Nuevos interruptores supramoleculares basados en CB[8] y derivados de viológeno

Abstract

[Resumen] Dentro del ámbito de la Química Supramolecular, el desarrollo de Moléculas Mecánicamente Entrelazadas (MIMs) ha cobrado un gran interés en la actualidad gracias a sus potenciales aplicaciones en diversas áreas. En especial, los rotaxanos (un subtipo de MIM), gracias a sus características de movilidad, han dejado de considerarse una mera curiosidad estética para pasar a ser empleados en el desarrollo de diferentes sistemas como sensores, nanoválvulas, etc. En el presente trabajo se han dado los primeros pasos para el desarrollo de nuevos rotaxanos y pseudorotaxanos basados en cucurbit[8]urilo (CB[8]) y en derivados de alquiltriarilfosfonio como stoppers, con potencial aplicación como interruptores supramoleculares en el diseño de sistemas de liberación de fármacos en el entorno mitocondrial. Para ello, se estudió la complejación del CB[8] con un primer sustrato modelo de la estación de reconocimiento del rotaxano (paraquat, MV2+) junto con potenciales segundos sustratos como cargos liberables: naproxeno (N) y un derivado de 2,6-dihidroxinaftaleno (A). Los resultados experimentales mostraron indicios de una posible formación de complejos heteroternarios (MV2+·A/N⸦CB[8]), en concordancia con lo predicho mediante cálculos computacionales DFT-D. Estos cálculos además permitieron obtener información sobre potenciales diferencias estructurales entre los complejos en función del estado de protonación de los segundos sustratos (AH/A- y NH/N-). Por último, el estudio de la complejación con CB[8] de un modelo combinado de la estación de reconocimiento y un derivado de alquiltriarilfosfonio (modelo B), permitió observar la formación de un inusual complejo pseudoheteroternario, con una constante de asociación de 3.7 ·107 M1, considerablemente elevada para tratarse de un complejo binario. Asimismo, en una versión simplificada del modelo B, en la que se elimina un fragmento de la estación de reconocimiento (modelo C) también se observó la formación de un complejo pseudoheteroternario, con una constante de asociación de 3.2 ·107 M-1.

[Abstract] Within the field of Supramolecular Chemistry, the development of Mechanically Interlocked Molecules (MIMs) has recently gained great interest thanks to their potential applications in different areas. In particular, rotaxanes (a subtype of MIMs), thanks to their mobility characteristics, are no longer considered a mere aesthetic curiosity but are now being used in the development of different systems such as sensors, nanovalves, etc. In the present work we have taken the first steps towards the development of new rotaxanes and pseudorotaxanes based on cucurbit[8]uryl (CB[8]) and alkyltriarylphosphonium derivatives as stoppers, with potential application as supramolecular switches in the design of drug delivery systems in the mitochondrial environment. For this purpose, the complexation of CB[8] with a model of the rotaxane recognition station (paraquat, MV2+) as first guest was studied together with potential second guests as releasable charges: naproxen (N) and a 2,6-dihydroxynaphthalene derivative (A). Experimental results indicated the possible formation of heteroternary complexes (MV2+·A/N⸦CB[8]), in agreement with what was predicted by DFT-D computational calculations. These calculations also provided information on potential structural differences between the complexes as a function of the protonation state of the second guests (AH/A- and NH/N-). Finally, the study of the complexation with CB[8] of a combined model of the recognition station and an alkyltriarylphosphonium derivative (model B), allowed us to observe the formation of an unusual pseudoheteroternary complex, with an association constant of 3.7·107 M-1, considerably high for a binary complex. Likewise, a simplified version of model B, in which a fragment of the recognition station is removed (model C) also showed the formation of a pseudoheteroternary complex, with an association constant of 3.2·107 M-1.