ES2222252T3 - Complejos de un metal de transicion con ligandos bidentados que tienen un anillo imidazol. - Google Patents

Complejos de un metal de transicion con ligandos bidentados que tienen un anillo imidazol.

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ES2222252T3 ES00978635T ES00978635T ES2222252T3 ES 2222252 T3 ES2222252 T3 ES 2222252T3 ES 00978635 T ES00978635 T ES 00978635T ES 00978635 T ES00978635 T ES 00978635T ES 2222252 T3 ES2222252 T3 ES 2222252T3
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Abstract

Un complejo de un metal de transición que tiene la fórmula: en la que M es cobalto, hierro, rutenio, osmio, o vanadio; L se selecciona del grupo compuesto por: R1, R2, y R¿1 son independientemente grupos alquilo, alquenilo, o arilo sustituidos o no sustituidos; R3, R4, R5, R6, R¿3, R¿4, Ra, Rb, Rc y Rd son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO2, -CN, - CO2H, -SO3H, -NHNH2, -SH, -OH, -NH2, o alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, alcoxi, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo sustituidos o no sustituidos; c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva; X representa al menos un contraión; d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y L1, L2, L3 y L4 son ligandos.

Description

Complejos de un metal de transición con ligandos bidentados que tienen un anillo imidazol.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a complejos de un metal de transición con al menos un ligando bidentado que contienen al menos un anillo imidazol. Además, la invención se refiere al uso de los complejos de un metal de transición como transportadores redox.
Antecedentes de la invención
Los sensores electroquímicos basados en enzimas se usan ampliamente en la detección de analitos en aplicaciones clínicas, medioambientales, agrícolas y biotecnológicas. Los analitos que se pueden medir en ensayos clínicos de fluidos del cuerpo humano incluyen, por ejemplo, glucosa, lactato, colesterol, bilirrubina y aminoácidos. Los niveles de estos analitos en fluidos biológicos, tales como la sangre, son importantes para el diagnóstico y la monitorización de enfermedades.
Los ensayos electroquímicos normalmente se llevan a cabo en células con dos o tres electrodos, incluyendo al menos un electrodo de medida o trabajo y un electrodo de referencia. En sistemas de tres electrodos, el tercer electrodo es un contra-electrodo. En sistemas de dos electrodos, el electrodo de referencia también sirve como contra-electrodo. Los electrodos están conectados a través de un circuito, tal como un potenciostato. El electrodo de medida o trabajo es un conductor metálico o carbono no corrosible. Después del paso de una corriente a través del electrodo de trabajo, una enzima redox se electrooxida o se electrorreduce. La enzima es específica para el analito a detectar, o para un producto del analito. La actividad de la enzima normalmente está relacionada (preferente, pero no necesariamente, de manera lineal) con la concentración del analito mismo, o de su producto, en la disolución de
prueba.
La electrooxidación o electrorreducción de la enzima a menudo se ve facilitada por la presencia de un transportador redox en la disolución o en el electrodo. El transportador redox ayuda en la comunicación eléctrica entre el electrodo de trabajo y la enzima. El transportador redox se puede disolver en el fluido a analizar, que está en contacto electrolítico con los electrodos, o se puede aplicar dentro de un recubrimiento sobre el electrodo de trabajo en contacto electrolítico con la disolución analizada. Preferentemente el recubrimiento no es soluble en agua, a pesar de que se puede dilatar en agua. Dispositivos útiles se pueden fabricar, por ejemplo, recubriendo un electrodo con una película que incluye un transportador redox y una enzima en la que la enzima es catalíticamente específica para el analito deseado, o su producto. En contraste con un transportador redox recubierto, un transportador redox difusional, que puede ser soluble o insoluble en agua, funciona por transiciones electrónicas entre, por ejemplo, la enzima y el electrodo. En cualquier caso, cuando el sustrato de la enzima se electrooxida, el transportador redox transporta electrones desde el sustrato reducido de la enzima al electrodo; cuando el sustrato se electrorreduce, el transportador redox transporta electrones desde el electrodo al sustrato oxidado de la
enzima.
Recientes sensores electroquímicos basados en enzimas han empleado un número de diferentes transportadores redox tales como ferrocenos, compuestos quinoides incluyendo quininas (por ejemplo, benzoquininas), ciclamatos de níquel, y aminas de rutenio. En su mayor parte, estos transportadores redox tienen una o más de las siguientes limitaciones: la solubilidad de los transportadores redox en las disoluciones de prueba es baja, su estabilidad química, frente a la luz, térmica o al pH es escasa, o no intercambian electrones lo bastante rápido con la enzima o el electrodo, o ambos. Adicionalmente, los potenciales redox de muchos de estos intermedios redox mencionados son tan oxidantes que al potencial al que el intermedio reducido se electrooxida en el electrodo, los componentes de la disolución distintos del analito también se electrooxidan; en otros casos son tan reductores que los componentes de la disolución, tales como, por ejemplo, el oxígeno disuelto también se electrorreducen rápidamente. Como resultado, el sensor que utiliza el transportador no es suficientemente específico.
