importantes cuando se
trabaja con líquidos iónicos en microondas. En este caso, el mecanismo de conducción
iónica es mucho más fuerte que el de rotación dipolar en cuanto a lo que a generación
de calor se refiere. Asimismo, el mecanismo de conducción iónica permite explicar el
hecho de que algunos metales cuyo momento dipolar es nulo, se calientan efectivamente
con microondas.
1.2.2.
PROPIEDADES DIELÉCTRICAS
Es útil cuantificar la capacidad de transformar la radiación microondas en calor.
Esta magnitud física se denomina factor de disipación (tan δ). Valores altos de este
parámetro indican una fácil susceptibilidad a la radiación microondas. Este factor se
define como el cociente entre la pérdida dieléctrica (ε’’), que indica la eficiencia con la
que la radiación electromagnética se transforma en calor y la constante dieléctrica (ε’),
que describe la polarizabilidad de la molécula en un campo eléctrico. Además, esta
relación (ε’’/ε’) describe la diferencia de fase entre el campo eléctrico y la polarización
del material.
La frecuencia y la temperatura son parámetros que influyen en el factor de
disipación y en la polarización del material. En la tabla 1.1 se muestran algunas
1. Introducción general
15
sustancias con sus correspondientes valores del factor de disipación (con ν = 3 GHz y T
= 298 K):
Tabla 1.1. Factor de disipación (tan δ) de diferentes sustancias.
Material
ε’
ε’’
tan δ x 104
Hielo
32’7
0’0288
9
Agua
76’7 12’0419
1570
NaCl 0’1 M 75’5
18’12
2400
Metanol
23’9
15’296
6400
Etanol
6’5
1’625
2500
CCl4
2’2
0’00088
4
Heptano
1’9
0’00019
1
Otro factor importante para describir el proceso de calefacción es la penetración
de la onda en el material (PD)10. Se considera por convenio como penetración de la
onda a la profundidad del sistema a la cual la onda disminuye su intensidad a un 37 %
de su valor inicial.
La frecuencia a la que operan los reactores microondas comerciales (2450 MHz)
proporciona una penetración de la onda de únicamente unos pocos centímetros,
dependiendo de las propiedades dieléctricas específicas del sistema, según la siguiente
ecuación:
√′
′′
Una mayor frecuencia implica una mayor energía, pero una menor longitud de
onda. Teniendo en cuenta este razonamiento, y viendo la ecuación anterior, podemos
deducir que si una mayor frecuencia implica una mayor energía, pero una menor
longitud de onda, disminuye la penetración de la misma, lo que llevaría a un
calentamiento superficial y no de todo el volumen de la muestra, cosa que no es
interesante. Por tanto, debemos llegar a un compromiso entre la energía de la radiación
y la penetración de la misma en el material. En la tabla 1.2 se muestran algunos valores
de PD para diferentes sustancias:
10
Penetration Depth.
16
1.2. La radiación microondas
Tabla 1.2. Factor de penetración (PD) para diferentes sustancias.
Sustancia
PD (2’45 GHz)
Agua (25 ºC)
1’4 cm
Agua (95 ºC)
5’7 cm
Hielo (-12 ºC)
11 m
Cuarzo (25 ºC)
160 m
Teflón (25 ºC)
9’2 m
Sustancias con un factor de penetración muy grande, como el cuarzo son
prácticamente transparentes a la radiación microondas.
1.2.3.
RADIACIÓN MICROONDAS FRENTE A
CALEFACCIÓN CLÁSICA
Tradicionalmente, la síntesis orgánica se ha llevado a cabo mediante calefacción
por conducción mediante una fuente externa de calor. Existen diferencias apreciables
entre la calefacción dieléctrica con microondas y la calefacción clásica. A continuación
expondremos algunas de las más importantes:
Una de las grandes ventajas de la irradiación con microondas es que la
distribución de la temperatura en el volumen de la muestra es más homogéneo
que en calefacción clásica, como puede verse en la figura 1.3, en la cual se
muestra claramente que en la calefacción clásica (a la izquierda) se calienta en
primer lugar la superficie del recipiente que contiene la mezcla de reacción,
transmitiéndose el calor por conducción y convección, mientras que en la
calefacción por microondas se calienta el contenido del matraz en primer
término, ocurriendo la transmisión del calor mediante pérdidas dieléctricas.
1. Introducción general
17
La temperatura
en la superficie es
mucho mayor.
El recipiente no se
calienta. La
temperatura en el
interior es mayor.
La energía se
transmite por
pérdidas dieléctricas.
La energía se
transmite por
corrientes de
convección.
Calefacción conductiva
Calefacción con microondas
Figura 1.3. Diferencias de mecanismo entre calefacción clásica y microondas.
Las velocidades de calefacción que proporciona la irradiación con microondas
pueden ser mucho mayores que las obtenidas mediante calefacción clásica, y a
menudo no pueden ser reproducibles con este tipo de calefacción. Este hecho
permite una notable reducción de los tiempos de reacción, lo que evita la
descomposición térmica de los productos o reactivos sensibles. La figura 1.4 es
ilustrativa acerca de la diferencia en el perfil térmico de las reacciones activadas
mediante calefacción clásica y las reacciones activadas por microondas tras un
minuto de calentamiento:
Figura 1.4. Perfiles de temperatura tras un minuto de reacción.
Este efecto es particularmente importante en:
18
1.2. La radiación microondas
•
La preparación de fármacos marcados con isótopos que tienen una vida
media corta,11 como por ejemplo: 122I, t1/2 = 36 min.
•
Química combinatoria, ya que permite la preparación de un mayor número
de productos en un tiempo más corto.12
•
Catálisis,13
donde
tiempos
de
reacción
cortos
pueden
evitar
la
descomposición del catalizador y aumentar su eficacia.
La calefacción dieléctrica con microondas es más selectiva que la calefacción
convencional, ya que depende de las propiedades del material. Compuestos
polares se calientan muy eficazmente, mientras que los compuestos apolares no
se calientan apreciablemente. Por el contrario en calefacción convencional la
calefacción depende casi exclusivamente de la temperatura que fijemos en el
sistema de calefacción. En la tabla 1.3 podemos ver la diferencia entre la
velocidad de la calefacción convencional, con un baño de silicona, y la
calefacción con microondas, comparando las temperaturas que alcanzan una
serie de disolventes tras un minuto de calentamiento.
Tabla 1.3. Temperaturas que alcanzan distintos disolventes tras un minuto de calefacción.
T (ºC) 1 min
Disolvente
T Eb (ºC)
Baño
MO
Agua
39
81
100
CCl4
38
28
77
DMF
43
131
153
Etanol
66
78
78
El proceso de ebullición de los disolventes es tanto termodinámico como
cinético. Los disolventes pueden sobrecalentarse con microondas por encima de
su punto de ebullición antes de que se produzca la misma.14 De esta manera
pueden conseguirse condiciones no reproducibles mediante calefacción
convencional.
N. Elander, J.R. Jones, S. Y. Lu and S. Stone-Elander, Chem. Soc. Rev, 2000, 29, 239.
H. E. Blackwell, Org. Biomol. Chem., 2003, 1, 1251.
13 N. F. Kaiser, U. Bremberg, M. Larhed, C. Moberg and A. Hallberg. Angew. Chem. Int. Ed, 2000, 39, 3595.
14 D. R. Baghurst, D. M. P. Mingos, J. Chem Soc., Chem. Commun., 1992, 674.
11
12
1. Introducción general
19
En muestras sólidas, la transferencia de energía es más lenta, por lo que es más
fácil la existencia de puntos calientes (véase apartado 1.2.6).7
Analizando el consumo de energía de las reacciones, se ve que el balance
energético es favorable a las reacciones inducidas por radiación microondas, en
comparación con la manta calefactora o el baño de aceite, que es el menos eficaz
en este sentido, como puede verse en la figura 1.5. Este hecho es especialmente
relevante si tenemos en cuenta que nos encontramos en una época de escasez de
recursos y crisis económica.
Figura 1.5. Comparativa de consumo energético de diferentes sistemas de calefacción.
1.2.4.
EQUIPAMIENTO MICROONDAS
Los reactores microondas diseñados para síntesis química son similares a
cualquier otro equipo de microondas. Sus partes básicas son un generador de
microondas, un espacio físico donde la muestra absorbe la radiación microondas
(aplicador) y un sistema de conducción de la radiación microondas desde el generador
hasta el aplicador, llamado guía de onda. Para controlar las reacciones, también es
necesario un sistema de monitorización que controle potencia, temperatura y presión en
el reactor.
1.2.4.1.
Generador:
El generador es el componente que se encarga de suministrar a las muestras la
energía electromagnética. Existen numerosos tipos de generadores, si bien el más usado
7
Microwaves in Organic Synthesis, ed. A. Loupy, A. de la Hoz, 3rd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2012, pág. 43,
249-256.
20
1.2. La radiación microondas
es el magnetrón. Consiste en un sistema de alto vacío donde un cátodo separado de un
ánodo es calentado por un alto voltaje, alrededor de 4 kV, en presencia de un fuerte
campo magnético axial. El ánodo consta de un número par de cavidades, normalmente
ocho, cada una de las cuales se comporta como un circuito regulado con un final abierto
como una capacitancia. Cada cavidad actúa como un oscilador eléctrico que resuena a
una frecuencia específica. Los electrones emitidos por el cátodo se dirigen hacia el
ánodo acelerados por la diferencia de potencial entre ambos. La trayectoria que siguen
estos electrones hacia el ánodo es en forma de espirales, debido a la presencia del fuerte
campo magnético. En la figura 1.6 podemos ver una representación de un magnetrón:
Figura 1.6. Esquema de un magnetrón.
La eficiencia de un magnetrón es del 60 % o menor. La pérdida de rendimiento
se produce en forma de calor, por lo que es necesario un sistema de refrigeración por
aire frío que evite un excesivo calentamiento.
1.2.4.2.
Guía de onda:
Es el canal responsable de transportar las ondas desde el generador hasta el
aplicador. Sus dimensiones están ligadas a la frecuencia que transporta.
1.2.4.3.
Aplicador:
Es un sistema diseñado para asegurar la transferencia de energía desde el
magnetrón hasta la muestra. Existen dos tipos de aplicadores: multimodo y monomodo.
1. Introducción general
1.2.4.3.1.
21
Equipos microondas multimodo:
El horno microondas consiste en un generador de microondas, circuitos de
control de potencia y una cavidad para la muestra. La cavidad es de acero inoxidable
que refleja la radiación, que no sólo evita que escape la radiación fuera del horno sino
que cuando las microondas entran en la cavidad se reflejan repetidamente sobre la
muestra donde son absorbidas en cada paso. En general la cavidad es muy grande en
relación a la muestra y a la longitud de onda de la radiación. Con o sin muestra dentro
del horno, las microondas que entran dentro de la cavidad se reflejan en las paredes
dando una forma compleja de ondas estáticas. Este hecho es un problema importante
cuando se usan hornos domésticos. Sin embargo, en sistemas multimodo diseñados para
síntesis química se emplean dos magnetrones y una pirámide difusora, que minimiza la
heterogeneidad del campo. Estos sistemas multimodo son sistemas pulsados, es decir,
trabajan siempre a la máxima potencia y el control del sistema se lleva a cabo
conectando y desconectando el magnetrón. En la figura 1.7 se muestra un esquema de
un equipo microondas multimodo:
Figura 1.7. Esquema de un equipo microondas multimodo.
1.2.4.3.2.
Equipos microondas monomodo o focalizados:
En un reactor monomodo la radiación se enfoca a la muestra a través de una
guía de ondas, que tiene una anchura del orden de la longitud de onda, lo que permite
enfocar la onda al material, aumentando la eficacia de la radiación. Por otra parte, la
posibilidad de controlar la potencia de irradiación y la temperatura, haciendo que ésta
22
1.2. La radiación microondas
sea constante, y el hecho de que la distribución de la energía sea uniforme, hace que los
resultados sean más reproducibles.
En el horno monomodo la cavidad es muy reducida, adaptada al matraz donde se
coloca la muestra, y la radiación está focalizada hacia la cavidad lo que no solo hace
que la radiación sea más intensa sino que también sea más homogénea en toda la
cavidad. Asimismo se trata de un sistema abierto, lo que permite adaptar equipamiento
de laboratorio convencional. A continuación se muestra un esquema de una cavidad
monomodo (figura 1.8):
Figura 1.8. Esquema de un equipo microondas monomodo.
En la tabla 1.4 mostramos a modo de resumen las diferencias entre los equipos
multimodo y monomodo. La elección de un modelo u otro depende de la aplicación
deseada.
Tabla 1.4. Multimodo vs Monomodo.
Cavidad multimodo
Cavidad monomodo
Cavidad grande
Cavidad compacta
Trabajo a gran escala (5-1000 mL) Trabajo a pequeña escala (0’5-50 mL)
Facilidad de escalado
Escalado por flujo continuo
Síntesis paralela
Eficacia por automatización
Campo no homogéneo
Campo altamente homogéneo
Baja densidad de potencia
Alta densidad de potencia
Alta potencia de salida
Menor potencia de salida
Problemas a pequeña escala
Gran escala necesita tiempos largos
1. Introducción general
1.2.5.
23
APLICACIÓN DE MICROONDAS EN SÍNTESIS
QUÍMICA
A pesar de que la aplicación de las microondas en química orgánica surgió años
después que en otras áreas de la química, el uso de las microondas en esta área de la
química emergió de forma exitosa y con un desarrollo vertiginoso desde 1986,15 siendo
actualmente el área donde se producen resultados más relevantes empleando esta
tecnología.
Se ha visto que la calefacción mediante radiación microondas otorga algunas
ventajas importantes sobre la calefacción clásica, lo que la hace muy útil en numerosas
reacciones de química orgánica. La síntesis orgánica asistida por microondas (MAOS –
Microwave Assisted Organic Synthesis-) presenta unas ventajas positivas desde el punto
de vista de la química sostenible, como:
o Aceleración de reacciones y disminución de los tiempos de reacción.
Las reacciones llevadas a cabo bajo radiación microondas tienen lugar en un
tiempo menor que las que se realizan en las mismas condiciones bajo calefacción
clásica. Esta notable reducción de tiempos de reacción evita la descomposición térmica
de productos o reactivos sensibles y permite la obtención de rendimientos más altos en
condiciones de reacción más suaves.
o Mejora de los rendimientos de reacción y disminución de los productos
secundarios.
Las reacciones bajo radiación microondas suelen llevarse a cabo a temperaturas
relativamente altas, comparando con experimentos similares realizados bajo calefacción
clásica. Este hecho implica varias consecuencias, además de un aumento de velocidad
de reacción. Las reacciones bajo microondas se llevan a cabo en condiciones
controladas y optimizadas, lo que hace que el mecanismo de reacción esté bastante
controlado. Esto conlleva la formación de menos productos secundarios, lo que hace las
a) R. Gedye, F. Smith, K. Westaway, H. Ali, L. Baldisera, L. Laberge, J. Rousell, Tetrahedron Let.., 1986, 27, 279.
b) R. J. Giguere, T. L. Bray, S. M. Duncan, G. Majetich, Tetrahedron Let.., 1986, 27, 4945.
15
24
1.2. La radiación microondas
reacciones más limpias. Además, los rendimientos de reacción en algunos casos sufren
aumentos espectaculares.
o Reacciones que sólo tienen lugar bajo irradiación microondas.
Existen numerosos ejemplos en la literatura en los que la radiación microondas
modifica la quimio y regioselectividad de las reacciones.7
1.2.6.
EFECTOS TÉRMICOS DE LA RADIACIÓN
MICROONDAS
Los efectos térmicos observados bajo irradiación microondas son consecuencia
de una transferencia de calor inversa, las inhomogeneidades del campo microondas en
las muestras y una absorción selectiva de la radiación por parte de las moléculas
polares. Estos efectos pueden usarse para hacer los procesos más eficientes o para
modificar la selectividad de las reacciones.
Sobrecalentamiento:
Podemos explotar en la práctica el sobrecalentamiento de compuestos polares.
Este efecto fue determinado por Mingos en líquidos polares bajo irradiación microondas
(figura 1.9).14 El sobrecalentamiento se situaba entre 13 y 26 ºC sobre la temperatura de
ebullición, y se debe principalmente al incremento de absorción de la radiación
conforme aumenta la temperatura. También la transferencia de calor inversa contribuye
a este sobrecalentamiento. Este efecto puede explicar el incremento en la velocidad de
las reacciones orgánicas y organometálicas, es difícilmente reproducible mediante
calefacción clásica y se puede usar para mejorar la eficiencia y los rendimientos de
algunos procesos.
7
Microwaves in Organic Synthesis, ed. A. Loupy, A. de la Hoz, 3rd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2012.
D. R. Baghurst, D. M. P. Mingos, J. Chem Soc., Chem. Commun., 1992, 674.
14
1. Introducción general
25
Etanol
Figura 1.9. Sobrecalentamiento observado para etanol.
Puntos calientes:
Varios autores han postulado la existencia de puntos calientes en muestras
irradiadas con microondas. Este efecto térmico procede de la inhomogeneidad del
campo electromagnético aplicado, y tiene como resultado que la temperatura en
determinadas zonas sea mucho mayor que la temperatura macroscópica de la muestra.
Así, las condiciones de reacción globales (macroscópicas) no son representativas de las
condiciones de reacción (microscópicas), como muestra la figura 1.10. 7
P3
a)
P1
b)
P2
P2
P1
P3
Figura 1.10. a) Fotografía de la superficie de una mezcla de reacción, llevada a cabo bajo
radiación microondas. b) Termovisión de la superficie de la mezcla de reacción.
7
Microwaves in Organic Synthesis, ed. A. Loupy, A. de la Hoz, 3rd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2012, págs. 249256.
26
1.2. La radiación microondas
Calefacción selectiva:
Las propiedades dieléctricas de las microondas pueden proporcionar una
calefacción selectiva de unos componentes de la reacción en presencia de otros. Cuando
la velocidad de reacción es lo suficientemente rápida para que la transferencia de calor
por mecanismos convencionales sea casi irrelevante en el futuro de la reacción, pueden
observarse diferencias apreciables entre la calefacción clásica y la calefacción bajo
radiación microondas. Esta calefacción puede usarse para calentar selectivamente
disolventes, algún reactivo o el catalizador.
1.2.7.
EFECTOS NO TÉRMICOS DE LA RADIACIÓN
MICROONDAS
Como hemos dicho anteriormente, la radiación microondas es capaz de mejorar
el rendimiento e incluso modificar la selectividad de algunas reacciones. Hay autores
que postulan la existencia de efectos no térmicos, denominados efecto microondas,16
debidos a la capacidad altamente polarizante del campo que, junto con su influencia en
procesos de movilidad y difusión de las moléculas, hace que aumente la probabilidad de
choques efectivos. Estos efectos no térmicos también provienen de las interacciones del
campo electromagnético y el material, de forma similar a lo que ocurre con los efectos
térmicos. Como consecuencia, ambos efectos aparecerán de forma simultánea y no es
fácil separarlos.
Mientras que los efectos térmicos están ampliamente aceptados y probados, los
efectos no térmicos son objeto de gran controversia entre la comunidad científica.
Existen trabajos que defienden su existencia y otros, entre los que destacan los de
Kappe, que la rechazan, resaltando la importancia de un buen sistema de agitación y
precisión en la medida de la temperatura a la hora de razonar los efectos de la radiación
microondas.17
a) A. de la Hoz, A. Díaz-Ortiz, A. Moreno, Chem. Soc. Rev., 2005, 34, 164. b) A. de la Hoz, A. Díaz-Ortiz, A.
Moreno, J. Microwave Power Electromagn. Energy, 2007, 41, 44. c) B. Pchelka, A. Loupy, A. Petit, Tetrahedron,
2006, 62, 10968.
17 M. A. Herrero, J. M. Kremsner, C. O. Kappe, J. Org. Chem., 2008, 73, 36.
16
1. Introducción general
27
Uno de los últimos trabajos de Kappe tenía como objetivo separar los efectos
térmicos de los no térmicos en la radiación microondas18. Su idea consistió en realizar
diferentes reacciones en matraces de SiC (que absorben muy eficazmente la radiación
microondas) y en matraces de vidrio Pyrex (transparentes a la radiación microondas).
De esta forma, en los matraces de SiC sólo tendremos efectos térmicos de la radiación,
mientras que en los de vidrio Pyrex se observarían tanto los efectos térmicos como los
no térmicos. Se vio que los resultados en ambos matraces eran comparables, de lo que
se deduce que en las reacciones que probó Kappe no se observan efectos no térmicos.
Ahora bien, un detalle importante de estas reacciones es que todas se realizaron a alta
temperatura y, en estas condiciones, los efectos térmicos son mucho más importantes
que los efectos no térmicos.
Los efectos del tipo de disolvente, volumen, material del recipiente, velocidad de
agitación en la distribución del campo eléctrico, densidad de la potencia y velocidad de
calentamiento son una serie de fenómenos que deberían considerarse antes de diseñar
unas conclusiones sobre efectos térmicos y no térmicos. De hecho, hay numerosas
situaciones en las que las observaciones experimentales son frecuentemente
malinterpretadas como “efecto microondas”.
18
D. Obermayer, B. Gutmann, C. O. Kappe, Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 44, 8321
28
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
1.3. IMPORTANCIA DE LAS 1,3,5-TRIAZINAS:
Los compuestos derivados de 1,3,5-triazina (figura 1.11) han despertado un gran
interés para la comunidad científica, debido a sus interesantes propiedades.19 Así, estos
derivados han encontrado aplicaciones en múltiples campos, describiéndose a
continuación algunas de las más importantes.
Figura 1.11. Anillo de 1,3,5-triazina.
1.3.1.
FÁRMACOS
Si nos fijamos en la estructura del anillo de 1,3,5-triazina, observamos bastante
similitud con la que presentan compuestos tan importantes para la vida como son las
bases nitrogenadas, en especial las bases pirimidínicas (figura 1.12), que forman parte
de los nucleótidos, que son el monómero constituyente de ADN y ARN.
Figura 1.12. Bases pirimidínicas.
Viendo este hecho, no nos debería extrañar que se haya observado actividad
citotóxica en algunos derivados de 1,3,5-triazina,20 que puede aprovecharse para el
tratamiento de enfermedades, como el cáncer. En esta línea, Peterson y colaboradores21
han logrado sintetizar una serie de derivados de triazina y bencimidazol que han
mostrado actividad inhibidora del crecimiento de células cancerígenas (figura 1.13):
R. Banerjee, D. R. Brown, E. Weerapana, SynLet., 2013, 24, 1599-1605.
S. Kumar, H. R. Bhat, M. K. Kumawat, U. P. Singh, New J. Chem., 2013, 37, 581-584 y referencias allí citadas.
21 E. A. Peterson, P. S. Andrews, X. Be, A. A. Boezio, T. L. Bush, A. C. Cheng, J. R. Coats, A. E. ColLet.i, K. W.
Copeland, M. DuPont, R. Graceffa, B. Grubinska, J.-C. Harmange, J. L. Kim, E. L. Mullady, P. Olivieri, L. B.
Schenkel, M. K. Stanton, Y. Teffera, D. A. Whittington, T. Cai, D. S. La, Bioorg. Med. Chem. Let.., 2011, 21, 20642070.
19
20
1. Introducción general
29
Figura 1.13. Derivado de 1,3,5-triazina anticancerígeno.
Además del cáncer, también pueden ser tratadas otras enfermedades con
triazinas que presentan actividad citotóxica. De entre estas enfermedades cabe destacar
la malaria, que actualmente es una de las enfermedades parasitarias más devastadoras en
los países con menor desarrollo. Se estima que cada año se ven afectadas por esta
enfermedad más de 300 millones de personas en África, Asia y Sudamérica, muriendo
entre 1 y 3 millones. Los causantes de la enfermedad son protozoos parásitos del género
Plasmodium, siendo el Plasmodium falciparum la especie causante de la mitad de todos
los casos clínicos. Se han probado numerosos compuestos para luchar contra los
parásitos de la malaria, algunos de los cuales han tenido éxito, como la cloroquina. El
principal problema de estos compuestos es que los protozoos van desarrollando
resistencia y se hacen necesarios tratamientos alternativos. En esta línea, se han
sintetizado 4-aminoquinolintriazinas,22 como la que se muestra en la figura 1.14, que
han mostrado actividad antimalárica.
Figura 1.14. Derivado de 1,3,5-triazina antimalárico.
Otro uso de los derivados de 1,3,5-triazina es como filtros UV en productos
antisolares, que se incluye en este apartado porque en Estados Unidos los ingredientes
22
a) S. Manohar, S. I. Khan, D. S. Rawat, Bioorg. Med. Chem. Let.., 2010, 322. b) H. R. Bhat, U. P. Singh, P.
Gahtori, S. K. Ghosh, K. Gogoi, A. Prakash, R. K. Singhm, New J. Chem., 2013, 37, 2654-2662.
30
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
activos de estas cremas se consideran como fármacos.23 Se sabe que la radiación UV es
responsable de una amplia variedad de efectos agudos y crónicos en la piel, tanto
positivos (como la síntesis de vitamina D) como negativos, como eritemas (efecto
agudo) o cáncer de piel (efecto a largo plazo). Existen patentes24 en las que se describe
la actividad como protector solar de compuestos basados en el anillo de 1,3,5-triazina,
con la estructura general que se muestra en la figura 1.15.
Figura 1.15. Estructura general del principio activo en cremas solares.
1.3.2.
HERBICIDAS
Las triazinas fueron introducidas como herbicidas en 1954.25 El primer producto
ensayado, la clorazina, se utilizó con éxito en la destrucción de la vegetación
espontánea que crece en cultivos de algodón, tomate, maíz, cebollas, patatas o
zanahorias. Posteriormente, se han introducido otras triazinas con marcado carácter
herbicida; entre ellas conviene señalar la Simazina, ya que su uso estaba muy extendido
en los olivares españoles,26 la Atrazina y la Propazina, mostrándose las estructuras de
estos y otros herbicidas basados en el anillo de triazina en la figura 1.16.
La actividad más importante de las triazinas es la destrucción de plantas en los
primeros estados de desarrollo, de diez a quince días después de la germinación de las
semillas, interfiriendo en el proceso de absorción de CO2 y formación de almidón.
Estos herbicidas destruyen una amplia gama de hierbas tanto anuales como perennes;
entre ellas podemos destacar el abrojo grande, la ortiga, la verdolaga, la amapola o el
trébol. También se utilizan para el control selectivo de algas y malas hierbas submarinas
en estanques, acuarios, fuentes y torres de recirculación de agua.
23
S. Nikolić, C. M. Keck, C. Anselmi, R. H. Müller, Int. J. Pharm., 2011, 414, 276-284.
http://www.espatentes.com/pdf/2188883_t3.pdf
25
M. J. Higuera Camacho, Tesis Doctoral, 2003, pp 7-19. Universidad de Córdoba.
26
A. I. Cañero, L. Cox, S. Redondo-Gómez, E. Mateos-Naranjo, M. C. Hermosín, J. Cornejo, J. Agric. Food Chem.,
2011, 59, 5528-5534.
24
1. Introducción general
31
Herbicida
X
R1
R2
Atrazina
Cl
-CH2-CH3
-CH-(CH3)2
Cianazina Cl
-CH2-CH3
-C(CH3)2-CN
Propazina Cl -CH-(CH3)2
-CH-(CH3)2
Cl
-CH2-CH3
Simazina
-CH2-CH3
Figura 1.16. Estructuras de herbicidas basados en el anillo de 1,3,5-triazina.
A pesar de la efectividad de estos herbicidas, la eliminación de éstos del medio
ambiente constituye un problema. Por ello, existe una cantidad ingente de trabajos de
investigación cuyo objetivo es la eliminación de los residuos de herbicidas basados en el
anillo de 1,3,5-triazina, recogiéndose algunos de ellos en una revisión de Krutz y
colaboradores.27
1.3.3.
QUÍMICA SUPRAMOLECULAR
Las interacciones no covalentes juegan un papel importante en la determinación
de la estructura y las propiedades de los agregados moleculares, que son primordiales en
química, biología y ciencia de los materiales. Por este motivo, Mooibroek y Gamez28
nos hablan de la importancia del anillo de 1,3,5-triazina como tectón en química
supramolecular. Destacan que este anillo puede intervenir en todas las interacciones
intermoleculares descubiertas hasta la fecha, como puede verse en la figura 1.17,
mencionando posteriormente algunas de ellas.
L. J. Krutz, D. L. Shaner, M. A. Weaver, R. M. T. Webb, R. M. Zablotowicz, K. N. Reddy, Y. Huang, S. J. Thomson,
Pest. Manag. Sci., 2010, 66, 461-481.
28 T. J. Mooibroek, P. Gamez, Inorg. Chim. Acta, 360, 2007, 381.
27
32
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
Figura 1.17. Resumen de las interacciones supramoleculares en las que puede intervenir el
anillo de 1,3,5-triazina.
1.3.3.1.
Coordinación a metales:
Los átomos de nitrógeno del anillo de triazina son nitrógenos de tipo piridínico,
por lo que tienen un par de electrones libre, con el que son susceptibles de coordinar con
metales. Therrien29 describe numerosos ejemplos de complejos basados en
piridiltriazinas (figura 1.18).
Figura 1.18. Isómeros simétricos de derivados de 2,4,6-tri(piridil)-1,3,5-triazina.
A pesar de las similitudes entre los derivados de 2,4,6-tri(piridil)-1,3,5-triazina,
la posición del nitrógeno de la piridina es importante para el modo de coordinación de
los metales. Así, en el caso de 2,4,6-tri(pirid-2-il)-1,3,5-triazina (figura 1.18 a), tenemos
la posibilidad de obtener complejos mono, di o trinucleares, dependiendo de la forma en
29
B. Therrien, J. Organomet. Chem., 2011, 696, 637-651.
1. Introducción general
33
la que este ligando se coordine con los átomos metálicos. Es interesante reseñar que,
tras la coordinación del primer átomo metálico, pueden empezar a aparecer
interacciones estéricas que condicionen la entrada de los siguientes átomos metálicos
(figura 1.19).
Figura 1.19. Impedimentos estéricos a la entrada de un segundo átomo metálico tras la
coordinación del primero.
En el caso de los isómeros b y c observamos diferentes estructuras, debido a que
no existe la posibilidad de tener un ligando coordinado por tres puntos al átomo
metálico. Algunos ejemplos de este tipo de coordinación se muestran en la figura 1.20.
Figura 1.20. Ejemplos de complejos de derivados de 2,4,6-tri(piridil)-1,3,5-triazina con Cu
(izquierda) y Mn (derecha).
Por otro lado, Beller y colaboradores30 han descrito un complejo de 1,3,5triazina con iridio (figura 1.21) que puede funcionar como fotosensibilizador en la
reacción de reducción del agua a hidrógeno catalizada por luz solar.
30
F. Gärtner, D. Cozzula, S. Losse, A. Boddien, G. Anilkumar, H. Junge, T. Schulz, N. Marquet, A. Spannenberg, S:
Gladiali, M. Beller, Chem. Eur. J., 2011, 17, 6998-7006.
34
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
Figura 1.21. Complejo de iridio que funciona como fotosensibilizador.
1.3.3.2.
Enlaces de hidrógeno:
La capacidad de los derivados de 1,3,5-triazina para formar supramoléculas
mediante enlaces de hidrógeno está ampliamente descrita en la bibliografía,31 así como
su capacidad para formar estructuras de tipo roseta (figura 1.22).32
Figura 1.22. Estructura de tipo roseta.
La formación de un triple enlace de hidrógeno entre timina y melamina (1,3,5triaminotriazina), permitió a Huang y colaboradores33 desarrollar un nuevo método de
detección de melamina en productos lácteos, usando politimina estabilizada con
nanopartículas de oro. Este procedimiento, altamente sensible y selectivo, permite
detectar la adulteración con melamina de los productos lácteos, evitando intoxicaciones
a) P. Gamez, J. Reedijk, Eur. J. Inorg. Chem., 2006, 29; b) R. Wang, C. Pellerin, O. Lebel, J. Mater. Chem., 2009,
19, 2747; c) F. Vera, J. Barberá, P. Romero, J. L. Serrano, M. B. Ros, T. Sierra, Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49,
4910; d) J. Barber, L. Puig, P. Romero, J. L. Serrano, T. Sierra, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127 (1), 458; e) A. Delori,
E. Suresh, V. R. Pedireddi, Chem. Eur. J., 2008, 14, 6967; f) T. Seki, S. Yagai, T. Karatsu, A. Kitamura, J. Org.
Chem., 2008, 73 (9), 3328; g) S. Yagai, S. Kubota, K. Unoike, T. Karatsu, A. Kitamura, Chem. Commun., 2008,
4466.
32 G. M. Whitesides, J. P. Mathias, C. T. Seto, Science, 1991, 254, 1312.
33 W. J. Qi, D. Wu, J. Ling, C. Z. Huang, Chem. Commun., 2010, 46, 4893.
31
1. Introducción general
35
(figura 1.23).
Por otro lado, es interesante destacar los cálculos realizados por Wuest y
Rochefort,34 los cuales revelan que las aminotriazinas tienen una fuerte afinidad por el
grafito y sugieren que parte de la fuerza conductora para la adsorción es una interacción
atractiva específica entre los grupos NR2 con la superficie. Estas interacciones
distorsionan la capacidad formadora de enlaces de hidrógeno de estos compuestos.
Figura 1.23. Esquema del procedimiento de detección de melamina en derivados lácteos.
1.3.3.3.
Apilamiento:
El apilamiento, en el plano vertical, a través de “interacciones π-π” y la
extensión en el plano horizontal a través de enlaces de hidrógeno son los dos tipos de
interacciones que prevalecen en los ensamblajes moleculares. Estas interacciones juegan
un papel importante en el empaquetamiento de cristales que contienen partes
aromáticas, estabilizando las grandes estructuras helicoidales tridimensionales de ADN
y ARN, en química supramolecular y en procesos de reconocimiento intermolecular,
entre otros. A continuación se muestran algunos ejemplos donde puede apreciarse la
existencia de estas interacciones.
34
J. D. Wuest, A. Rochefort, Chem. Commun., 2010, 46, 2923.
36
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
Mishra y colaboradores35 han realizado un estudio computacional sobre este tipo
de interacciones para los anillos de 1,3,5-triazina, mostrando en la figura 1.24 un
resumen de sus experiencias.
Figura 1.24. Interacciones de apilamiento en 1,3,5-triazina.
Hisamatsu y Aihara36 sintetizaron pinzas moleculares con 2,4,6-trifenil-1,3,5triazinas como espaciadores que exhiben dimerización a través de interacciones π-π
stacking en estado sólido. Estas especies diméricas forman redes supramoleculares
altamente organizadas, como se aprecia en la figura 1.25.
Figura 1.25. Estructura por rayos X del dímero (a) y de la disposición molecular (b).
Kawamichi y colaboradores37 han logrado construir una red cristalina basada en
B. K. Mishra, J. S. Arey, N. Sathyamurthy, J. Phys. Chem. A, 2010, 114, 9606-9616.
Y. Hisamatsu, H. Aihara, Chem. Commun., 2010, 46, 4902.
37 T. Kawamichi, T. Haneda, M. Kawano, M. Fujita, Nature, 2009, 461, 633.
35
36
1. Introducción general
37
una triazina, una amina e iones de cinc, que actúan como nodos (figura 1.26). Los
autores llevaron a cabo la reacción de formación de una base de Schiff dentro de la red
cristalina a baja temperatura (esquema 1.1). Para ello, primero atraparon el reactivo con
un grupo funcional amina (representado en color verde en la figura 1.26) como
molécula huésped en la red cristalina. Seguidamente, estabilizaron y observaron la
estructura cristalina de un intermedio hemiaminal obtenido al hacer pasar un aldehído a
través del cristal.
Figura 1.26. Red cristalina basada en 1,3,5-triazina.
Esquema 1.1. Reacción de formación de la base de Schiff que tiene lugar en la red cristalina.
1.3.4.
DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS
Los compuestos basados en el anillo de 1,3,5-triazina han encontrado
aplicaciones en el campo de los dispositivos optoelectrónicos, como es el caso de los
diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs), las células solares o en óptica no lineal. A
continuación explicaremos brevemente en qué consiste cada campo y cómo se han
hecho un hueco los compuestos basados en el anillo de 1,3,5-triazina.
1.3.4.1.
OLEDs:
Los materiales transportadores de electrones que forman parte de los OLEDs
contienen frecuentemente heterociclos electrodeficientes. Dentro de estos heterociclos
38
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
electrodeficientes, se sabe que las triazinas son buenos conductores de electrones, por lo
que se han usado como capas transportadoras de electrones en OLEDs.38,39 Strohriegl y
colaboradores40 proporcionan las triazinas que se muestran en la figura 1.27 como parte
de OLEDs fosforescentes en el azul.
Figura 1.27. Componentes de OLEDs fosforescentes en el azul.
Por otro lado, se ha publicado que la 2,4,6-tris[p-(di-2-piridilaminofenil)]-1,3,5triazina (ver figura 1.28) emite en el azul, tanto en disolución como en estado sólido.41
Esta característica se atribuye al hecho de que los grupos amino en posiciones 2, 4 y 6
son donadores, dando lugar a una eficiente transferencia electrónica en el compuesto.
λ = 440 nm; ФF = 0,78
Figura 1.28. 2,4,6-tris[p-(di-2-piridilaminofenil)]-1,3,5-triazina.
S. Ren, D. Zeng, H. Zhong, Y. Wang, S. Qian, Q. Fang, J. Phys. Chem. B, 2010, 114, 10374.
A. Richard, H. A. Klenklera, A. Tranc, D. Z. Popovic, G. Xu, Org. Elect. 2008, 9, 285.
40 M. M. Rothmann, S. Haneder, E. Da Como, C. Lennartz, C. Schildknetch, P. Strohriegl, Chem. Mater., 2010, 22,
2403.
41 J. Pang, Y. Tao, S. Frieberg, X-P. Yang, M. D’iorio, S. Wang. J. Mater. Chem. 2002, 12, 206.
38
39
1. Introducción general
1.3.4.2.
39
Óptica no lineal:
Los materiales orgánicos muestran respuestas de óptica no lineal grandes y son
de gran interés en el desarrollo de tecnologías fotónicas y optoelectrónicas, debido a su
tiempo de respuesta rápido, gran susceptibilidad no lineal y coste de fabricación
relativamente bajo.
