Self-assembled Peptide Nanostructures and Imine-based Macrocyclic Receptors

Abstract

[Abstract]: In this thesis, we address the development of relevant self-assembled systems that are capable of responding to external stimuli through the preparation of stimuli-responsive macrocyclic receptors and peptide-based self-assembled responsive nanostructures.On the one hand, an imine-based cryptand-like macrocyclic receptor was prepared by aqueous condensation. Similarly, two lower-symmetry receptors, the “fun boxes”, were synthesized using mismatched ditopic and tritopic precursors. All receptors show pH-responsiveness and host capabilities in aqueous media. The reactivity of the “fun boxes” was studied and used for the preparation of a pseudo[1]rotaxane, which could be synthesized through a one-pot self-sorting process.On the other hand, a coiled coil heterodimer was functionalized with appropriate moieties capable of acting as guests in CB[8]-based inclusion complexes. The designed systems self-assemble into one-dimensional fibre-like nanostructures that can be disrupted by the application of external stimuli.Lastly, a group of aromatic PAs were prepared by a Suzuki coupling reaction between diastereomerically pure [5]helicene derivatives and two designed peptide derivatives. The resulting amphiphiles self-assemble into fibres and exhibit interesting optical properties that are inherent to the helicene moieties[Resumen]: En esta tesis se aborda el desarrollo de sistemas autoensamblados relevantes y sensibles a estímulos externos mediante la preparación de receptores macrocíclicos con respuesta a estímulos y nanoestructuras sensibles autoensambladas basadas en péptidos.Por una parte, se preparó un receptor macrocíclico de tipo criptando basado en iminas por medio de una condensación en medio acuoso. De manera similar, se sintetizaron dos receptores de menor simetría, las “fun boxes”, empleando precursores dispares ditópicos y tritópicos. Todos los macrociclos muestran respuesta ante cambios en el pH y la capacidad para actuar como receptores en medio acuoso. Se estudió la reactividad de las “fun boxes” y se utilizó para la preparación de un pseudo[1]rotaxano, que pudo ser sintetizado a través de un proceso de autoclasificación en “one-pot”.Por otro lado, se funcionalizó un heterodímero “coiled coil” con fragmentos apropiados capaces de actuar como sustratos en complejos de inclusión basados en CB[8]. Los sistemas diseñados autoensamblan en forma de nanoestructuras fibrilares monodimensionales que pueden ser alteradas mediante la aplicación de estímulos externos. Finalmente, se preparó un grupo de péptidos anfifílicos aromáticos mediante una reacción de Suzuki entre derivados de [5]heliceno diastereoméricamente puros y dos derivados peptídicos previamente diseñados. Los anfifilos resultantes autoensamblan formando fibras y muestran propiedades ópticas interesantes que son inherentes a los fragmentos heliceno[Resumo]: Nesta tese abórdase o desenvolvemento de sistemas autoensamblados relevantes e sensibles a estímulos externos mediante a preparación de receptores macrocíclicos con resposta a estímulos e nanoestruturas sensibles autoensambladas baseadas en péptidos.Por unha parte, preparouse un receptor macrocíclico de tipo criptando baseado en iminas por medio dunha condensación en medio acuoso. De maneira similar, sintetizáronse dous receptores de menor simetría, as “fun boxes”, empregando precursores dispares ditópicos e tritópicos. Todos os macrociclos mostran resposta ante cambios no pH e a capacidade para actuar como receptores en medio acuoso. Estudouse a reactividade das “fun boxes” e utilizouse para a preparación dun pseudo[1]rotaxano, que poido ser sintetizado a través dun proceso de autoclasificación en “one-pot”.Por outro lado, funcionalizouse un heterodímero “coiled coil” con fragmentos apropiados capaces de actuar como substratos en complexos de inclusión baseados en CB[8]. Os sistemas deseñados autoensamblan en forma de nanoestruturas fibrilares monodimensionais que poden ser alteradas mediante a aplicación de estímulos externos.Finalmente, preparouse un grupo de péptidos anfifílicos aromáticos mediante unha reacción de Suzuki entre derivados de [5]heliceno diastereoméricamente puros e dous derivados peptídicos previamente deseñados. Os anfifilos resultantes autoensamblan formando fibras e mostran propiedades ópticas interesantes que son inherentes aos fragmentos heliceno.