Estudio de las propiedades fotoluminiscentes de compuestos derivados de hidrazona y de su potencial aplicación en el tratamiento del cáncer

Abstract

[Resumen]: Las hidrazonas y sus derivados constituyen un grupo versátil de compuestos conocidos en química médica por su amplia variedad de actividades biológicas, como antioxidante, antibacterial, antiviral, antiinflamatoria o anticancerígena, y por su capacidad de actuar como agentes quelantes en la formación de complejos metálicos. Este trabajo recoge la síntesis, caracterización y estudio de las propiedades ópticas, fotoluminiscentes y de interacción con el ADN de cuatro compuestos hidrazidahidrazona (H1, H2, AL2 y AR8). Los compuestos se obtienen por condensación de hidrazidas aromáticas con hidroclururo de piridoxal y su caracterización estructural se realiza mediante las técnicas de espectroscopia IR, RMN ¹H, RMN ¹³C, RMN bidimensional, análisis elemental, espectrometría de masas y difracción de rayos X de monocristal. Los espectros de absorción UV-Vis y emisión fluorescente muestran importantes diferencias entre las especies en disolución y las moléculas agregadas en estado sólido, consecuencia de interacciones π-π en la fase cristalina. Se detecta, además, una interesante dependencia del perfil de fluorescencia con la longitud de onda de excitación, indicativo de la posible formación de excímeros en disolución. Finalmente, la interacción del compuesto AR8 con ADN de timo de ternera (ctADN) se investiga bajo condiciones fisiológicas simuladas (pH 7.4) por espectroscopia UV-Vis y espectroscopia de fluorescencia. Se puede concluir que el compuesto interacciona con el ADN vía unión a los surcos, con constantes de unión del orden de 10⁴ M ⁻¹. Para unconocimiento más detallado del proceso, se determina la energía libre de Gibbs y la constante de “quenching” Stern-Volmer.

[Resumo]: As hidrazonas e os seus derivados constitúen un grupo versátil de compostos coñecidos en química médica pola súa ampla variedade de actividades biolóxicas, como antioxidante, antibacterial, antiviral, antiinflamatoria ou anticanceríxena, e pola súa capacidade de actuar como axentes quelantes na formación de complexos metálicos. Este traballo recolle a síntese, caracterización e estudo das propiedades ópticas, fotoluminiscentes e de interacción co ADN de catro compostos hidrazida-hidrazona (H1, H2, AL2 e AR8). Os compostos obtéñense por condensación de hidrazidas aromáticas con hidroclururo de piridoxal e a súa caracterización estrutural realízase mediante as técnicas de espectroscopia IR, RMN ¹H, RMN ¹³C, RMN bidimensional, análise elemental, espectrometría de masas e difracción de raios X de monocristal. Os espectros de absorción UV-Vis e emisión fluorescente mostran importantes diferenzas entre as especies en disolución e a moléculas agregadas en estado sólido, consecuencia de interaccións π-π na fase cristalina. Detéctase, ademais, unha interesante dependencia do perfil de fluorescencia coa lonxitude de onda de excitación, indicativo da posible formación de excímeros en disolución. Finalmente, a interacción do composto AR8 con ADN de timo de tenreira (ctADN) investígase baixo condicións fisiolóxicas simuladas (pH 7.4) por espectroscopia UV-Vis e espectroscopia de fluorescencia. Pódese concluír que o composto interacciona co ADN vía unión aos surcos, con constantes de unión da orde de 10⁴ M ⁻¹. Para un coñecemento máis detallado do proceso, determínase a enerxía libre de Gibbs e a constante de “quenching” Stern-Volmer.

[Abstract]: Hydrazones and their derivatives constitute a versatile group of compounds known in medicinal chemistry for their wide variety of biological activities, such as antioxidant, antibacterial, antiviral, anti-inflammatory or anticancer, and for their ability to act as chelating agents in the formation of metal complexes. This work reports the synthesis, characterization and study of the optical, photoluminescent and DNA interaction properties of four hydrazide-hydrazone compounds (H1, H2, AL2 and AR8). The compounds are obtained by condensation of aromatic hydrazides with pyridoxal hydrochloride and their structural characterization is performed by IR spectroscopy, 1H NMR, ¹H NMR, ¹³C NMR, two-dimensional NMR, elemental analysis, mass spectrometry and single crystal X-ray diffraction. UV-Vis absorption and fluorescence emission spectra show important differences between species in solution and molecules aggregated in the solid state, a consequence of π-π stacking interactions in the crystal phase. An interesting dependence of the fluorescence profile on the excitation wavelength is also detected, indicative of the possible formation of excimers in solution. Finally, the interaction of compound AR8 with calf thymus DNA (ctDNA) is investigated under simulated physiological conditions (pH 7.4) by UV-Vis spectroscopy and fluorescence spectroscopy. It can be concluded that the compound interacts with DNA via groove binding, with binding constants of the order of 10⁴ M ⁻¹. For a more detailed understanding of the process, Gibb’s free energy and Stern-Volmer quenching constant are determined.