Los compuestos basados en el anillo de 1,3,5-triazina poseen buenas
propiedades ópticas y electrónicas debido a su alta afinidad electrónica y estructura
simétrica. Particularmente, las moléculas octupolares consistentes en un centro de
triazina fuertemente electroatractor y un grupo electrodonador, unido a través de un
puente π-conjugado, como la estructura que se muestra en la figura 1.29, han
demostrado tener buenas propiedades de absorción de dos fotones.42
Figura 1.29. Estructura que experimenta absorción de dos fotones.
Y. Jiang, Y. Wang, B. Wang, J. Yang, N. He, S. Qian, J. Hua, Chem. Asian J., 2011, 6, 157-165 y referencias
citadas en la nota 1 de este artículo.
42
40
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
Las prometedoras aplicaciones de los materiales orgánicos con absorción de dos
fotones (2PA) en limitadores ópticos, láseres, microfabricación, almacenamiento de
datos ópticos tridimensionales, bioimagen y terapia fotodinámica han atraído una
atención considerable durante los últimos años.42 Estas aplicaciones estimularon la
investigación en relaciones estructura-propiedades.
El reto es cómo sintetizar los materiales con una gran sección de cruce de
absorción de dos fotones. Algunas estrategias de diseño molecular eficientes han
propuesto directrices de cara al desarrollo de materiales con grandes secciones cruzadas
de absorción de dos fotones, incluyendo moléculas de tipo dador-aceptor-dador (D-AD), dador-puente π-aceptor (D-π-A), dador-π-dador (D-π-D), macrociclos, dendrímeros,
polímeros y moléculas muy ramificadas. Estos estudios revelan que, extendiendo el
sistema conjugado molecular para transferir carga o incorporar cromóforos
multidipolares o cuadrupolares en una estructura molecular, incrementará el valor de la
sección de un compuesto mientras se mantiene la transparencia lineal sobre un amplio
rango del espectro.43
Los derivados de 1,3,5-triazina han encontrado también aplicación como
limitadores ópticos. Un limitador óptico es un dispositivo óptico que experimenta alta
transmisión hasta una cierta intensidad de entrada, cambiando a baja transmisión a partir
de ese límite. Este comportamiento ofrece sensores y protección de ojos de la radiación
láser en un amplio rango de longitudes de onda, previsto el amplio rango de longitudes
de onda láser existentes.44
1.3.4.3.
Células solares:
Las células solares sensibilizadas por un colorante (DSSCs)45 han sido
investigadas durante las últimas décadas como la tercera generación de células solares,
debido a su facilidad de fabricación y bajo coste de producción. De hecho, se ha
42 Y. Jiang, Y. Wang, B. Wang, J. Yang, N. He, S. Qian, J. Hua, Chem. Asian J., 2011, 6, 157-165 y referencias
citadas en la nota 1 de este artículo.
43
J. Liu, K. Wang, X. Zhang, C. Li, X. You, Tetrahedron, 2013, 69, 190-200.
44
M. A. Özdağ, T. Ceyhan, H. G. Yaglioglu, A. Elmali, Ö. Bekaroğlu, Opt. & Laser Tech., 2011, 992-995
45 Dye Sensitized Solar Cells.
1. Introducción general
41
demostrado que los complejos de DSSCs con rutenio presentan altas eficiencias de
conversión fotoeléctrica. Pero, como el rutenio es un metal raro y caro, estos complejos
no son económicamente sostenibles ni competitivos. Por este hecho es importante
investigar en colorantes libres de metales para aplicaciones prácticas en DSSCs.
Recientemente, se ha informado de la existencia de colorantes dador-π-aceptor (D-π-A)
como excelentes fotosensibilizadores para DSSCs, debido a su alto coeficiente de
extinción molar, longitud de onda de absorción modificable, síntesis sencilla y bajo
coste. Dentro de este tipo de compuestos, Liu y colaboradores46 han logrado sintetizar
una serie de sensibilizadores basados en el anillo de 1,3,5-triazina, como el que se
muestra en la figura 1.30.
Figura 1.30. Ejemplo de fotosensibilizador.
1.3.5.
CIENCIA DE LOS MATERIALES
Los compuestos basados en el anillo de 1,3,5-triazina han encontrado aplicación
en numerosas ramas de la ciencia de los materiales. De entre estas ramas, destacaremos
algunas como cristales líquidos, catalizadores o nanotecnología.
1.3.5.1.
Cristales líquidos:
Los enlaces de hidrógeno y las interacciones π-π se emplean con frecuencia
como fuerzas conductoras para dar arquitecturas supramoleculares bien definidas. La
melamina y sus derivados (2,4,6-triarilamino-1,3,5-triazinas), que pueden estar
involucrados en ambos tipos de interacciones, han provisto una variedad de
aproximaciones elegantes para diseñar nuevos tipos de materiales suaves. Se ha visto
J. Liu, K. Wang, F. Xu, Z. Tang, W. Zheng, J. Zhang, C. Li, T. Yu, X. You, Tetrahedron Let.., 2011, 52, 6492 y
referencias citadas.
46
42
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
que las mesofases columnares que forman estos compuestos poseen potenciales
aplicaciones para dispositivos electrónicos, como materiales y sensores químicos
semiconductores y fotoconductores, debido a su alta movilidad transportadora de carga
a lo largo de ejes columnares. Mostramos en la figura 1.31 un ejemplo de estructura de
1,3,5-triazina que forma parte de un cristal líquido, descrito por Cheng y
colaboradores.47
Figura 1.31. Estructura óptica de la mesofase columnar del derivado de 1,3,5-triazina mostrado.
1.3.5.2.
Catalizadores:
Se ha descrito que algunos derivados de 1,3,5-triazina pueden presentar
actividad catalítica. Por ejemplo, moléculas como el cloruro de cianurilo48 o derivados
de melamina49 pueden actuar como catalizadores.
1.3.5.3.
Nanotecnología:
Los compuestos derivados de 1,3,5-triazina han encontrado también aplicaciones
interesantes en el campo de la nanotecnología. Así, por ejemplo, Usachov y
colaboradores50 han logrado dopar grafeno con nitrógeno usando una molécula de 1,3,5triazina, previamente depositada sobre una superficie de Ni (111). Un esquema
representativo del proceso lo podemos ver en la figura 1.32.
a)X. Cheng, J. Jin, Q. Li, X. Dong, Chin. J. Chem., 2010, 28, 1957-1962. b) H. K. Dambal, C. V. Yelamaggad,
Tetrahedron Let.., 2012, 53, 186-190.
48
M. Tatina, S. K. Yousuf, D. Mukherjee, Org. Biomol. Chem., 2012, 10, 5357-5360.
49
E. A. Prasetyanto, M. B. Ansari, B.-H. Min, S.-E. Park, Catalysis today, 2010, 252-257.
50
D. Usachov, O. Vilkov, A. Grüneis, D. Haberer, A. Fedorov, V. K. Adamchuk, A. B. Preobrajenski, P. Dudin, A.
Barinov, M. Oehzelt, C. Laubschat, D. V. Vyalikh, Nano Let.., 2011, 11, 5401-5407.
47
1. Introducción general
43
Figura 1.32. Grafeno dopado con nitrógeno.
Wuest y Rochefort34 muestran, mediante cálculos teóricos, que el grafeno tiene
gran afinidad por las aminotriazinas, sugieriendo que la fuerza directriz de la adsorción
se debe a una interacción atractiva específica entre la superficie y los grupos NR2.
Aprovechando este conocimiento, Vázquez y colaboradores51 lograron un método eficaz
para exfoliar grafito, obteniendo grafeno de pocas capas, tal como se muestra en la
figura 1.33.
Figura 1.33. Exfoliación de grafito con melamina.
J. D. Wuest, A. Rochefort, Chem. Commun., 2010, 46, 2923-2925.
V. León, M. Quintana, M. A. Herrero, J. L. G. Fierro, A. de la Hoz, M. Prato, E. Vázquez, Chem. Commun., 2011,
47, 10936-10938.
34
51
44
1.3. Importancia de las 1,3,5-triazinas
1.3.5.4.
Otras aplicaciones:
Además de las aplicaciones anteriormente descritas, los derivados de 1,3,5triazina han sido útiles en otros muchos campos, de los que mencionaremos los más
importantes.
Una de estas aplicaciones es como aditivos de lubricantes, donde Xiong y
colaboradores52 han visto que los compuestos que se muestran en la figura 1.34 son
capaces de reducir la fricción.
Figura 1.34. Estructura general de los aditivos.
Otra aplicación interesante consiste en la construcción de materiales de alta
densidad energética, que podrían ser empleadas como explosivos o como fuente de
energía alternativa, en el caso de que fuésemos capaces de liberar esta energía de forma
controlada. Así, Yang y colaboradores53 realizan unos cálculos en los que exponen el
gran potencial como material de alta densidad energética de la 2,4,6-trinitro-1,3,5triazina (figura 1.35), cuya síntesis supone un reto que la comunidad científica aún no
ha sido capaz de superar.
Figura 1.35. Estructura de 2,4,6-trinitro-1,3,5-triazina.
52
53
L. Xiong, Z. He, H. Xu, J. Lu, T. Ren, X. Fu, Lubr. Sci., 2011, 23, 33-40.
K. Yang, Y. H. Park, S. G. Cho, H. W. Lee, C. K. Kim, H.-J. Koo, J. Comput. Chem., 2010, 31, 2483-2492.
1. Introducción general
45
También podemos encontrar derivados de 1,3,5-triazina que se han empleado en
almacenamiento de gases, principalmente formando parte de macroestructuras
covalentes, como la que se muestra en la figura 1.36.54
Figura 1.36. Polímero empleado en almacenamiento de gases.
54
H. Lim, M. C. Cha, J. Y. Chang, Macromol. Chem. Phys., 2012, 213, 1385-1390.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
49
2. SÍNTESIS DE MONO Y BISTRIAZINAS. ESTUDIO DE
SUS PROPIEDADES ÓPTICAS.
2.1. OBJETIVOS:
Como primer objetivo, nos planteamos la síntesis de nuevos derivados de
aminotriazinas π-conjugadas, que combinan la presencia de sistemas π-dadores y πaceptores (esquema 2.1). Los compuestos π-conjugados basados en el anillo de 1,3,5triazina se han estudiado como un candidato atractivo en materiales fotoeléctricos
funcionales, debido a las interesantes propiedades estructurales y electrónicas de
fragmento de triazina.
Para ello, se utilizarán condiciones de reacción medioambientalmente benignas,
destacando el uso de la radiación microondas como método de calefacción y la
realización de la reacción sin disolvente. Asimismo, se intentará simplificar el
procedimiento de purificación.
Esquema 2.1. Síntesis de sistemas D-A-D con espaciadores π.
Un segundo objetivo es el estudio de las propiedades ópticas de los compuestos
obtenidos para evaluar sus posibles aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos.
Otro objetivo es la ampliación del sistema conjugado, sintetizando bistriazinas
con un espaciador π, buscando mejorar las propiedades ópticas de estos derivados.
50
2.2. Antecedentes bibliográficos
2.2. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS
Debido a la importancia de los compuestos basados en el anillo de 1,3,5-triazina,
hay numerosos grupos de investigación especializados en la síntesis de este tipo de
compuestos. En este trabajo se muestran algunos resultados recientes de síntesis de
derivados de triazina bajo irradiación microondas.
La síntesis de derivados de triazina se ha llevado a cabo, fundamentalmente,
mediante dos estrategias sintéticas claramente diferenciadas: reacciones de ciclación y
reacciones de sustitución nucleófila sobre el cloruro de cianurilo (figura 2.1).
2ª sustitución
25 ºC
R3
Cl
N
Cl
N
1ª sustitución
0ºC
NUCLEÓFILO
BASE
N
Cl
Y
N
R1
X
R2
R4
N
N
Z
R6
R5
X, Y, Z= C, N, O, S
Rn= alquil, aril, alquenil
3ª sustitución
65 ºC
Figura 2.1. Sustitución nucleófila sobre el cloruro de cianurilo.
En lo que respecta a las reacciones de ciclación, Yadav55 ha realizado reacciones
de ciclocondensación a partir de bases de Schiff derivadas de tiazol y aldehídos
aromáticos en ausencia de disolvente, formando tiazolo-s-triazinas, como podemos ver
en el esquema 2.2.
S
S
N
Ar1
N
+
Ar
2
NH4OAc
+
3
Ar CHO
MO, 6-12 min
75-89 %
N
Ar
N
1
Ar3
Ar2
NH H
H
Esquema 2.2. Síntesis de tiazolo-s-triazinas.
Otra reacción de ciclación es la que Dandia y colaboradores56 llevaron a cabo
entre formaldehido acuoso y anilinas sustituidas con haluros o grupos trifluorometilo
a) L. D. S. Yadav, R. Kapoor, Tetrahedron, 2003, 44, 8951 b)L. D. S. Yadav, S. Yadav, V. K. Rai, Green Chem.,
2006, 8, 455. c) L. D. S. Yadav, V. K. Rai, S. Yadav, Let.. Org. Chem., 2007, 4, 47.
56 A. Dandia, K. Arya, M. Sati, P. Sarawgi, J. Fluor. Chem., 2004, 125, 1273.
55
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
51
bajo irradiación microondas, como se muestra en el esquema 2.3. Las hexahidrotriazinas
resultantes presentan propiedades fungicidas.
Esquema 2.3. Hexahidrotriazinas con propiedades fungicidas.
En nuestro grupo de investigación se ha descrito la síntesis de 2,4-diamino1,3,5-triazinas-6-sustituidas por reacción de alquil-, aril- y heteronitrilos con
dicianodiamida en presencia de una base y 1 ml de DMSO. El empleo de la radiación
microondas como método de calefacción nos permitió desarrollar un procedimiento
rentable, sencillo, limpio y cuidadoso con el medio ambiente57 (esquemas 2.4 y 2.5).
De hecho, se obtuvo la bistriazina del esquema 2.5 con un 80 % de rendimiento en sólo
10 minutos. Estos derivados han sido utilizados por Manzano y colaboradores58,59 como
tectones en química supramolecular.
Esquema 2.4. Reacción de nitrilos con dicianodiamida.
A. Diaz-Ortíz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, M. Mateo, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente,
New. J. Chem., 2004, 28, 952.
58 B. R. Manzano, F. A. Jalón, M. L. Soriano, M. C. Carrión, M. P. Carranza, K. Mereiter, A. M. Rodríguez, A. de la
Hoz, A. Sánchez-Migallón, Inorg. Chem. 2008, 47, 8957.
59 B. R. Manzano, F. A. Jalón, M. L. Soriano, A. M. Rodríguez, A. de la Hoz, A. Sánchez-Migallón, Cryst. Growth
Des., 2008, 8, 5, 1585.
57
52
2.2. Antecedentes bibliográficos
NH 2
CN
+ H N
2
N
H
N
N
NH
CN
CN
KOH / DMSO
N
MO / 10 min
N
NH2
NH 2
N
N
NH 2
80 %
Esquema 2.5. Reacción de o-dicianobenceno con dicianodiamida.
Años después, este método sería utilizado por Shie y Fang60 para sintetizar
sistemas similares. Otra reacción parecida a la anterior ha sido publicada por Chen y
colaboradores.61 Partiendo de nuevo de dicianodiamida, realizan una reacción de
ciclación con un éster, obteniendo un derivado de triazina.
Por otro lado, en nuestro grupo se han sintetizado 1,3,5-triazinas62 simétricas
mediante ciclotrimerización de nitrilos en ausencia de disolvente y bajo irradiación
microondas en un corto periodo de tiempo, comparado con los largos tiempos de
reacción que requiere la calefacción convencional -más de 24 horas- (esquema 2.6).
O
O
N
MO / 1 h
O
N CN
Y(OTf) 3
N
N
N
N
N
O
Esquema 2.6. Ciclotrimerización de N-cianomorfolina.
En cuanto a la sustitución nucleófila sobre cloruro de cianurilo, Arya y Dandia63
prepararon mediante esta estrategia compuestos basados en el anillo de triazina, como
se muestra en el esquema 2.7, empleando una zeolita como catalizador ácido.
J-J. Shie, J-M. Fang, J. Org. Chem. 2007, 72, 3141.
H. Chen, P. Dao, A. Laporte, C. Garbay, Tetrahedron, 2010, 51, 3174.
62 A. Díaz-Ortiz, A. de la Hoz, A. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente, Green Chem., 2002, 4, 339.
63 K. Arya, A. Dandia, Bioorg. Med. Chem. Let. 2007, 17, 3298.
60
61
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
53
Esquema 2.7. Trisustitución de cloruro de cianurilo.
En este mismo sentido, en nuestro laboratorio se han sintetizado triazinas
trisustituidas64 por reacción de aminas con cloruro de cianurilo usando la radiación
microondas en ausencia de disolvente (esquema 2.8). Debemos recordar que la
preparación de las triazinas trisustituidas en condiciones clásicas requiere condiciones
fuertes de reacción, es decir, altas temperaturas y tiempos largos de reacción. Pero si se
usa la radiación microondas, la reacción se lleva a cabo en sólo 10 minutos.
Esquema 2.8. Trisustitución de cloruro de cianurilo.
Además, se ha preparado una triazina soportada sobre un polímero, lo que
amplía su aplicación en química combinatoria (esquema 2.9).
NH
Cl
N
HN
N
NH
MO / 90 w / 10 min
+
HN
NH 2
N
N
N
N
N
N
NH
135ºC / DMSO
N
N
N
N
N
N
Esquema 2.9. Síntesis de una triazina soportada.
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, A. de la Hoz, A. Jiménez, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, QSAR Comb.
Sci., 2005, 24, 649.
64
54
2.2. Antecedentes bibliográficos
Otra reacción similar de sustitución nucleófila la realizan Kurteva y
colaboradores65 absorbiendo los reactivos en gel de sílice, como se ve en el esquema
2.10.
Esquema 2.10. Sustitución nucleófila sobre una monoclorotriazina.
La reacción de 6-cloro-N,N’-bispirazolil-[1,3,5]-triazina-2,4-diaminas66 con 4aminobencilamina bajo irradiación microondas produce bistriazinas en excelentes
rendimientos. El uso de una diamina que contiene grupos amino que presentan
diferentes reactividades permitió llevar a cabo la reacción en dos pasos y dar
selectivamente monotriazinas o bistriazinas que podían tener los sustituyentes iguales o
diferentes (esquema 2.11). Estas bistriazinas nuevas tienen aplicaciones prometedoras
en química supramolecular basada en enlaces de hidrógeno y/o complejación con
metales. La presencia de una unión rígida puede usarse para una preparación eficiente
de polímeros supramoleculares extendidos con propiedades fluorescentes interesantes
mediante complejación con derivados de ácido cianúrico y ácido barbitúrico.67
Siguiendo con esta estrategia, irradiación con microondas, y usando como
puentes derivados de diaminobenceno, se han obtenido una serie de derivados
monoméricos de triazina con excelentes rendimientos. Asimismo, el método nos ha
permitido sintetizar un conjunto de dímeros de 1,3,5-triazina como sistemas A-D-A πconjugados (esquema 2.12) que presentan interesantes propiedades fluorescentes.68
K. Doktorov, V. B. Kurteva, D. Ivanova, I. Timtcheva, ARKIVOC, 2007, XV, 232.
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente,
Org. Biomol. Chem., 2003, 1, 4451.
67 M. Moral, A. Ruiz Carretero, M. I. López Solera, A. Sánchez-Migallón, A. de la Hoz, Tetrahedron, 2010, 66, 121127.
68 A. Ruiz Carretero, J. R. Ramírez, A. Sánchez-Migallón, A. de la Hoz, Eur. J. Org. Chem, submitted manuscript.
65
66
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
55
Esquema 2.11. Síntesis de mono y bistriazinas con puente 4-aminobencilamina.
Esquema 2.12. Síntesis de mono y bistriazinas con fenilendiamina como espaciador.
También se han sintetizado, mediante reacción de isocianato de fenilo con 2,4diamino-1,3,5-triazinas un conjunto de 2-amino-4-ureido-1,3,5-triazinas, que se podría
dimerizar en una disposición autocomplementaria de cuatro enlaces de hidrógeno
(figura 2.2), comprendidos de dos dadores (DD) y dos aceptores (AA).
H
O
Ph
H N
N
H
N
N H
N
N
azol
azol
N
N
H N
N
H
N
N H
H
O
Ph
Figura 2.2. Interacciones supramoleculares en ureidotriazinas.
56
2.2. Antecedentes bibliográficos
El comportamiento químico de los grupos amino unidos directamente al anillo
de 1,3,5-triazina se parece más al de las amidas que al de las aminas. La radiación
microondas en ausencia de disolvente permitió lograr la reacción de estas aminas, muy
poco nucleófilas, con isocianato de fenilo, para formar selectivamente mono y bis
ureidotriazinas (esquema 2.13).68
Esquema 2.13. Síntesis de mono y bisureidotriazinas.
68
A. Ruiz Carretero, J. R. Ramírez, A. Sánchez-Migallón, A. de la Hoz, Eur. J. Org. Chem, submitted manuscript.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
57
2.3. RESULTADOS OBTENIDOS Y DISCUSIÓN
2.3.1.
TRIAZINAS CON 2,5-DIMETOXIANILINA:
2.3.1.1.
Síntesis:
Integrándome en la línea de nuestro grupo de investigación, comencé
modificando los compuestos anteriormente descritos.67,68 Más concretamente, usamos
como nucleófilo una anilina con dos grupos dadores metoxilo para reforzar el sistema
dador y modificar las propiedades ópticas de los compuestos (esquema 2.14).
Esquema 2.14. Esquema general de síntesis.
La obtención de estructuras con disposición D-π-A-D es posible gracias a la
unión del anillo de triazina (π-aceptor) a sustituyentes dadores, a través de espaciadores
π-conjugados.
Es interesante destacar que el compuesto 3a contiene dos anillos de pirazol. Este
heterociclo es muy interesante, ya que aparte de ser un heterociclo π-excedente y, por
tanto, electrodonador, tiene un nitrógeno en posición 2 que posee un par de electrones
libre, que puede coordinarse a metales o tomar parte en enlaces de hidrógeno.
M. Moral, A. Ruiz Carretero, M. I. López Solera, A. Sánchez-Migallón, A. de la Hoz, Tetrahedron, 2010, 66, 121127.
68 A. Ruiz Carretero, J. R. Ramírez, A. Sánchez-Migallón, A. de la Hoz, Eur. J. Org. Chem, submitted manuscript.
67
58
2.3. Discusión de resultados
Además, se ha llevado a cabo la síntesis de derivados con grupos fuertemente
electrodonadores (metoxilo) y heterociclos alifáticos, como piperidina y morfolina, que
se unen al anillo de triazina mediante un átomo de nitrógeno que posee un par de
electrones libres. Esto permitirá hacer una comparación de las propiedades de los
diversos derivados obtenidos, con distintos grupos dadores.
Para poner a punto el método experimental, se eligió el derivado de opirazolilfenilo (1a), previamente sintetizado en el grupo de investigación (esquema
2.15).66
Esquema 2.15. Obtención de 1a.
Algunos de los resultados obtenidos para la síntesis del derivado 3a se
encuentran recogidos en la tabla 2.1.
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente.
Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 4451.
66
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
59
Tabla 2.1. Síntesis de 3a.
Cl
N
N
N
H
O
N
N
NH2
N
M.O.
O
N
H
N
N
H3C
N
O
1a
2
Entrada
a
NH
O
N
CH3
N
H
N
N
N
N
H
N
N
3a
Tiempo (min) Temperatura (ºC) Disolvente Rto (%)
1
5
150
DMSO
-
2
5
150
No
80
3
10
150
No
85
4
15
150
No
90
a) Relación 1a:2 = 1: 2
Todas las pruebas realizadas empleando DMSO dan lugar a mezclas difíciles de
tratar, siendo imposible aislar el producto con un rendimiento aceptable. A modo de
ejemplo se muestran los datos de una de las experiencias con disolvente y su
comparación en las mismas condiciones sin DMSO (entradas 1 vs 2, tabla 2.1). En
ausencia de disolvente se consiguieron los mejores resultados, alcanzando el 90 % de
rendimiento en sólo 15 minutos (entrada 4).
La principal dificultad se encontró a la hora de aislar y purificar el producto de
reacción, para lo cual se realizaron diferentes intentos. Trabajar con derivados de
triazina no es sencillo ya que, debido a la existencia de un elevado número de
heteroátomos, las numerosas interacciones con la fase estacionaria hacen que la
purificación por columna cromatográfica no siempre sea viable. Este hecho deja como
principal recurso la purificación por solubilidad.
En una de las pruebas se adicionó diclorometano (3 ml) al matraz de reacción, y
se observó la aparición de un sólido, lo que hizo suponer que se había limpiado el
producto. Filtrado el sólido, resultó ser la 2,5-dimetoxianilina de partida protonada, de
acuerdo al espectro de 1H-RMN (figura 2.3).
60
2.3. Discusión de resultados
La comparación del espectro de 1H-RMN con el del compuesto 2 sin protonar,
(tabla 2.2) muestra que, como era de esperar, la protonación produce un
desapantallamiento de las señales, a excepción de la del grupo NH, que se intercambia
con el agua del disolvente.
Tabla 2.2. Compuesto 2, efecto de la protonación en 1H-RMN.
δ(ppm)
Compuesto
NH
OCH3 (2) OCH3 (5)
H3
H4
H6
2
4’72 (fina)
3’68
3’60
6’66 6’04 6’24
2-H+
3’46 (ancha)
3’81
3’70
7’09 6’86 6’99
Figura 2.3. Ampliación del espectro de 1H-RMN (DMSO-d6) de 2 protonado.
Por tanto, se estudió la fase filtrada, viendo por 1H-RMN que en ésta aparece el
producto de reacción, junto con algunas trazas del compuesto 2, tanto en la forma neutra
como en la protonada; por ello, se realizó un percolado en una columna de filtración con
gel de sílice (10 mm de diámetro y 12 mm de altura) usando acetato de etilo como
eluyente, de esta manera el compuesto 2 protonado queda retenido.
De nuevo, el espectro de 1H-RMN revela que el producto de la reacción está
impurificado por trazas de la amina de partida 2 (figura 2.4). Para eliminar esta
impureza (señalada en el espectro con color rojo), se lavó el producto con disoluciones a
diferentes concentraciones de HCl, viendo después de cierta experimentación que la
concentración óptima fue 1M. Para neutralizar el producto, se añaden 5 ml de una
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
61
disolución saturada de carbonato sódico. Este procedimiento permitió obtener el
producto puro con los rendimientos que se muestran en la tabla 2.3.
2-H+
Figura 2.4. 1H-RMN del crudo de reacción.
Una vez puesto a punto el método experimental, se llevó a cabo la síntesis del
resto de los derivados. En todos los casos se alcanzaron rendimientos excelentes en tan
solo 15 minutos y en ausencia de disolvente (tabla 2.3).
Cabe destacar que, con los derivados de piperidina (3d) y morfolina (3e), se
eliminaron las trazas de producto 2 en condiciones más suaves ya que la concentración
de HCl necesaria fue 0,1 M.
Tabla 2.3. Rendimientos de 2,5-dimetoxiaminotriazinas.
R
2.3.1.2.
3
a
b
c
d
e
Rto (%)
90
95
90
85
80
Determinación estructural:
Todos los compuestos fueron caracterizados mediante resonancia magnética
nuclear [RMN (1H,
13
C, gHSQC, COSY)], espectroscopia de infrarrojo, puntos de
fusión y espectrometría de masas.
62
2.3. Discusión de resultados
La asociación inter e intramolecular de los compuestos sintetizados hace que la
rotación de los enlaces Ctriazina-N sea más lenta que la escala de tiempo de la RMN. Por
este motivo, los espectros registrados a 25ºC muestran señales anchas. A temperatura
elevada, se consigue la energía suficiente para que el proceso de rotación de los enlaces
sea rápido en la escala de tiempo de la RMN, lo que nos permite observar las señales
características de estos compuestos. En las figuras 2.5 y 2.6 se muestran ampliaciones
de estos espectros. Los espectros de los diferentes productos se encuentran en el anexo 2
de esta memoria.
Los espectros de
13
C presentan señales alrededor de 165 ppm, típicas del anillo
de 1,3,5-triazina. Entre 100 y 160 ppm presentan señales de carbonos correspondientes
a anillos aromáticos, mientras que las señales correspondientes a carbonos alifáticos,
tanto de los grupos metoxi como de los heterociclos alifáticos, aparecen por debajo de
Figura 2.5. Espectro de 1H-RMN de 3a a 25 ºC (DMSO).
1.09
0.67
0.59
1.23
1.23
1.30
0.40
1.10
0.57
2.34
1.00
60 ppm.
63
1.10
0.57
0.59
1.25
1.28
1.22
0.52
1.52
1.09
1.11
1.00
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
Figura 2.6. Espectro de 1H-RMN de 3a a 80 ºC (DMSO).
En todos los espectros de protón se observan señales en la región de 9 ppm, que
corresponden a grupos aminos secundarios unidos a la triazina, así como las señales de
los grupos OCH3 entre 3’6 y 3’9 ppm.
En los espectros de infrarrojo se observa la presencia de bandas correspondientes
a la vibración de tensión de enlaces N-H en la zona próxima a 3400 cm-1. También se
distinguen las bandas de vibración de tensión simétrica y asimétrica del grupo OCH3
entre 1000 y 1300 cm-1. En la zona que corresponde a la vibración de tensión de los
enlaces C=C y C=N (entre 1450 y 1600 cm-1) se aprecian bandas intensas difíciles de
asignar.
En los estudios realizados para determinar el punto de fusión de los diferentes
productos, se pudo observar que 3a, 3b y 3c, con sustituyentes aromáticos,
descomponen aproximadamente a 180 ºC mientras que, para 3d y 3e, con heterociclos
alifáticos, la descomposición se produce alrededor de 200 ºC.
En los espectros de masas se observan los picos correspondientes con las masas
moleculares de los productos, aunque en el espectro del compuesto 3a se ha observado
64
2.3. Discusión de resultados
la presencia de un pico correspondiente a 2M + H+, lo que podría ser indicativo de que
el compuesto tiende a agregarse.
2.3.1.3.
Estudio de las propiedades ópticas:
2.3.1.3.1.
Espectroscopia UV-visible:
El estudio de las propiedades ópticas de los derivados de triazina sintetizados se
llevó a cabo mediante espectroscopia UV-visible y fluorescencia a temperatura
ambiente, siguiendo el protocolo descrito en la parte experimental para las medidas en
disolución de diclorometano. Los espectros de absorción se representan en la figura 2.7.
3a UV
3b UV
3c UV
3d UV
3e UV
0,8
Absorbance
0,6
0,4
0,2
0,0
300
400
Wavelength (nm)
Figura 2.7. Espectros UV de los diferentes productos (CH2Cl2, 10-5 M).
Los resultados obtenidos se recogen en la tabla 2.4, y muestran que los máximos
de absorción se encuentran en la región del UV, alrededor de 300 nm. Este hecho, junto
con la alta absortividad molar se atribuye a transiciones π-π*.69
También se puede observar un desplazamiento al rojo en los espectros de los
compuestos que contienen anillos aromáticos (3a, 3b y 3c), respecto de los que
contienen anillos alifáticos (3d y 3e), resultados que están de acuerdo con la existencia
de una mayor conjugación.40 La formación de un puente de hidrógeno intramolecular en
el caso del derivado de o-pirazolilfenilo (3a) podría contribuir a aumentar la planaridad
E. Beltrán, J. L. Serrano, T. Sierra, R. Giménez, Org. Let.. 2010, 12, 1404.
M. M. Rothmann, S. Haneder, E. Da Como, C. Lennartz, C. Schildknetch, P. Strohriegl, Chem. Mater. 2010, 22,
2403.
69
40
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
65
de la molécula, aumentando con ello la conjugación y teniendo como última
consecuencia un desplazamiento batocrómico mayor.
Tabla 2.4. Máximos de absorción de los compuestos 3a-e.
Compuestoa
λabs (nm)
λfluoresc (nm) Desplazamiento
ΦF
-1
[log ε]
de Stokes (cm )
277 [4’90]
340, 398
6602
0’0011
3a
271 [4’16]
343
7745
0’0007
3b
272 [4’43]
330
6461
0’005
3c
259 [4’544], 305 [4’27]
340, 405
3375
0’003
3d
259 [4’590], 305 [4’37]
340
3375
0’0012
3e
a) Disoluciones 10-5 M en CH2Cl2.
2.3.1.3.2.
Fluorescencia:
Se denomina fluorescencia a la emisión de un fotón durante el proceso de
relajación entre el estado excitado (S1) y el estado fundamental (S0) de la molécula.
Puesto que la emisión siempre se da desde el estado S1, las características de la misma
serán independientes de la longitud de onda de excitación. Este espectro de emisión se
situará siempre a longitudes de onda mayores que el espectro de absorción, según la
regla de Stokes. Este hecho se refleja en el espectro de fluorescencia, que se muestra en
la figura 2.8, realizado al compuesto 3a.
El desplazamiento de Stokes70 representa la pérdida de energía que una molécula
sufre desde que es excitada hasta que relaja emitiendo luz. Esta pérdida de energía se
produce frecuentemente de forma térmica y se debe a relajaciones de estados
vibracionales y rotacionales, pero en ocasiones un valor de desplazamiento de Stokes
mayor de 5000 cm-1 indica procesos más complejos de pérdida de energía.71 Así pues,
los valores de Stokes que se observan (tabla 2.4) ponen de manifiesto que sí existe
conjugación en el sistema, pero no llegan a ser lo suficientemente grandes como para
suponer la existencia de un sistema de separación de cargas.
El desplazamiento de Stokes se define como la diferencia de energía entre la longitud de onda más intensa en el
espectro de absorción y la longitud de onda más intensa en el espectro de emisión.
71 Se considera que valores de Stokes por debajo de 5000 cm-1 corresponden a una pérdida de energía típica de
relajaciones rotacionales y vibracionales.
70
66
2.3. Discusión de resultados
3a UV
3a Fluorescence
0,8
3,0
2,5
0,6
Absorbance
1,5
0,4
1,0
Intensity (a.u.)
2,0
0,2
0,5
0,0
300
400
500
0,0
600
Wavelength (nm)
Figura 2.8. Espectros de UV y fluorescencia del derivado de fenilpirazol 3a (CH2Cl2, 10-5 M).
Se puede observar cómo los espectros de fluorescencia de los derivados con
sustituyentes alifáticos, piperidina 3d (figura 2.9) y morfolina 3e (figura 2.10),
obtenidos por irradiación en los diferentes máximos del espectro de absorción, son
similares, es decir, se obtienen espectros análogos independientemente del máximo de
absorción que se excite. Esto se debe a un mecanismo de conversión interna, donde se
produce la relajación de un electrón no enlazante de un nivel n hasta el nivel
fundamental π. Asimismo, los espectros de fluorescencia que se muestran en las figuras
2.9 y 2.10 presentan una banda o un hombro intenso alrededor de 400 nm que
asociamos a la presencia de excímeros en nuestra disolución.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
67
3d UV
3d Fluorescence 259 nm
3d Fluorescence 305 nm
0,25
2
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
300
400
500
600
Wavelength (nm)
Figura 2.9. Espectros UV y fluorescencia de 3d (CH2Cl2, 10-5 M).
3
3e UV
3e Fluorescence 259 nm
3e Fluorescence 305 nm
0,7
0,6
2
0,4
0,3
1
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,5
0,2
0,1
0,0
300
400
500
0
600
Wavelength (nm)
Figura 2.10. Espectros UV y fluorescencia de 3e (CH2Cl2, 10-5 M).
Un excímero es un dímero que se forma en el estado excitado (del inglés excited
dimer). Se forma por colisión entre una molécula excitada y una molécula iónica no
excitada:
1
M* + 1M → 1(MM)*
La representación simbólica (MM)* intenta describir que la energía de excitación
se encuentra deslocalizada sobre los dos monómeros. Una vez se relaja la molécula, el
68
2.3. Discusión de resultados
excímero se disocia. La banda correspondiente a un excímero se localiza a longitudes de
onda mayores que la correspondiente al monómero y además nunca exhibe bandas
vibrónicas.72
Se realizó un experimento para determinar si nuestra percepción inicial sobre el
excímero era correcta. Consiste en realizar espectros de fluorescencia de un compuesto
a diferentes concentraciones, debiendo obtener que la banda del excímero es más
intensa para las disoluciones más concentradas mientras que, en las disoluciones más
diluidas, la banda del monómero debe ser más intensa. En nuestro caso, hemos
realizado los experimentos con el derivado de morfolina (figura 2.11) y el de pmetoxifenilo (figura 2.12) usando concentraciones entre 10-3 y 10-5 M, como se muestra
a continuación.
Estas experiencias nos permiten apreciar de forma clara que realmente tenemos
bandas correspondientes a excímeros ya que, para las disoluciones más diluidas tienen
algo más de intensidad las bandas más próximas a 340 nm (zona de emisión del
monómero excitado), mientras que en la región cercana a 400 nm (zona donde se
registra la emisión del excímero), la banda de la disolución más concentrada es más
intensa, lo que está de acuerdo con la existencia de asociaciones en el estado excitado.
-3
3e 10 M
-4
3e 10 M
-5
3e 10 M
1,0
Intensity (a.u.)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
300
400
500
Wavelength (nm)
Figura 2.11. Espectros de fluorescencia a diferentes concentraciones de 3e en CH2Cl2.
72
B. Valeur, “Molecular fluorescence. Principles and Applications”, Wiley-VCH, Weinheim (Alemania), 2002
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
69
-3
3c 10 M
-4
3c 10 M
-5
3c 10 M
1,0
Intensity (a.u.)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
300
400
500
Wavelength (nm)
Figura 2.12. Espectros de fluorescencia a diferentes concentraciones de 3c en CH2Cl2.
2.3.1.3.3.
Excitación:
La variación en la intensidad de fluorescencia en función de la longitud de onda
de excitación (λE) para una longitud de onda fija de emisión (λF) se conoce como
espectro de excitación. Cuando se dan varias especies o una sola especie presente
diferentes formas en el estado fundamental (como, por ejemplo, agregados), el espectro
de absorción y el de excitación no serían superponibles. Debido a esto, la comparación
de estos espectros es útil, ya que nos puede ofrecer información valiosa.
Así pues, en la tabla 2.5 se recogen los datos de los espectros de excitación y de
absorción de los compuestos 3a, 3d y 3e, en la que se muestran las longitudes de onda
correspondientes a los máximos en cada espectro.
Tabla 2.5. Espectros de excitación y de emisión de los compuestos 3a, 3d y 3e.