Resumen de la invención
La presente invención se dirige a nuevos complejos de un metal de transición. La presente invención también se dirige al uso de los complejos como transportadores redox. Los transportadores redox preferidos normalmente intercambian electrones rápidamente con las enzimas y los electrodos, son estables, y tienen un potencial redox que está ajustado para la electrooxidación de los analitos, ejemplificados por la glucosa.
Una forma de realización de la invención es un complejo de un metal de transición que tiene la fórmula:
1
en la que
M es cobalto, hierro, rutenio, osmio, o vanadio;
L se selecciona del grupo compuesto por:
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2
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3
R_{1}, R_{2}, y R'_{1} son independientemente grupos alquilo, alquenilo, o arilo sustituidos o no sustituidos;
R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R'_{3}, R'_{4}, R_{a}, R_{b}, R_{c} y R_{d} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, -OH, -NH_{2}, o alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, alcoxi, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo sustituidos o no sustituidos;
c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva;
X representa al menos un contraión;
d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos.
Otra forma de realización concierne al uso de un complejo de un metal de transición que tiene la fórmula:
4
en la que
M es hierro, cobalto, rutenio, osmio, o vanadio;
L es un ligando bidentado que comprende al menos un anillo imidazol;
c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva;
X representa al menos un contraión;
d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos, como transportadores redox.
Aún otra forma de realización es un polímero que comprende un esqueleto polimérico y un complejo de un metal de transición que tiene la fórmula:
5
en la que
M es hierro, cobalto, rutenio, osmio, o vanadio;
L es un ligando bidentado que comprende al menos un anillo imidazol;
c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva;
X representa al menos un contraión;
d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos,
en la que al menos uno de L, L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} está acoplado al esqueleto polimérico.
Aún otra forma de realización es un sensor que comprende un electrodo de trabajo, un contra-electrodo y un complejo de un metal de transición como se define anteriormente, que se usa como transportador redox, situado próximo al electrodo de trabajo.
Descripción detallada
Cuando se usen en la presente memoria descriptiva, las siguientes definiciones definen los términos indicados:
El término "alquilo" incluye hidrocarburos alifáticos saturados, lineales o ramificados. Algunos ejemplos de grupos alquilos incluyen metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, tert-butilo y similares. A menos que se indique otra cosa, el término "alquilo" incluye tanto grupos alquilo como cicloalquilo.
El término "alcoxi" describe un grupo alquilo unido al resto de la estructura mediante un átomo de oxígeno. Ejemplos de grupos alcoxi incluyen metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, butoxi, tert-butoxi, y similares. Además, a menos que se indique otra cosa, el término "alcoxi" incluye tanto grupos alcoxi como cicloalcoxi.
El término "alquenilo" describe un hidrocarburo alifático insaturado lineal o ramificado que tiene al menos un doble enlace carbono-carbono. Ejemplos de grupos alquenilo incluye etenilo, 1-propenilo, 2-propenilo, 1-butenilo, 2-metil-1-propenilo, y similares.
Un "grupo reactivo" es un grupo funcional de una molécula que es capaz de reaccionar con otro compuesto para acoplar al menos una porción de dicho otro compuesto a la molécula. Los grupos reactivos incluyen carboxi, ésteres activados, haluros de sulfonilo, éster sulfonatos, isocianatos, isotiocianatos, epóxidos, aziridinas, haluros, aldehídos, cetonas, aminas, acrilamidas, tioles, acil azidas, haluros de acilo, hidrazinas, hidroxilaminas, haluros de alquilo, imidazoles, piridinas, fenoles, sulfonatos de alquilo, halotriazinas, imido ésteres, maleimidas, hidrazidas, hidroxi, y grupos aril azido foto-reactivos. Los ésteres activados, como se conocen en la técnica, generalmente incluyen ésteres de succinimidilo, de benzotriazolilo, o de arilo sustituidos por grupos sustractores de electrones tales como grupos sulfo, nitro, ciano, o halo; o ácidos carboxílicos activados mediante carbodiimidas.
Un grupo funcional "sustituido" (por ejemplo, un grupo alquilo, alquenilo, o alcoxi sustituido) incluye al menos un sustituyente seleccionado entre los siguientes: halógeno, alcoxi, mercapto, arilo, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, -OH, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquiltio, alquenilo, y grupos reactivos.
