New Bis-Piridinium Salts: Host-Guest Chemistry and Implementation into Peptide Sequences

Abstract

[Abstract] This doctoral thesis describes the synthesis of new bis-pyridinium salts, intended for the development of new CB [7/8]-bipyridinium host-guest chemistry, and their subsequent implementation into peptide sequences. The first chapter deals with the synthesis of the vermellogens, a new family of pH-sensitive viologen analogues, which bear a hydrazone functional group replacing the direct bond between the para-substituted pyridinium molecules. In addition, the N,N'-dimethylated vermellogen showed anion recognition abilities, non-reversible electrochemical behavior and non-toxicity. Additionally, the supramolecular study was carried out with CB[7/8] macrocyclic receptors, observing a similar behavior to that previously described for paraquat, but in this case based on an acid-base response instead of the known redox capabilities of the viologens. The second chapter presents the development of a series of viologen-amino acid hybrids, designed for implementation in the solid-phase synthesis of peptides. In addition, a new methodology for obtaining vermellogen-based amino acids is presented. Finally, the ability of some of the obtained amino acids to interact with CB[7/8] receptors is discussed. In the last chapter, a new methodology for the incorporation of viologen/vermellogen derivatives at the N-terminus or within a peptide sequence was designed.

[Resumen] La presente tesis doctoral describe la síntesis de nuevas sales de bis-piridinio, tanto para el desarrollo de nueva química receptor-sustrato con los receptores CB[7/8], como para su posterior incorporación en estructuras peptídicas. En el primer capítulo se aborda la síntesis de una nueva familia de análogos del viológeno sensibles al pH, los vermellógenos, los cuales presentan un grupo funcional hidrazona sustituyendo el enlace directo entre las moléculas de piridinio para-sustituidas. Además, el vermellógeno N,N’-dimetilado, mostró capacidades de reconocimiento de aniones, comportamiento electroquímico no reversible y no es tóxico. Por otro lado, se llevó a cabo el estudio supramolecular con los receptores macrocíclicos CB[7/8], observando un comportamiento similar al descrito previamente para el paraquat, pero en este caso basados en una repuesta ácido-base en lugar de las conocidas capacidades redox de los viológenos. En el segundo capítulo se presenta el desarrollo de una serie de híbridos de viológeno-aminoácido, diseñados para su implementación en la síntesis en fase sólida de péptidos. Además, se presenta una nueva metodología para la obtención de aminoácidos basados en vermellógeno. Finalmente, se discute la capacidad de algunos de los aminoácidos obtenidos para interaccionar con los receptores CB[7/8]. En el último capítulo se diseñó una nueva metodología para la incorporación de derivados de viológeno/vermellógeno en el residuo N-terminal o en el interior de cadenas peptídicas.

[Resumo] A presente tese doutoral describe a síntese de novos sales de bis-piridinio, tanto para o desenvolvemento de nova química receptor-substrato cos macrociclos CB [7/8], como para a súa posterior incorporación en estruturas peptídicas. No primeiro capítulo abórdase a síntese dunha nova familia de análogos do violóxeno sensibles ao pH, os vermellóxenos, os cales presentan un grupo funcional hidrazona substituíndo a ligazón directa entre as moléculas de piridinio para-substituídas. Ademais, o vermellóxeno N,N’-dimetilado, mostrou capacidades de recoñecemento de anións, comportamento electroquímico non reversible e non é tóxico. Doutra banda, levouse a cabo o estudo supramolecular cos receptores macrocíclicos CB[7/8], observando un comportamento similar ao descrito previamente para o paraquat, pero neste caso baseados nunha reposta acedo-base en lugar das coñecidas capacidades redox dos violóxenos. No segundo capítulo preséntase o desenvolvemento dunha serie de híbridos de violóxeno-aminoácido, deseñados para a súa implementación na síntese en fase sólida de péptidos. Ademais, preséntase unha nova metodoloxía para a obtención de aminoácidos baseados en vermellóxeno. Finalmente, discútese a capacidade dalgúns dos aminoácidos obtidos para interaccionar cos receptores CB [7/8].