R
3a
3d
3e
λabsorción (nm) λexcitación (nm) Máximos excitación (nm)
277
340
283
259, 305
259, 305
398
283
340
270, 306
405
283, 339
340
271, 304
70
2.3. Discusión de resultados
El espectro de excitación realizado al derivado de morfolina se muestra en la
figura 2.13.
3e UV
3e Excitation 340 nm
0,7
2,0
0,6
Absorbance
0,4
1,0
0,3
0,2
Intensity (a.u.)
1,5
0,5
0,5
0,1
0,0
0,0
300
Wavelength (nm)
Figura 2.13. Espectros de UV y excitación 3e (CH2Cl2, 10-5 M).
Aunque parece que hay desplazamiento de 271 nm a 259 nm del máximo de la
banda de excitación al de la banda de absorción, el hecho de que el máximo del espectro
de absorción se encuentre en el azul hace que la absorción del disolvente interfiera en la
medida, por lo que es muy difícil comprobar la diferencia entre el espectro de
ultravioleta y el de excitación, la banda a 305 nm que coincide en ambos espectros
parece indicar la ausencia de agregados.
Esta coincidencia también se pone de manifiesto en los espectros de excitación
de los compuestos 3a y 3d (figuras 2.14 y 2.15, respectivamente). Sin embargo, en
ambos casos cabe destacar:
-
Por un lado, para el derivado de pirazol 3a, el espectro de excitación es diferente
a 340 nm y a 398 nm. A 340 nm coincide con el espectro de absorción y, por tanto,
indica procesos de absorción y emisión normales. En cambio, a 398 nm el espectro de
excitación no coincide con el de absorción. Esto significa que esta banda (398 nm) es un
excímero.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
71
2,5
3a UV
3a Excitation 340 nm
3a Excitation 398 nm
0,8
2,0
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,6
1,5
0,4
1,0
0,2
0,5
0,0
0,0
300
400
Wavelength (nm)
Figura 2.14. Espectros UV y excitación del producto 3a (CH2Cl2, 10-5 M).
-
Por otro lado, para el derivado de piperidina 3d tenemos un espectro de
excitación a 405 nm que no es superponible con el espectro de ultravioleta, lo cual nos
indica de nuevo la presencia de agregados moleculares.
2,5
3d UV
3d Excitation 340 nm
3d Excitation 405 nm
0,25
2,0
1,5
0,15
1,0
0,10
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,20
0,5
0,05
0,00
0,0
400
300
Wavelength (nm)
Figura 2.15. Espectros UV y excitación del producto 3d (CH2Cl2, 10-5 M).
2.3.1.3.4.
Influencia del disolvente:
El término “solvatocromismo” se usa para describir el cambio pronunciado en la
posición (y a veces en la intensidad) de una banda de absorción en el espectro UVvisible al variar la polaridad del medio (disolvente). Un desplazamiento batocrómico de
72
2.3. Discusión de resultados
la banda, corresponde a un solvatocromismo positivo. Un desplazamiento hipsocrómico
de la banda corresponde a un solvatocromismo negativo.73
Por ello, otro estudio realizado consistía en ver la influencia del disolvente en las
propiedades ópticas de nuestros productos. Se eligió el derivado de fenilpirazol, usando
como disolventes de diversa polaridad hexano, diclorometano y metanol. Los resultados
obtenidos se recogen en la tabla 2.6.
Tabla 2.6. Influencia del disolvente para el compuesto 3a
Compuesto
Hexano Diclorometano Metanol
276
277
272
Máximo de absorción 3a
348
339
398
Máximo de fluorescencia 3a
Se querían hacer también estos experimentos usando disolventes como DMSO o
acetona, pero el “cut-off”74 del DMSO es de 268 nm, demasiado cercano a los máximos
de absorción (en los casos de las estructuras con anillos alifáticos unidos al núcleo de
triazina es incluso superior este “cut-off” al máximo de absorción), mientras que con la
acetona este parámetro es de 330 nm, bastante por encima de nuestro máximo de
absorción, por lo que en este caso no son disolventes adecuados para realizar los
experimentos de absorción UV-visible.75
Los resultados obtenidos nos permiten comentar, en primer lugar, que si hubiese
separación de cargas, se observaría un desplazamiento al rojo de las bandas conforme
aumenta la polaridad del disolvente, y no es nuestro caso.
En segundo lugar, el disolvente puede afectar a la agregación de las moléculas,
tanto por su polaridad como por su participación en enlaces de hidrógeno, hecho que se
reflejaría en variaciones en la banda de excímeros y en la banda de fluorescencia
normal. Esto es lo que se observa en la figura 2.16.
A. García, B. Insuasty, M. A. Herranz, R. Martínez-Álvarez, N. Martín, Org. Let.. 2009, 11, 5398.
En física teórica, “cut-off” es el valor máximo o mínimo de energía, momento o longitud, que nos indica que los
objetos cuyas propiedades físicas queden fuera de esos límites serán ignorados. El “cut-off” en ultravioleta es la
máxima energía permitida o la longitud de onda más pequeña permitida.
75 A. P. H. J. Schenning, P. Jonkheijm, E. Peeters, E. W. Meijer, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 409.
73
74
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
DCM
Hex
MeOH
1,0
Intensity(a.u.)
73
0,5
0,0
300
400
500
600
Wavelength (nm)
Figura 2.16. Espectros de fluorescencia de 3a con diferentes disolventes.
2.3.1.3.5.
Estudios de agregación:
La capacidad de estos compuestos, inherente a su estructura, para interaccionar a
través de enlaces secundarios, así como la presencia de excímeros, nos ha estimulado a
llevar a cabo estudios de agregación.
En primer lugar, se ha usado el método de encapsulación con Rojo Nilo76 para
determinar la concentración de agregación crítica (CAC en adelante) de estos productos.
Este compuesto, cuya estructura se muestra en la figura 2.17a, presenta una longitud de
onda de fluorescencia que varía dependiendo del medio en el que se encuentre (figura
2.17b).77
Si nuestros productos agregan, dichos agregados provocarían la encapsulación
de la molécula de Rojo Nilo, haciendo que la fluorescencia de la disolución varíe. Esta
variación se debería exclusivamente a la disminución de la concentración de Rojo Nilo
libre, ya que nuestro producto no emite fluorescencia a las longitudes de onda
estudiadas. En este caso, no observamos ningún cambio en la fluorescencia al
(a)Y. B. Lim, E. Lee, M. Lee, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 9011-9014. (b)M. C. A. Stuart, J. C. van de Pas, J.
Engberts, J. Phys. Org. Chem. 2005, 18, 929-934.
77 http://en.wikipedia.org/wiki/Nile_red
76
74
2.3. Discusión de resultados
incrementar la concentración de nuestro producto, lo que nos hace pensar que el Rojo
Nilo no es capaz de introducirse entre los agregados moleculares.
a)
b)
Figura 2.17. a) Estructura de la molécula de Rojo Nilo (9-dietilamino-5H-benzo[a]fenoxazin-5ona). b) Rojo Nilo bajo luz visible y UV en diferentes disolventes. De izquierda a derecha: agua,
metanol, etanol, acetonitrilo, dimetilformamida, acetona, acetato de etilo, diclorometano,
hexano, metiltercbutiléter, ciclohexano, tolueno.
Una segunda aproximación es la realización de estudios de DOSY,78 pero las
concentraciones necesarias para ejecutar estas experiencias son superiores a la
solubilidad de nuestros productos.
La tercera aproximación es recurrir a experimentos de Dynamic Light Scattering
(DLS) para estudiar la presencia de agregados. DLS es una técnica que permite medir la
distribución del tamaño de las partículas presentes en una disolución, rindiendo también
el radio hidrodinámico de las mismas. En el caso reflejado en la figura 2.18, el diámetro
hidrodinámico de la población más abundante de partículas sería de 38 nm.
Las gráficas que muestran la distribución del tamaño de las partículas en
disolución de los derivados 3a-e se muestran en el anexo 2. En la tabla 2.7 se recogen
los resultados de los experimentos de DLS realizados a estos derivados, donde
observamos
agregación
de
estas
comprendidos entre 38 y 296 nm.
78
Diffusion Ordered Spectroscopy.
moléculas,
con
diámetros
hidrodinámicos
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
75
Figura 2.18. Distribución del diámetro hidrodinámico de las especies en una disolución 10-3 M
en THF del derivado de piperidina 3d.
Tabla 2.7. Resultados de los experimentos de DLS.
¿Forma
Diámetro
agregados?
hidrodinámico
THF
Sí
115 nm
10-2 M
CH2Cl2
Sí
296 nm
3c
10-3 M
CH2Cl2
No
--
3d
10-3 M
THF
Sí
38 nm
3e
10-2 M
CH2Cl2
Sí
171 nm
Compuesto
Concentración
Disolvente
3a
10-3 M
3b
Del conjunto de estas experiencias cabe destacar que, aun a alta dilución (10-5
M) se observan procesos de agregación, donde las moléculas tienden a estar próximas
por interacciones intermoleculares, como enlaces de hidrógeno, lo que hace que, aun a
concentraciones tan bajas, se observen excímeros, o sea, la molécula que absorbe tiene
76
2.3. Discusión de resultados
otra muy cerca para asociarse con ella. Estas agregaciones también se ponen de
manifiesto con el cambio de disolvente (como hemos visto en la sección 2.3.1.3.4) y
con los experimentos de DLS.
Para finalizar, estos compuestos presentan unos rendimientos cuánticos bajos
(tabla 2.4) por lo que no se pueden utilizar para la construcción de OLEDs. Tampoco se
pueden emplear para construir células solares porque presentan muy poca transferencia
de carga. Por ello, reorientamos nuestros objetivos a ampliar el sistema π con la síntesis
de bistriazinas, haciendo las reacciones con anilinas difuncionalizadas, como 1,5diaminonaftaleno (figura 2.19).79
Figura 2.19. 1,5-diaminonaftaleno.
2.3.2.
DERIVADOS DE TRIAZINA CON 1,5DIAMINONAFTALENO
2.3.2.1.
Síntesis:
Tratando de mejorar los resultados obtenidos en la sección anterior, y
continuando con los métodos de síntesis sostenible desarrollados en nuestro grupo de
investigación, abordamos la obtención de nuevos sistemas de naftilaminotriazina por
reacción de sustitución nucleófila sobre un derivado de monoclorotriazina, que contiene
sustituyentes tanto aromáticos como alifáticos.
Como modificación del trabajo anteriormente descrito,69 se ha usado un puente
que ya presenta propiedades fluorescentes, como es el 1,5-diaminonaftaleno que
además, al estar difuncionalizado, nos permitirá sintetizar mono (5) y bistriazinas (6),
siendo estas últimas nuestro verdadero objetivo ya que, al tener una mayor conjugación,
nos permitirán conseguir mejores propiedades. (Esquema 2.16).
M. El-Sedik, N. Almonasy, M. Nepraš, S. Bureš, M. Dvořák, M. Michl, J. Čermak, R. Hrdina, Dyes Pigments, 2012,
92, 1126-1131.
69 A. Ruiz Carretero, J. R. Ramírez, A. Sánchez-Migallón, A. de la Hoz, Eur. J. Org. Chem, submitted manuscript.
79
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
77
Esquema 2.16. Síntesis de mono y bistriazinas con 1,5-diaminonaftaleno.
En esta ocasión, podemos obtener estructuras con disposición D-A-D, gracias a
la unión del anillo de triazina (π-aceptor) con sustituyentes dadores, a través de
espaciadores π-conjugados o, en el caso de las bistriazinas, tendríamos estructuras con
disposición D-A-D-π-D-A-D.
Con la idea de poner a punto un método experimental de síntesis, partimos del
derivado de piperidina (1d), sintetizado en el grupo de investigación66 mediante la
siguiente reacción (esquema 2.17).
N
Cl
+
N
N
Cl
EtiPr2 N
Cl
Cl
H
N
THF [Ar]
1) 0 ºC, 2h
2) TA, 24h
N
N
N
N
N
1d
Esquema 2.17. Síntesis del reactivo 1d.
En primer lugar, exploramos la posibilidad de obtener selectivamente el
derivado 5d. Así, la tabla 2.8 recoge un resumen de las experiencias realizadas.
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente.
Org. Biomol. Chem., 2003, 1, 4451.
66
78
2.3. Discusión de resultados
Tabla 2.8. Síntesis de 5d.
Entrada Proporción
1d : 4
0’5 : 0’5
1
0’5 : 0’5
2
0’5 : 0’5
3
0’5 : 0’5
4
0’5 : 1
5
0’5 : 1
6
0’5 : 1
7
0’5 : 1’5
8
a.
b.
Temperatura
(ºC)
150
170
170
185
180
180
180
180
Tiempo
(min)
15
15
45
45
15
15
20
25
Disolvente
Base
DMSO
DMSO
DMSO
DMSO
No
No
No
No
DIPEA
DIPEA
DIPEA
DIPEA
No
Na2CO3
No
No
5d Rto.
(%)
--a
--a
--a
--a
--a
--b
--a
62 %.
Producto no aislado.
Producto no aislado. Por CCF se ve mezcla de 5d y 6d.
Como condiciones iniciales de reacción (entrada 1, tabla 2.8) fijamos una
temperatura de 150 ºC y un tiempo de 15 minutos. Como ambos reactivos son sólidos,
usamos DMSO como disolvente y diisopropiletilamina (DIPEA) como base. Se observa
por cromatografía en capa fina (CCF en adelante) que prácticamente no hay reacción,
por lo que en sucesivas experiencias, se aumenta el tiempo o la temperatura (entradas 2
a 4, tabla 2.8), sin lograr obtener resultados positivos.
Viendo que las reacciones con DMSO no son sencillas, decidimos probar un
método sin disolvente. Para ello, debemos tener en cuenta el punto de fusión de nuestros
reactivos. El 1,5-diaminonaftaleno funde a 186-188 ºC80 por lo que, teniendo en cuenta
que las mezclas siempre funden a una temperatura sensiblemente inferior a la del
reactivo puro, se fija como temperatura inicial 180 ºC y un tiempo de 15 minutos
(entrada 5, tabla 2.8), poniendo un exceso de 1,5-diaminonaftaleno para que cumpla la
función de base, además de la de nucleófilo. La reacción sale bastante limpia, según una
cromatografía en capa fina realizada, ya que sólo aparece el producto 5d, trazas del
reactivo 1d y parte de reactivo 4, que se pone en exceso.
80
J. Rodriguez, J. Gonzalo, J. L. Tejedor, J. Org. Chem., 2002 , 67, 22, 7631-7640.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
79
La inclusión de una base adicional en la reacción, como carbonato sódico
(entrada 6, tabla 2.8), condujo a mezclas de productos, probablemente debido a que es
mucho más difícil controlar la temperatura de reacción, por lo que se descartó este
método.
Buscando que la reacción se complete, se incrementó el tiempo de reacción
(entradas 7 y 8, tabla 2.8), logrando el objetivo en el último caso.
Una vez logrado que la reacción se complete, la purificación del producto no es
evidente. Después de múltiples pruebas con diferentes disolventes, al añadir acetona a la
mezcla de reacción, aparece un sólido, que resulta ser parte del producto 4 protonado.
Por tanto, se filtró para eliminar este sólido y se añadieron los equivalentes necesarios
de HCl a la mezcla de reacción para provocar la precipitación del exceso de 4 puesto en
la reacción.
Una vez hecho esto, el siguiente paso consistió en añadir agua a la mezcla,
consiguiendo precipitar selectivamente el producto 5d protonado. Lavando con NaOH
se obtuvo 5d puro con un 62 % de rendimiento.
En la entrada 6 de la tabla 2.8 se observa que un aumento de la temperatura
daba una mezcla de 5d y 6d. Por ello, se llevó a cabo la reacción a mayor temperatura
para obtener directamente el derivado de bistriazina 6d, según se muestra en los datos
recogidos en la tabla 2.9.
Después de la optimización de la reacción, se fijaron como mejores condiciones
200 ºC y ausencia de disolvente, hecho importante desde el punto de vista de la
sostenibilidad.
80
2.3. Discusión de resultados
Tabla 2.9. Síntesis de 6d.
Entrada
1
2
3
4
5
a.
Proporción Temperatura (ºC) Tiempo (min) Disolvente 6d Rto. (%)
1d : 4: KOH
1 : 0’5 : 1
200
15
No
a
1 : 0’5 : 1
200
45
No
a
1’25 : 0’5 : 1
200
45
No
a
1’25 : 0’5 : 1
200
60
No
67
1’1 : 0’5 : 1
200
60
No
72
Por CCF se ve mezcla de 5d:6d.
Para empezar esta serie de reacciones, se fijó una temperatura inicial de 200 ºC y
un tiempo de 15 minutos sin disolvente (entrada 1, tabla 2.9), poniendo un equivalente
de KOH. Como observamos que la reacción no termina, es necesario aumentar el
tiempo o la temperatura de reacción. Ya que la temperatura es bastante alta, y en
previsión de que puedan descomponer nuestros productos, se decide mantenerla en 200
ºC y aumentar el tiempo de reacción. De esta manera, la entrada 2 muestra que el
tiempo se ha incrementado hasta los 45 minutos, viendo que tenemos mezcla de los
productos mono (5d) y bis-sustituido (6d), lo que nos indica que es necesario aumentar
la proporción del reactivo 1d (entradas 3 vs 5). Las condiciones óptimas de reacción se
muestran en la entrada 5.
En cuanto a la etapa de purificación del producto, se observó que la solubilidad
de la bistriazina 6d en acetona es baja, mientras que tanto 1d como 5d sí son solubles,
por lo que simplemente se añade acetona al crudo de reacción y se filtra. De esta
manera, obtenemos el derivado de bistriazina con un 72 % de rendimiento.
Al tratar de extender el método sintético a otros derivados de mono y bis triazinil
aminonaftalenos (ver esquema 2.17), nos hemos encontrado serias dificultades en el
método de purificación, y no hemos sido capaces de aislar los productos deseados. Por
ello, cambiamos la estrategia sintética, con el objetivo de obtener dichas bistriazinas. En
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
81
esta ocasión, se parte del precursor que se indica en la figura 2.20, descrito por Wei y
colaboradores:81
Figura 2.20. Precursor de las bistriazinas.
Nuestra idea es realizar una sustitución nucleófila sobre los cuatro enlaces C-Cl
que presenta la molécula anterior (esquema 2.18). Así, como nucleófilos elegimos
aminas de diferentes características, como pueden ser la morfolina, la p-anisidina, la pnitroanilina o la difenilamina, entre otras. Con ello pretendemos obtener productos con
características diferentes para ver cuál de ellos nos da mejores propiedades.
Esquema 2.18. Síntesis de N,N-bis-(1,3,5-triazin-2-il)-1,5-diaminonaftalenos.
Para poner a punto el método experimental, elegimos el derivado de p-anisidina,
con el objetivo de sintetizar la bistriazina 6c, principalmente porque no hemos sido
capaces de aislarlo por el otro método. Los datos de las experiencias realizadas se
recogen en la tabla 2.10.
81
W. Wei, H-J. Wang, C-Q. Jiang, Spectrochimica Acta Part A, 2008, 70, 362-366.
82
2.3. Discusión de resultados
Tabla 2.10. Síntesis de 6c.
Entrada Proporción Temperatura (ºC) Tiempo (min) 6b Rto. (%)
7 : 8b
0’25
:2
140
10
50
1
0’25 : 2
140
20
65
2
Como experiencia inicial (entrada 1, tabla 2.10), se emplean unas condiciones de
temperatura de 140 ºC y un tiempo de 10 minutos, sin disolvente (el punto de fusión de
la p-anisidina, según el catálogo del proveedor, es de entre 56 y 59 ºC, con lo que la
reacción transcurriría en fase fundida. Se utiliza una proporción de los reactivos de 1:8
porque la anilina 8c actuará de nucleófilo y de base, debido a que se desprende HCl en
la reacción. Tras lavar con una disolución de HCl el crudo de reacción, para eliminar los
restos de anilina de partida, observamos dos manchas en la CCF, lo que nos hace pensar
que la reacción no ha acabado. Diferentes experiencias donde se va prolongando el
tiempo de reacción nos permiten completar la misma en sólo 20 minutos (entrada 2,
tabla 2.10). Previamente se había probado temperaturas de alrededor de 160 ºC,
observándose por CCF mezclas de reacción mucho más complejas.
Para purificar el producto, probamos a realizar lavados. En primer lugar, como
ya se ha mencionado anteriormente, se añade una disolución de HCl a los crudos para
eliminar el exceso de anilina que pueda quedarnos. Seguidamente, probamos a añadir
diferentes disolventes a nuestro crudo, tratando de que nos disuelvan sólo las impurezas,
quedándonos nuestro producto como precipitado. En este caso, los disolventes
adecuados resultan ser acetona o diclorometano. Los espectros de RMN nos confirman
que la estructura del sólido obtenido corresponde con la del producto esperado.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
83
A continuación, se extiende esta metodología para las aminas anteriormente
mencionadas. En la tabla 2.11 se recogen las mejores condiciones para cada uno de los
casos.
Tabla 2.11. Resultados obtenidos para la síntesis de bistriazinas.
R
6b
6c
6e
6f
Temperatura Tiempo
6
(ºC)
(min) Rto. (%)
140
10
85
140
20
65
120
10
85
200
10
40
150
10
60
6h
Proporción: 7: 8b-h: 0’25 mmol: 2 mmol.
2.3.2.2.
Determinación estructural:
Todos los compuestos fueron caracterizados mediante resonancia magnética
nuclear [RMN (1H,
13
C, gHSQC, COSY)], espectroscopia de infrarrojo, puntos de
fusión y espectrometría de masas.
84
2.3. Discusión de resultados
En todos los espectros de 1H se observan señales en la región de 9 ppm, que
corresponden a grupos aminos secundarios unidos a la triazina. Por otro lado, para el
caso de la monotriazina 5d, se puede apreciar la señal del grupo amino libre a un
desplazamiento químico de 5’6 ppm. Los espectros de 1H-RMN de los diferentes
productos se pueden consultar en el anexo 2.
Los espectros de 13C presentan dos señales alrededor de 164 y 165 ppm, típicas
del anillo de triazina, que en algunos casos eran difíciles de ver, debido a su poca
intensidad. Los espectros de
13
C-RMN de los diferentes productos se encuentran en el
anexo 2.
En los espectros IR observamos la presencia de bandas correspondientes a la
vibración de tensión de enlaces N-H en la zona próxima a 3400 cm-1. También podemos
apreciar las vibraciones de tensión de los enlaces C=C y C=N entre 1450 y 1600 cm-1,
aunque son bandas intensas difíciles de asignar y una banda en torno a 800 cm-1, que
corresponde con bandas de deformación del anillo de triazina.82
En lo que respecta a los puntos de fusión, por lo general todas las bistriazinas se
mantienen en estado sólido hasta altas temperaturas (unos 300 ºC), lo que da idea de la
alta estabilidad de estos compuestos. Las únicas excepciones son las bistriazinas que
presentan anillos aromáticos sin sustituir ya que, en el caso de la bistriazina 6b, el punto
de fusión se sitúa sobre 160 ºC y, para 6f, en el entorno de 200 ºC. Para la monotriazina
5d tenemos un intervalo de fusión de 182-183 ºC.
Los espectros de masas confirman la existencia del ion molecular M+H+.
2.3.2.3.
Estudio de las propiedades ópticas:
2.3.2.3.1.
Espectroscopia UV-visible:
El estudio de las propiedades ópticas de los derivados de triazina sintetizados se
llevó a cabo mediante espectroscopia UV-visible y fluorescencia a temperatura
ambiente, siguiendo el protocolo descrito en la parte experimental para las medidas en
82
R. M. Desai, D. K. Dodiya, A. R. Trivedi, V. H. Shah, Med. Chem. Res., 2008, 17, 495-506.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
85
disolución de diclorometano. Los espectros de absorción normalizados se representan
en la figura 2.21.
7 -Cl
6d Piperidina
6e Morfolina
6h p-NO2PhNH
1,0
1,0
Absorbancia
Absorbancia
0,8
0,6
0,4
7 -Cl
6b p-OMePhNH
6c PhNH
6f Ph2N
0,5
0,2
0,0
0,0
300
400
500
600
Longitud de onda (nm)
250
300
350
400
Longitud de onda (nm)
Figura 2.21. Espectros UV normalizados de las bistriazinas descritas en este trabajo
(CH2Cl2, 10-5 M).
Los resultados obtenidos se recogen en la tabla 2.12, y muestran que los
máximos de absorción se encuentran en la región del UV, alrededor de 300 nm. Este
hecho, junto con la alta absortividad molar se atribuye a transiciones π-π*.69
Tomando como referencia el derivado 7 (entrada 7, tabla 2.12), con cuatro
átomos de cloro, la presencia de un grupo nitro, electroatractor, en la estructura del
compuesto provoca un desplazamiento del segundo máximo de absorción a 355 nm,
incrementando también su absorbancia.
Por otro lado, cuando tenemos sustituyentes dadores en sistemas conjugados
(casos de 6b, 6c y 6f) se observa un desplazamiento al rojo de los máximos de menor
longitud de onda,40 si bien este desplazamiento es menor en el caso de 6f, debido a que
esta molécula no es plana (entrada 5, tabla 2.12), como se muestra en la figura 2.22, lo
que le hace perder parte de su conjugación.
E. Beltrán, J. L. Serrano, T. Sierra, R. Giménez, Org. Let.. 2010, 12, 1404.
M. M. Rothmann, S. Haneder, E. Da Como, C. Lennartz, C. Schildknetch, P. Strohriegl, Chem. Mater. 2010, 22,
2403.
69
40
86
2.3. Discusión de resultados
Tabla 2.12
Entrada Compuestoa
1
6b
R
λabs (nm) [log ε]
269 [5’20], 323 [4’57]
2
6c
272 [5’02]
3
6d
237 [5’01], 336[4’28]
4
6e
236 [5’03], 336 [4’34]
5
6f
244 [4’97], 336 [4’49]
6
6h
238 [4’36], 355 [4’46]
7
7
-Cl
233 [4’60], 311 [4’08]
-5
a) Disoluciones 10 M en CH2Cl2.
6b
6f
Figura 2.22. Representaciones tridimensionales de las estructuras de los compuestos 6b
(superior) y 6f (inferior).
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
2.3.2.3.2.
87
Fluorescencia:
En primer lugar, compararemos las propiedades fluorescentes de la monotriazina
5d y la bistriazina 6d sintetizadas en este capítulo. Como cabría esperar, el aumento de
la conjugación al pasar de una monotriazina a una bistriazina (tabla 2.13) provoca un
incremento del rendimiento cuántico, que en nuestro caso es de 43 veces. Esta es la
principal razón por la que nos hemos centrado en sintetizar y estudiar dichas
bistriazinas.
Tabla 2.13. Comparación de las propiedades ópticas de la monotriazina 5d y la bistriazina 6d.
Compuesto
λabs (nm) λfluoresc (nm) Desplazamiento
ΦF
-1
[log ε]
de Stokes (cm )
234 [4’73],
335 [4’05]
428,
400
19553
4673
237 [5’00],
336 [4’29]
389
16487,
4054
0’0069
0’30
A modo de ejemplo, en la figura 2.23 se muestran los espectros de UV y
fluorescencia realizados al compuesto 6c. El resto de las gráficas se pueden ver en el
anexo de esta memoria. En la tabla 2.14 se exponen los resultados obtenidos en estas
experiencias.
88
2.3. Discusión de resultados
UV
Fluorescence
0,6
0,4
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,5
0,3
0,2
0,1
0,0
0
300
400
500
Wavelength (nm)
Figura 2.23. Espectros UV y fluorescencia de 6c (CH2Cl2 10-5 M).
Tabla 2.14. Propiedades ópticas de las 1,5-diaminonaftalenobistriazinas 6.
Compuestoa
R
6b
λabs (nm)
[log ε]
269 [5,20],
323 [4,57]
λfluoresc (nm) Desplazamiento
de Stokes (cm-1)
387
11334,
5119
ΦF
0’87
6c
272 [5,02]
387
10924
0’02
6d
237 [5’00],
336 [4’29]
389
16487,
4054
0’30
6e
236 [5,03],
336 [4,34]
387
16466,
3922
0’61
6f
244 [4,97],
336 [4,49]
375
390
15342,
4120
0’05
6h
238 [4,36],
355 [4,46]
387
16177,
2329
0’02
233 [4,60],
311 [4,08]
420
19108,
8401
0’0002
7
-Cl
De los datos sobre los experimentos de fluorescencia que podemos ver en esta
tabla pueden sacarse varias conclusiones:
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
89
1. Los máximos de fluorescencia prácticamente coinciden en todos los casos, salvo
en el compuesto de partida tetraclorado 7, que está más desplazado hacia el rojo.
2. Los compuestos que tienen más de un máximo en UV (todos menos 6c) tienen
sólo un máximo en fluorescencia, lo que quiere decir que los estados excitados a
los que llega la molécula tras la absorción de luz están relacionados mediante
procesos de pérdida de energía no radiativos.
3. Los desplazamientos de Stokes son muy elevados para las bandas de absorción
cuyos máximos se encuentran por debajo de 300 nm lo que podría indicar la
existencia de un sistema de separación de cargas. Por otro lado, en los máximos
de absorción que sobrepasan los 300 nm los desplazamientos de Stokes tienen
valores más bajos.
4. Cabe destacar el elevado rendimiento cuántico de 6b, próximo a 0’9. Este hecho
es importante de cara a una posible aplicación en la fabricación de dispositivos
optoelectrónicos, como OLEDs. Asimismo, el derivado de morfolina 6e alcanza
un valor de 0’61.
5. Los máximos de fluorescencia se encuentran en la zona fronteriza entre el
visible y el ultravioleta.
También hay que destacar de estos espectros de fluorescencia que no se pudo
realizar el estudio a diferentes concentraciones debido a que, al concentrar las
disoluciones, la intensidad de fluorescencia aumenta hasta tal punto que se satura el
espectrofluorímetro. Por ello, no podemos descartar la existencia de excímeros.
2.3.2.3.3.
Excitación:
Cuando los espectros de absorción y excitación no son superponibles, es
indicativo de la existencia de varias especies en disolución o que una sola especie
presente diferentes formas en el estado fundamental (como, por ejemplo, agregados). En
la tabla 2.15 se ilustran los datos correspondientes a estas experiencias:
90
2.3. Discusión de resultados
Tabla 2.15. Longitudes de onda de los máximos de cada espectro.
Compuesto
R
λabs (nm) λfluoresc (nm)
Máximos
excitación (nm)
6b
269
323
387
277, 330
6c
272
387
279, 346, 365
6d
237
336
389
249, 340
6e
236
336
387
249, 338
6f
244
336
375
390
276, 337
6h
238
355
387
277, 344
233
311
420
330
7
-Cl
272, 348
En la tabla anterior tenemos diferentes casos, que ilustraremos con los
correspondientes espectros (figuras de 2.24 a 2.26).
En el caso del derivado 6b (figura 2.24) se puede observar que los máximos de
los espectros de excitación y UV aparecen a unas longitudes de onda próximas. La
diferencia que se aprecia en los máximos de longitud de onda inferior a 300 nm puede
explicarse, al menos en parte, por la mayor absorción del disolvente en el espectro de
UV, parámetro que no influye sobre el espectro de excitación.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
91
200
1,0
UV
Excitacion
0,8
180
160
120
0,6
100
80
0,4
60
Intensidad (a.u.)
Absorbancia
140
40
0,2
20
0,0
250
300
350
0
400
Longitud de onda (nm)
Figura 2.24. UV y excitación de 6b (CH2Cl2, 10-5 M).
En primer lugar, para el derivado clorado de partida 7, se observa que el espectro
de excitación es totalmente diferente al de absorción (figura 2.25), lo que nos da idea de
que existe más de una especie en la disolución. También es el caso de 6h y 6c, cuyos
espectros pueden verse en el anexo 2.
20
UV
Excitation
0,4
15
10
0,2
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,3
5
0,1
0,0
300
0
400
Wavelength (nm)
Figura 2.25. Espectros UV y excitación del compuesto 7 (CH2Cl2, 10-5 M).
92
2.3. Discusión de resultados
UV
350
Excitacion
1,0
300
0,8
0,6
200
150
0,4
Intensidad (u.a.)
Absorbancia
250
100
0,2
50
0,0
250
300
350
0
400
Longitud de onda (nm)
Figura 2.26. UV y excitación de 6d (CH2Cl2, 10-5 M).
En el caso del derivado de piperidina 6d (figura 2.26), aunque parece que hay
desplazamiento de 249 nm a 237 nm del máximo de la banda de excitación al de la
banda de absorción, el hecho de que el máximo del espectro de absorción esté tan
desplazado hacia el azul provoca que la absorción del disolvente interfiera en la medida,
lo que hace muy difícil comprobar la identidad entre el espectro de ultravioleta y el de
excitación. No obstante, la banda pequeña alrededor de 390 nm del espectro de
excitación podría indicar la existencia de agregados, como comprobamos con estudios
posteriores.
2.3.2.3.4.
Influencia del disolvente:
Realizamos un experimento de solvatocromismo a nuestros productos,
estudiando la influencia del disolvente en las propiedades ópticas. Se examinan todas
las bistriazinas, eligiendo diferentes tipos de disolvente, como hexano, diclorometano,
acetonitrilo y metanol. Los resultados obtenidos se recogen en la tabla 2.16.
Estos resultados indican la existencia de solvatocromismo, que en este caso sería
positivo (desplazamiento batocrómico), ya que con disolventes más polares el máximo
se desplaza hacia el rojo. De entre todos estos datos, el que más destaca es el
correspondiente a 6c, donde los máximos en hexano no tienen nada que ver con los que
podemos observar en el resto de disolventes (figura 2.27).
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
93
Tabla 2.16. Máximos UV en diferentes disolventes.
Compuesto
R
6b
Hexano DCM CH3CN MeOH
212
234
269
269
268
343
323
318
317
6c
237
342
272
272
214
232
272
6d
234
332
237
336
234
333
233
329
6e
234
347
236
336
232
321
231
320
6f
210
234
343
244
336
239
242
334
6h
232
343
238
355
231
365
230
367
-
233
311
223
298
221
304
7
-Cl
UV Hexane
UV DCM
UV CH3CN
UV MeOH
Absorbance
1,0
0,5
0,0
200
300
400
Wavelength (nm)
Figura 2.27. Espectros de absorción normalizados de 6c en diferentes disolventes.
Por otro lado, también se estudió la influencia del disolvente en los espectros de
fluorescencia. Los datos obtenidos se muestran en la tabla 2.17.
94
2.3. Discusión de resultados
Tabla 2.17. Máximos de intensidad de fluorescencia con diferentes disolventes.
Compuesto
R
Hexano DCM CH3CN MeOH
6b
322
367
382
387
386
385
6c
367
382
387
386
385
6d
367
383
396
386
385
6e
367
382
386
386
387
409
6f
291
367
383
375
390
386
396
412
6h
367
383
387
436
387
385
413
-
420
384
394
7
-Cl
Las diferencias existentes en los máximos de emisión con disolventes polares no
son grandes. No se observa una tendencia lo suficientemente clara como para afirmar
que existe un solvatocromismo. En el caso del diclorometano para el derivado 6h
(figura 2.28), que presenta un máximo a 436 nm, muy diferente del resto de espectros,
podemos pensar que esta banda intensa puede corresponder a la existencia de excímeros
en disolución, lo que podría explicar su desplazamiento hacia el rojo. En general, a
longitudes de onda más altas, al aumentar la polaridad del disolvente se produce un
aumento de la intensidad de fluorescencia relativa.
En resumen, aunque en algunos casos el desplazamiento de Stokes es elevado
(tabla 2.14), lo que podría indicar procesos de transferencia de carga, las pruebas de
influencia del disolvente no confirman esta hipótesis.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
95
Fluorescence Hexane
Fluorescence DCM
Fluorescence CH3CN
Fluorescence MeOH
1,0
Intensity (a.u.)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
300
400
500
Wavelength (nm)
Figura 2.28. Estudio de solvatocromismo para el derivado 6h.
2.3.2.3.5.
Estudios de agregación:
Como se mencionó en la introducción de esta memoria, los derivados de 1,3,5triazina son susceptibles de experimentar interacciones supramoleculares de muy
diversos tipos. Estas interacciones pueden originar la aparición de agregados.
Los datos obtenidos en experiencias anteriores nos motivan a realizar estudios
para comprobar si los productos experimentan agregaciones en disolución. Conviene
destacar que los disolventes elegidos en cada caso van en función de la solubilidad de
los productos y la concentración requerida para cada experiencia.
Se han realizado varios tipos de experimentos:
a) Método de encapsulación con Rojo Nilo.76
b) DLS (Dynamic Light Scattering).
c) DOSY (Difussion Ordered SpectroscopY).
76
(a)Y. B. Lim, E. Lee, M. Lee, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 9011-9014. (b) M. C. A. Stuart, J. C. van de Pas,
J. Engberts, J. Phys. Org. Chem. 2005, 18, 929-934.
96
-
2.3. Discusión de resultados
Método de encapsulación con Rojo Nilo:
Llevamos a cabo el método de encapsulación con Rojo Nilo. Si nuestras
bistriazinas agregan, dichos agregados provocarían la encapsulación de la molécula de
Rojo Nilo, haciendo que la fluorescencia disminuya.
La bistriazina con sustituyente fenilo 6b se eligió como patrón para comenzar
los estudios de encapsulación con Rojo Nilo. El estudio consiste en realizar medidas de
fluorescencia de disoluciones de nuestro producto a diferentes concentraciones,
adicionando a éstas una concentración constante de Rojo Nilo. En las disoluciones más
diluidas, de concentración inferior a la CAC,83 observamos que la intensidad de
fluorescencia de la disolución es similar a la del blanco mientras que, cuando
alcanzamos la concentración crítica de agregación, observamos que la intensidad de
fluorescencia empieza a disminuir. Esto se debe a que tenemos menor concentración de
Rojo Nilo libre en disolución, ya que ha empezado a intercalarse entre los agregados del
producto. Para que estos experimentos puedan llevarse a cabo, es necesario que nuestros
compuestos no emitan en la zona en la que lo hace la molécula de Rojo Nilo, condición
que se cumple.
Una vez obtenidos los datos, representamos en un gráfico el logaritmo de
concentración de bistriazina respecto de la intensidad de fluorescencia (figura 2.29). En
todos los casos se llevaron a cabo 3 medidas de cada muestra, tomando el valor medio
como dato para la representación.
En la gráfica se observan dos partes bien diferenciadas. En primer lugar, por
debajo de la CAC, tenemos una intensidad de fluorescencia prácticamente constante e
igual a la intensidad de fluorescencia del blanco (disolución patrón de Rojo Nilo). En
segundo lugar, por encima de la CAC observamos cómo, al incrementarse la
concentración de bistriazina, la intensidad de fluorescencia disminuye. Se realiza una
recta de calibrado para cada parte de la gráfica, mediante el método de regresión por
mínimos cuadrados, obteniendo el logaritmo de la CAC como la intersección de las dos
83
CAC (Concentración de agregación crítica).
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
97
rectas. El resultado es una concentración de agregación crítica de 1,04x10-5 M para el
compuesto 6b en THF.
6b
170E+04
y = -13984x + 2E+06
R² = 0,2225
160E+04
150E+04
Intensidad (u.a.)
140E+04
130E+04
120E+04
110E+04
y = 177801x + 544269
R² = 0,8757
100E+04
3
4
5
6
7
8
-Log [C]
Figura 2.29. Representación de –Log [6b] frente a la intensidad de fluorescencia (THF).
En el caso de la bistriazina que tiene anillos de piperidina como sustituyentes
(6d), la concentración de agregación crítica es casi dos órdenes de magnitud menor
(3,75x10-7 M) que en el caso anterior, como podemos ver en la figura 2.30, es decir,
tiene más tendencia a formar agregados que en el caso anterior en THF.
98
2.3. Discusión de resultados
6d
850000
y = 15401x + 595912
R² = 0,1721
y = 100390x + 49705
R² = 0,9306
750000
Intensidad (u.a.)
650000
550000
450000
350000
250000
3
4
5
6
7
8
9
Figura 2.30. Representación de –Log [6d] frente a la intensidad de fluorescencia (THF).
-
DLS:
Se han realizado medidas de dispersión dinámica de la luz sobre la bistriazina
6b. Hemos obtenido la distribución de diámetro hidrodinámico de partículas que se
muestra en la figura 2.31. La medida de DLS nos permite confirmar la existencia de
agregados en la disolución analizada, con un diámetro hidrodinámico de 75 nm para la
población mayoritaria.
Los resultados obtenidos en esta experiencia concuerdan con los vistos para los
ensayos de encapsulación de Rojo Nilo, que nos daba una concentración de agregación
crítica de 1’04x10-5 M, ya que, en este caso, la concentración de producto usada para
llevar a cabo las medidas de DLS (0’8 mM) es mayor que la concentración de
agregación crítica.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
99
Normalized Counts
120
6b_800 uM_DCM
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Hydrodynamic Diameter (nm)
Figura 2.31. Distribución de radio hidrodinámico de una disolución de 6b a una concentración
de 0’8 mM en CH2Cl2.
También se han realizado medidas de DLS para otros derivados. Los datos
obtenidos se representan en la tabla 2.18.
Tabla 2.18. Resultados de los experimentos de DLS.
Compuesto
Concentración Disolvente
¿Forma
Diámetro
agregados?
hidrodinámico
10-4 M
THF
Sí
88 nm
10-6 M
THF
Sí
128 nm
10-4 M
THF
Sí
97 nm
10-5 M
THF
Sí
107 nm
10-5 M
THF
Sí
115 nm
100
-
2.3. Discusión de resultados
Medidas de DOSY:
Las medidas DOSY proporcionan información de la distribución de tamaños de
partícula que forman parte de la muestra, basándose en coeficientes de difusión de cada
especie química en disolución. Dichos coeficientes dependen del tamaño y forma de las
moléculas. Por desgracia, la baja solubilidad de las bistriazinas nos ha imposibilitado la
preparación de muestras a las concentraciones requeridas para realizar dichos análisis.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
101
2.4. PARTE EXPERIMENTAL
2.4.1.
EQUIPAMIENTO.
Las reacciones se efectuaron en un horno microondas focalizado CEM
DiscoverTM (figura 2.32) con medida y control de la temperatura mediante un lector
infrarrojo. Posee un sistema de medida de presión y un sistema de enfriamiento para el
control de la temperatura. Los distintos parámetros como potencia, temperatura y
tiempo se pueden monitorizar, al igual que modificar mediante el transcurso de la
reacción.
Figura 2.32. Horno microondas focalizado CEM.
Las cromatografías en capa fina se han realizado en cromatofolios de sílica gel
F254 Merk de 0’2 mm de espesor, utilizando para su revelado una lámpara ultravioleta
de 254 nm. Todos los productos de partida comerciales y disolventes se utilizaron sin
previa purificación.
Los espectros de resonancia magnética nuclear de 1H y 13C se han realizado en
un espectrofotómetro Varian Inova-500 (figura 2.33) operando a 499’772 MHz para
protón y 125’423 MHz para carbono-13. Los valores de desplazamiento químico (δ) se
dan en partes por millón (ppm), utilizando tetrametilsilano como referencia interna y el
disolvente indicado en cada caso. Las constantes de acoplamiento J se dan en Hz.
102
2.4. Parte experimental
Figura 2.33. Espectrofotómetro Inova-500.
Los espectros de infrarrojo se realizaron en un espectrofotómetro de infrarrojos
de transformada de Fourier FT-IR Shimadzu IR Prestige-21 que incorpora un ATR
(reflectancia total atenuada) con un objetivo de ZnSe (figura 2.34). Las medidas se
hicieron con las muestras en estado sólido.
Figura 2.34. Espectrofotómetro IR.
Los espectros de masas se analizaron mediante la técnica de ionización de
Electrospray (ESI), en el equipo QSTAR pulsar i de Applied Biosystems. Se realizaron
registros en modo positivo, empleando ácido fórmico al 0’1 % en metanol como fase
ionizante y aplicando una calibración externa para obtener los resultados en masa
exacta.
Los experimentos de UV-visible se realizaron utilizando un espectrofotómetro
Jasco V-530, mientras que los espectros de fluorescencia fueron obtenidos empleando
un espectrofluorímetro Jasco FP-750 (figura 2.35). Tanto en las medidas de absorción
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
103
UV-visible como en las medidas de fluorescencia en disolución se emplearon cubetas
estándar de cuarzo de un centímetro de anchura.
Figura 2.35. Espectrofotómetros de fluorescencia (izquierda) y UV-visible (derecha).
Las disoluciones usadas para realizar los espectros de UV-visible y fluorescencia
se prepararon por dilución a partir de disoluciones madre de concentración 10-3 M, para
las cuales se pesaron las cantidades correspondientes de cada producto en la balanza
analítica, y disolviendo el mismo en matraces aforados de 10 ml. La concentración de
las disoluciones usadas, tanto para los experimentos de UV-visible como para los de
fluorescencia, ha sido de 10-5 M.
Los puntos de fusión fueron determinados mediante un lector de punto de fusión
Büchi M-565 (figura 2.36).
Figura 2.36. Lector de punto de fusión Büchi M-565.
El diámetro hidrodinámico de las partículas fue determinado utilizando un
instrumento de dispersión de luz dinámica (DLS, Zeta Plus, Brookhaven, Holstville,
104
2.4. Parte experimental
NY), operando con un ángulo de dispersión de 90º a 635 nm y una fuente de diodo láser
de 35 mW. Para estos estudios se usaban 3 ml de disolución de los compuestos en el
disolvente apropiado a una concentración de 10-3 M, en el caso de que la solubilidad lo
permitiese o, en su defecto, lo más concentrada posible sin tener turbidez.
El camino óptico de la cubeta era de 1 cm. Cada muestra fue medida diez veces
y cada medida duró 5 minutos a 298 K. Los datos fueron ajustados usando el algoritmo
de mínimos cuadrados no restringidos negativamente para resolver la función de
autocorrelación medida experimentalmente.
2.4.2.
SÍNTESIS DE MONOTRIAZINAS CON 2,5DIMETOXIANILINA.
En un matraz de microondas de boca B-14 esmerilada (figura 2.37), se
introducen 2,5-dimetoxianilina y la clorotriazina66 correspondiente a cada producto en
proporción 2:1.
Figura 2.37. Matraz de microondas.
Se homogeniza la mezcla y se introduce el matraz en el microondas durante 15
minutos a una temperatura de 150 ºC sin disolvente. Tras este proceso, se añaden 5 ml
de CH2Cl2 a la mezcla de reacción y se realiza una filtración en una columna con gel de
sílice (10 mm de altura por 12 mm de diámetro), y usando acetato de etilo como
eluyente. El crudo de reacción se lava primero con 5 ml de HCl y seguidamente con 5
66
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente.
Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 4451.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
105
ml de una disolución saturada de carbonato sódico. Los productos puros se obtienen por
simple filtración.
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bis-(2-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(3a).
A
partir
de
6-cloro-N,N'-bis-(2-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4-diamina
(0’25 mmol, 0’110 g) y de 2,5-dimetoxianilina (0’5 mmol, 0’078 g). Se lava con 5 ml
de HCl 1 M y, seguidamente, con 5 ml de una disolución saturada de carbonato sódico,
obteniéndose 3a puro como un sólido blanco (0’126 g, 90 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’67 (s, 3H, OCH3-5);
3’79 (s, 3H, OCH3-2); 6’53 (d, J = 1’83 Hz, 2H, H4
pir); 6’59 (dd, J = 8’79 Hz y J = 2’93 Hz, 1H, H4
ArCH3); 6’94 (d, J = 8’79 Hz, 1H, H3 ArCH3); 7’23
(t, J = 7’69 Hz, 2H, H4 Ph); 7’35 (t, J = 7’87 Hz, 2H,
H5 Ph); 7’53 (d, J = 7’6 Hz, 2H, H3 Ph); 7’69 (d, J =
2’56 Hz, H6 ArCH3); 7’81 (d, J = 1’1 Hz, 2H, H3
pir); 7’87 (s, 1H, NH); 8’15 (d, J = 2’56 Hz, 2H, H5
pir); 8’19 (d, J = 8’05 Hz, 2H, H6 Ph); 9’44 (s, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 56’30 (OMe-5) ; 57’21 (OMe-2); 106’65 (C4 pir); 107’83
(C4 ArCH3); 108’33 (C6 ArCH3); 111’71 (C3 ArCH3); 123’53 (C4 Ph); 123’55 (C3
Ph); 124’28 (C6 Ph); 127’07 (C5 Ph); 128’18 (C1 ArCH3); 130’66 (C2 Ph); 130’79 (C5
pir); 131’44 (C1 Ph); 140’47 (C3 pir); 143’54 (C2 ArCH3); 152’99 (C5 ArCH3); 163’71
(C6 Tz); 163’80 (C2,4 Tz).
MS (ESI) M + H+: experimental: 547’2336; M teórica: 546’2240; 2M + H+:
1093’4601.
Punto de fusión: 178-180 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 3398, 1575, 1506, 1417, 1217, 1049.
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-difenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3b).
A partir de 6-cloro-N,N'-difenil-1,3,5-triazina-2,4-diamina (0’25 mmol, 0’074 g)
y de 2,5-dimetoxianilina (0’5 mmol, 0’078 g). Se lava con 5 ml de una disolución de
106
2.4. Parte experimental
HCl 1 M y, seguidamente, con 5 ml de una disolución saturada de carbonato sódico
obteniéndose 3b, que aparece como un sólido blanco puro (0’099 g, 95 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’71 (s, 3H, OCH3-
5); 3’83 (s, 3H, OCH3-2); 6’62 (d, J = 8’79 Hz,
1H, H4 ArCH3); 6’96 (d, J = 8’79 Hz, 1H, H3
ArCH3); 7’02 (t, J = 6’34 Hz, 2H, H4 Ph); 7’28 (t,
J = 6’83 Hz, 4H, H3,5 Ph); 7’73 (d, J = 7’32 Hz,
4H, H2,6 Ph); 7’77 (s, 1H, NH); 7’83 (s, 1H, H6 ArCH3); 9’20 (s, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 56’33 (O OCH3-5); 57’26 (O OCH3-2); 108’20 (C4
ArCH3); 109’90 (C6 ArCH3); 112’66 (C3 ArCH3); 121’53 (C3,5 Ph); 123’10 (C4 Ph);
129’00 (C2,6 Ph); 129’49 (C1 ArCH3); 140’29 (C1 Ph); 144’57 (C2 ArCH3); 154’26
(C5 ArCH3); 164’47 (C6 Tz); 164’67 (C2,4 Tz).
MS (ESI) M + H+: experimental: 415’1880; M teórica: 414’1804.
Punto de fusión: 176-178 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 3392, 1514, 1417, 1398, 1230, 1049.
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bis-(p-metoxifenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3c).
A partir de 6-cloro-N,N'-bis-(p-metoxifenil)-1,3,5-triazina-2,4-diamina (0’25
mmol, 0’089 g) y de 2,5-dimetoxianilina (0’5 mmol, 0’078 g). Se lava con 5 ml de una
disolución de HCl 1M y, acto seguido, con 5 ml de una disolución saturada de
carbonato sódico obteniéndose 3c, que aparece puro como un sólido blanco (0’107 g, 90
%).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’69 (s, 3H,
OCH3-5); 3’75 (s, 6H, OCH3(p)); 3’83 (s,
3H, OCH3-2); 6’56 (d, J = 8’78 Hz, 1H,
H4 ArCH3); 6’86 (d, J = 8’78 Hz, 4H,
H3,5 Ph-p-O OCH3); 6’93 (d, J = 8’78 Hz,
1H, H3 ArCH3); 7’47 (s, 1H, NH); 7’58 (d, J = 8’78 Hz, 4H, H2,6 Ph-p-O OCH3); 7’90
(s, 1H, H6 ArCH3); 8’90 (s, 2H, NH).
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
13
107
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 54’98 (OCH3-p); 55’19 (OCH3-5); 56’18 (OCH3-2);
106’30 (C4 ArCH3); 108’05 (C6 ArCH3); 111’32 (C3 ArCH3); 113’40 (C3,5 Ph-p-O
OCH3); 122’18 (C2,6 Ph-p-O OCH3); 128’85 (C1 ArCH3); 132’46 (C1 Ph-p-O OCH3);
142’83 (C2 ArCH3); 153’19 (C5 ArCH3); 154’70 (C4 Ph-p-O OCH3); 163’74 (C6 Tz);
164’01 (C2,4 Tz).
MS (ESI) M + H+: experimental: 475’2108; M teórica: 474’2016.
Punto de fusión: 180-181 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 3419, 3394, 1512, 1409, 1236, 1026.
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bispiperidino-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3d).
A partir de 6-cloro-N,N'-bis-piperidino-1,3,5-triazina-2,4-diamina (0’25 mmol,
0’070 g) y de 2,5-dimetoxianilina (0’5 mmol, 0’078 g). Se lava con 5 ml de una
disolución 0’1 M de HCl y, posteriormente, con 5 ml de una disolución saturada de
carbonato sódico, obteniéndose 3d puro como un sólido blanco (0’084 g, 85 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 1’56 (m, 8H, H3 y H5
piperidina), 1’65 (m, 4H, H4 piperidina), 3’71 (s, 3H,
OCH3-5), 3’74 (t, J = 5’49 Hz, 8H, H2 y H6 piperidina),
3’82 (s, 3H, OCH3-2), 6’61 (dd, J = 9’15 Hz y J = 3’29
Hz, 1H, H4 Ph), 6’97 (d, J = 9’15 Hz, 1H, H3 Ph), 7’89
(d, J = 3’29 Hz, 1H, H6 Ph), 8’55 (s, 1H, NH)
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 23’59 (C4 piperidina), 24’92 (C3 y C5 piperidina), 44’30
(C2 y C6 piperidina), 55’18 (OCH3-5), 56’43 (OCH3-2), 106’73 (C6 Ph), 108’35 (C4
Ph), 112’16 (C3 Ph), 127’71 (C1 Ph), 142’97 (C2 Ph), 152’98 (C5 Ph).
MS (ESI) M + H+: experimental: 399’2492; M teórica: 398’2430.
Punto de fusión: 202-206 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 2933, 2848, 1589, 1504, 1022.
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bismorfolino-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3e).
A partir de 6-cloro-N,N'-bis-morfolino-1,3,5-triazina-2,4-diamina (0’25 mmol,
0’071 g) y de 2,5-dimetoxianilina (0’5 mmol, 0’078 g). Se lava con una disolución 0’1
M de HCl y, después, con 5 ml de una disolución saturada de carbonato sódico para
obtener 3e puro como un sólido blanco (0’080 g, 80 %).
108
2.4. Parte experimental
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, TA) δ: 3’61 (m, 8H, H3,5
Morfolina), 3’69 (m, 11H, OCH3-5, H2,6 Morfolina),
3’80 (s, 3H, OCH3-2), 6’51 (dd, J = 2’93 Hz y J =
8’78 Hz, 1H, H4 Ph), 6’92 (d, J = 8’78 Hz, 1H, H3
Ph), 7’48 (s, 1H, NH), 7’92 (d, J = 3’42 Hz, 1H, H6
Ph).
13
C-RMN (DMSO, TA) δ: 43’32 (C2,6 Morfolina), 55’16 (OCH3(5)), 56’23
(OCH3(2)), 65’93 (C3,5 Morfolina), 106’10 (C6 Ph), 106’46 (C4 Ph), 111’38 (C3 Ph),
129’04 (C1 Ph), 142’30 (C2 Ph), 152’95 (C5 Ph), 163’63 (C6 Tz), 164’57 (C2,4 Tz).
MS (ESI) M + H+: experimental: 403’2092; M teórica: 402’2016.
Punto de fusión: 201-206 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 3414, 1575, 1506, 1255, 1114, 1043.
2.4.3.
SÍNTESIS DE DERIVADOS DE TRIAZINA CON 1,5DIAMINONAFTALENO.
N1-(4,6 Di(piperidino)-1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (5d).
En un matraz microondas de boca B-14 se introduce 2-cloro-4,6-di(piperidino)1,3,5-triazina (0’5 mmol, 0’140 g) y 1,5-diaminonaftaleno (1’5 mmol, 0’237 g). La
mezcla se homogeniza, se introduce en un horno microondas y se irradia a 180°C
durante 25 minutos. El crudo de reacción se disuelve en 5 ml de acetona. A
continuación, se añaden 0’6 mL de HCl 0’1 M y se filtra a través de un filtro de
pliegues. Al filtrado se le añaden 0’5 mL de HCl 1M, precipitando un sólido que se
separa por filtración. A este nuevo filtrado se le añaden unos 5 mL de H2O
precipitando un sólido que se suma al anterior (0’125g, 62%).
Datos físicos y espectroscópicos
1
H-RMN (DMSO) TA: 1’44 (s, 8H, H3,5
piperidina), 1’57 (d, J = 4’8 Hz, 4H, H4 piperidina),
3’62 (s, 8H, H2,6 piperidina), 5’63 (s, 2H, NH2),
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
109
6’66 (d, J = 7’7 Hz, 1H, H6), 7’15 (t, J = 7,3 Hz, 1H, H7), 7’23 (d, J = 8’4 Hz, 1H,
H8), 7’31 (t, J = 7’7, 1H, H3), 7’64 (d, J = 7’3, 1H, H2), 7’82 (d, J = 8’4, 1H, H4),
8’54 (s ancho, 1H, NH)
13
C-RMN (DMSO) TA: 24’4 (C4 piperidina), 25’4 (C3,5 piperidina), 43’4 (C2,6
piperidina), 107’4 (C6), 110’7 (C8), 118’3 (C4), 121’3 (C2), 122’8 (C3), 123’4 (C4a),
126 (C7), 129’5 (C8a), 135 (C1), 144’7 (C5), 164’6 (C4,6Tz), 165’4 (C2Tz).
MS (ESI) M + H+: experimental: 404’2565, M teórica: 403’2486.
Punto de fusión: [182-183] ºC.
IR (Neto) ν (cm-1): 3346, 2927, 2846, 1512, 1485.
Para sintetizar las bistriazinas, se introduce una mezcla de N1,N5-bis(4,6-dicloro1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (7)81 (0’25 mmol, 0’113 g) con 2 mmol de la
amina o anilina correspondiente en un matraz de microondas. La mezcla se homogeniza
y se somete a radiación microondas durante el tiempo adecuado. Se adiciona una
disolución de HCl 0’1 M (5 ml) al crudo de reacción, que es sonicado, filtrado y lavado
con 1 ml de diclorometano. El sólido resultante es la bistriazina pura.
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N6-difenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina) (6b).
A partir de anilina (2 mmol, 0’186 g). Se somete la mezcla a radiación
microondas durante 10 minutos a 140 ºC, obteniendo un rendimiento de 0’166 g (98 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 6’95 (s, 4H, H4 Ph); 7’21 (s, 8H,
H3 and H5 Ph); 7’57 (d, 2H, J = 7’81 Hz, H3 and H7 Naph.);
7’71 (d, 10 H, J = 6’25 Hz, H2 and H6 Ph, H4 and H8
Naph.); 8’00 (d, 2H, J = 7’81 Hz, H2 and H6 Naph.); 8’96 (s,
4H, NH Ph); 9’15 (s, 2H, NH Naph.).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 120’0 (C2,6 Ph); 120’6 (C2,6
Naph.); 121’6 (C4 Ph); 123’6 (C4,8 Naph.); 124’9 (C3,7
Naph.); 127’8 (C3,5 Ph); 130’3 (C4a,8a Naph.); 134’6 (C1,5 Naph.); 139’5 (C1 Ph);
163’9 (C4,6 Tz); 165’5 (C2 Tz).
MS (FAB) m/z 681’2 [M+H] +; HRMS calculado para C40H32N12 m/z: 680’2858,
encontrado 680’2873.
81
W. Wei, H-J. Wang, C-Q. Jiang, Spectrochimica Acta Part A, 2008, 70, 362-366.
110
2.4. Parte experimental
Punto de fusión: 155-156 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 3439, 1440, 1392, 1228, 806.
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N6-bis(4-metoxifenil)-1,3,5-triazina-2,4,6triamina) (6c).
A partir de p-anisidina (2 mmol, 0’246 g). Se somete la mezcla a radiación
microondas durante 10 minutos a 140 ºC, obteniendo un rendimiento del 65 % (0’130
g).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’71 (s, 12H, CH3); 6’78 (d,
8H, J = 8’79 Hz, H3,5 Ph); 7’54 (m, 10H, H3,7 Naph.
and H2,6 Ph); 7’69 (d, 2H, J = 7’32 Hz, H4,8 Naph.);
7’96 (d, 2H, J = 8’30 Hz, H2,6 Naph.); 8’80 (s, 4H, NH
Ph); 9’06 (s, 2H, NH Naph.).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 54’9 (OCH3); 113’3 (C3,5
Ph); 120’4 (C2,6 Naph.); 121’9 (C2,6 Ph); 123’3 (C4,8 Naph.); 124’9 (C3,7 Naph.);
130’1 (C1,5 Naph.); 132’4 (C1 Ph); 134’5 (C4a,8a Naph.); 154’6 (C4 Ph); 163’2 (C4,6
Tz); 164’8 (C2 Tz).
MS (FAB): m/z 801’6 [M+H]+; HRMS calculado para C44H40N12O4 m/z: 800’3374,
encontrado 800’3346.
Punto de fusión: 288-292 ºC descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 3406, 3342, 1487, 1392, 1232, 825.
N1,N5-Bis(4,6-di(piperidin-1-il)-1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (6d).
A partir de 1,5-diaminonaftaleno (0’5 mmol, 0’079 g) y 2-cloro-4,6-di(piperidin-1-il)1,3,5-triazina66 (1’1 mmol, 0’308 g). Se homogeniza la mezcla y se somete a radiación
microondas durante una hora a 200 ºC. Se añade acetona (5 ml) al crudo de reacción,
que es filtrado para obtener el producto, con un rendimiento de 0.235 g (72 %).
66
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. De la Hoz, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente,
Org. Biomol. Chem., 2003, 1, 4451.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
111
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, TA) δ: 1’46 (s, 16H, H3,5 piperidina); 1’60
(s, 8H, H4 piperidina); 3’65 (s, 16H, H2,6 piperidina); 7’41 (t, J
= 7’8 Hz, 2H, H3,7 Naph.); 7’69 (d, J = 7’8 Hz, 2H, H2,6
Naph.); 7’82 (d, J = 8’3 Hz, 2H, H4,8 Naph.); 8’56 (s, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 21’5 (C4 pip); 24’0 (C3,5 pip);
43’7 (C2,6 pip); 119’1 (C4,8 Naph.); 120’9 (C2,6 Naph.); 124’1
(C3,7 Naph.); 128’9 (C1,5 Naph.); 164’5 (C4,6 Tz.); 165’1 (C2
Tz).
MS (FAB): m/z 649’4 [M+H] +; HRMS calculado para C36H48N12 648’4125,
encontrado 648’4178.
Punto de fusión: 247-252 ºC, cambio de fase.
IR (Neto) υ (cm-1): 3464, 2929, 2848, 1593, 1514.
N1,N5-Bis(4,6-dimorfolino-1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (6e).
A partir de morfolina (2 mmol, 0’174 g). Se somete la mezcla a irradiación
microondas durante 10 minutos a 120 ºC. Se obtiene un rendimiento de 0’140 g (85 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H RMN (CDCl3, TA) δ: 3’72 (s, 8H, H3 and H5 Morfolina);
3’77 (s, 8H, H2 and H6 Morfolina); 7’50 (dd, 2H, J = 7’8 Hz, J =
8’3 Hz, H3 and H7 Naph.); 7’81 (d, 2H, J = 8’79 Hz); 8’05 (d,
2H, J = 7’3 Hz).
13
C-RMN (CDCl3, TA) δ: 43’72 (C2,6 Morfolina); 66’82 (C3,5
Morfolina); 117’25 (C4,8 Naph.); 119’70 (C2,6 Naph.); 125’43
(C3,7 Naph.); 128’02 (C1,5 Naph); 134’54 (C4a,8a Naph.); 165
(C2 Tz).
MS (FAB) m/z 657’5 [M+H] +; HRMS calculado para C32H40N12O4 656’3295,
encontrado 656’3300.
Punto de fusión: 332-335 cambio de fase.
IR (Neto) υ (cm-1): 3464, 2980, 2900, 1516, 1253, 1118.
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N4,N6,N6-tetrafenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina)
(6f).
112
2.4. Parte experimental
A partir de difenilamina (2 mmol, 0’338 g). Se somete la mezcla a radiación
microondas durante 10 minutos a 200 ºC. Se obtiene un rendimiento de 0.162 g (65 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 7’08-7’21 (m, 42 H, H2, H3,
H4, H5 and H6 Ph, H3 and H7 Naph.); 7’42 (d, 2H, J =
7’32 Hz, H2 and H6 Naph.); 7’66 (d, 2H, J = 8’30 Hz, H4
and H8 Naph.); 8’98 (s, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 118’97; 121’36; 124’06;
124’78; 127’21; 128’04; 128’41; 128’93; 133’76; 141’69;
142’64; 143’11; 151’20; 164’91 (C2 Tz).
MS (FAB) m/z 985’5 [M+H] +; HRMS calculado para C64H48N12 984’4125, encontrado
984’4114.
Punto de fusión: 201-202 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 3230, 3095, 1546, 1236.
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N6-bis(4-nitrofenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina)
(6h).
A partir de 4-nitroanilina (2 mmol, 0’276 g). Se somete la mezcla a radiación
microondas durante 10 minutos a 150 ºC. Se obtiene un rendimiento de 0’120 g (56 %).
O2N
Datos físicos y espectroscópicos:
NH
O2N
N
N
H
1
N
N
H RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 7’62 (t, 2H, J = 7’8 Hz, H3
and H7 Naph.); 7’67 (d, 2H, J = 6’8 Hz, H4 and H8
NH
Naph.); 7’83 (s ancho, 8H, H2 and H6 Ph); 7’91 (s
HN
H
N
N
N
ancho, 8H, H3 and H5 Ph); 8’06 (d, 2H, J = 8’3 Hz, H2
N
NO2
HN
NO2
13
and H6 Naph.); 9’67 (s, 2H, NH Naph.); 9’77 (s, 4H,
NH Ph).
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 118’7 (C2,6 Ph); 121’7 (C2,6 Naph.); 123’8 (C3,5 Ph and
C4,8 Naph.); 125’1 (C3,7 Naph.); 130’5 (C4a,8a Naph.); 134’5 (C1,5 Naph.); 140’7
(C4 Ph); 146’0 (C1 Ph); 163’8 (C4,6 Tz); 165’9 (C2 Tz).
MS (ESI+) m/z 861’2 [M+H] +; HRMS calculado para C40H29N16O8 861’2348,
encontrado 861’2361.
Punto de fusión: 340-345 ºC cambio de fase.
IR (Neto) υ (cm-1): 3327, 1504, 1323, 1111, 798.
2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas.
113
2.5. CONCLUSIONES
Empleando la radiación microondas como fuente de energía, hemos logrado
sintetizar
nuevos
derivados
de
1,3,5-triazina,
siguiendo
una
metodología
medioambientalmente benigna, con tiempos cortos de reacción, sin disolvente y con una
etapa
de
purificación
simple.
Esto
puede
aplicarse
tanto
a
las
2,5-
dimetoxifenilaminotriazinas como a las bistriazinas con puente 1,5-diaminonaftaleno.
Las monotriazinas con sustituyentes 2,5-dimetoxifenilamina se han obtenido con
rendimientos comprendidos entre el 85 y el 95 %.
Los espectros de fluorescencia de estos derivados muestran la formación de
excímeros. Y las medidas de Dynamic Light Scattering (DLS) confirman la formación
de agregados con diámetros hidrodinámicos de hasta 296 nm.
Los rendimientos cuánticos de fluorescencia de estos compuestos son bajos y,
por tanto, no son útiles para fabricar OLEDs.
Los derivados de 1,5-diaminonaftilbistriazinas también se han obtenido con altos
rendimientos.
Cabe destacar el excelente rendimiento cuántico de la bistriazina con
sustituyente fenilo 6b, próximo a 0’9. Este hecho es importante de cara a una posible
aplicación en la fabricación de dispositivos optoelectrónicos, como OLEDs. Asimismo,
el derivado de morfolina 6e alcanza un valor de 0’61.
Estudios de encapsulación con Rojo Nilo hacen posible calcular la concentración
de agregación crítica (CAC) de los derivados de fenilo y piperidina que son
respectivamente de 1,04 x 10-5 M y 3,75 x 10-7 M. Por otro lado, las medidas de DLS
muestran que la mayor parte de las bistriazinas son capaces de formar agregados a
concentraciones tan bajas como 10-5 M, hecho que confirma los datos de CAC
obtenidos, lo que nos hace pensar que existe un gran número de interacciones
supramoleculares.
114
2.4. Parte experimental
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3. SÍNTESIS DE DERIVADOS DE TRIAZINILGLICINA.
SENSORES.
3.1. OBJETIVOS
El objetivo principal de este capítulo es la síntesis de derivados de triazina con
grupos aminoácido libres. Para ello, también nos proponemos como meta que el método
sintético utilizado sea sostenible.
Tanto los derivados de aminofeniltriazinas como los triazinilaminoácidos
podrían ser anclados en nanoestructuras de carbono (figura 3.1) mediante la conocida
reacción de Prato y, desde esta base carbonada, las interacciones supramoleculares que
aportarían las triazinas podrían suponer una aplicación muy importante en
reconocimiento molecular.
Figura 3.1. Anclajes sobre nanoestructuras de carbono, concretamente sobre C60.
Además del reconocimiento molecular, las interacciones supramoleculares
podrían ser útiles en la formación de complejos con metales (figura 3.2), por lo que
también nos proponemos como objetivo la obtención de complejos metálicos con
nuestros derivados de triazinilglicina como ligando.
Estos complejos formados podrían ser útiles para la detección de cationes, como
Hg2+ o Zn2+, por lo que se explorará su potencial aplicación como sensores.
117
Figura 3.2. Puntos potenciales de coordinación de las triazinilglicinas.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.2. INTRODUCCIÓN
3.2.1.
CATIONES METÁLICOS
En esta sección hablaremos de los cationes metálicos que tienen importancia en
este trabajo. Para ello, enmarcaremos a estos cationes en la naturaleza, en las
aplicaciones que han tenido a lo largo de la historia, así como los efectos que pueden
tener para la salud, tanto positivos como negativos.
3.2.1.1.
Zinc:84
El Zn se caracteriza por ser un elemento ampliamente distribuido en la
naturaleza, pero no es abundante, ya que representa sólo el 0,012% de la corteza
terrestre. En el suelo, su concentración media es de 50 mg/kg.
Actualmente, la mayor parte del zinc producido se emplea en la galvanización
del hierro y acero, así como en la manufactura del latón. Los objetos galvanizados se
emplean en la fabricación de una amplia diversidad de utensilios. También se utilizan
grandes cantidades de zinc en la obtención de aleaciones, y en polvo se usa como agente
reductor. Dentro de los compuestos, el óxido de zinc es el más importante, siendo
empleado, entre otras cosas, como pigmento blanco.
El Zn es uno de los elementos esenciales más abundantes en el cuerpo humano,
encontrándose principalmente en el citosol de las células. Su cantidad en el individuo
adulto oscila entre 1 y 2,5 g, siendo el segundo oligoelemento en relación a la cantidad
total en el organismo, sólo superado por el hierro. Las concentraciones más elevadas
aparecen en el hígado, páncreas, riñones, huesos y músculos voluntarios, existiendo
también concentraciones importantes en el ojo, próstata, espermatozoides, piel, pelo y
uñas. Para valorar su estatus en el organismo se usan principalmente como
biomarcadores los niveles en suero, plasma y eritrocitos.
C. Rubio, D. González Weller, R. E. Martín-Izquierdo, C. Revert, I. Rodríguez y A. Hardison, Nutr. Hosp., 2007, 22,
1, 101-107 y referencias allí citadas.
84
119
120
3.2. Introducción
El Zn interviene en funciones fisiológicas necesarias para el desarrollo de la
vida. Entre estas cabe destacar la función cerebral, crecimiento e integridad celular,
visión nocturna o maduración sexual.
3.2.1.1.1.
Fuentes dietéticas de zinc:
El zinc está extensamente distribuido en alimentos y bebidas pero, tal como
ocurre con otros elementos, los contenidos son tremendamente variables y, en general,
bajos. Los productos de origen marino, principalmente los mariscos (ostras y
crustáceos), son los alimentos más ricos en Zn, seguidos de las carnes rojas, derivados
lácteos y huevos, y los cereales integrales. El zinc procedente de los alimentos vegetales
es de menor biodisponibilidad, debido a la presencia de ácido fítico que forma
complejos insolubles poco absorbibles. En los alimentos, el Zn se halla asociado
particularmente a las proteínas y ácidos nucleicos, lo que va a condicionar en cierta
medida su biodisponibilidad.
En aguas de abastecimiento público, los contenidos en zinc pueden provenir, en
parte, de la disolución de los terrenos y en parte de la cesión a partir de los materiales de
las conducciones. En el anexo C de la Reglamentación Técnico-Sanitaria para el
abastecimiento y control de las aguas potables de consumo público,85 se establece un
valor guía de 100 µg/L de zinc, indicándose que a valores superiores a los 5 µg/L
pueden aparecer sabores astringentes, opalescencias y depósitos granulosos.
El procesado de alimentos es una de las principales causas de la pérdida de zinc.
El ejemplo más representativo de este efecto lo constituyen los cereales, que pueden ver
reducido su contenido desde un 20 a un 80% cuando son refinados. Por ello, se debe
tener una especial consideración con las personas vegetarianas, ya que en estas personas
los cereales son la principal fuente de zinc en la dieta. Si a la pérdida del 20-80% del
contenido de zinc durante el refinado unimos que la biodisponibilidad del zinc en este
tipo de dietas está disminuida si el contenido de fitato es alto, se concluye que la
absorción y por tanto, la presencia de zinc en personas que siguen dietas vegetarianas es
menor que en las que no las siguen.
Real Decreto 1138/90, de 14 de septiembre, por el que se aprueba la Reglamentación Técnico-Sanitaria para el
abastecimiento y control de las aguas potables de consumo público. BOE (226):27488-97.
85
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.2.1.1.2.
Ingesta dietética recomendada de zinc:
Las recomendaciones de nutrientes (RDA = Recommended Dietary Allowance o
IDR = Ingesta Diaria Recomendada) se definen como los niveles de ingesta de
nutrientes considerados esenciales, según el criterio de los comités nacionales e
internacionales que los establecen en base a los conocimientos científicos y que cubren
las necesidades conocidas de prácticamente todas las personas sanas. Los valores de
IDR se fijan en función de la edad, sexo, situación fisiológica (embarazo, lactancia, etc.)
y normalmente son superiores a los verdaderos requerimientos. Las pérdidas endógenas
en seres humanos oscilan entre los 1,3 y 4,6 mg/día. La ingesta recomendada de zinc
para un adulto se sitúa entre 8 mg/día para las mujeres y 11 mg/día para los hombres.
Durante la gestación y la lactancia las necesidades son ligeramente más altas.
3.2.1.1.3.
Déficit de zinc:
La deficiencia de este elemento en niños y jóvenes se debe a la escasez de
alimentos de origen animal, dieta con un alto contenido en fitatos, inadecuada ingesta de
alimentos y un incremento de las pérdidas fecales, pudiendo ocasionar retraso en el
crecimiento y en el desarrollo neuronal, diarrea, alteraciones inmunitarias e incluso en
algunos casos la muerte.
Las manifestaciones principales son dermatitis, alopecia, alteraciones en el
sentido del gusto, anorexia, retraso en la cicatrización de las heridas, alteraciones
inmunológicas y disminución de los niveles de fosfatasas alcalinas, habiéndose
postulado la deficiencia de zinc como un factor importante en la patogenia de la
esquizofrenia. Alteraciones en la homeostasis del zinc se han relacionado con el
Parkinson, el Alzheimer, isquemia cerebral transitoria, ataques de apoplejía, daños
cerebrales e incluso un incremento en el riego de padecer cáncer.
3.2.1.1.4.
Toxicidad del zinc:
A pesar de que el zinc es el menos tóxico de todos los oligoelementos, y aunque
su margen de seguridad (diferencia entre la dosis tóxica y la dosis recomendada) es muy
121
122
3.2. Introducción
amplio, es necesario evaluar su toxicidad. Ello se puede establecer mediante el estudio
de la Tolerable Upper Intake Level (UL), que se define como el nivel más alto de la
ingesta diaria de un nutriente que no supone un riesgo o efectos adversos sobre la salud
de casi todos los individuos. Este parámetro se calcula a partir de la ingesta total. Para el
Zn proveniente tanto de los alimentos, como del agua y suplementos el UL es de 40
mg/día. Se ha demostrado que en hombres, un elevado consumo de suplementos de zinc
produce un riesgo significativamente mayor de cáncer avanzado de próstata, así como la
inhibición de los efectos beneficiosos de los biofosfonatos, el incremento de los niveles
de testosterona, incremento de colesterol, reducción de los niveles de HDL (High
Density Lipoprotein Cholesterol) y puede fomentar una disfunción inmune.
Una suplementación con zinc, especialmente en altas dosis, también puede
producir otros efectos adversos como interferir y disminuir el estatus corporal de cobre.
Un caso especial se describe en un estudio realizado por Salzman y colaboradores86 en
2002 en el que los autores describen la intoxicación por zinc de un individuo de 17 años
que durante 6-7 meses tomó elevadas dosis diarias de zinc en forma de suplementos y
que desarrolló una hipocupremia con anemia, leucopenia y neutropenia. Esta anemia
inducida por una hipocupremia por un exceso de zinc también, además de una nefrosis,
se observa en otro caso de ingesta elevada de zinc (concretamente 2.000 mg de
gluconato de zinc durante 12 meses). En ambos casos los efectos tóxicos remitieron al
suprimir las ingestas de zinc. La inhalación de altas concentraciones de este metal,
concretamente en forma de cloruro de zinc, puede causar neumonitis y un síndrome
respiratorio en el adulto.
In Vitro, el Zn produce citotoxicidad por una disminución de los niveles de
glutatión reducido y un incremento de los niveles de la forma oxidada del glutatión.
También in vitro, y a niveles elevados, produce muerte celular debido a que en primer
lugar es capaz de generar especies reactivas de oxígeno y en segundo lugar a que activa
la cascada de la MAP-kinasa.
86
M. B. Salzman, E. M. Smith, C. Koo, . J. Pediatr. Hematol. Oncol., 2002; 24, 7, 582-584.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.2.1.2.
Mercurio:87
El mercurio y el cinabrio, principal mineral donde se obtiene, se conocen desde
la antigüedad. Prueba de ello es que, en el inicio de sus culturas, pueblos como China,
Egipto o Asiria conocían la existencia del cinabrio y lo aplicaban como pintura en forma
de bermellón (polvo de cinabrio). Otras civilizaciones más modernas que emplearon el
mercurio o el cinabrio fueron los fenicios (para extraer y purificar oro), los indios
(creían que el mercurio era afrodisíaco), griegos, romanos o incas (estas tres como
pintura, igual que en China o Egipto). Algunos médicos griegos, como Hipócrates,
usaban el cinabrio como ungüento porque no lo consideraban tóxico por vía dérmica. La
mina de cinabrio más grande del mundo, explotada desde la época romana hasta 2002,
se encuentra en la cercana localidad de Almadén (Ciudad Real).
Durante la Edad Media, época en la que la alquimia vivió su apogeo, el mercurio
tuvo su importancia, si bien su consumo no aumentó hasta que aparecieron las primeras
aplicaciones tecnológicas en la Edad Moderna, como el tratamiento de la sífilis
(Paracelso, en el siglo XVI), el barómetro (Torricelli, en 1643) o el termómetro
(Fahrenheit, en 1720).
En la naturaleza, podemos encontrar el mercurio en forma de cinabrio, que es un
sulfuro de mercurio o, principalmente, en grandes bolsas de mercurio metal. El sulfuro
de mercurio es prácticamente inerte frente a los agentes atmosféricos (CO2, O2 y H2O) y
no entra en el ciclo del agua, lo que hace despreciable su incorporación a las cadenas
tróficas por esta vía. Así, esta incorporación ocurre a partir del propio Hg metal, ya que
es volátil y a temperatura ambiente se está evaporando, con lo que se incorpora a la
atmósfera en forma de vapor, sufriendo procesos posteriores de transformación en la
especie soluble Hg2+.
Hay que destacar que, dentro de las cadenas tróficas, el mercurio sufre procesos
de bioconcentración, sobre todo en los animales marinos y los cereales, lo que hay que
tener en cuenta como fuente de contaminación accidental.
87
X. Gaona Martínez, Tesis Doctoral. 2004. pp 9-49. Universidad Autónoma de Barcelona.
123
124
3.2. Introducción
Además de la fuente natural de contaminación que ocurre con la evaporación del
Hg metal existen, como suele ser habitual con los metales tóxicos, fuentes
antropogénicas. Dentro de estas fuentes antropogénicas cabe destacar el uso del
mercurio como fungicida, herbicida y conservante de semillas en agricultura, así como
diferentes industrias, como la electroquímica.
En la naturaleza, el mercurio experimenta un ciclo que resumen Mason y
colaboradores88 con los diagramas de flujo que podemos ver en la figura 3.3 a y b, en el
que se pueden apreciar las proporciones de mercurio en los diferentes medios y la
influencia que la actividad humana ha tenido sobre este ciclo.
En el agua, la especie predominante es la de Hg2+, muy soluble y que puede ser
bioacumulado directamente por los peces, o puede ser biotransformado por
microorganismos acuáticos, dando lugar a dos especies orgánicas: el dimetilmercurio,
volátil, que se recicla a la atmósfera y el metilmercurio, que se bioacumula en los peces,
lo que hace que se incorpore a las cadenas tróficas. También puede sufrir otras
transformaciones.
La toxicidad del mercurio es conocida desde la antigüedad. Hipócrates (370
a.C.) y Plinio (77 a.C.) describieron enfermedades y dolencias que sufrían los esclavos
que trabajaban en las minas de mercurio. En los siglos XV y XVI empezaron a
publicarse trabajos acerca de los efectos tóxicos del vapor de mercurio como riesgo
laboral aunque, tal vez, la imagen más popular de este asunto es la transmitida por
Lewis Carroll en “Alicia en el País de las Maravillas”, con el personaje del sombrerero
loco, término que data del siglo XIX y refleja la constatación de los efectos del
envenenamiento habitual de estos artesanos, que usaban soluciones de nitrato de
mercurio para ablandar los pelos de los animales, con los que fabricaban los sombreros
de fieltro.
La revolución industrial y tecnológica de los siglos XIX y XX trajo consigo un
gran número de nuevas aplicaciones para el mercurio y muchos de sus compuestos, pero
también otras tantas posibles vías de contaminación medioambiental y exposición. La
88
R. P. Mason, W. F. Fitzgerald, F. M. M. Morel, Geochim. Cosmochim. Acta, 1994, 58, 3191-3198.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
primera gran señal de alarma se dio con el desastre de la bahía de Minamata (Japón),
donde una planta de cloruro de vinilo y acetaldehído estuvo liberando de forma
incontrolada grandes cantidades de mercurio en sus aguas residuales desde 1953 a 1960.
El resultado fue de un gran número de personas intoxicadas y muertas por la ingestión
de pescado contaminado con metilmercurio. Años más tarde, entre 1971 y 1972, más de
400 personas murieron en Irak por intoxicación con metilmercurio. En este caso, el
origen se encontraba en el grano que se había usado para hacer el pan, que había sido
tratado con un fungicida basado en metilmercurio.
Figura 3.3 a y b: Diagramas de flujo representando el ciclo del mercurio en las épocas pre
(izquierda) y postindustrial (derecha).
Esta serie de desastres sensibilizaron a la comunidad internacional, que se dio
cuenta de que la contaminación ejercida por sustancias como las especies de mercurio
altamente venenosas puede poner en riesgo nuestro ecosistema, suponiendo una gran
amenaza para la salud humana. En particular, las especies organomercúricas (como el
metilmercurio) son mucho más virulentas que el Hg (II) inorgánico, debido a que se
acumulan rápidamente en varios órganos, igual que cruzan la barrera sangre-cerebro
para causar daños en el sistema nervioso central.89
3.2.2.
SENSORES90
Muchos cationes y aniones pequeños, que juegan papeles vitales en la vida
humana, existen dentro de los organismos y en el ambiente. En consecuencia, la
89
90
M. Santra, B. Roy, K. H. Ahn, Org. Let.., 2011, 13, 13, 3422-3425.
J. Du, M. Hu, J. Fan, X. Peng., Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 4511-4535.
125
126
3.2. Introducción
detección de estos iones es de gran interés e importancia para muchos químicos,
biólogos y ambientalistas. Por ejemplo, los iones hierro, sodio y zinc están involucrados
funcionalmente en procesos biológicos clave, como la contracción muscular, la
transmisión del impulso nervioso o la regulación de la actividad celular.91 Iones como el
mercurio o el plomo son tóxicos para los organismos, por lo que su detección pronta es
ventajosa.
En los últimos años, se han desarrollado numerosas tecnologías analíticas para
detectar tales analitos ambientales, médicos y celulares. Por ejemplo, las técnicas
basadas en sondas fluorescentes pueden ser tanto sensibles como selectivas. Son
también rápidas, fáciles de llevar a cabo en tiempo real, así como económicas. En
consecuencia, han recibido una atención especial y se ha realizado un notable progreso.
La mayoría de las sondas fluorescentes son sistemas supramoleculares abióticos, que
comúnmente se unen a los analitos mediante interacciones no covalentes, como enlaces
de hidrógeno, atracciones electrostáticas y coordinación.
Dentro de estas sondas fluorescentes, en la literatura podemos encontrar dos
tipos de receptores moleculares, llamados quimiosensores y quimiodosímetros, que se
han diseñado y usado para estas aplicaciones.92
Los quimiosensores se unen con el analito objetivo a través de interacciones no
covalentes (figura 3.4), para dar señales ópticas medibles con una respuesta en tiempo
real, normalmente menor de algunos segundos. Estas interacciones suelen ser
reversibles cuando los cambios en la concentración del analito están relacionados con
los cambios en la cantidad de quimiosensor, tanto libre como ligado. El hecho de que
las interacciones sean reversibles presenta ventajas desde el punto de vista de la
reutilización.
a) B. T.Nguyen, E. V. Anslyn, Coord. Chem. Rev., 2006, 250, 3118-3127. b) L. A. Cabell, M. D. Best, J. J. Lavigne,
S. E. Schneider, D. M. Perreault, M.-K. Monahan, E. V. Anslyn, J. Chem. Soc.,Perkin Trans. 2, 2001, 315-323. c) A.
R. Ray, Trends Neurosci., 2006, 29, 200-206.
92 K. Kaur, R. Saini, A. Kumar, V. Luxami, N. Kaur, P. Singh, S. Kumar, Coord. Chem. Rev., 2012, 256, 1992-2028.
91
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Figura 3.4. Representación de un quimiosensor.
Chae y Czarnik describieron el término quimiodosímetro93 como una molécula
abiótica usada para alcanzar el reconocimiento de un analito con la transducción
irreversible y concomitante de una señal observable. Esta aproximación implica la
reacción de un analito objetivo (anión, catión o molécula neutra) con el
quimiodosímetro, y está asociada con una transformación química que implica ruptura y
formación de enlaces covalentes. Este proceso resulta en la formación de productos
diferentes del quimiodosímetro de partida, que además tienen propiedades ópticas
diferentes. Obviamente, sólo en algunos casos se regeneran los quimiodosímetros,
usando transformaciones químicas diferentes de las que están implicadas en el proceso
de detección analítica. Estas transformaciones químicas, alcanzadas por reacciones
específicamente diseñadas, se afectan poco por el entorno, proporcionándonos una clara
ventaja en términos de selectividad.
Los quimiodosímetros pueden tener dos tipos de mecanismos principales: por un
lado, los analitos reaccionan con los quimiodosímetros, mostrando los productos
cambios en las señales fluorescentes; por otro lado, los analitos actúan como
catalizadores y los quimiodosímetros como sustratos de las reacciones catalizadas. Si el
segundo mecanismo puede permitir un mayor cambio, la señal de fluorescencia se
amplía mucho más, con menores límites de detección.
Tanto los quimiosensores como los quimiodosímetros se pueden clasificar según
su mecanismo de actuación en:
OFF-ON: cuando la sonda no es fluorescente y la interacción con
el analito produce fluorescencia. Figura 3.5a
93
M.Y. Chae, A.W. Czarnik, J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 9704-9705.
127
128
3.2. Introducción
ON-OFF: cuando la sonda es fluorescente y la interacción con el
analito quenchea la fluorescencia.
Figura 3.5a. Ilustración esquemática de quimiosensores fluorescentes OFF_ON.
Ratiométricos: cuando la sonda es fluorescente y la interacción
con el analito modifica las características de fluorescencia, como
la longitud de onda. Figura 3.5b
Figura 3.5b. Ilustración esquemática de quimiosensores fluorescentes ratiométrico.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.3. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS
En esta sección únicamente se comentarán algunos de los antecedentes
bibliográficos correspondientes a la detección de iones metálicos, debido a que ya se
han tratado los antecedentes de síntesis de derivados de 1,3,5-triazina en la sección 2.3
de este trabajo.
3.3.1.
DETECCIÓN DE IONES METÁLICOS:
Debido a la toxicidad de los iones de metales pesados y de transición, en estos
últimos años se ha prestado atención al diseño y la síntesis de receptores artificiales,
dirigidos a la detección y reconocimiento de estos tipos de iones metálicos. Gracias a
este interés, los sensores químicos fluorescentes se han desarrollado como medio para
detectar iones como Hg(II) en muestras biológicas y medioambientales.
Se han producido algunos logros exitosos en el desarrollo de sensores químicos
fluorescentes de Hg(II), aunque la mayoría de los que se han descrito tienen defectos,
particularmente en temas de sensibilidad, selectividad, interferencias con otros iones
metálicos o baja solubilidad en disoluciones acuosas.94
Debido a la ingente cantidad de información sobre detección de iones metálicos,
repasaremos a continuación sólo algunos artículos representativos sobre el tema,
eligiendo preferentemente sensores basados en sistemas de 1,3,5-triazina o que detecten
los cationes Hg(II) y Zn(II), materia que será importante más adelante en esta memoria.
Hua y colaboradores han sintetizado un quimiosensor “off-on” para Hg(II)
basado en un compuesto que contiene 1,3,5-triazina, aunque este heterociclo no tiene
nada que ver en la interacción del sensor con Hg(II), como se muestra en la figura 3.6.
94
M.-H. Yang, P. Thirupathi, K.-H. Lee, Org. Let.., 2011, 13, 19, 5028-5031.
129
130
3.3. Antecedentes bibliográficos
Figura 3.6. Quimiosensor de Hg(II) con un anillo de 1,3,5-triazina.
Se ha visto que la melamina es capaz de interaccionar con iones Hg(II),95 siendo
capaz de modificar las propiedades ópticas de una disolución de nanopartículas de oro,
dependiendo de la presencia o no de iones Hg(II), como se muestra en la figura 3.7.
Figura 3.7. Interacciones entre melamina, Hg(II) y nanopartículas de oro.
Misra y colaboradores96 han diseñado una sonda capaz de detectar Hg(II)
formando un complejo fluorescente, cuya estructura se puede ver en la figura 3.8.
Figura 3.8. Complejo fluorescente de Hg(II).
95
96
J. Du, S. Yin, L. Jiang, B. Ma, X. Chen, Chem. Commun., 2013, 49, 4196-4198.
P. Srivastava, R. Ali, S. S. Razi, M. Shahid, S. Patnaik, A. Misra, Tetrahedron Let., 2013, 54, 3688-3693.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Ghosh y colaboradores97 han obtenido un sensor para Cu(II) y Hg(II) basado en
rodamina y sulfonamina, cuya estructura se muestra en la figura 3.9.
Figura 3.9. Quimiosensor para Cu(II) y Hg(II).
Lin y colaboradores98 han diseñado un dendrímero que contiene unidades de
1,3,5-triazina capaz de detectar iones Cu(II). Un esquema representativo del proceso de
detección se muestra en la figura 3.10.
Figura 3.10. Quimiosensor para Cu(II) basado en triazina.
Kumar y colaboradores99 han sintetizado un quimiosensor ratiométrico para
Zn(II), cuya estructura mostramos en la figura 3.11, y cuyo mecanismo para la
detección es un desplazamiento de la longitud de onda del máximo de emisión.
Figura 3.11. Quimiosensor ratiométrico de Zn(II).
K. Ghosh, T. Sarkar, A. Samadder, A. R. Khuda-Bukhsh, New. J. Chem, 2012, 36, 2121-2127.
M. Sellaiah, Y. C. Rajan, H.-C. Lin, J. Mater. Chem, 2012, 22, 8976-8987.
99 M. Kumar, N. Kumar, V. Bhalla, Chem. Commun., 2013, 49, 877-879.
97
98
131
132
3.3. Antecedentes bibliográficos
Han y colaboradores100 han diseñado un quimiosensor ratiométrico de Zn(II),
cuyo mecanismo de detección es la formación de agregados entre sistemas aromáticos
de pireno. La formación de agregados provoca un desplazamiento batocrómico del
máximo de longitud de onda.
Meng y colaboradores101 han obtenido un quimiosensor basado en quinoleína
capaz de detectar Zn(II) y Cd(II), cuya estructura se muestra en la figura 3.12.
N
H
N
N
N
O
N
Figura 3.12. Quimiosensor de Zn(II) y Cd(II).
100
101
K. Baek, M. S. Eom, S. Kim, M. S. Han, Tetrahedron Let., 2013, 54, 1654-1657.
Y. Cai, X. Meng, S. Wang, M. Zhu, Z. Pan, Q. Guo, Tetrahedron Let.., 2013, 54, 1125-1128.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
3.4.1.
N,N’-BISARIL-1,3,5-TRIAZINA-2,4,6-TRIAMINAS.
3.4.1.1.
Síntesis:
Nos planteamos obtener derivados de aminotriazinas con la estructura que se
muestra en la figura 3.13, con la intención de usar el grupo amino como nucleófilo en
reacciones posteriores.
Figura 3.13. N,N’-bisaril-1,3,5-triazina-2,4,6-triaminas.
La síntesis de estos compuestos se abordó por dos rutas alternativas que se
desarrollaron paralelamente (esquema 3.1).
Esquema 3.1. Rutas sintéticas planteadas.
3.4.1.1.1.
Ruta 1: Sintetizar derivados amino protegidos con un
grupo lábil.
133
134
3.4. Discusión de resultados
La introducción de un grupo amino en monoclorotriazinas requiere amoniaco,
una temperatura superior a 100ºC, largos periodos de tiempo y material especialmente
diseñado para soportar la presión.102 En estas duras condiciones, la radiación
microondas se ha mostrado eficiente en la reducción de los tiempos de reacción, el
incremento de los rendimientos y evitando la descomposición de reactivos y productos.7
Por ello, en esta primera ruta se plantea obtener derivados de 1,3,5-triazina donde un
grupo amino se encuentra protegido por un grupo lábil, cuya desprotección aporta el
grupo NH2 libre deseado.
Hemos elegido como grupo protector la 2,4-dimetoxibencilamina, porque el
grupo bencilo se puede eliminar en una amplia variedad de condiciones (ácido, base y
oxidante) para obtener el grupo NH2 libre.103 Las reacciones de 2-cloro-4,6diaminotriazinas con 2,4-dimetoxibencilamina se llevaron a cabo bajo radiación
microondas y en ausencia de disolvente. Las triazinas disustituidas de partida se han
sintetizado previamente en el grupo de investigación.66
La 2,4-dimetoxibencilamina se usó en un exceso de 2 moles, debido a que ejerce
las funciones de nucleófilo y base, para neutralizar el ácido clorhídrico generado en la
reacción de sustitución nucleófila aromática.
Se optimizaron las reacciones usando tiempos entre 5 y 10 minutos y
temperaturas oscilando entre 120 y 150 ºC, utilizando un reactor microondas
monomodo. Finalmente, las mejores condiciones se obtuvieron en 5 minutos a 150 ºC
(tabla 3.1). Debemos destacar que algunas bencilaminotriazinas se han descrito
previamente en condiciones clásicas a 90 ºC en tolueno durante 12 horas.104 En la tabla
3.1 se muestran los mejores resultados obtenidos para cada caso.
a) G. Blotny, Tetrahedron, 2006, 62, 9507. b) J. A. Zerkowski, J. P. Mathias, G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc.
1994, 116, 4305.
7 Microwaves in Organic Synthesis, ed. A. Loupy, A. de la Hoz, 3rd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2012.
103 P. Kociensky, Protecting Groups, 3rd Ed.; Thieme Verlag: Stuttgart, 2006.
66 A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente,
Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 4451.
104 E. Hollink, E. E. Simanek, D. E. Bergbreiter, Tetrahedron Let.., 2005, 46, 2005-2008.
102
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
135
Tabla 3.1. Síntesis de bencilaminotriazinas.
Compuesto Sustituyente Temperatura (ºC) Tiempo (min) Rendimiento (%)
157
5
57
158
5
43
9j
150
5
55
9k
147
5
33
9g
150
10
58
9a
NH
9i
N
3.4.1.2.
N
Determinación estructural:
Los espectros de 1H-RMN de los productos obtenidos muestran varias señales
duplicadas. Este efecto es especialmente importante en los grupos NH y en los protones
más próximos a estos grupos, como puede verse a modo de ejemplo en los espectros de
los derivados de o- y m-pirazolilfenil (figura 3.14 y figuras en anexo 2).
136
3.4. Discusión de resultados
Figura 3.14. Espectros de 1H-RMN a diferentes temperaturas del derivado de m-pirazolilfenil 9i
(DMSO).
En la figura 3.15 se representan los distintos confórmeros para este tipo de
estructuras. Estudios previos105 han mostrado que los confórmeros A y B se observan a
baja temperatura, mientras que los C y D no se ven (figura 3.15).
105
A. de la Hoz, A. Sánchez-Migallón, B. T. Pelado, J. R. Ramírez, Arkivoc, en prensa.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Figura 3.15. Posibles confórmeros de los compuestos 9, debido a la rotación restringida del
enlace N-triazina.
En estos productos, las señales correspondientes a los grupos NH y otras señales
duplicadas aparecen con la misma integral. Este hecho nos indica que los confórmeros
A y B se intercambian rápidamente a 25 ºC, debido a la menor conjugación del
nitrógeno amino bencílico. El incremento de la temperatura produce la coalescencia de
todas las señales y, a temperaturas superiores a 80 ºC, sólo se observa un confórmero.
Hay que destacar que los protones N-H se desplazan a campo alto (0’5 ppm para los
NH-Ar y más de 1 ppm para el NH-Bn), debido probablemente a la menor agregación
de los confórmeros a través de enlaces de hidrógeno.
Se ha determinado la energía libre de activación en el compuesto 9g, mediante
experimentos a temperatura variable (figura 3.16). Estos experimentos se llevaron a
cabo incrementando lentamente la temperatura, dando diez minutos para estabilizarla,
de cara a determinar la temperatura de coalescencia con un margen de error de 1 ºC.
Para el compuesto 9g, la temperatura de coalescencia es de 56 ºC, determinándose la
energía libre de activación siguiendo el procedimiento descrito por Sandström,106
obteniendo un valor de 67’18 kJ/mol en este caso.
∆G# = a T [9,972 + log (T/∆ν)]
a = 1,914 * 10-2 KJ mol-1
a= 4,575 * 10-3 Kcal mol-1
106
J. Sandström, Dynamic NMR Spectroscopy. Academic Press: New York, 1982, 96.
137
138
3.4. Discusión de resultados
353 K
333 K
313 K
∆G = 67’18 kJ/mol
298 K
Figura 3.16. Espectros de 1H-RMN a diferentes temperaturas del derivado de naftaleno 9g
(DMSO).
Esta energía libre de activación es algo menor que la de otros derivados de 1,3,5triazina relacionados,28 lo que se atribuye a la menor conjugación de estos compuestos,
debido a la presencia del grupo bencílico.
28
T. J. Mooibroek, P. Gamez, Inorg. Chim. Acta, 2007, 360, 381.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.4.1.3.
139
Ruta 2: Introducción del grupo amino en primer lugar:
La sustitución del primer átomo de cloro en el cloruro de cianurilo es una
reacción que se produce con facilidad, por ello en esta ruta partimos de cloruro de
cianurilo e hidróxido amónico, según describen Chauhan y Giri107 para obtener 10. En
una segunda etapa, la aminodiclorotriazina obtenida se hace reaccionar con la amina
que nos interese, en una reacción sin disolvente de sólo 10 minutos con microondas.
Con este método se ha logrado obtener las triazinas con un grupo amino libre con un
rendimiento prácticamente cuantitativo y en unas condiciones medioambientalmente
benignas (tabla 3.2).
Tabla 3.2. Síntesis de las aminotriazinas 10.
R
Tiempo (min) Temperatura (ºC) Rto. (%)
10
100
88
10
100
93
30
150
94
Los resultados de esta ruta eran tan buenos que decidimos no llevar a cabo la
reacción de desprotección en la ruta 1. Este fue el método elegido para llevar a cabo la
síntesis del resto de derivados de aminotriazina.
107
S. M. S. Chauhan, N. G. Giri, Supramol. Chem.20, 8, 2008, 743-752.
140
3.4. Discusión de resultados
3.4.2.
N-TRIAZINILGLICINAS
3.4.2.1.
Síntesis:
Una vez obtenidas las aminotriazinas, llevamos a cabo la reacción con ácido
cloroacético, con la idea de sintetizar los derivados de N-triazinilglicina (esquema 3.2):
NH2
N
R
HN
+
N
N
10a-g
Cl
COOH
R
N
R
11
COOH
N
N
R
13a-g
Esquema 3.2. Síntesis de los derivados de N-triazinilglicina.
Las propiedades de estos derivados se modularán con una amplia gama de
sustituyentes, que incluyen aminas alifáticas y aromáticas mono y disustituidas, así
como un compuesto con anillos benzocondensados (figura 3.17).
Figura 3.17. Estructura general de los derivados de N-triazinilglicina.
Algunas de las condiciones empleadas utilizando la aminotriazina 10c como
nucleófilo, para obtener la triazinilglicina 13c se muestran en la tabla 3.3.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
141
Tabla 3.3. Reacción de SN sobre ácido cloroacético para la síntesis de 13c.
Entrada
Proporción
10c : 11
Temperatura (ºC) Tiempo (min) Disolvente
1
0’5 : 0’6
100
10
No
2
0’5 : 0’6
100
10
DMSO
3
0’5 : 0’6
150
10
DMSO
4
0’5 : 0’6
185
10
DMSO
5
0’5 : 0’6
185
30
DMSO
6ª
0’5 : 0’6
185
30
DMSO
a) Con DIPEA
En ninguna de las pruebas realizadas hemos observado progreso alguno en la
dirección que queremos. Asimismo, se han llevado a cabo pruebas con los derivados de
fenilo (10b) y p-nitrofenilo (10h), sin obtención del producto deseado. Estos resultados
pueden racionalizarse en base a la baja nucleofilia del grupo amino unido al anillo de
triazina, heterociclo π deficiente, que deslocaliza sus electrones en el anillo
heteroaromático.
Tras ver los resultados negativos anteriores decidimos abordar otra
aproximación. En este caso, usaremos como nucleófilo el aminoácido glicina y como
sustrato un derivado de cloro-s-triazina, previamente sintetizado en nuestro grupo de
investigación (esquema 3.3).66
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, S. Moreno, A. Sánchez-Migallón, G. Valiente.
Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 4451.
66
142
3.4. Discusión de resultados
Esquema 3.3. Síntesis de triazinilglicinas.
Para poner a punto el método experimental, utilizamos la cloro-s-triazina con
sustituyentes de p-anisidina 1c. Los datos se ven reflejados en la tabla 3.4.
Tabla 3.4. Síntesis de la triazinilglicina 13c.
Entrada
Proporción
3:4
Base
Temperatura
(ºC)
Tiempo (min)
Disolvente
13c
(%)
1
0’5 : 0’5
Na2CO3
185
10
No
a
2
0’5 : 0’5
Na2CO3
185
15
No
a
3
0’5 : 0’5
DIPEA
185
10
DMSO
b
4
0’5 : 0’5
Na2CO3
185
10
DMSO
c
5
0’5 : 0’5
Na2CO3
185
15
DMSO
c
6
0’5 : 0’5
Na2CO3
185
20
DMSO
d
7
0’5 : 0’6
KOH
150
10
DMSO
e
8
0’5 : 0’6
KOH
150
3
DMSO
70
a)
b)
c)
d)
e)
Reacción difícil de controlar, con mezclas complejas de productos.
No hay reacción.
Reacción incompleta. Producto no aislado.
Reacción completa. Producto no aislado (30 % por 1H-RMN).
Reacción completa. Mezcla compleja de la que no se ha podido aislar el producto.
Las reacciones sin disolvente (entradas 1 y 2, tabla 3.4), en este caso son poco
reproducibles y se descontrolan con facilidad. Debido a ello, nos planteamos el uso de
DMSO como disolvente (tabla 3.4, entradas 3-8). Por CCF, observamos que la relación
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
143
entre reactivos y productos mejora con la fortaleza de la base (entradas 3 vs 4 y entrada
7). La reacción se completa a los 20 minutos (entrada 6, tabla 3.4). No obstante, la CCF
y la 1H-RMN nos revelan la existencia de impurezas, que no podíamos eliminar por
lavados con disolventes de diferentes características. Una reflexión nos hizo
comprender que las impurezas podrían deberse a reacciones colaterales de
polimerización. Así, decidimos reducir la temperatura y acotar el tiempo hasta que a los
3 minutos (entrada 8, tabla 3.4) alcanzamos las condiciones óptimas.
La purificación del producto ha sido sencilla, ya que precipita puro (70 %) tras
añadirle agua acidulada al crudo de reacción (entrada 8).
Este método se ha extendido a otros derivados de triazina, obteniendo los
rendimientos que pueden verse en la tabla 3.5, junto con las mejores condiciones de
reacción para cada caso.
Tabla 3.5. Condiciones óptimas para la obtención de las N-triazinilglicinas 13.
O
HO
H
N
N
N
R
N
R
R
Tiempo (min) Temperatura (ºC) Rendimiento (%)
15
185
80
3
150
70
3
185
70
3
150
70
3
150
60
3
185
70
3
185
70
144
3.4. Discusión de resultados
Podemos decir que hemos desarrollado un método medioambientalmente
benigno por las siguientes razones:
Tiempos cortos de reacción, de 3 minutos en todos los casos, salvo en el del
pirazol.
Radiación microondas, con lo que implica en un menor consumo de energía.
Fácil purificación, mediante un simple lavado con una disolución acuosa.
Buen rendimiento, entre el 60 y el 80 % en todos los casos.
3.4.2.2.
Determinación estructural:
Todos los compuestos fueron caracterizados mediante resonancia magnética
nuclear [RMN (1H,
13
C, gHSQC, COSY)], espectroscopia de infrarrojo, puntos de
fusión y espectrometría de masas.
En los espectros de 1H-RMN se aprecia en todos los casos las señales
correspondientes con el grupo amino de la glicina alrededor de 7 ppm, así como la del
CH2 de la glicina sobre 4 ppm. También pueden apreciarse las señales correspondientes
a los protones de los anillos aromáticos y las del resto de grupos NH en la zona de 9
ppm.
En los espectros de 13C se observan señales sobre 165 ppm, típicas del anillo de
triazina, y alrededor de 171 ppm, correspondientes al carbono del grupo CO.
En lo que respecta a los espectros de infrarrojo, podemos destacar las bandas
correspondientes a la vibración de tensión de enlaces N-H en la zona próxima a 3400
cm-1. También podemos apreciar las vibraciones de tensión de los enlaces C=C y C=N
entre 1450 y 1600 cm-1, aunque son bandas intensas difíciles de asignar y una banda en
torno a 800 cm-1, que corresponde con las vibraciones de deformación del anillo de
triazina.82 Además de las mencionadas, se puede observar también una banda sobre
1730 cm-1, correspondiente con el enlace C=O del grupo carboxilo.
82
R. M. Desai, D. K. Dodiya, A. R. Trivedi, V. H. Shah, Med. Chem. Res., 2008, 17, 495-506.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Los espectros de masas muestran picos correspondientes al ión molecular y a las
fragmentaciones previsibles para las estructuras de nuestros productos, lo cual
representa una prueba importante de que las estructuras que tenemos son las que
creemos tener.
3.4.2.3.
Estudios de 1H-RMN para el derivado de pirazol:
Hemos determinado la energía libre de activación de la sal sódica del derivado
de pirazol 13a, mediante experimentos a temperatura variable (figura 3.18), siguiendo el
procedimiento descrito por Sandström (ver epígrafe anterior).106 La temperatura de
coalescencia de las señales de NH es de 71 ºC. El resultado obtenido para nuestro
compuesto ha sido una ∆G‡=71,66 KJ mol-1 y viene a completar los estudios que se han
realizado para derivados
sustituidos de 2,4-diaminotriazinas57 y ureido-1,3,5-
triazinas.68 En la tabla 3.6 se reflejan los desplazamientos químicos a campos más altos
de la señal de NH al aumentar la temperatura.
Tabla 3.6. Desplazamiento químico de la señal de NH a diferente temperatura.
T (°C)
25
35
45
55
65
67
69
70
71
80
NH δ(ppm) 9,35 9,31 9,27 9,24 9,21 9,20 9,19 9,18 9,18 9,15
Figura 3.18. 1H-RMN a diferente temperatura (DMSO, pH 11’1).
J. Sandström, Dynamic NMR Spectroscopy. Academic Press: New York, 1982, 96.
A. Díaz-Ortiz, J. Elguero, C. Foces-Foces, A. de la Hoz, A. Moreno, M. C. Mateo, A. Sánchez-Migallón, G.
Valiente. New. J. Chem. 2004, 28, 952.
68 A. Ruiz Carretero, J. R. Ramírez, A. Sánchez-Migallón, A. de la Hoz, Eur. J. Org. Chem, submitted manuscript.
106
57
145
146
3.4. Discusión de resultados
Cuando el compuesto se aísla por precipitación en medio ácido los espectros de
1
H (figura 3.19) y 13C (figura 3.20) son diferentes a los comentados con anterioridad.
Figura 3.19. Espectro de 1H-RMN del compuesto 13a en medio ácido (DMSO, 80ºC).
Figura 3.20. Espectro de 13C-RMN del compuesto 13a en medio ácido (DMSO, 80ºC).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Los desplazamientos obtenidos (ver datos experimentales) se entienden
suponiendo que la estructura zwitteriónica del aminoácido se formase no por
protonación del nitrógeno amínico sino del nitrógeno piridínico del anillo de triazina.108
Por tanto, se podrían formular las estructuras resonantes que se muestran en la figura
3.21 que justificaría el desapantallamiento de todos los NH, así como la dificultad para
detectar todos los carbonos del anillo de triazina que sí se observan en la sal sódica de
este compuesto.
Figura 3.21. Estructuras zwitteriónicas.
Un estudio más detallado dependiente del pH se muestra en la figura 3.22. Si
tenemos en cuenta que el pKa de la melamina es de 5, el del pirazol es 2’5 y los de la
glicina son 2’35 y 9’78, podemos indicar que:
-
A pHs comprendidos entre 0’9 y 4 se pueden distinguir las señales del
grupo carboxilo. Hasta pH 7,4 los espectros son superponibles, salvo por
un pequeño apantallamiento del grupo NH de la glicina.
-
Los cambios más significativos se producen en el intervalo de pHs entre
7,4 y 11,1 donde se observa un claro desplazamiento a campos más altos
de las señales que corresponden al grupo NH (de 7,52 ppm a 6,36 ppm) y
CH2 (de 3,85 a 3,49) de la glicina.
108
V. Kampyli, D. A. S. Phillips, A. H. M. Renfrew, Dyes Pigments, 2004, 165-175.
147
148
3.4. Discusión de resultados
Figura 3.22. Espectros de 1H-RMN de 13a a distintos pHs (DMSO, 25 ºC).
-
Hay que resaltar que a pH=8,9 todas las señales se ensanchan y
podríamos estar cerca del punto isoeléctrico, por eso el espectro a pH
11,1 > pI es el que presenta un δ para el NH sin protonar.109
-
Cuando el pH es de 13,1 se puede advertir claramente el apantallamiento
de la señal de grupo metileno (3,24 ppm) y un ensanchamiento de todas
las señales.
3.4.2.4.
Estudios de difracción de Rayos-X:
Se han realizado estudios de difracción de Rayos-X para determinar la estructura
de los derivados de pirazol 13a y piperidina 13d.
El compuesto 13a se ha cristalizado en una mezcla de CH2Cl2 y éter etílico,
obteniéndose cristales adecuados para su estudio por difracción de rayos X. En la figura
3.23, se muestra su diagrama ORTEP y en la tabla A3.1. (ver anexo 3) las distancias y
ángulos seleccionados. El compuesto cristaliza con una molécula de diclorometano y
109
δ NH2 melamina = 6’2 ppm.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
otra de ácido clorhídrico, lo que provoca la protonación del N3 del anillo de triazina,
según se había propuesto mediante los estudios de RMN.
Los tres grupos NH son coplanares con el anillo de triazina, al igual que el anillo
C11-C16, cuyo ángulo diedro con el anillo de triazina es de 3.5º, y se encuentra en una
conformación trans con el N2 de la triazina (ángulo de torsión N2-C2-N5-C11 es
178.2(5)º). Sin embargo, el otro anillo aromático (C21-C26) forma un ángulo de 13.1º
con el anillo central, y presenta una conformación cis, respecto al átomo N2 de la
triazina (ángulo de torsión N2-C3-N8-C21 es 6.8(8)º) (Figura 3.23).
Figura 3.23. Diagrama ORTEP para el compuesto 13a con un 30% de probabilidad. Las líneas
discontinuas representan los enlaces de hidrógeno.
Existe una interesante estructura supramolecular a través de enlaces de
hidrógeno y otras interacciones más débiles. Todos los hidrógenos de los nitrógenos, se
han localizado en el mapa de densidad electrónica. Como se puede observar en la figura
3.23, hay dos enlaces de hidrógeno intramoleculares entre los grupos NH y los anillos
pirazólicos.
El compuesto 13a se encuentra formando dímeros a través de enlaces de
hidrógeno en los que están implicados tanto el cloruro como el ácido carboxílico (figura
3.24 y tabla 3.7). El Cl1 está implicado en seis enlaces de hidrógeno, dos de ellos
149
150
3.4. Discusión de resultados
bifurcados. El primero se produce con N3-H3 y N4-H4 de la misma molécula y el otro
enlace bifurcado se produce con C17-H17 y C28-H28, interacciones que tienen lugar
con dos moléculas independientes de simetría adecuada.
Tabla 3.7. Enlaces de hidrógeno para el compuesto 13a.
D-H..A
d(D-H) d(H..A) <DHA d(D..A)
Simetría
O1-H1…Cl1
0.92(6)
2.090
166.5
2.997
1-x, -y, 1-z
N3-H3…Cl1
0.61(3)
2.559
151.0
3.110
x, y, z
N4-H4…Cl1
0.77(4)
2.543
157.9
2.997
x, y, z
C17-H17…Cl1
0.93
2.809
134.6
3.525 1-x, 1-y, 1-z
C28-H28…Cl1
0.93
2.810
166.5
3.721
1-x, 1-y, -z
C30-H30A…Cl1
0.97
2.574
163.5
3.515
x, y, z
C19-H19…O2
0.93
2.619
171.0
3.547
-x, 1-y, 1-z
C25-H25…O2
0.93
2.536
156.9
3.411
-x, 1-y, 1-z
N5-H5…N7
1.08(3)
1.603
170.3
2.677
x, y, z
N8-H8…N10
0.92(4)
1.852
149.5
2.687
x, y, z
Figura 3.24. Asociaciones de dímeros, unidos mediante enlaces de hidrógeno.
Por otra parte, se observa que el ácido carboxílico se encuentra fuera del plano
que define el resto de la molécula (C5 está -1.269 Å fuera del plano de la triazina) y está
uniendo mediante interacciones débiles los dímeros, dando lugar a cadenas a lo largo
del eje b (figura 3.25).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Figura 3.25. Cadenas formadas a lo largo del eje b.
La unión de las cadenas, se ve reforzada por una interacción π−π, face-to-face,
entre los anillos aromáticos unidos a la triazina, que se encuentran a 3.776 Å y forman
un ángulo diedro de 13.1º (figura 3.26).
Figura 3.26. Interacción π−π entre los anillos aromáticos.
El compuesto 13d se ha cristalizado en una mezcla de DMSO y MeOH,
obteniéndose cristales adecuados para su estudio por difracción de rayos X. En la figura
151
152
3.4. Discusión de resultados
3.27, se muestra su diagrama ORTEP y en la tabla del anexo 3 (A3.2) las distancias y
ángulos seleccionados.
Figura 3.27. Diagrama ORTEP para el compuesto 13d con un 30% de probabilidad.
El protón del ácido carboxílico se ha localizado en el mapa de densidad
electrónica protonando el N2 de la triazina, lo que está de acuerdo con la
deslocalización de carga observada en el grupo COO, siendo las distancias del enlace de
1.248(4) y 1.231(4) Å para C15-O1 y C15-O2, respectivamente. Hay que destacar, que
tanto el grupo amino, como el grupo carboxílico, son coplanares con el anillo de
triazina, formando un ángulo diedro de 9.5º entre el anillo de triazina y el plano que
forman N6-C14-C15-O1-O2.
Existe una interesante estructura supramolecular a través de enlaces de
hidrógeno y otras interacciones más débiles. Como se puede observar en la figura 3.28,
el compuesto se encuentra formando dímeros a través de enlaces de hidrógeno entre N2H2 y N6-H6, y el oxígeno O1 (figura 3.28 y tabla 3.8).
El hidrógeno H13A, forma un enlace bifurcado con ambos oxígenos del grupo
carboxílico (O1 y O2).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Tabla 3.8. Enlaces de hidrógeno e interacciones débiles para el compuesto 13d.
D-H..A
d(D-H) d(H..A) <DHA d(D..A)
Simetría
N2-H2…O1
0.94
1.751
156.4
2.636
1-x, -y, -z
N6-H6…O1
0.86
2.081
144.6
2.823
1-x, -y, -z
C13-H13A…O1
0.97
2.542
169.0
3.499
1-x, -y, -z
C9-H9A…O2
0.97
2.536
157.5
3.452 x-½, ½+y, z-½
C13-H13A…O2
0.97
2.460
136.1
3.230
1-x, -y, -z
Figura 3.28. Asociaciones de dímeros, unidos mediante enlaces de hidrógeno.
Por otra parte, se observan interacciones π−π entre los anillos de triazina, con
una geometría “offset-face-to-face”, en la que los anillos aromáticos se encuentran
desplazados uno respecto a otro. Ello implica una interacción estabilizante entre las
nubes π (figura 3.29). La distancia entre los anillos es de 3.519 Å, y forman un ángulo
diedro de 0º.
153
154
3.4. Discusión de resultados
Figura 3.29. Interacción π−π entre los anillos de triazina.
3.4.2.5.
Estudio de las propiedades ópticas:
Los resultados obtenidos en los experimentos de UV y fluorescencia de los
derivados 13a, 13f y 13g se agrupan en la tabla 3.9. A modo de ejemplo se muestra la
gráfica del derivado de pirazol (figura 3.30).
6
UV
Fluorescencia
0,4
4
0,2
2
Intensidad (u.a.)
Absorbancia
0,3
0,1
0,0
250
300
350
400
450
0
500
Longitud de onda (nm)
Figura 3.30. Espectros de UV y fluorescencia de 13a en DCM (10-6 M).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
155
Tabla 3.9. Datos UV y fluorescencia.
Absorción
Emisión
λmáx. (nm)
λmáx.
[Log ε ]
(nm)
13a
242 [5,17]
393
15877
>0,01
13f
259 [4,74]
383
15700
>0,01
13g
234 [4,24]
374
15997
>0,01
Producto
R
Desplazamiento
Stokes (cm-1)
ΦF
Podemos sacar algunas conclusiones de los espectros anteriores. La primera de
ellas es que los máximos de absorción se encuentran en la región del UV, alrededor de
300 nm (tabla 3.9). Este hecho, junto con la alta absortividad molar se atribuye a
transiciones π-π*.69 En cuanto a la fluorescencia, el máximo de emisión se localiza por
debajo de 400 nm, aunque lo más destacable es que su rendimiento cuántico de
fluorescencia es muy bajo, con lo que descartamos que sean aplicables en dispositivos
como OLEDs.
Se realiza un estudio de solvatocromismo de estos compuestos, probando con
disolventes de diferentes características de polaridad. Se realizan espectros UV de las
diferentes glicinotriazinas, pudiendo verse una muestra en la figura 3.31. En primer
lugar, hay que destacar que estos compuestos son muy poco solubles en disolventes
apolares, como el hexano, no alcanzando una concentración suficiente para poder ver un
espectro de UV apropiado. En UV apenas hay diferencias en la longitud de onda de los
máximos de absorción al variar las características del disolvente.
69
E. Beltrán, J. L. Serrano, T. Sierra, R. Giménez, Org. Let.. 2010, 12, 1404.
156
3.4. Discusión de resultados
DCM
CH3CN
MeOH
THF
DMSO
Absorbance
1,0
0,5
0,0
250
300
350
400
Wavelength (nm)
Figura 3.31. Espectros de UV normalizados de 13a con diferentes disolventes.
Se realizaron espectros de fluorescencia de las glicinotriazinas en disolventes de
distinta polaridad, de los que se muestra un ejemplo en la figura 3.32. En este caso, se
ven dos zonas dignas de comentar. La primera de ellas, en torno a 340 nm, contiene
máximos de emisión para todos los disolventes, si bien en el caso del DMSO este
máximo tiene muy poca intensidad relativa. En la segunda zona, en torno a 390 nm, se
observa una alta intensidad de fluorescencia relativa para todos los disolventes polares
apróticos, probablemente debido a que estos disolventes pueden favorecer la presencia
de agregados. En el caso del MeOH es bastante probable la existencia de enlaces de
hidrógeno del propio disolvente con la triazinilglicina.
DCM
Hex
DMSO
CH3CN
1,0
MeOH
THF
Intensity (a.u.)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
350
400
450
500
550
Wavelength (nm)
Figura 3.32. Espectros de fluorescencia normalizados de 13a con diferentes disolventes.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.4.2.6.
157
Estudios con iones metálicos:
Los sensores y sondas fluorescentes requieren en su estructura química una
fracción de reconocimiento y un fluoróforo.72,110
Los compuestos que hemos sintetizado cumplen dichas condiciones, presentando
una débil fluorescencia y una alta capacidad para coordinar con metales y, por tanto,
pueden ser potenciales quimiosensores. Esto nos ha motivado a estudiar su
comportamiento frente a diferentes cationes metálicos.
Los resultados obtenidos respecto a una amplia variedad de diferentes cationes
metálicos se encuentran recogidos en las figuras 3.33, 3.34 y 3.35.
25
I - I Blanco
20
15
13a
10
5
0
Figura 3.33. Intensidad de fluorescencia de 13a con diferentes cationes. La concentración de
los cationes es de 10-5 M, excepto en el caso del Hg (II), que es de 10 -8 M (CH3CN).
B. Valeur, Molecular Fluorescence: Principles and Applications, Wiley-VCH, Weinheim, 2002
B. Wang and E. J. Anslyn, Chemosensors: Principles, Strategies, and Applications, John Wiley and Sons, New
York, 2011.
72
110
158
3.4. Discusión de resultados
Figura 3.34. Intensidad de fluorescencia de 13f con diferentes cationes. La concentración de los
cationes es de 10-5 M, excepto en el caso del Hg (II), que es de 10 -8 M (CH3CN).
Figura 3.35. Intensidad de fluorescencia de 13g con diferentes cationes. La concentración de
los cationes es de 10-5 M, excepto en el caso del Hg (II), que es de 10 -8 M (CH3CN).
Como muestra la figura 3.33 el derivado de pirazol 13a, que posee un nitrógeno
en el anillo π-excedente y que, por tanto, presenta una mayor capacidad de
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
159
coordinación, es el que interacciona con mayor variedad de cationes metálicos. En este
mismo sentido, el compuesto 13f manifiesta afinidad por cationes Hg(II), Zn(II) y
Cu(II) entre otros (figura 3.34.). Sin embargo, el derivado 13g revela una alta afinidad
por el catión Hg(II), por ello, se va a realizar un estudio más detallado para su
aplicación como quimiosensor de dicho catión (figura 3.35).
3.4.2.6.1.
Sonda de mercurio:
El comportamiento del derivado de naftaleno 13g muestra una respuesta
fluorescente selectiva y altamente sensible hacia el catión Hg(II), y por eso, se va a
investigar, entre otros, el comportamiento de dicho compuesto frente al pH, el límite de
detección de Hg(II), la estequimetría entre el ligando y el catión, también se va a buscar
la concentración de agregación crítica (CAC).
Los espectros de UV y fluorescencia del derivado de naftiltriazinilglicina 13g se
recogen en la figura 3.36.
0,35
60
UV
Fluorescencia
0,30
50
0,25
40
Abs.
30
0,15
20
0,10
Intensidad (u.a.)
0,20
10
0,05
0,00
300
400
0
500
Longitud de onda (nm)
Figura 3.36. Espectros UV y fluorescencia de 13g (CH3CN, 10-5 M).
En ausencia de mercurio, la sonda (10-7M) presenta un máximo de emisión a 380
nm cuando se irradia a 278 nm. En presencia de concentraciones superiores a 10-9 M de
Hg(II) la intensidad de fluorescencia aumenta considerablemente (aproximadamente un
160
3.4. Discusión de resultados
orden de magnitud), y aparece un nuevo máximo a 334 nm junto al de 380 nm, lo que
indica una respuesta ratiométrica, como se refleja en el esquema 3.4.
Esquema 3.4. Derivado de naftaleno 13g sin y con Hg(II) (CH3CN).
Como el nuevo máximo se encuentra desplazado hacia la zona UV del espectro
electromagnético, se observa un cambio de color en la disolución de la sonda con Hg(II)
que refleja esta desplazamiento hipsocrómico (fotografía del esquema 3.4).
La compatibilidad medioambiental es un factor primordial a la hora de encontrar
aplicación en biosistemas. Por ello, es importante destacar que esta sonda es bastante
soluble en medios acuosos a pH fisológico (PBS: CH3CN 9:1),111 condición necesaria
para su uso en la detección de mercurio en agua y organismos vivos.
A continuación, estudiamos cómo influye la concentración de Hg(II) en la
fluorescencia. A una concentración de la sonda de 10-7 M en PBS: CH3CN 9:1, se le
adicionan disoluciones de HgCl2 en PBS en un rango de concentraciones comprendido
entre 10-10 y 2x10-7 M. Los resultados obtenidos se muestran en la figura 3.37,
revelando un incremento de la intensidad de fluorescencia en el máximo a 380 nm
conforme aumenta la concentración de Hg(II), además de la aparición de un nuevo
máximo a 334 nm para concentraciones Hg(II) superiores a 2x10-9 M.
Con los datos de los espectros de concentración variable de HgCl2 se ha
representado una curva (figura 3.38), que muestra un cambio pronunciado en la señal de
fluorescencia cuando la concentración de Hg(II) está alrededor de 2x10-9 M, es decir,
111
PBS (Tampón fosfato salino, pH= 7,4).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
161
tenemos una sonda para Hg(II) a nivel nanomolar. En la misma figura mostramos una
ampliación del rango lineal de la valoración, para poder calcular el límite de detección
del método (LD). Los valores a partir de los que se ha representado la gráfica se
muestran en la tabla A3.3, en el anexo 3.
Blanco
-9
10 M
-9
2x10 M
-9
3x10 M
-7
10 M
120
Intensity (a.u.)
100
80
60
40
20
0
300
350
400
450
Wavelength (nm)
Figura 3.37. Espectros de fluorescencia de 13g con diferentes concentraciones de
Hg(II) (PBS:CH3CN 9:1).
120
Intensidad (a.u.)
100
80
-10,5
-9,5
-8,5
Log [Hg (II)]
-7,5
-6,5
60
150
40
100
20
50
0
0
1.000E-12
y = 7E+10x - 70,176
R² = 0,9892
2.000E-12
[Hg (II)]
Figura 3.38. a) Representación de la intensidad de fluorescencia de una disolución 10-7 M de
13g en PBS:CH3CN 9:1, con diferentes concentraciones de Hg (II). b) Ampliación del rango
lineal.
El límite de detección (LD) se define como el nivel de concentración de analito
más bajo que proporciona en el instrumento una señal estadísticamente diferente a la
162
3.4. Discusión de resultados
señal de un blanco analítico112 (ver parte experimental). La buena correlación lineal (R2
= 0,9892) entre el valor de la intensidad de fluorescencia y la concentración de Hg(II)
en el rango de 1’2 a 2‘2 nM resulta en un límite de detección lineal de 1’2 nM, por
debajo del límite que marca la EPA para contaminación en agua potable (10 nM) y agua
industrial (250 nM).113
Para validar la elevada selectividad de la sonda hacia el ion mercúrico se
llevaron a cabo experimentos competitivos adicionando ion Hg
2+
a disoluciones de la
sonda 13g en presencia de iones Ag(I), Ba(II), Ca(II), Cd(II), Cs(I), Cu(I), Cu(II),
Fe(II), Fe(III), Mn(IV), Sn(II), Zn(II), Al(III), Na(I), K(I) y Mg(II). Los resultados
obtenidos se muestran en la figura 3.3- y muestran que dichos metales no interfieren en
la emisión de fluorescencia del complejo Hg
2+
- Ligando. Éste es un logro muy
importante porque con frecuencia los quimiosensores de Hg(II) presentan interferencias
con Ag(I) o Cd(II). 114
a) IUPAC. Compendium of Chemical Terminology. 2nd Ed. (the “Gold Book”). Compiled by A. D. McNaught and A.
Wilkinson. Blackwell Scientific Publications. Oxford. 1997. b) International Union of pure and Applied Chemistry.
Nomenclature, Symbols, Units and Their Usage in Spectrochemical Analysis. 2. Data Interpretation. Spectrochimica
Acta. 33, 242 (1978). c) J.N Miller and J. C. Miller, Estadística y Químiometria para la Química Analítica Prentice
Hall, Madrid, 2002.
113 Mercury Update: Impact of Fish Advisories. EPA Fact Sheet EPA-823-F-01-011; EPA, Office of Water:
Washington, DC, 2001.
114 Algunas revisiones recientes: a) D. T. Quang, J. S. Kim, Chem. Rev., 2010, 110, 6280; b) X. Chen, X. Tian, I.
Shin, J. Yoon, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 4783; c) A. Razgulin, N. Ma, J. Rao, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 4186; d)
Z. Liu, W. He, Z. Guo, Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 1568-1600.
112
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
163
Hg (II) + otros cationes
100
90
80
I - I blanco
70
60
Catión
50
Catión + Hg (II)
40
30
20
10
Hg(II)
Mg(II)
K(I)
Na(I)
Al(III)
Zn(II)
Sn(II)
Mn(IV)
Fe(III)
Fe(II)
Cu(II)
Cu(I)
Cs(I)
Cd(II)
Ca(II)
Ba(II)
Ag(I)
0
Figura 3.36. Respuesta fluorescente de 13g (10-6 M) a la adición de Hg(II) (10-8 M) o de otros
iones metálicos (10-5 M) (barras azules) y a la mezcla de otros iones metálicos (10-5 M) con
Hg(II) (10 -8 M) (barras moradas) en CH3CN.
Existen varios métodos para calcular la estequiometria del complejo formado
entre la sonda y el catión. De estos métodos usaremos el de Job,115 que consiste en
mezclar diferentes cantidades de las disoluciones de sonda y catión, con la única
restricción de que el volumen total de la mezcla debe ser constante, es decir, la suma de
las concentraciones de sonda y catión debe ser constante. Los resultados se muestran en
la figura 3.39.
Según la representación de Job, la estequiometria del complejo formado sería de,
aproximadamente, 4 moléculas de sonda por cada una de HgCl2, lo que podría indicar
que la sonda forma agregados y en su interior se alojarían los cationes Hg2+.
115
P. Job, Ann. Chim.-Rome Appl., 1928, 9, 113-203.
164
3.4. Discusión de resultados
Método Job Hg(II)
0,16
0,14
Abs. 280 nm
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
X Hg(II)
Figura 3.39. Representación de Job de la absorbancia de la sonda frente a la fracción molar de
Hg2+ (PBS:CH3CN 9:1).
También hemos estudiado la sonda a diferentes valores de pH, encontrando que
este sensor es útil para detectar Hg(II) en un amplio intervalo de pH (2-12), ya que su
intensidad de fluorescencia permanece prácticamente constante en este rango.
Como en el capítulo 2, se ha estudiado la posibilidad de que los derivados de
triazinilglicina formen agregados. Para ello, se han realizado los estudios con Rojo Nilo
y de DLS, técnicas cuyo fundamento está explicado en la sección 2.3.1.3.5 de esta
memoria.
En el experimento con Rojo Nilo se ha obtenido la gráfica que se muestra en la
figura 3.40. En este caso, la CAC es de 1’9x10-5 M.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
165
60
Intensidad (u.a.)
50
40
y = -1,708x + 35,68
R² = 0,3283
30
y = -9,3787x - 0,5583
R² = 0,8745
20
10
0
-7
-6
-5
-4
-3
-2
Log [13g]
Figura 3.40. Representación del estudio de 13g con Rojo Nilo (CH3CN).
Se realizó un estudio de DLS del compuesto 13g, preparando una disolución de
concentración 10-4 M en acetonitrilo (figura 3.41). Este experimento demuestra que
existen agregaciones con una población mayoritaria que tiene un diámetro
hidrodinámico de 217 nm, dato que concuerda con la experiencia del Rojo Nilo, ya que
se ha hecho este estudio de DLS a una concentración superior a la que antes obtuvimos
como CAC.
Figura 3.41. Distribución de diámetro hidrodinámico de 13g (CH3CN, 10-4 M).
166
3.4. Discusión de resultados
Se preparó una disolución de concentración 10-7 M de 13g para realizar la
medida de DLS pero, como se esperaba, no aparecen agregados, ya que la CAC es del
orden de 10-5 M.
Ensayos en células:116
3.4.2.6.2.
Viendo la eficacia de nuestra sonda en la detección de mercurio, y el amplio
rango de pH en el que puede actuar, se decidió probar a introducirla en un sistema vivo
para ver si sigue manteniendo sus propiedades. El sistema vivo elegido es un cultivo de
células endoteliales humanas de cordón umbilical.
En el ensayo realizado con la sonda 13g no se observa ningún cambio entre las
medidas realizadas sin sonda y las realizadas con sonda, lo que parece indicarnos que
ésta no es capaz de atravesar la membrana celular.
En este punto, se decidió realizar una modificación química de la sonda,
transformando el grupo ácido carboxílico, muy polar, en un grupo éster, menos polar,
que con mayor probabilidad permitiría a la sonda atravesar la membrana celular. En el
interior de la célula, las enzimas de tipo esterasa hidrolizarían la sonda esterificada,
recuperando la sonda original, tal y como sucede para muchas sondas comerciales como
Fluo-4, Fura-2, MitoSOX, etc (www.lifetechnologies.com).
Se planificó la síntesis del producto esterificado como se indica en el esquema
3.5:
NH2
O
HN
Cl
N
Cl
O
HN
O
N
N
O
H2N
N
Cl
Cl
N
N
O
N
8g
HN
N
N
Cl
15
14g
Esquema 3.5. Síntesis de la sonda esterificada 14g.
116
Ensayos realizados con la colaboración del Dr. Mario Durán, profesor de la Facultad de Medicina.
O
NH
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
El derivado 15 se obtuvo con un rendimiento del 60 %. Sin embargo, la segunda
etapa fue infructuosa, porque se obtenían mezclas de productos difíciles de separar en
todas las condiciones de reacción empleadas para llevar a cabo la sustitución nucleófila
de los átomos de cloro de la 4,6-diclorotriazin-2-ilglicina (15) por naftilamina (8g). Por
ello, se modificó la estrategia sintética a la que se muestra en el esquema 3.6.
Esquema 3.6. Síntesis de la sonda esterificada 14g.
El derivado 1g, se obtuvo siguiendo el método de síntesis de monoclorotriazinas
propuesto por Kolmakov.117 Llegar al derivado esterificado 14g fue más complicado,
porque en las diferentes condiciones de reacción empleadas para sustituir el tercer
átomo de cloro de la triazina 1g se producía la hidrólisis del grupo éster. Después de
bastantes pruebas experimentales donde se combinaron distintos tiempos, temperaturas,
bases y proporción de reactivos se llegó a una solución de compromiso entre hidrólisis
del éster y la finalización de la reacción. Los datos se recogen en la tabla 3.10:
El empleo de bases débiles, como DIPEA o carbonato sódico da lugar a
conversiones más pobres y concuerda con los resultados encontrados en la literatura.118
La base fuerte ayuda a desplazar el equilibrio de protonación del aminoácido
esterificado y lo hace más nucleófilo. Las condiciones óptimas de reacción resultaron
ser 3 minutos a 150 ºC, empleando un equivalente KOH y una relación 1g/16 de 5:6.
Aunque la reacción no se había completado, en estas condiciones se consiguió evitar la
hidrólisis del éster.
117
118
K. A. Kolmakov, J. Heterocyclic Chem., 2008, 45, 533-539.
W. Karuehanon, W. Fanfuenha, A. Rujiwatra, M. Pattarawarapan, Tetrahedron Let.., 2012, 53, 3486-3489.
167
168
3.4. Discusión de resultados
Tabla 3.10. Resumen de las experiencias para la síntesis de 14g.
Entrada
Proporción
Base
1g:16
Temperatura
Tiempo
(ºC)
(min)
Disolvente
14g
(%)
1
1 : 1’2
KOH
140
10
No
2
1 : 2’4
DIPEA
185
15
DMSO
3
1 : 2’4
DIPEA
185
2
DMSO
4
1 : 1’2
Na2CO3
185
15
DMSO
5
1 : 1’2
Na2CO3
185
20
DMSO
6
1 : 1’2
KOH
185
3
DMSO
7
1 : 1’2
KOH
150
10
DMSO
8
1 : 1’2
KOH
150
3
DMSO
40
La purificación del producto no era evidente. En primer lugar, se adicionó HCl
0’1 M y se centrifugó el crudo. A partir de aquí se realizaron pruebas con numerosos
disolventes para aislar el producto, resultando ser diclorometano y éter etílico los
disolventes más adecuados. Tras este proceso se obtenía el producto puro con un 40 %
de rendimiento.
Una vez obtenido el producto esterificado 14g, se realizaron ensayos con un
cultivo de células endoteliales. Para la realización del ensayo, se siguieron las pautas
descritas en la parte experimental. Por limitaciones técnicas, debido a la zona de
emisión de nuestra sonda, y a la ausencia de láseres que permitan la excitación de la
muestra en ese rango, no se pudo obtener imágenes con un microscopio confocal, por
ello se han representado los espectros de fluorescencia adquiridos en las figuras 3.42 y
3.43.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
169
60
Intensidad (u.a.)
Células control
-6
Células + sonda 10 M
40
20
0
350
400
450
500
Longitud de onda (nm)
Figura 3.42. Emisión de las células control y con sonda 10-6 M en PBS:DMSO (1000:1).
800
Células (control)
-6
Células con Hg 10 M
-6
Células, sonda y Hg (ambos 10 M)
Intensity (a.u.)
600
400
200
0
350
400
450
500
Wavelength (nm)
Figura 3.43. Emisión de fluorescencia de células, sonda (10-6 M) y Hg (II) (10-6 M) en
PBS:DMSO (1000:1).
Las células endoteliales se han incubado durante una hora en medio de cutivo
SmBM conteniendo 10-6 M de 14g en PBS: DMSO (1000:1). Se elige este tiempo para
alcanzar una solución de compromiso entre concentración de la sonda en el interior de
las células y la muerte de las mismas, debido a la toxicidad de la sonda y disolventes.
En este mismo sentido, se ha elegido DMSO en vez CH3CN para disminuir la toxicidad.
Tras esta incubación, se reemplazó el medio de cultivo por medio fresco durante media
hora para permitir la hidólisis del enlace éster por parte de las esterasas celulares.
170
3.4. Discusión de resultados
En la figura 3.42 se observa una pequeña diferencia entre la emisión de
fluorescencia que presentan las células endoteliales control y en presencia de nuestra
sonda. Esta pequeña diferencia puede indicar que la sonda ha penetrado en el interior de
la célula, aunque no podemos determinar en qué proporción.
Por otro lado, se sabe que el ión Hg2+ penetra en las células más rápidamente que
la sonda porque lo hace a través de canales iónicos a favor de gradiente. El resultado
obtenido cuando las células se incuban solo con ión Hg2+ muestra un gran incremento
de la intensidad de fluorescencia (figura 3.43), hecho que se podría justificar por una
posible interacción del Hg(II) con dinucleótidos como NADH, NADPH o aminoácidos
aromáticos y proteínas119 y cromatina.120
Cuando se introduce nuestra sonda en el cultivo endotelial y se añade el ion Hg2+
se aprecian dos hechos:
1) Una pequeña disminución de la intensidad de fluorescencia respecto a las células
con Hg(II) sin sonda. Esta tendencia aumenta con la concentración de la sonda
figura 3.44. Una posible explicación sería una mayor afinidad del ión Hg(II) por
nuestra sonda frente a las moléculas orgánicas mencionadas anteriormente.
Sin sonda
-6
Sonda 10 M
-6
Sonda 2x10 M
800
Intensidad (u.a.)
600
400
200
0
350
400
450
Longitud de onda (nm)
Figura 3.44. Emisión de las células con Hg(II) 10-6 M variando la concentración de sonda, en
PBS:DMSO (1000:1).
119
120
R. F. Chen, Arch. Biochem. Biophys., 1971, 142, 2, 552–564.
S. E. Bryan, A. L. Guy, K. J. Hardy, Biochemistry-US, 1974, 13, 2, 313–319.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
171
2) La aparición de una nueva banda de emisión a una longitud de onda mayor (347
nm), lo que demuestra que la sonda 14g interacciona con Hg2+ dentro de la
célula.
3.4.2.6.3.
Sonda de zinc:
En primer lugar, en la figura 3.45 se muestran los espectros de UV y
fluorescencia del producto 13b.
8
UV
Fluorescencia
0,15
7
6
Absorbancia
4
3
0,05
Intensidad (u.a.)
5
0,10
2
1
0,00
300
400
0
500
Longitud de onda (nm)
Figura 3.45. Espectros de UV y fluorescencia de 13b (CH2Cl2, 10-5 M).
El Zn2+ es el segundo metal de transición más abundante en el cuerpo humano y,
como se ha comentado anteriormente, juega un papel vital en numerosos procesos
biológicos, lo que da importancia al descubrimiento de nuevos quimiosensores para la
detección de dicho catión.
En el diseño de sondas fluorescentes, el reto más importante es discriminar diferentes
iones metálicos con propiedades químicas similares, como sucede entre el Zn2+ y el Cd2+. Estos
metales presentan, básicamente, la misma química de coordinación y es muy difícil
distinguirlos.121 Es importante destacar que el derivado de fenilo 13b se comporta como
una sonda que diferencia completamente estos iones, presentando una alta selectividad
a) Z.-K. Song, B. Dong, G.-J. Lei, M.-J. Peng, Y. Guo, Tetrahedron Lett., 2013, 54, 4045-4949 b) K. Tsukamoto,
S. Iwasaki, M. Isaji, H. Maeda, Tetrahedron Lett., 54, 5971-5973.
121
172
3.4. Discusión de resultados
hacia el Zn (II). Además de revelarse como una sonda específica para Zn (II) -figura
3.46-, nuestra sonda muestra una respuesta ratiométrica para este catión, como se puede
apreciar en el esquema 3.7.
25
I- I blanco
20
15
10
5
Ag(I)
Al(III)
Ba(II)
Ca(II)
Cd(II)
Cs(I)
Cu(I)
Cu(II)
Fe(II)
Fe(III)
Hg(II)
K(I)
Mg(II)
Mn(IV)
Na(I)
Sn(II)
Zn(II)
0
Figura 3.46. Respuesta fluorescente de 13b (10-6 M) con diferentes cationes metálicos (10-5 M)
en (CH3CN).
Esquema 3.7. Respuesta ratiométrica del derivado de N-feniltriazinilglicina 13b en presencia
de Zn2+ en CH3CN.
Este sensor, en presencia de Zn(II), ve incrementada su intensidad de
fluorescencia, como se puede apreciar de forma sutil en la fotografía (figura 3.47).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
173
Figura 3.47. Fluorescencia de 13b en presencia (izquierda) y en ausencia (derecha) de Zn(II)
(CH3CN).
De la misma forma que con la sonda de Hg(II), con el Zn(II) se ha realizado un
experimento variando la concentración del catión, manteniendo la concentración de
sonda en 10-7 M. En el rango de la medida estudiado, apenas se observan diferencias en
los espectros de fluorescencia registrados (figura 3.48), por lo que no se ha podido
calcular el límite de detección de esta sonda.
Blanco
-9
Zn 10 M
-8
Zn 10 M
-8
Zn 5x10 M
-7
Zn 10 M
-7
Zn 2x10 M
-6
Zn 10 M
-5
Zn 10 M
-4
Zn 10 M
35
34
33
32
Intensity (a.u.)
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
300
350
400
450
Wavelength (nm)
Figura 3.48. Fluorescencia del compuesto 13b con diferentes concentraciones de Zn(II)
(PBS:CH3CN 9:1).
Para calcular la estequiometria, se realizaron medidas aplicando el método de
Job (figura 3.49), anteriormente descrito. El punto en el que se alcance la absorbancia
máxima es el que indica la estequiometria del complejo.
174
3.4. Discusión de resultados
Método Job Zn(II)
0,35
y = 0,4468x + 0,0725
R² = 0,9136
0,3
Abs.
0,25
y = -0,2657x + 0,4067
R² = 0,9158
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
XZn(II)
Figura 3.49. Representación de Job de la absorbancia de la sonda frente a la fracción molar de
Zn2+ (PBS:CH3CN 9:1).
Según la gráfica de Job, el complejo debería tener una estequiometria 1:1 de
ligando y de catión. Para tratar de averiguar qué tipo de complejo se obtiene en este
caso, se hizo interaccionar el complejo con ZnCl2 para obtener un sólido cuya estructura
debería corresponder al complejo. A este sólido le se intentó determinar su estructura
mediante espectroscopia de 1H-RMN (figuras 3.50 y 3.51) o IR (figura 3.52).
Comparando los espectros de 1H-RMN (figura 3.50), no se observan cambios
significativos en el desplazamiento de las señales, sólo podemos apreciar un sutil
apantallamiento de las señales correspondientes a los grupos NH en presencia de Zn(II).
Comparando los espectros de
13
C-RMN (figura 3.51) se pueden observar
cambios apreciables en las señales correspondientes a los carbonos del anillo de
triazina, así como al carbono carboxílico, manteniéndose el resto de señales inalteradas,
lo que parece indicar una coordinación del catión Zn (II) con los nitrógenos del anillo de
triazina y el/los oxígenos del grupo carboxilo.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Figura 3.50. 1H-RMN de 13b con Zn(II) –abajo- y sin Zn(II) –arriba- (DMSO).
Figura 3.51. 13C-RMN de 13b con Zn(II) –abajo- y sin Zn(II) –arriba- (DMSO).
175
176
3.4. Discusión de resultados
100
Sólido CH3CN11
JR-151
%T
98
96
94
92
90
88
Ligando
86
Ligando + Zn2+
84
82
80
3600
JR15
3300
3000
2700
2400
2100
1950
1800
1650
1500
1350
1200
1050
900
750
600
1/cm
Figura 3.52. Espectros IR de 13b con (negro) y sin (azul) Zn(II).
En los espectros de IR también se observan algunos cambios en presencia de
Zn(II). La intensidad de las bandas entre 1000 y 1350 cm-1 aumenta en presencia de
Zn(II), mientras en la región del espectro entre 1400 y 1650 cm-1 las bandas son más
intensas en ausencia de Zn(II). Otro cambio significativo se da en la zona de 3300 cm-1.
En ausencia de Zn(II) observamos una banda estrecha y definida mientras que, en
presencia de Zn(II), la banda es mucho más ancha. En resumen, vemos cambios en las
bandas del anillo de triazina y en las de NH.
Con esta información, proponemos una estructura con un entorno tetraédrico
para el átomo de Zn como la que se muestra en la figura 3.53 para el complejo de 13b y
Zn(II).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
177
Figura 3.53. Estructura propuesta para el complejo de 13b y Zn(II).
3.4.3.
REACCIONES
CON
NANOESTRUCTURAS
DE
CARBONO:
Tal como se planteaba en los objetivos de este capítulo, y basándonos en la
experiencia de nuestro grupo de investigación, se planteó la funcionalización del
buckminsterfullereno (o fullereno de C60), usando para ello una reacción de cicloadición
1,3-dipolar (esquema 3.8), con los aminoácidos sintetizados en este trabajo.
Esquema 3.8. Reacción de cicloadición 1,3-dipolar sobre C60.
Para poner a punto el método experimental, se utilizó la glicinotriazina 13d, con
la que se realizaron pruebas que se recogen en la tabla 3.11.
178
3.4. Discusión de resultados
Las condiciones iniciales de reacción (entrada 1, tabla 3.11) consistieron en usar
tolueno a reflujo (110 ºC) durante 12 horas. Tras este tiempo, no se observa cambio
alguno en el matraz de reacción, ya que la disolución morada con la que se inicia la
reacción permanece morada.
Observando que con tolueno la reacción no experimentaba progresos, se decide
cambiar a un disolvente similar que nos permita alcanzar una temperatura mayor. En las
entradas 2 y 3 de la tabla 3.11 se elige 1,2-diclorobenceno como disolvente, que
permite llegar a 180 ºC. Cuando la reacción alcanza las 18 horas, se observa por CCF la
aparición de varias manchas diferentes del C60, por lo que se decide cortar la reacción
para evitar en lo posible polisustituciones.
Tabla 3.11. Resumen de las experiencias más representativas de la reacción de 13d y C60.
Entrada
Proporción
C60 : 13d : A1
Disolvente
Temperatura Tiempo Rto 15d (%)
1
1 : 1’2 : 6
Tolueno
110 ºC
12 h
No reacciona
2
1 : 1’2 : 6
1,2-diclorobenceno
180 ºC
12 h
No reacciona
3
1 : 3 : 12
1,2-diclorobenceno
180 ºC
18 h
12 %
Una vez finalizada la reacción, para aislar el producto se realiza una columna en
cromatografía, usando tolueno como eluyente e incrementando la polaridad
progresivamente con mezclas de tolueno y acetato de etilo. Aunque la columna elimina
algunas impurezas, aún sigue habiendo una mezcla de productos, que se intenta separar
con ciclos de lavado con CH2Cl2 o éter etílico y centrifugación. Tras este proceso, se
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
obtiene el producto deseado puro, con un 12 % de rendimiento, aunque no se pudo secar
por métodos convencionales, debido a la gran afinidad del C60 por los disolventes
utilizados.
Lavando el producto con CDCl3, para desplazar los disolventes del C60,
solamente se consigue introducir nuevas impurezas.
Se extendió la reacción al derivado de naftaleno 13g, en las mismas condiciones
con las que hemos obtenido los mejores resultados para la reacción con el derivado de
piperidina. En este caso, el rendimiento fue del 11 %.
En resumen, aunque se ha obtenido el producto que buscábamos, no se ha
podido obtener con la pureza suficiente para poder realizar pruebas posteriores.
Se han registrado los espectros de 1H-RMN de estos derivados, observando la
señal correspondiente a los CH2 del anillo de pirrolidina a un desplazamiento de 5’6
ppm, lo que es indicativo de que se ha obtenido el producto deseado.
179
180
3.5. Parte experimental
3.5. PARTE EXPERIMENTAL
3.5.1.
EQUIPAMIENTO.
En el apartado 2.5.1 se describen los diferentes equipos utilizados.
3.5.2.
SÍNTESIS
DE
MONOTRIAZINAS
CON
2,4-
DIMETOXIBENCILAMINA
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(2-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9a).
En un matraz para el microondas provisto de refrigerante de reflujo se introduce
6-cloro-2,4-bis-(2-pirazol-1-ilfenilamino)-1,3,5-triazina (0’11 g, 0’25 mmol) y 2,4dimetoxibencilamina (0’084 g , 0’50 mmol). La mezcla se irradia durante 5 minutos a
50 W alcanzándose una temperatura máxima de 157 ºC. El crudo de reacción se enfría y
se lava con 3 ml de etanol. El sólido resultante se filtra a vacío. Se obtienen 0’08 g
(57%) de N-(2,4-dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(2-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6triamina.
1
H-RMN (DMSO, ppm) T=95 ºC δ: 3’75 (s, 3H,-
OCH3); 3’81 (s, 3H, -OCH3); 4’37 (d, J=5’37 Hz,
2H, N-CH2); 6’44 (d, J=7’32 Hz, 1H, H5’Ph.); 6’53
(s, 2H, H4 pir.); 6’56 (s, 1H, H3’Ph.); 7’10 (d, J=7’8
Hz, 1H, H6’Ph.); 7’17 (t, J=7’56 Hz, 3H, H4 Ph. y
NH); 7’32 (s ancho, 2H, H5 Ph.); 7’48 (d, J=7’8Hz,
2H, H3 Ph.); 7’84 (s, 2H, H3 pir.); 8’13 (s, 2H,
H5pir.); 8’29 (s ancho, 2H, H6 Ph.); 9’10 (s ancho, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, ppm) T=95 ºC. δ= 38’12 (N-CH2) ; 54’85 (-OCH3) ; 55’17
(OCH3); 98’31 (C3’Ph.); 104’44 (C5’Ph.); 106’43 (C4 pir.); 119’37 (C1’Ph.); 122’58
(C6 Ph.); 123’27 (C4 Ph.); 123’38 (C3 Ph.); 126’82 (C5 Ph.); 128’42 (C6’Ph.); 129’84
(C2 Ph.); 130’66 (C5 pir.); 132’05 (C1 Ph.); 140’31 (C3 pir.); 157’51 (C4’Ph.); 159’35
(C2’Ph.); 163’74 (C2 Tz); 165’58 (C4,6 Tz).
MS (MALDI-TOF): m/z (%) = 561’293 (100) [M+H]+.
Punto de fusión: 114-117 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 3421’72 (NH); 1506’41 y 1408’04 (C=N and C=C); 1205 (OCH3).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
181
N2-(2,4-Dimetoxibencil)-N4,N6-di(naftalen-1-il)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (9g).
En un matraz para el microondas provisto de refrigerante de reflujo se introduce
6-cloro-2,4-bis-(naftilamino)-1,3,5-triazina
(0’99
g,
0’25
mmol)
y
2,4-
dimetoxibencilamina (0’084g , 0’50 mmol). La mezcla se irradia durante 10 minutos a
150ºC. El crudo de reacción se enfría y se lava con 2x3 ml de HCl (0.1M). El sólido
resultante se filtra a vacío. La purificación se lleva a cabo mediante cromatografía en
columna de gel de sílice utilizando como eluyente hexano:acetato (9:1) gradiente
acetato. Se obtienen 0’077 g (58%) de N2-(2,4-dimetoxibencil)-N4,N6-di(naftalen-1-il)1,3,5-triazina-2,4,6-triamina.
1
H-RMN (DMSO, ppm) T=80 ºC. δ: 3’73 (d, J=2’2 Hz,
3H, OCH3); 3’75 (d, J=2’2 Hz, 3H, OCH3); 4’29 (s ancho,
2H, N-CH2); 6’36 (s, 1H, H5’ Ph); 6’50 (s, 1H, H3’ Ph);
6’65 (s, 1H, NH); 6’94 (s, 1H, H6’ Ph); 7’36 (d, J=5’1 Hz,
2H, H2 Naph.): 7’48 (d, J=3’6 Hz, 4H, H6,7 Naph.); 7’63
(s, 2H, H4 Naph.) ; 7’67 (d, J=6’5 Hz, 4H, H3 Naph);
7’89 (s, 2H, H5 Naph); 8’04 (s, 2H, H8 Naph); 8’63 (s,
2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, ppm) T=80ºC. δ: 38’12 (N-CH2); 54’90 (OCH3); 55’09 (OCH3);
98’13 (C3 Ph); 104’18 (C5 Ph); 119’78 (C1 Ph); 122’00 (C4 Naph) 122’78 (C8 Naph)
123’95 (C3 Naph); 124’98 (C6,7 Naph); 125’22 (C2 Naph); 127’46 (C5 Naph); 128’52
(C6 Ph); 157’48 (C4 Ph); 159’26 (C2 Ph); 165’62 (C4,6 Tz); 166’03 (C2 Tz).
MS (MALDI-TOF): m/z (%) = 529’177 (100) [M+H]+.
Punto de fusión: 83-86 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 3426 (NH); 1587; 1479 (C=N y C=C); 1263 (OCH3); 1034 (OCH3).
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(3-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9i).
En un matraz para el microondas provisto de refrigerante de reflujo se introduce
6-cloro-2,4-bis-(3-pirazol-1-ilfenilamino)-1,3,5-triazina (0’11g, 0’25mmol) y 2,4dimetoxibencilamina (0’084g , 0’50mmol). La mezcla se irradia durante 5 minutos a 50
W alcanzándose una temperatura máxima de 157 ºC. El crudo de reacción se enfría y se
le añaden 4 ml de agua, se introduce en un baño de ultrasonidos durante 15 minutos y
182
3.5. Parte experimental
el sólido resultante se filtra a vacío. La purificación se lleva a cabo mediante
cromatografía en columna de gel de sílice utilizando como eluyente hexano:acetato
(1:1). Se obtienen 0’06g (43%) de N-(2,4-dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(3-pirazol-1ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina.
1
H-RMN (DMSO, ppm) T=100 ºC. δ: 3’76 (s, 3H,
-OCH3); 3’82 (s, 3H, -OCH3); 4’55 (s, 2H, N-CH2);
6’46-6’48 (m, 2H, H3’ y H5’Ph.); 6’58 (d, J=2’44
Hz, 2H, H4 pir.); 6’97 (s ancho, 1H, NH); 7’20 (d,
J=8’29Hz, 1H, H6’ Ph); 7’31(t, J=8’05Hz, 2H, H5
Ph.); 7’38 (d, J=7’81Hz, 2H, H4 Ph.); 7’68(d,
J=1’46Hz, 2H, H3 pir.); 7’73(d, J=7’81Hz, 2H, H6
Ph.);8’17(s, 2H, H5 pìrazol); 8’20( s, 2H, H2 Ph.); 8’99 (s ancho, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, ppm) T=100 ºC. δ: 38’33 (N-CH2); 54’88 (OCH3); 55’14 (OCH3);
98’39 (C3’Ph.); 104’53 (C5’Ph.); 106’92 (C4 pir.); 110’36 (C2 Ph.);111’93 (C4 Ph.);
117’72 (C6 Ph.); 119’44 (C1’Ph.); 126’96 (C5 Ph.); 128’26 (C6’Ph.); 128’68 (C5 pir.);
139’65 (C3 Ph.); 140’08 (C3 pir.); 140’68 (C1 Ph.); 157’54 (C4’Ph.); 159’45 (C2’Ph.);
163’75 (C2 Tz); 165’41 (C4,6 Tz).
MS (MALDI-TOF): m/z (%) = 561’426 (100) [M+H]+.
Punto de fusión: 115-118 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 3446 (NH); 1583; 1506 (C=N y C=C); 1022 (OCH3).
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(4-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9j).
En un matraz para el microondas provisto de refrigerante de reflujo se introduce
6-cloro-2,4-bis-(4-pirazol-1-ilfenilamino)-1,3,5-triazina (0’08 g, 0’19 mmol) y 2,4dimetoxibencilamina (0’063 g , 0’38 mmol). La mezcla se irradia durante 5 minutos a
50 W, alcanzándose una temperatura máxima de 150 ºC. El crudo de reacción se enfría
y se lava con 3 ml de etanol, disolviéndose el producto. La purificación se lleva a cabo
mediante cromatografía en columna de gel de sílice utilizando como eluyente
hexano:acetato (1:1). Se obtienen 0’057 g (55%) de N-(2,4-dimetoxibencil)-N´,N´´-bis(4-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
1
H-RMN (DMSO, ppm) T=80 ºC. δ: 3’72
(s, 3H, OCH3); 3’80 (s, 3H, OCH3); 4’46 (d,
J=5’8 Hz, 2H, N-CH2); 6’46 (dd, J=8’3 y
J=2’4 Hz 1H, H5’Ph); 6’48 (t, J=2’4 Hz, 2H,
H4 pir.); 6’55 (d, J=2’5 Hz, 1H, H3’ Ph);
6’93 (t, J=5’8 Hz, 1H, NH); 7’15 (d,
J=8’3Hz, 1H, H6’ Ph); 7’62 (d, J=8’8 Hz, 4H,
H2 y 6 Ph.): 7’66 (d, J=1’4 Hz, 2H, H3 pir.); 7’80 (d, J=8’3 Hz, 4H, H3 y 5 Ph.) ; 8’23
(d, J=2’5 Hz, 2H, H5 pir.); 8’88 (s ancho, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, ppm) T=80 ºC. δ: 38’81 (N-CH2); 55’38 (OCH3); 55’65 (OCH3);
98’64 (C3’Ph.); 104’87 (C5’Ph.); 107’44 (C4 pir.); 119’04 (C2,6 Ph.); 119’92 (C1’Ph.);
120’92 (C3,5 Ph.); 127’44 (C5 pir.); 128’62 (C6’Ph.); 134’44 (C4 Ph.); 138’51 (C1
Ph.); 140’52 (C3 pir.); 157’96 (C4’Ph.); 159’43 (C2’Ph.); 164’27 (C4,6 Tz); 166’08
(C2 Tz).
MS (MALDI-TOF): m/z (%) = 561’243 (100) [M+H]+.
Punto de fusión: 90-93 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 3415 (NH); 1520; 1504 (C=N y C=C); 1207 (OCH3); 1032 (OCH3).
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(1-fenilpirazol-4-il)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9k).
En un matraz para el microondas provisto de refrigerante de reflujo se introduce
6-cloro-2,4-bis-(1-fenilpirazol-4-ilamino)-1,3,5-triazina (0’11g, 0’25mmol) y 2,4dimetoxibencilamina (0’084g , 0’50mmol). La mezcla se irradia durante 5 minutos a
50W alcanzándose una temperatura máxima de 145ºC. El crudo de reacción se enfría y
se lava con 3 ml de etanol y el sólido insoluble se filtra a vacío. Se obtienen 0’058 g
(40%) de N-(2,4-dimetoxibencil)-N´,N´´-bis–(1-fenilpirazol-4-il)-1,3,5-triazina-2,4,6triamina.
1
H-RMN (DMSO, ppm) T=115 ºC. δ: 3’76
(s, 3H, OCH3); 3’83 (s, 3H, OCH3); 4’55 (d,
J=6’34 Hz, 2H, N-CH2); 6’50 (d, J=8’29 Hz,
1H, H5’Ph.); 6’60 (s, 1H, H3’Ph.); 6’97 (s
ancho, 1H, NH); 7’21 (d, J=8’78 Hz, 1H,
183
184
3.5. Parte experimental
H6’Ph.); 7’26 (t, J=7’32 Hz, 2H, H4 Ph.); 7’45 (t, J=7’32Hz, 4H, H3 Ph.); 7’70 (s
ancho, 4H, H2 Ph.); 7’83 (s,2H, H3 pir.); 8’51 (s ancho, 2H, H5 pir.); 8’80 (s ancho,
2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, ppm) T=115 ºC. δ: 38’06 (N-CH2); 54’83 (OCH3); 55’13 (OCH3);
98’42 (C3’Ph.); 104’60 (C5’Ph.); 116’79 (C5 pir.); 117’41 (C2,6 Ph.); 119’63 (C1’Ph.);
124’72 (C6’Ph.); 124’95 (C4 Ph.); 127’94 (C4 pir.); 128’71 (C3,5 Ph.); 133’33 (C3
pir.); 139’65 (C1 Ph.); 157’32 (C4’Ph.); 159’32 (C2’Ph.); 163’45 (C4,6 Tz); 166’12
(C2 Tz).
MS (MALDI-TOF): m/z (%) = 561.284 (100) [M+H]+.
Punto de fusión: 197-200ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 3427 (NH); 1558; 1506 (C=N y C=C); 1211 (OCH3); 1032 (OCH3).
3.5.3.
SÍNTESIS
DE
6-AMINOTRIAZINAS-2,4-
DISUSTITUIDAS
En un matraz de microondas se pesan 0’5 mmol de 4,6-dicloro-1,3,5-triazina-2amina y 2’5 mmol de la anilina correspondiente para cada caso y se irradia con
microondas, en las condiciones indicadas en cada caso. Tras esta etapa, se adicionan al
crudo de reacción unos 5 ml de agua y se introduce en un baño de ultrasonidos durante
15 minutos. Una vez disgregado el sólido, se filtra a vacío, se lava con agua (2x5 ml) y
se seca a vacío.
4,6-Dicloro-1,3,5-triazina-2-amina (10):109
A partir de cloruro de cianurilo (2,4,6-tricloro-1,3,5-triazina) y una disolución de
hidróxido amónico 1 M. En un matraz de fondo redondo de 100 ml se introducen 2’5 g
(13’5 mmol) de cloruro de cianurilo, adicionando unos 20 ml de acetona. Acto seguido
se adicionó lentamente, gota a gota, 30 ml de una disolución de hidróxido amónico 1M,
manteniendo la temperatura de la mezcla de reacción por debajo de 5 ºC con un baño de
hielo. Una vez terminada la adición, se deja agitar durante 30 minutos más, momento en
109
S. M. S. Chauhan, N. G. Giri, Supramol. Chem., 2008, 20, 743-752.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
el que se retira el baño de hielo y se deja estar la reacción otros 30 minutos a
temperatura ambiente. El sólido obtenido se filtra a vacío, se lava con agua (4 x 25 ml)
y se seca a vacío para obtener un sólido blanco (1’56 g, 70 %).
1
H-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 8’55 (s, 2H, NH2).
Punto de fusión: 224-227 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 796, 1012, 1504, 1643, 3219, 3304, 3387.
N2,N4-Difenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (10b):122
A partir de 4,6-dicloro-1,3,5-triazina-2-amina (0’082 g, 0’5 mmol) y anilina
(0’233 g, 2’5 mmol). Se introduce el matraz en el microondas durante 10 minutos a 100
ºC. El producto se purificó siguiendo el procedimiento descrito, para obtener un 88 %
de rendimiento (0’122 g).
1
H-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 6’56 (s, 2H, NH2), 6’95 (t,
2H, J = 7’3 Hz, H4Ph), 7’24 (t, 4H, J = 7’7 Hz, H3,5Ph),
7’80 (d, 4H, J = 7’7 Hz, H2,6Ph), 9’03 (s, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 119’89 (C2,6 Ph), 121’51
(C4 Ph), 128’25 (C3,5 Ph), 140’30 (C1 Ph), 164’43 (C2,4 Tz), 166’81 (C6 Tz).
Punto de fusión: 182-184 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 1217, 1228, 1363, 1737, 2968.
N2,N4-Bis(4-metoxifenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (10c):123
A partir de 4,6-dicloro-1,3,5-triazina-2-amina (0’082 g, 0’5 mmol) y p-anisidina
(0’307 g, 2’5 mmol). Se introduce el matraz en el microondas durante 10 minutos a 100
ºC. El producto se purificó siguiendo el procedimiento general, para obtener un 93 % de
rendimiento (0’157 g).
1
H-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 3’71 (s, 3H, OCH3),
6’39 (s ancho, 2H, NH2), 6’82 (d, 4H, J = 8’8 Hz,
H3,5 Ph), 7’62 (d ancho, 4H, J = 7’4 Hz, H2,6
J. A. Zerkowski, J. C. MacDonald, C. T. Seto, D. A. Wierda, G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc., 1994, 116,
2382.
123 F. H. S. Curd, J. K. Landquist, F. L. Rose, J. Chem. Soc., 1947, 154.
122
185
186
3.5. Parte experimental
Ph), 8’78 (s, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 55’13 (OCH3), 113’45 (C3,5 Ph), 121’66 (C2,6 Ph),
133’40 (C1 Ph), 154’28 (C4 Ph), 164’40 (C2,4 Tz), 166’79 (C6 Tz).
Punto de fusión: 176-179 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 818, 1217, 1228, 1366, 1666, 1737, 2968.
N2,N4-Bis(4-nitrofenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (10h):
A partir de 4,6-dicloro-1,3,5-triazina-2-amina (0’082 g, 0’5 mmol) y pnitroanilina (0’345 g, 2’5 mmol). Se introduce el matraz en el microondas durante 30
minutos a 150 ºC. El producto se purificó siguiendo el procedimiento general, para
obtener un 94 % de rendimiento (0’173 g).
1
H-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 7’22 (s ancho,
2H, NH2), 8’09 (d ancho, 4H, J = 8’7 Hz, H2,6
Ph), 8’18 (d, 4H, J = 8’7 Hz, H3,5 Ph), 10’12
(s ancho, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 119’13 (C2,6 Ph), 124’64 (C3,5 Ph), 141’01 (C4 Ph),
146’58 (C1 Ph), 163’61 (C2,4 Tz), 165’84 (C6 Tz).
Punto de fusión: 173-176 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 1217, 1229, 1364, 1737, 2968.
3.5.4.
SÍNTESIS GENERAL DE DERIVADOS DE NTRIAZINILGLICINA
En un matraz de microondas se pesan 0’5 mmol de la triazina monoclorada
correspondiente en cada caso, junto con 0’6 mmol (0’045 g) de glicina y 0’060 g de
KOH al 85 %. Se adicionan 0’5 ml de DMSO. Se irradia microondas en las condiciones
indicadas en cada caso, acoplando al matraz un refrigerante de reflujo. Tras la reacción,
se adicionan unos 5 ml de HCl 0’1 M al matraz, formándose un sólido, que se disgrega
con la ayuda de un baño de ultrasonidos y se filtra a vacío. En cada caso se indica si es
necesaria una etapa posterior de purificación y el rendimiento obtenido en las
reacciones.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
Ácido
2-((4,6-bis((2-(1H-pirazol-1-il)fenil)amino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético
(13a):
A partir de 6-cloro-N,N'-bis-(2-pirazol-1-ilfenil)-[1,3,5]-triazina-2,4-diamina
(0’5 mmol, 0’220 g). Se introduce el matraz en el microondas durante 15 minutos a 185
ºC. Para purificar el producto, se disuelve el crudo en diclorometano y se añade una
disolución acuosa de NaOH hasta poner pH básico, precipitando el producto deseado
(13a), que se obtiene por filtración a vacío (0'188 g, 80 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 3’50 (d, J = 4’4 Hz, 2H,
CH2), 6’38 (s, 1H, NH gly), 6’56 (s, 2H, H4 pir.), 7’18
(m, J = 4’4 Hz, 2H, H4 Ph), 7’37 (m, J = 4’88 Hz, 2H, H5
Ph), 7’50 (d, J = 7’8 Hz, 2H, H3 Ph), 7’89 (d, J = 7’3 Hz,
2H, H3 pir.), 8’22 (s, 2H, H5 pir.), 8’34 (m, 2H, H6 Ph),
9’30 (s, 1H, NH), 9’39 (s, 1H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 45’21 (CH2), 107’14 (C4 pir.), 123’08 (C4 Ph), 123’76
(C6 y C3 Ph), 127’45 (C5 Ph), 129’90 (C2 Ph), 131’33 (C5 pir.), 132’18 (C1 Ph),
141’00 (C3 pir.), 163’71 (C Tz), 164’03 (C Tz), 164’68 (C Tz), 171’11 (CO).
MS (FAB): m/z 469’1 [M+H]+; HRMS calculado para C23H21N10O2 m/z: 469’1849,
encontrado 469’1852.
Punto de fusión: 178-179 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 1454, 1494, 1506, 1714, 3309.
Ácido 2-(4,6-bis(fenilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13b):
A partir de 6-cloro-N,N'-difenil-[1,3,5]-triazina-2,4-diamina (0’5 mmol, 0'148
g). Se introduce el matraz en el microondas durante 3 minutos a 185 ºC, obteniéndose el
producto deseado (13b) siguiendo los pasos descritos en el procedimiento general
(0'118 g, 70 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’99 (s, 2H, CH2), 6’97 (s, 2H, H4 Ph), 7’11 (s, 1H, NH
Gly), 7’26 (s, 4H, H3,5 Ph), 7’74 (s, 4H, H2,6 Ph), 8’98 (s, 2H, NH Ph).
187
188
3.5. Parte experimental
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 42’0 (CH2), 120’3 (C2,6 Ph),
122’2 (C4 Ph), 128’0 (C3,5 Ph), 139’2 (C1 Ph), 164’1 (C4,6
Tz), 171’1 (COOH).
MS (FAB): m/z 337’0 [M+H]+; HRMS calculado para
C17H16N6O2 m/z: 337’1413, encontrado 337’1416.
Punto de fusión: 223-225 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 752, 1444, 1494, 3292.
-
Complejo de 13b con zinc:
A partir de 13b se ha sintetizado el complejo con Zn(II). Partiendo de ácido 2(4,6-bis(fenilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (1 mmol, 0’337 g) y de cloruro de
zinc (1 mmol, 0’136 g). En un matraz de 100 ml se mezclan los reactivos, adicionando
30 ml de acetonitrilo como disolvente. La mezcla se calienta a reflujo (80 ºC) durante
una hora. Tras esta etapa, se elimina el disolvente en el rotavapor y se seca el producto a
vacío. Se obtienen 0’473 g de un sólido blanco.
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’99 (s, 2H, CH2), 6’97 (s, 2H, H4 Ph), 7’11 (s, 1H, NH
Gly), 7’26 (s, 4H, H3,5 Ph), 7’74 (s, 4H, H2,6 Ph), 8’98 (s, 2H, NH Ph).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 42’0 (CH2), 120’3 (C2,6 Ph), 122’2 (C4 Ph), 128’0 (C3,5
Ph), 139’2 (C1 Ph), 164’1 (C4,6 Tz), 171’1 (COOH).
MS (MALDI-TOF): m/z 337’0 [M+H]+.
Punto de fusión: 99-103 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 1026, 1224, 1450, 1631, 1734, 3421.
Ácido 2-((4,6-bis((4-metoxifenil)amino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13c):
A partir de 6-cloro-N,N'-bis-(4-metoxifenil)-[1,3,5]-triazina-2,4-diamina (0’5
mmol, 0'178 g). Se introduce el matraz en el microondas durante 3 minutos a 150 ºC,
obteniéndose el producto deseado (13c) siguiendo los pasos descritos en el
procedimiento general (0'139 g, 70 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 3’73 (s, 6H, OCH3); 3’92 (s, 2H, CH2); 6’83 (m, 4H, H3,5
Ph); 7’61 (s ancho, 4H, H2,6Ph); 8’94 (s, 1H, NH); 12’51 (s ancho, 1H, COOH).
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
13
C-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 42’1 (CH2);
55’2 (OCH3); 113’5 (C3,5Ph); 121’8 (C2,6Ph);
133’1 (C1Ph); 154’5 (C4Ph); 163’8 (C4,6Tz);
165’49 (C2Tz); 172’13 (COOH).
MS (FAB): m/z 397’3 [M+H]+; HRMS
calculado para C19H20N6O4 m/z: 397’1624, encontrado 397’1628.
Punto de fusión: 246-250 ºC, descompone.
IR (Neto) υ (cm-1): 1031, 1238, 1487, 1508, 3294.
Ácido 2-((4,6-di(piperidin-1-il)-1,3,5-triazin-2-il-amino)acético (13d):
A partir de 6-cloro-N,N'-bis-piperidino-[1,3,5]-triazina-2,4-diamina (0’5 mmol,
0’140 g). Se introduce el matraz en el microondas durante 3 minutos a 150 ºC,
obteniéndose el producto deseado (13d) siguiendo los pasos descritos en el
procedimiento general (0'112 g, 70 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 1’43 (s ancho, 8H, H3,5
Piperidina); 1’56 (s, 4H, H4 Piperidina); 3’60 (s ancho, 8H,
H2,6 Piperidina); 3’78 (d, 2H, J = 5’86 Hz, CH2); 6’85 (t, 1H, J
= 6’10 Hz, NH); 12’32 (s ancho, 1H, COOH).
13
C-RMN (DMSO, 25 ºC) δ: 24’5 (C4 Piperidina); 25’4 (C3,5
Piperidina); 42’3 (CH2); 43’4 (C2,6 Piperidina); 164’4 (C4,6 Tz); 165’9 (C2 Tz); 172’4
(COOH).
MS (FAB): m/z 321’1 [M+H]+; HRMS calculado para m/z: 321’2039, encontrado
321’2032.
Punto de fusión: 198-202 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 1284, 1597, 1674, 2937, 3267.
Ácido 2-((4,6-dimorfolino-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13e):
A partir de 6-cloro-N,N'-bis-morfolino-[1,3,5]-triazina-2,4-diamina (0’5 mmol,
0'142 g). Se introduce el matraz en el microondas durante 3 minutos a 150 ºC,
obteniéndose el producto deseado (13e) siguiendo los pasos descritos en el
procedimiento general (0'098 g, 60 %).
189
190
3.5. Parte experimental
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’57 (s, 8H, H3,5 Morfolina), 3’61
(s, 8H, H2,6 Morfolina), 3’82 (d, J = 5’85 Hz, 2H, CH2 Gly),
7’01 (t, J = 6’07 Hz, 1H, NH)
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 42’3 (CH2 Gly), 43’2 (C2,6
Morfolina), 66’0 (C3,5 Morfolina), 164’6 (C4,6 Tz), 165’7 (C2
Tz), 172’1 (COOH).
MS (FAB): m/z 325’1 [M+H]+; HRMS calculado para C13H20N6O4 m/z: 325’1624,
encontrado 325’1615.
Punto de fusión: 203-204 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 1114, 1556, 1672, 3296.
Ácido 2-(4,6-bis(difenilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13f):
A partir de 6-cloro-N2,N2,N4,N4-tetrafenil-1,3,5-triazina-2,4-diamina (0’5 mmol,
0’224 g). Se introduce el matraz en el microondas durante 3 minutos a 185 ºC,
obteniéndose el producto deseado (13f) siguiendo los pasos descritos en el
procedimiento general (0'171 g, 70 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’61 (s, 2H, CH2), 6’89 (s,
1H, NH), 7’17 (s, 4H, H4 Ph), 7’23 (s, 8H, H2,6 Ph),
7’28 (s, 8H H3,5 Ph).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 41’4 (CH2), 124’6 (C4 Ph),
127’3 (C2,6Ph), 128’0 (C3,5 Ph), 143’3 (C1 Ph), 165’3
(C2 Tz), 170’9 (COOH).
MS (ESI): m/z 489’2 [M+H]+; HRMS calculado para C29H25N6O2 m/z: 489’2033,
encontrado 489’2028.
Punto de fusión: 237-241 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 690, 1392, 1537, 1548, 3417.
Ácido 2-((4,6-bis(naftalen-1ilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13g):
A partir de 6-cloro-N2,N4-di(naftalen-1-il)-1,3,5-triazina-2,4-diamina
(0’5
mmol, 0’198 g). Se introduce el matraz en el microondas durante 3 minutos a 185 ºC,
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
191
obteniéndose el producto deseado (13g) siguiendo los pasos descritos en el
procedimiento general y, finalmente, lavando tres veces con fracciones de 2 ml de
acetona (0'153 g, 70 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3.89 (d, J = 4.4, 2H, CH2),
6.92 (s ancho, 1H, NH gly), 7.37 (t, J = 7.81 Hz, 2H,
H2), 7.49 (m, 4H, H6 y H7), 7.64 (d, J = 8.3 Hz, 2H,
H4), 7.68 (d, J = 6.89 Hz, 2H, H3), 7.88 (d, J = 7.56 Hz,
2H, H5), 8.03 (d, J = 6.3, 2H, H8), 8.89 (s, 2H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 47.72 (CH2), 122.14 (C4), 122.70 (C8), 124.25 (C3),
125.02 (C2), 125.15 (C6), 125.31 (C7), 127.52 (C5), 128.47 (C8a), 133.47 (C4a),
134.20 (C1), 164.8 (C4 y C6 Tz), 165.23 (C2 Tz), 171.14 (CO).
MS (FAB): m/z 437’1 [M+H]+; HRMS calculado para C25H20N6O2 m/z: 437’1726,
encontrado 437’1724.
Punto de fusión: 234-236, cambio de fase.
IR (Neto) υ (cm-1): 1392, 1556, 1699, 3348, 3392.
2-((4,6-bis(naftalen-1ilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acetato de metilo (14g):
A partir de 6-cloro-N2,N4-di(naftalen-1-il)-1,3,5-triazina-2,4-diamina
(0’25
mmol, 0’099 g) y glicinato de metilo (0’3 mmol, 0’027 g). A la mezcla en el matraz de
microondas le añadimos KOH (0’25 mmol, 0’014 g). Se introduce el matraz en el
microondas durante 3 minutos a 150 ºC, En primer lugar, adicionamos HCl 0’1 M y
centrifugamos el crudo. El sólido resultante se lava con diclorometano (2 ml) y éter
etílico (2 ml). Tras este proceso se obtenía el producto deseado (14g) puro con un 40 %
de rendimiento (0'045 g, 40 %).
Datos físicos y espectroscópicos:
1
H-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 3’44 (s, 3H, CH3), 3’75
(s, 2H, CH2), 7’04 (s ancho, 1H, NH gly), 7’27 (s,
192
3.5. Parte experimental
2H, H2), 7’38 (s ancho, 4H, H6 y H7), 7’44 (s ancho, 2H, H4), 7’57 (s ancho, 2H, H3),
7’78 (s ancho, 2H, H5), 7’89 (s ancho, 2H, H8), 8’83 (s, 1H, NH), 8’91 (s, 1H, NH).
13
C-RMN (DMSO, 80 ºC) δ: 41’81 (CH2), 51’50 (CH3), 122’52 (C4), 123’40 (C8),
124’40 (C3), 125’37 (C2), 125’54 (C6), 125’69 (C7), 127’87 (C5), 128’76 (C8a),
134’72 (C4a), 134’90 (C1), 165’59 (C4 Tz), 165’99 (C6 Tz), 166’16 (C2 Tz), 171’13
(CO).
MS (FAB): m/z 450’2 [M+H]+; HRMS calculado para C26H23N6O2 m/z: 451’1877,
encontrado 451’1883.
Punto de fusión: 101-104 ºC.
IR (Neto) υ (cm-1): 1215, 1394, 1556, 1747.
3.5.5.
EXPERIMENTOS DE UV Y FLUORESCENCIA
MEDIDAS A pH VARIABLE:
En un vaso de precipitados de 800 ml se preparan 400 ml de una disolución 10-7
M de la sonda, usando como disolvente una mezcla de acetonitrilo y agua en proporción
1:9. A esta mezcla se adicionan pequeñas cantidades de HCl concentrado y de lentejas
de NaOH para ir variando el pH de la disolución modificando el volumen lo menos
posible, para mantener la concentración de la sonda prácticamente constante.
De esta disolución se toman alícuotas de 2 ml para efectuar las medidas de UV y
fluorescencia.
VALORACIONES:
Se prepara una disolución madre de la sonda 10-3 M y otra del catión metálico
(Hg2+ o Zn2+ en nuestro caso) de la misma concentración, usando en ambos casos
acetonitrilo como disolvente. Se diluye la sonda hasta tener una disolución de
concentración 10-6 M, de la que se toman 0,2 ml para introducirlos en la cubeta de
fluorescencia. Se adicionan 1,8 ml de PBS (tampón fosfato salino, de pH fisiológico)
para tener en la cubeta una disolución de concentración 10-7 M de la sonda, con una
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
proporción de disolventes acetonitrilo:agua de 1:9. Se miden las propiedades ópticas de
esta disolución, tomándolas como blanco.
Al blanco se adicionan cantidades crecientes del catión metálico en estudio
(Hg2+ o Zn2+). Para ello, se añaden volúmenes reducidos de disoluciones más
concentradas, para que el volumen total de la disolución no experimente cambios
apreciables. Por ejemplo, si en la cubeta debe haber una concentración de Hg2+ de 10-7
M, se adicionan 2 µl de la disolución de concentración 10-4 M de este catión.
REPRESENTACIÓN DE JOB:
Se preparan disoluciones de sonda y de catión de concentración 10-6 M en ambos
casos, usando como disolvente una mezcla de acetonitrilo y agua en proporción 1:9. Se
mezclan en la cubeta de fluorescencia diferentes cantidades de ambas disoluciones, con
la única restricción de que el volumen total de la mezcla debe ser de 2 ml, es decir, la
suma de las concentraciones de sonda y catión debe ser constante.
LÍMITE DE DETECCIÓN
El límite de detección (LD) se define como el nivel de concentración de analito
más bajo que proporciona en el instrumento una señal estadísticamente diferente a la
señal de un blanco analítico. Por ello, para calcular el límite de detección, es
imprescindible definir en primer lugar qué señal es “estadísticamente diferente a la del
blanco”.
El criterio más utilizado para métodos de calibración univariante es el
recomendado por la IUPAC (“International Union of Pure and Applied Chemistry”) en
1978,112b [1] según el cual el límite de detección es aquella concentración de analito que
proporciona una señal neta igual a tres veces la desviación estándar del blanco, tal y
como indica la ecuación
LD =
112b
3s B
b
International Union of pure and Applied Chemistry. Nomenclature, Symbols, Units and Their Usage in
Spectrochemical Analysis. 2. Data Interpretation. Spectrochimica Acta. 33, 242, 1978.
193
194
3.5. Parte experimental
donde sB es la desviación estándar del blanco, b la pendiente de la recta de calibrado y 3
un factor de seguridad.
Cuando se utiliza una recta de regresión para la calibración, es adecuado utilizar
sy/x, desviación
detección,
124
estándar estimada, en lugar de sB en la estimación del límite de
quedando la ecuación:
LD =
3s y / x
b
ENSAYOS EN CÉLULAS
Se prepara un cultivo de células endoteliales en PBS durante una hora.
Por otro lado, se prepara una disolución de sonda 10-5 M en acetonitrilo y otra
disolución de Hg(II) de concentración 10-5 M en PBS. A partir de estas disoluciones se
preparan las muestras para realizar estos ensayos a la dilución indicada en cada caso.
EXCÍMEROS
Para estudiar la posible existencia de excímeros (dímeros excitados) se realiza
un estudio de fluorescencia del producto variando su concentración. Comparando los
espectros normalizados a diferentes concentraciones se puede observar si varía la forma
de los mismos.
INFLUENCIA DEL DISOLVENTE:
En la cubeta de fluorescencia se introduce una cantidad de disolvente próxima a
2 ml. A este disolvente se añade una punta de espátula del compuesto objeto de estudio,
obteniendo la disolución adecuada para el estudio de las propiedades ópticas.
124
J. N. Miller and J. C. Miller, Estadística y Químiometria para la Química Analítica Prentice Hall, Madrid, 2002.
3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores
3.6. CONCLUSIONES
- Se ha conseguido sintetizar nuevos derivados de glicinotriazina usando
radiación microondas como fuente de energía. Además, se ha logrado completar las
reacciones en tiempos cortos, con un método de purificación sencillo. La suma de todo
ello hace que el método sintético diseñado sea medioambientalmente benigno.
- Los derivados de N-triazinilglicina sintetizados no presentan un rendimiento
cuántico de fluorescencia suficiente para su aplicación en dispositivos optoelectrónicos,
sin embargo, se ha encontrado que interaccionan excelentemente con cationes
metálicos.
- Se ha estudiado el proceso de rotación restringida del enlace amino-triazina de
la sal sódica del derivado de pirazol 13a. Se ha encontrado una temperatura de
coalescencia de las señales de NH de 71 ºC. Con ello, se ha calculado la energía libre
(∆G‡) de activación del proceso de rotación de 71,66 KJ mol-1. Este resultado viene a
completar los estudios que previamente realizados por nuestro grupo para derivados
sustituidos de 2,4-diaminotriazinas y ureido-1,3,5-triazinas.
Los equilibrios de protonación de estas triazinilglicinas son complejos, por ello
los espectros de RMN presentan diferentes desplazamientos químicos dependiendo del
pH. Los estudios realizados al derivado de pirazol 13a, indican que debe poseer una
estructura zwitteriónica por protonación del nitrógeno piridínico del anillo de triazina.
Esta estructura justificaría el desapantallamiento de los NH, así como la dificultad para
detectar todos los carbonos del anillo de triazina en medio ácido, que sí se observan en
la sal sódica de este compuesto.
- La elucidación de la estructura de los derivados de pirazol 13a y piperidina 13d
por difracción de Rayos-X han confirmado la protonación del nitrógeno del anillo de
1,3,5-triazina.
La estructura del derivado de pirazol en estado sólido muestra dos enlaces de
hidrógeno intramoleculares entre los grupos NH y los anillos pirazólicos. El compuesto
195
196
3.6. Conclusiones
se encuentra formando dímeros a través de enlaces de hidrógeno en los que están
implicados un cloruro y un ácido carboxílico. Por otra parte, se observa que el grupo
carboxilo se encuentra fuera del plano y está uniendo mediante interacciones débiles los
dímeros, dando lugar a cadenas a lo largo del eje b. La unión de las cadenas, se ve
reforzada por una interacción π−π, face-to-face, entre los anillos aromáticos unidos a la
triazina.
Es interesante destacar que el derivado de piperidina se encuentra formando
dímeros a través de enlaces de hidrógeno entre los N y O de la glicina. Por otra parte, se
observan interacciones π−π entre los anillos de triazina, con una geometría “offset-faceto-face”.
- El derivado de naftilo 13g interacciona selectivamente con Hg(II), un catión
muy dañino para el medio ambiente y de elevada toxicidad, con un límite de detección a
nivel nanomolar, por debajo del nivel marcado por la EPA para contaminación en
aguas. El método de Job nos revela que la interacción entre el ión y la sonda guarda una
relación de 1 a 23 lo que podría indicar la formación de estructuras supramoleculares
con huecos adecuados para albergar al ión Hg2+. El compuesto presenta una CCA de 1’9
x10-5 M y un radio hidrodinámico para la población mayoritaria de 217 nm, según las
medidas de DLS en acetonitrilo. Por tanto, el derivado 13g es un excelente
quimiosensor selectivo y altamente sensible para el catión Hg2+.
Por otro lado, la N-triazinilglicina con sustituyente fenilo 13b interacciona
selectivamente con Zn(II). El método de Job nos ha permitido establecer una
estequiometria 1:1 para la interacción entre la sonda y el Zn2+. Los resultados obtenidos
mediante espectroscopia de IR y RMN nos permiten proponer la coordinación del Zn(II)
con los átomos de nitrógeno del anillo de triazina y con los oxígenos del grupo
carboxilo, hipótesis que encajaría con el entorno tetraédrico habitual del ion Zn2+.
En resumen, hemos sintetizado dos derivados de triazinilglicina que actúan
como quimiosensores selectivos para los iones Hg(II) y Zn(II), respectivamente.
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70. El desplazamiento de Stokes se define como la diferencia de energía entre la
longitud de onda más intensa en el espectro de absorción y la longitud de onda
más intensa en el espectro de emisión.
71. Se considera que valores de Stokes por debajo de 5000 cm-1 corresponden a una
pérdida de energía típica de relajaciones rotacionales y vibracionales.
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74. En física teórica, “cut-off” es el valor máximo o mínimo de energía, momento o
longitud, que nos indica que los objetos cuyas propiedades físicas queden fuera
de esos límites serán ignorados. El “cut-off” en ultravioleta es la máxima energía
permitida o la longitud de onda más pequeña permitida.
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6280; b) X. Chen, X. Tian, I. Shin, J. Yoon, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 4783; c)
A. Razgulin, N. Ma, J. Rao, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 4186; d) Z. Liu, W. He,
Z. Guo, Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 1568-1600.
115. P. Job, Ann. Chim.-Rome Appl., 1928, 9, 113-203.
116. Ensayos realizados con la colaboración del Dr. Mario Durán, profesor de la
Facultad de Medicina.
117. K. A. Kolmakov, J. Heterocyclic Chem., 2008, 45, 533-539.
118. W. Karuehanon, W. Fanfuenha, A. Rujiwatra, M. Pattarawarapan, Tetrahedron
Letters, 2012, 53, 3486-3489.
119. R. F. Chen, Arch. Biochem. Biophys., 1971, 142, 2, 552–564.
120. S. E. Bryan, A. L. Guy, K. J. Hardy, Biochemistry-US, 1974, 13, 2, 313–319.
121. a) Z.-K. Song, B. Dong, G.-J. Lei, M.-J. Peng, Y. Guo, Tetrahedron Lett., 2013,
54, 4045-4949 b) K. Tsukamoto, S. Iwasaki, M. Isaji, H. Maeda, Tetrahedron
Lett., 54, 5971-5973.
122. J. A. Zerkowski, J. C. MacDonald, C. T. Seto, D. A. Wierda, G. M. Whitesides,
J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 2382.
123. F. H. S. Curd, J. K. Landquist, F. L. Rose, J. Chem. Soc., 1947, 154.
124. J. N. Miller and J. C. Miller, Estadística y Químiometria para la Química
Analítica. Prentice Hall, Madrid, 2002.
Anexo 1. 12 principios de la química sostenible.
209
ANEXO 1. 12 PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA
SOSTENIBLE: 6
1. Prevención:
Es preferible evitar la producción de un residuo que tratar de limpiarlo una vez
que se haya formado.
2. Economía atómica:
Los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que incorporen al máximo,
en el producto final, todos los materiales usados durante el proceso, minimizando la
formación de subproductos.
3. Uso de metodologías que generen productos con toxicidad reducida:
Siempre que sea posible, los métodos de síntesis deberán diseñarse para utilizar
y generar sustancias que tengan poca o ninguna toxicidad, tanto para el hombre
como para el medio ambiente.
4. Generar productos eficaces pero no tóxicos:
Los productos químicos deberán ser diseñados de manera que mantengan la
eficacia a la vez que reduzcan su toxicidad.
5. Reducir el uso de sustancias auxiliares:
Se evitará, en lo posible, el uso de sustancias que no sean imprescindibles
(disolventes, reactivos para llevar a cabo separaciones, etc.) y en el caso de que se
utilicen que sean lo más inocuos posible.
6. Disminuir el consumo energético:
Los
requerimientos
energéticos
serán
catalogados
por
su
impacto
medioambiental y económico, reduciéndose todo lo posible. Se intentará llevar a
cabo los métodos de síntesis a temperatura y presión ambientes.
7. Utilización de materias primas renovables:
La materia prima ha de ser preferiblemente renovable en vez de agotable,
siempre que sea técnica y económicamente viable.
6
P. T. Anastas, J. C. Warner. Green Chemistry. Theory and Practice. Oxford University Press. 1998
210
8. Evitar la derivatización innecesaria:
Se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo, de
protección y desprotección, modificación temporal de procesos físicos y químicos).
9. Potenciación de la catálisis:
Se emplearán catalizadores (lo más selectivos posible), reutilizables en lo
posible, en lugar de reactivos estequiométricos.
10. Generar productos biodegradables:
Los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su función no
persistan en el medio ambiente sino que se transformen en productos de degradación
inocuos.
11. Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo real:
Las metodologías analíticas serán desarrolladas posteriormente para permitir una
monitorización y control en tiempo real del proceso, previo a la formación de
sustancias peligrosas.
12. Minimizar el potencial de accidentes químicos:
Se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma que se
minimice el riesgo de accidentes químicos, incluidas las emanaciones, explosiones e
incendios.
Anexo 2. Espectros.
211
ANEXO 2: ESPECTROS.
En este anexo se han incluido los espectros más representativos de los productos
sintetizados.
1) 2,5-DIMETOXIFENILAMINOTRIAZINAS:
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bis-(2-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(3a).
Espectro de 1H-RMN de 3a (DMSO, 25 ºC).
N N
O
H
N
N
N
O
NH
N
HN
N
N
3a
212
Espectro de 1H-RMN de 3a (DMSO, 80 ºC):
N N
O
H
N
N
N
13
N
HN
O
Espectro de
NH
N
N
3a
C-RMN de 3a (DMSO, 80 ºC):
N N
O
H
N
N
N
O
NH
N
HN
N
N
3a
Anexo 2. Espectros.
213
Espectro de IR de 3a (neto):
100
%T
3398,57
98
1049,28
N N
96
O
H
N
1217,08
NH
N
1575,84
N
94
N
1556,55
O
HN
N
N
92
1506,41
3a
1417,68
90
88
3500
JR3a
3000
2500
2000
1750
1500
1250
1000
750
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 3a (CH2Cl2, 10-5 M):
3,0
UV
Fluorescencia
Excitación 340 nm
Excitación 398 nm
0,8
2,0
N N
O
H
N
N
N
0,4
O
NH
N
1,5
HN
N
N
1,0
3a
0,2
0,5
0,0
0,0
250
300
350
400
450
Longitud de onda (nm)
500
550
600
Intensidad (a. u.)
Absorbancia
0,6
2,5
214
Distribución de diámetros hidrodinámicos en DLS de una disolución de 3a en THF a
una concentración de 10-3M:
Anexo 2. Espectros.
215
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-difenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3b).
Espectro de 1H-RMN de 3b (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
NH
N
N
O
N
HN
3b
Espectro de 13C-RMN de 3b (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
N
N
O
HN
3b
NH
N
216
Espectro de IR de 3b (neto):
100
%T
92,5
1230,58
1579,70
1556,55
95
1049,28
1024,20
1633,71
3392,79
97,5
754,17
1417,68
1398,39
87,5
688,59
1514,12
90
85
82,5
3500
JR4a
3000
2500
2000
1750
1500
1250
1000
750
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 3b (CH2Cl2, 10-5 M):
0,8
UV
Fluorescencia
Excitación
1,8
1,6
0,6
1,4
0,5
1,2
1,0
0,4
0,8
0,3
0,6
0,2
0,4
0,1
0,0
250
0,2
300
350
400
450
Longitud de onda (nm)
500
550
0,0
600
Intensidad (a. u.)
Absorbancia
0,7
Anexo 2. Espectros.
217
Distribución de diámetros hidrodinámicos en DLS de una disolución 10-2 M de 3b en
CH2Cl2:
O
H
N
N
N
O
HN
3b
NH
N
218
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bis-(p-metoxifenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3c).
Espectro de 1H-RMN de 3c (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
NH
N
N
OCH3
N
HN
O
3c
OCH3
Espectro de 13C-RMN de 3c (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
N
N
NH
OCH3
N
HN
O
3c
OCH3
Anexo 2. Espectros.
219
Espectro de IR de 3c (neto):
100
%T
3419,79
3394,72
95
90
796,60
823,60
1246,02
1213,23
1479,40
1409,96
80
1026,13
85
1512,19
75
70
3500
JR5a
3000
2500
2000
1750
1500
1250
1000
750
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 3c (CH2Cl2, 10-5 M):
0,30
5
UV
Fluorescencia
Excitación
0,25
4
3
0,15
2
0,10
1
0,05
0,00
250
300
350
400
450
Longitud de onda (nm)
500
550
0
600
Intensidad (a. u.)
Absorbancia
0,20
220
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bispiperidino-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3d).
Espectro de 1H-RMN de 3d (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
N
N
N
N
N
O
3d
Espectro de 13C-RMN de 3d (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
N
N
N
N
O
3d
N
Anexo 2. Espectros.
221
Espectro de IR de 3d (neto):
100
%T
2933,73
2848,86
95
90
75
1504,48
70
773,46
1589,34
1489,05
1456,26
1435,04
1537,27
80
1284,59
1251,80
85
65
3500
JR6a
3000
2500
2000
1750
1500
1250
1000
750
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 3d (CH2Cl2, 10-5 M):
2,5
UV
Fluorescencia 259 nm
Fluorescencia 305 nm
Excitación 340 nm
Excitación 405 nm
0,25
2,0
1,5
0,15
1,0
0,10
0,5
0,05
0,00
300
400
Longitud de onda (nm)
500
0,0
600
Intensidad (a. u.)
Absorbancia
0,20
222
Distribución de diámetros hidrodinámicos en DLS de una disolución de 3d en THF de
concentración 10-3 M.
Anexo 2. Espectros.
223
N-(2,5-Dimetoxifenil)-N’,N’’-bismorfolino-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (3e).
Espectro de 1H-RMN de 3e (DMSO, 25ºC):
O
O
H
N
N
N
N
N
N
O
3e
O
Espectro de 13C-RMN de 3e (DMSO, 25ºC):
O
O
H
N
N
N
N
O
N
N
3e
O
224
Espectro de IR de 3e (neto):
100
95
3414,00
%T
800,46
1114,86
1506,41
75
1255,66
80
1471,69
1444,68
1427,32
1531,48
85
1215,15
1359,82
1575,84
90
70
3500
JR7a
3000
2500
2000
1750
1500
1250
1000
750
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 3e (CH2Cl2, 10 -5 M):
3,0
UV
Fluorescencia 259 nm
Fluorescencia 305 nm
Excitacion 340 nm
0,7
0,6
2,5
2,0
0,4
1,5
0,3
1,0
0,2
0,5
0,1
0,0
0,0
300
400
Longitud de onda (nm)
500
600
Intensidad (a. u.)
Absorbancia
0,5
Anexo 2. Espectros.
225
Distribución de diámetros hidrodinámicos de las especies en una disolución de 3e en
CH2Cl2 de concentración 10-2M.
226
2) MONOTRIAZINAS CON NAFTALENO:
N-4,6-(Di(piperidin-1-il)-1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (5d):
Espectro de 1H-RMN de 5d (DMSO, 25ºC):
H
N
H 2N
N
N
N
5d
Espectro de 13C-RMN de 5d (DMSO, 25ºC):
H
N
H 2N
N
N
N
N
5d
N
N
N
Anexo 2. Espectros.
227
Espectro de IR de 5d (neto):
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 5d (CH2Cl2, 10 -5 M):
4
0,6
UV
Fluorescencia 234 nm
Fluorescencia 335 nm
Excitación 400 nm
Excitación 428 nm
0,5
3
Absorbancia
0,3
2
0,2
1
0,1
0,0
0
300
400
Longitud de onda (nm)
500
600
Intensidad (a. u.)
0,4
228
3) NAFTALENO BISTRIAZINAS:
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N6-difenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina) (6b).
Espectro de 1H-RMN de 6b (DMSO, 80 ºC):
NH
N
N
N
N
H
NH
HN
6b
H
N
N
N
N
HN
Espectro de 13C-RMN de 6b (DMSO, 80 ºC):
NH
N
N
H
N
NH
N
HN
6b
H
N
N
N
HN
N
Anexo 2. Espectros.
229
Espectro de IR de 6b (neto):
%T
3439,08
99
1479,40
806,25
688,59
1494,83
1514,12
93
1352,10
1573,91
94,5
750,31
1556,55
96
1228,66
1625,99
775,38
97,5
91,5
1440,83
90
1392,61
88,5
87
3600
JR-29
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 6b (CH2Cl2, 10-6 M).
UV
Fluorescence 268 nm
Fluorescence 323 nm
Excitation
200
0,6
150
0,4
100
0,2
50
0,0
300
400
Wavelength (nm)
0
500
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,8
230
Espectros de UV normalizados en diferentes disolventes de 6b.
UV Hexane
UV DCM
UV CH3CN
1,0
UV MeOH
NH
N
Absorbance
N
H
N
N
NH
6b
H
N
N
HN
0,5
N
N
HN
0,0
200
300
400
Wavelength (nm)
Espectros de fluorescencia normalizados en diferentes disolventes de 6b.
Fluorescence Hexane
Fluorescence DCM
Fluorescence CH3CN
1,0
Fluorescence MeOH
Intensity (a.u.)
0,8
NH
N
0,6
N
H
N
NH
N
0,4
6b
0,2
0,0
300
H
N
N
HN
N
N
HN
400
Wavelength (nm)
500
Anexo 2. Espectros.
231
Distribución de diámetros hidrodinámicos de partículas de 6b en una disolución de
concentración 8x10-4 M en CH2Cl2.
120
Normalized Counts
DiPh_800 uM_DCM
100
NH
80
N
N
H
60
40
NH
N
20
H
N
N
HN
6b
0
N
N
N
HN
0
50
100
150
200
250
300
350
Hydrodynamic Diameter (nm)
232
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N6-bis(4-metoxifenil)-1,3,5-triazina-2,4,6triamina) (6c).
Espectro de 1H-RMN de 6c (DMSO, 25 ºC):
O
NH
O
N
N
H
N
N
NH
HN
H
N
N
N
N
O
HN
6c
O
Espectro de 1H-RMN de 6c (DMSO, 80 ºC):
O
NH
O
N
N
H
N
N
NH
HN
N
6c
H
N
N
N
O
HN
O
Anexo 2. Espectros.
233
Espectro de 13C-RMN de 6c (DMSO, 80 ºC):
Espectro de IR de 6c (neto):
3342,64
99
779,24
1415,75
1556,55
94,5
825,53
1172,72
96
1026,13
1604,77
97,5
1296,16
3406,29
%T
1487,12
1392,61
91,5
1232,51
1384,89
93
90
3600
JR-24
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
234
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 6c (CH2Cl2, 10-6 M).
50
UV
Fluorescence
Excitation
0,6
0,5
O
N
N
H
N
N
NH
0,3
HN
H
N
N
N
0,2
Intensity (a. u.)
Absorbance
NH
O
0,4
N
O
HN
6c
O
0,1
0,0
300
0
500
400
Wavelength (nm)
Espectros de UV normalizados en diferentes disolventes de 6c.
UV Hexane
UV DCM
UV CH3CN
O
UV MeOH
NH
O
1,0
N
Absorbance
N
H
N
N
NH
HN
N
0,5
6c
H
N
N
N
O
HN
O
0,0
200
300
Wavelength (nm)
400
Anexo 2. Espectros.
235
Espectros de fluorescencia normalizados en diferentes disolventes de 6c.
Fluorescence Hexane
Fluorescence DCM
Fluorescence CH3CN
1,0
Fluorescence MeOH
O
Intensity (a. u.)
0,8
NH
O
N
N
H
0,6
0,4
N
N
NH
N
6c
0,2
H
N
N
HN
N
O
HN
O
0,0
300
400
Wavelength (nm)
500
236
- N1,N5-Bis(4,6-di(piperidin-1-il)-1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (6d).
Espectro de 1H-RMN de 6d (CDCl3, 25ºC):
N
N
N
N
N
NH
HN
N
N
6d
N
N
N
Espectro de 13C-RMN de 6d (CDCl3, 25ºC):
N
N
N
N
N
NH
HN
N
N
6d
N
N
N
Anexo 2. Espectros.
237
Espectro de IR de 6d (neto):
N
N
N
N
NH
N
HN
N
6d
N
N
N
N
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 6d (CH2Cl2, 10-6 M).
UV
Fluorescence 237 nm
Fluorescence 336 nm
Excitation
1,0
350
300
0,8
0,6
200
150
0,4
100
0,2
50
0,0
300
400
Wavelength (nm)
0
500
Intensity
Absorbance
250
238
Espectros UV normalizados en diferentes disolventes de 6d.
UV DCM
UV CH3CN
1,0
UV MeOH
UV Hexane
Absorbance
0,8
N
N
0,6
N
N
NH
N
0,4
HN
0,2
0,0
200
N
N
6d
N
N
N
300
400
Wavelength (nm)
Espectros de fluorescencia normalizados en diferentes disolventes de 6d.
Fluorescence DCM
Fluorescence CH3CN
1,0
Fluorescence MeOH
Fluorescence Hexane
Intensity (a.u.)
0,8
N
N
0,6
N
N
N
NH
0,4
HN
N
N
6d
0,2
0,0
300
400
Wavelength (nm)
N
N
N
500
Anexo 2. Espectros.
239
Distribución de diámetros hidrodinámicos de 6d en una disolución de concentración 2 x
10-4 M en CH2Cl2.
Normalized Counts
_0.2 mM_DCM
40
N
N
30
N
N
N
NH
20
HN
10
0
N
N
6d
0
20
40
60
N
N
N
80
Hydrodynamic Diameter (nm)
100
240
N1,N5-Bis(4,6-dimorfolino-1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (6e).
Espectro de 1H-RMN de 6e (CDCl3, 25ºC):
O
N
N
N
N
N
NH
O
O
HN
6e
N
N
N
N
O
Espectro de 13C-RMN de 6e (CDCl3, 25ºC):
O
N
N
N
N
N
NH
O
O
HN
6e
N
N
N
N
N
O
N
Anexo 2. Espectros.
241
Espectro de IR de 6e (neto):
100
%T
99,9
99,8
1010,70
800,46
858,32
99,7
1394,53
1539,20
2900,94
2980,02
99,6
1516,05
2362,80
99,4
1118,71
1597,06
3464,15
99,5
1253,73
99,3
99,2
3600
JR-25
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 6e (CH2Cl2, 10-6 M):
700
1,0
UV
Fluorescence 236 nm
Fluorescence 336 nm
Excitation
0,8
600
0,6
400
300
0,4
200
0,2
100
0,0
300
400
Wavelength (nm)
0
500
Intensity (a. u.)
Absorbance
500
242
Espectros UV de 6e normalizados en diferentes disolventes.
UV Hexane
UV DCM
UV CH3CN
O
N
1,0
N
N
Absorbance
0,8
UV MeOH
N
N
NH
O
O
HN
0,6
6e
N
N
N
N
N
0,4
O
0,2
0,0
200
300
400
Wavelength (nm)
Espectros de fluorescencia normalizados de 6e en diferentes disolventes.
Fluorescence Hexane
Fluorescence DCM
Fluorescence CH3CN
1,0
Fluorescence MeOH
O
Intensity (a.u.)
0,8
N
N
N
0,6
N
N
NH
O
0,4
O
HN
6e
0,2
N
N
N
N
N
O
0,0
400
500
Wavelength (nm)
Anexo 2. Espectros.
243
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N4,N6,N6-tetrafenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina)
(6f).
Espectro de 1H-RMN de 6f (DMSO, 80 ºC):
N
N
HN
N
N
N
NH
6f
N
N
Espectro de 13C-RMN de 6f (DMSO, 80 ºC):
N
N
HN
N
N
N
N
N
N
NH
N
N
N
6f
N
N
244
Espectro de IR de 6f (neto):
100
%T
N
N
N
NH
6f
N
744,52
846,75
1537,27
80
1390,68
N
1504,48
N
796,60
779,24
N
N
HN
1168,86
1587,42
N
85
1328,95
1309,67
90
1028,06
3230,77
3095,75
95
1546,91
N
1236,37
75
70
3600
JR-27
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 6f (CH2Cl2 , 10-6 M):
800
1,0
UV
Fluorescence 244 nm
Fluorescence 336 nm
Excitation
0,8
700
500
0,6
400
0,4
300
200
0,2
100
0,0
200
300
400
Wavelength (nm)
0
500
Intensity (a.u.)
Absorbance
600
Anexo 2. Espectros.
245
Espectros UV normalizados en diferentes disolventes de 6f.
UV Hexane
UV DCM
UV CH3CN
1,0
N
N
Absorbance
0,8
HN
0,6
N
N
N
UV MeOH
N
N
N
NH
N
6f
N
0,4
0,2
0,0
200
300
400
500
Wavelength (nm)
Espectros de fluorescencia normalizados en diferentes disolventes de 6f.
Fluorescence Hexane
Fluorescence DCM
Fluorescence CH3CN
1,0
Fluorescence MeOH
Intensity (a.u.)
0,8
N
N
HN
N
N
0,6
N
N
N
0,4
NH
N
6f
N
0,2
0,0
300
400
Wavelength (nm)
500
N
246
N2,N2'-(Naftaleno-1,5-diil)bis(N4,N6-bis(4-nitrofenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina)
(6h).
Espectro de 1H-RMN de 6h (DMSO, 80 ºC):
O 2N
NH
O2 N
N
N
N
H
N
NH
HN
6h
H
N
N
N
N
NO2
HN
NO2
Espectro de 13C-RMN de 6h (DMSO, 80 ºC):
O 2N
NH
O2 N
N
N
H
N
N
NH
HN
6h
H
N
N
N
N
NO2
HN
NO2
Anexo 2. Espectros.
247
Espectro de IR de 6h (neto):
100
HN
N
N
NO2
HN
90
1111,00
H
N
N
798,53
1230,58
NH
92
6h
1249,87
N
N
1409,96
N
H
1504,48
1485,19
N
94
750,31
NH
O2N
1591,27
1562,34
1622,13
O2N
846,75
96
1182,36
3388,93
98
3327,21
%T
1301,95
NO2
1323,17
88
86
3600
JR-26
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 6h (CH2Cl2, 10-5 M):
UV
Fluorescence 238 nm
Fluorescence 355 nm
Excitation 387 nm
Excitation 436 nm
0,30
0,25
50
40
O2N
O2N
N
N
H
30
N
N
NH
0,15
HN
6h
H
N
N
N
20
N
NO2
HN
0,10
NO2
10
0,05
0,00
200
300
400
500
Wavelength (nm)
600
0
700
Intensity (a.u.)
Absorbance
NH
0,20
248
Espectros de UV normalizados en distintos disolventes de 6h.
UV Hexane
UV DCM
UV CH3CN
O 2N
1,0
UV MeOH
NH
O2 N
Absorbance
0,8
N
N
H
N
N
NH
HN
0,6
6h
H
N
N
N
N
NO2
HN
0,4
NO2
0,2
0,0
200
300
400
500
600
Wavelength (nm)
Espectros de fluorescencia normalizados con distintos disolventes de 6h.
Fluorescence Hexane
Fluorescence DCM
Fluorescence CH3CN
Fluorescence MeOH
1,0
O 2N
NH
O2 N
Intensity (a.u.)
0,8
N
N
H
N
N
NH
0,6
HN
6h
H
N
N
N
N
NO2
HN
0,4
NO2
0,2
0,0
300
400
Wavelength (nm)
500
Anexo 2. Espectros.
249
N1,N5-Bis(4,6-dicloro-1,3,5-triazin-2-il)naftaleno-1,5-diamina (7):
Espectro de IR de 7 (neto):
99,9
%T
99,75
796,60
781,17
1392,61
848,68
1597,06
1587,42
3234,62
99,45
1168,86
99,6
1504,48
99,3
1548,84
1238,30
99,15
99
3600
JR-23
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Espectros de UV, fluorescencia y excitación en CH2Cl2 de 7.
UV
Fluorescence
Excitation
0.30
140
120
0.25
100
Absorbance
80
0.15
60
0.10
40
0.05
20
0.00
0
300
400
Wavelength (nm)
500
Intensity (a.u.)
0.20
250
4) 2,4-DIMETOXIBENCILAMINOTRIAZINAS:
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(2-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9a).
Espectro de 1H-RMN de 9a (DMSO, 80 ºC):
N
O
N
H
N
N
N
9a
H
N
N
HN
N
Espectro de 1H-RMN de 9a diferentes temperaturas:
N
O
Anexo 2. Espectros.
251
N2-(2,4-Dimetoxibencil)-N4,N6-di(naftalen-1-il)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (9g).
Espectro de 1H-RMN de 9g (DMSO, 60 ºC):
HN
N
N
NH
N
HN
9g
OCH3
OCH 3
Espectros de 1H-RMN de 9g a diferentes temperaturas:
252
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(3-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9i).
Espectro de 1H-RMN de 9i (DMSO, 85 ºC):
O
H
N
N
N
N
H
N
N
O
HN
N
9i
N
N
Espectros de 1H-RMN de 9i a diferentes temperaturas:
Anexo 2. Espectros.
253
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(4-pirazol-1-ilfenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9j).
Espectro de 1H-RMN de 9j (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
N
N
N
N
H
N
N
O
HN
9j
N
N
Espectros de 1H-RMN de 9j a diferentes temperaturas:
254
N-(2,4-Dimetoxibencil)-N´,N´´-bis-(1-fenilpirazol-4-il)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina
(9k).
Espectro de 1H-RMN de 9k (DMSO, 115 ºC).
O
N
N
H
N
N
N
N
9k
N N
Espectro de 1H-RMN de 9k a diferentes temperaturas:
O
Anexo 2. Espectros.
255
1) MONOAMINOTRIAZINAS:
4,6-Dicloro-1,3,5-triazina-2-amina (10)
Espectro de IR de 10 (neto):
100
%T
99,5
99
846,75
98,5
97,5
796,60
1012,63
1251,80
1315,45
98
97
3219,19
96,5
3304,06
3387,00
95,5
1504,48
1643,35
96
95
94,5
94
4000
3600
MonoNH2triazina
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
1/cm
256
N2,N4-Difenil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (10b):
Espectro de 1H-RMN de 10b (DMSO, 25 ºC):
NH 2
N
HN
N
N
H
N
10b
Espectro de 13C-RMN de 10b (DMSO, 25 ºC):
NH 2
N
HN
N
N
N
H
10b
Anexo 2. Espectros.
257
Espectro de IR de 10b (neto):
99
%T
754,17
3014,74
2968,45
97,5
1446,61
96
94,5
1363,67
91,5
1228,66
1217,08
93
90
1737,86
88,5
87
85,5
4000
I-34B
3600
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
1/cm
258
N2,N4-Bis(4-metoxifenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (10c):
Espectro de 1H-RMN de 10c (DMSO, 25 ºC):
NH 2
N
HN
O
N
N
N
H
10c
O
Espectro de 13C-RMN de 10c (DMSO, 25 ºC):
NH 2
N
HN
O
N
N
N
H
10c
O
Anexo 2. Espectros.
259
Espectro de Espectro IR de 10c (neto):
97,5
817,82
1033,85
1020,34
1176,58
1489,05
1454,33
1433,11
1415,75
1506,41
1604,77
1575,84
1558,48
2968,45
90
2945,30
3014,74
3001,24
%T
82,5
1205,51
1354,03
75
1365,60
67,5
1228,66
1217,08
60
1737,86
52,5
45
3600
I-63Bh
3300
3000
2700
2400
2100
1950
1800
1650
1500
1350
1200
1050
900
750
1/cm
260
N2,N4-Bis(4-nitrofenil)-1,3,5-triazina-2,4,6-triamina (10h):
Espectro de 1H-RMN de 10h (DMSO, 25 ºC).
NH 2
N
HN
NO2
N
N
N
H
10h
NO2
Espectro de 13C-RMN de 10h (DMSO, 25 ºC).
NH 2
N
HN
NO2
N
N
N
H
10h
NO2
Anexo 2. Espectros.
261
Espectro de IR de 10h (neto):
100
%T
1112,93
3014,74
2968,45
96
752,24
98
94
92
88
1217,08
86
1228,66
1363,67
90
1737,86
84
82
80
3600
I-35B
3300
3000
2700
2400
2100
1950
1800
1650
1500
1350
1200
1050
900
750
1/cm
262
2) DERIVADOS DE TRIAZINILGLICINA.
Ácido
2-((4,6-bis((2-(1H-pirazol-1-il)fenil)amino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético
(13a):
Espectro de 1H-RMN de 13a (DMSO, 25 ºC) en medio ácido:
N N
O
H
N
N
HO
NH
N
N
HN
13a
N
N
Espectro de 13C-RMN de 13a (DMSO, 80 ºC) en medio ácido:
N N
O
H
N
HO
N
N
N
HN
13a
N
NH
N
Anexo 2. Espectros.
263
Espectro de 1H-RMN de 13a (DMSO, 25 ºC) en medio básico:
N N
O
H
N
O
N
N
NH
N
HN
N
N
Espectro de 13C-RMN de 13a (DMSO, 25 ºC) en medio básico:
N N
O
O
H
N
N
N
N
HN
N
NH
N
264
Espectros de 1H-RMN de 13a a diferentes temperaturas.
Espectro de IR de la sal sódica de 13a (neto):
100
%T
796,60
810,10
99
1570,06
738,74
1591,27
97
939,33
1047,35
1614,42
3331,07
1327,03
1303,88
98
96
94
1408,04
1444,68
1506,41
95
93
3600
3200
JR-35 básico
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Anexo 2. Espectros.
265
Espectro IR de 13a (neto):
99
808,17
%T
1620,21
1328,95
96
941,26
1714,72
1047,35
1224,80
3309,85
97,5
1406,11
1556,55
94,5
752,24
93
1506,41
1494,83
91,5
1454,33
90
88,5
4000
JR-35
3600
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 13a (CH2Cl2, 10-5 M):
0,05
8
UV
Fluorescence
Excitation
0,04
0,03
4
0,02
2
0,01
0,00
300
400
Wavelength (nm)
500
0
600
Intensity (a.u.)
Absorbance
6
800
600
1/cm
266
Ácido 2-(4,6-bis(fenilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13b):
Espectro de 1H-RMN de 13b (DMSO, 80 ºC):
O
NH
O
N
N
H
N
N
NH
O
13b
OH
Espectro de 13C-RMN de 13b (DMSO, 80 ºC):
O
NH
O
N
N
H
N
N
13b
NH
O
OH
Anexo 2. Espectros.
267
Espectro de IR de 13b (neto):
100
%T
99,75
1024,20
99,5
686,66
1244,09
99,25
752,24
99
1666,50
1631,78
1608,63
98,5
1415,75
1402,25
1373,32
3292,49
98,75
1494,83
98,25
1444,68
98
97,75
3600
JR-15
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Espectro IR de 13b con ZnCl2 (neto):
100
%T
2924,09
879,54
1087,85
1415,75
1734,01
96
3421,72
98
754,17
1174,65
1174,65
1282,66
92
688,59
1450,47
1595,13
1556,55
1631,78
94
90
632,65
1026,13
1224,80
88
86
84
3600
3300
JR-15 Zn
3000
2700
2400
2100
1950
1800
1650
1500
1350
1200
1050
900
750
600
1/cm
268
Ácido 2-((4,6-bis((4-metoxifenil)amino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13c):
Espectro de 1H-RMN de 13c (DMSO, 25 ºC):
NH
N
N
H
N
N
NH
O
13c
OH
Espectro de 13C-RMN de 13c (DMSO, 25 ºC):
NH
N
N
H
N
N
NH
O
13c
OH
Anexo 2. Espectros.
269
Espectro de IR de 13c (neto):
100
%T
2829,57
99,75
3290,56
1296,16
99,5
827,46
1411,89
1481,33
1031,92
1375,25
1664,57
1598,99
99
1174,65
99,25
1238,30
98,75
98,5
1508,33
98,25
98
3600
JR-13 puro
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
270
Ácido 2-((4,6-di(piperidin-1-il)-1,3,5-triazin-2-il-amino)acético (13d):
Espectro de 1H-RMN de 13d (DMSO, 25 ºC):
N
N
N
N
N
NH
O
13d
OH
Espectro de 1H-RMN de 13d (DMSO, 80 ºC):
N
N
N
N
N
NH
O
13d
OH
Anexo 2. Espectros.
271
Espectro de 13C-RMN de 13d (DMSO, 25 ºC):
N
N
N
N
N
NH
O
13d
OH
Espectro de 13C-RMN de 13d (DMSO, 80 ºC):
N
N
N
N
N
NH
O
13d
OH
2000
1800
1600
1639,49
1531,48
1487,12
1450,47
1400
1384,89
1367,53
1284,59
1200
1234,44
1000
1022,27
991,41
954,76
852,54
800
771,53
729,09
1/cm
684,73
659,66
272
2400
1672,28
1597,06
Espectro de IR de 13d (neto):
2800
2858,51
99
3200
2937,59
%T
97,5
96
94,5
93
91,5
90
88,5
3600
3267,41
Anexo 2. Espectros.
273
Ácido 2-((4,6-dimorfolino-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13e):
Espectro de 1H-RMN de 13e (DMSO, 80 ºC):
O
N
N
N
N
N
NH
O
O
13e
OH
Espectro de 13C-RMN de 13e (DMSO, 80 ºC)::
O
N
N
N
N
N
O
NH
O
13e
OH
2000
1800
1600
1602,85
1556,55
1525,69
1489,05
1400
1394,53
1361,74
1301,95
1273,02
1257,59
1200
1238,30
1114,86
1068,56
1000
1029,99
1004,91
912,33
862,18
800
794,67
771,53
274
2400
1641,42
Espectro de IR de 13e (neto):
2800
1672,28
100
3200
2966,52
2914,44
2862,36
%T
99
98
97
96
95
94
93
3600
3296,35
1/cm
Anexo 2. Espectros.
275
Ácido 2-(4,6-bis(difenilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13f):
Espectro de 1H-RMN de 13f (DMSO, 80 ºC):
O
H
N
HO
N
N
N
N
N
13f
Espectro de 13C-RMN de 13f (DMSO, 80 ºC):
O
HO
H
N
N
N
N
N
N
13f
276
Espectro de IR de 13f (neto):
100
%T
1024,20
1215,15
1294,24
98
1649,14
1732,08
1714,72
99
748,38
1489,05
1463,97
1573,91
3417,86
96
806,25
97
690,52
95
1548,84
1537,27
94
1384,89
93
92
3600
JR-37
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
1/cm
Espectro de UV, fluorescencia y excitación de 13f (CH2Cl2, 10-5 M).
6
0,025
UV
Fluorescence
Excitation
0,020
0,010
2
0,005
0
0,000
300
400
Wavelength (nm)
500
Intensity (a.u.)
Absorbance
4
0,015
Anexo 2. Espectros.
277
Ácido 2-((4,6-bis(naftalen-1ilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acético (13g):
Espectro de 1H-RMN de 13g (DMSO, 80 ºC):
HO
O
NH
N
N
N
H
N
H
N
13g
Espectro de 13C-RMN de 13g (DMSO, 80 ºC):
HO
O
NH
N
N
H
N
N
13g
N
H
278
Espectro de IR de 13g (neto):
99,75
%T
3049,46
99
1392,61
779,24
759,95
1633,71
96
1589,34
1705,07
1508,33
96,75
673,16
3396,64
97,5
1244,09
3348,42
98,25
95,25
1556,55
94,5
93,75
3600
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
Espectros de UV, fluorescencia y excitación de 13g (CH2Cl2, 10-5 M).
0,06
UV
Fluorescence
Excitation
0,05
12
10
8
0,03
6
0,02
4
0,01
2
0,00
0
300
400
Wavelength (nm)
500
Intensity (a.u.)
Absorbance
0,04
14
600
1/cm
Anexo 2. Espectros.
279
2-((4,6-Bis(naftalen-1ilamino)-1,3,5-triazin-2-il)amino)acetato de metilo (14g):
Espectro de 1H-RMN de 14g (DMSO, 80 ºC):
O
HN
N
HN
N
N
O
NH
14g
Espectro de 13C-RMN de 14g (DMSO, 80 ºC):
O
HN
N
HN
N
N
14g
O
NH
280
Espectro de IR de 14g (neto):
100
%T
99
1267,23
1394,53
97
96
1215,15
1747,51
98
1614,42
94
1496,76
1631,78
771,53
95
1556,55
93
92
3600
JR-42
3300
3000
2700
2400
2100
1950
1800
1650
1500
1350
1200
1050
900
750
1/cm
281
ANEXO 3. TABLAS ÚTILES
Tabla A3.1. Distancias (Å) y ángulos (º) seleccionados para el compuesto 13a.
O1-C5
O2-C5
N1-C1
N1-C2
N2-C3
N2-C2
N3-C1
N3-C3
N4-C1
N4-C4
N5-C2
N5-C11
N8-C3
N8-C2
C1-N1-C2
C3-N2-C2
C1-N3-C3
C1-N4-C4
C2-N5-C11
C3-N8-C21
1.329(5)
1.187(5)
1.297(5)
1.343(5)
1.311(6)
1.337(5)
1.344(6)
1.373(6)
1.327(6)
1.429(6)
1.332(6)
1.370(6)
1.315(5)
1.418(6)
114.4(4)
116.2(4)
119.1(5)
121.4(5)
134.9(5)
129.8(4)
Tabla A3.2. Distancias (Å) y ángulos (º) seleccionados para el compuesto 13d.
O1-C15
1.248(4)
O2-C15
1.231(4)
N1-C2
1.317(4)
N1-C1
1.357(4)
N2-C2
1.366(3)
N2-C3
1.381(4)
N3-C3
1.306(4)
N3-C1
1.361(3)
N6-C3
1.329(3)
N6-C14
1.449(4)
C14-C15
1.532(4)
282
C2-N1-C1
117.1(2)
C2-N2-C3
117.4(3)
C3-N3-C1
115.2(2)
C3-N6-C14
122.2(3)
O2-C15-O1
127.4(3)
O2-C15-C14
115.3(3)
O1-C15-C14
117.3(2)
Tabla A3.3. Datos obtenidos para calcular el límite de detección de [Hg(II)].
Medida 1
15,26
15,72
33,58
50,51
68,78
82
91,75
97,45
101,67
Medida 2
15,38
15,73
33,84
50,27
68,59
81,66
91,77
97,62
101,58
Medida 3
15,35
15,77
33,85
50,62
68,32
81,56
92,11
97,56
101,74
I media
15,33
15,74
33,76
50,47
68,56
81,74
91,88
97,54
101,66
Log (I)
1,186
1,197
1,528
1,703
1,836
1,912
1,963
1,989
2,007
Log [Hg]
-9
-8,9208
-8,8538
-8,7958
-8,7447
-8,6989
-8,6575
-8,6382
-8,5228
2+
Conc. Hg
1,00E-09
1,20E-09
1,40E-09
1,60E-09
1,80E-09
2,00E-09
2,20E-09
2,30E-09
3,00E-09