Un "fluido biológico" es cualquier fluido corporal o derivado de fluido corporal en el que se puede medir el analito, por ejemplo, sangre, fluido intersticial, plasma, fluido dérmico, sudor, y lágrimas.
Un "sensor electroquímico" es un dispositivo configurado para detectar la presencia de o medir la concentración o la cantidad de un analito en una muestra mediante reacciones electroquímicas de oxidación o reducción. Normalmente estas reacciones se pueden transducir a una señal eléctrica que se puede correlacionar con una cantidad o una concentración de analito.
Un "transportador redox" es un agente de transferencia electrónica que transporta los electrones entre un analito o un analito reducido o analito oxidado de una enzima y un electrodo, bien directamente, o mediante uno o más agentes de transferencia electrónica adicionales.
"Electrolisis" es la electrooxidación o electrorreducción de un compuesto bien directamente en un electrodo o mediante uno o más agentes de transferencia electrónica (por ejemplo, transportadores redox o enzimas).
El término "electrodo de referencia" incluye tanto a) electrodos de referencia y b) electrodos de referencia que también funcionan como contra-electrodos (es decir, contra-electrodos/de referencia), a menos que se indique otra cosa.
El término "contra-electrodo" incluye tanto a) contra-electrodos y b) contra-electrodos que también funcionan como electrodos de referencia (es decir, contra-electrodos/de referencia), a menos que se indique otra cosa.
Generalmente, la presente invención se refiere a complejos de un metal de transición de hierro, cobalto, rutenio, osmio, y vanadio que tienen al menos un ligando bidentado que contiene un anillo imidazol. La invención también se refiere al uso de complejos de un metal de transición como transportadores redox. En al menos algunos ejemplos, los complejos de un metal de transición tienen una o más de las siguientes características: potenciales redox en un intervalo particular, la capacidad de intercambiar electrones rápidamente con los electrodos, la capacidad de transferir electrones rápidamente a o aceptar electrones rápidamente de una enzima para acelerar la cinética de electrooxidación o electrorreducción de un analito en presencia de una enzima u otro catalizador redox específico del analito. Por ejemplo, un transportador redox puede acelerar la electrooxidación de la glucosa en presencia de glucosa oxidasa o PQQ-glucosa deshidrogenasa, un proceso que puede ser útil para el ensayo selectivo de la glucosa en presencia de otras especies oxidables electroquímicamente. Los compuestos que tienen la fórmula 1 son ejemplos de complejos de un metal de transición de la presente invención.
6
1
M es un metal de transición y normalmente es hierro, cobalto, rutenio, osmio, o vanadio. El rutenio y el osmio son particularmente adecuados para los transportadores redox.
L es un ligando bidentado que contiene al menos un anillo imidazol. Un ejemplo de L es un 2,2'-biimidazol que tiene la siguiente estructura 2:
7
2
R_{1} y R_{2} son H o sustituyentes unidos a dos de los nitrógenos del 2,2'-biimidazol y son independientemente grupos alquilo, alquenilo, o arilo sustituidos o no sustituidos, o H. Generalmente, R_{1} y R_{2} son alquilos C_{1} a C_{12} no sustituidos. Normalmente, R_{1} y R_{2} son alquilos C_{1} a C_{4} no sustituidos. En algunas formas de realización, tanto R_{1} como R_{2} son metilo.
R_{3}, R_{4}, R_{5} y R_{6} son sustituyentes unidos a átomos de carbono del 2,2'-biimidazol y son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, -OH, alcoxi, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo. Alternativamente, R_{3} y R_{4} en combinación o R_{5} y R_{6} en combinación forman independientemente un anillo saturado o insaturado de 5 ó 6 miembros. Un ejemplo de esto es un derivado 2,2'-bibenzoimidazol. Normalmente, las porciones alcoxi y alquilo son C_{1} a C_{12}. Las porciones alquilo o arilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. Generalmente, R_{3}, R_{4}, R_{5} y R_{6} son independientemente -H o grupos alquilo no sustituidos. Normalmente, R_{3}, R_{4}, R_{5} y R_{6} son -H o alquilos C_{1} a C_{12} no sustituidos. En algunas formas de realización, R_{3}, R_{4}, R_{5} y R_{6} son todos -H.
Otro ejemplo de L es un 2-(2-piridil)-imidazol que tiene la siguiente estructura 3:
\vskip1.000000\baselineskip
8
3
R'_{1} es -H o un alquilo, alquenilo, o arilo sustituido o no sustituido. Generalmente, R'_{1} es un alquilo C_{1}-C_{12} sustituido o no sustituido. R'_{1} normalmente es metilo o alquilo C_{1}-C_{12} que opcionalmente está sustituido con un grupo reactivo.
R'_{3}, R'_{4}, R_{a}, R_{b}, R_{c} y R_{d} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, -OH, alcoxi, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo. Alternativamente, R_{c} y R_{d} en combinación o R'_{3} y R'_{4} en combinación pueden formar un anillo saturado o insaturado de 5 ó 6 miembros. Normalmente, las porciones alcoxi y alquilo son C_{1} a C_{12}. Las porciones arilo o alquilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. Generalmente, R'_{3}, R'_{4}, R_{a}, R_{b}, R_{c} y R_{d} son independientemente -H o grupos alquilo no sustituidos. Normalmente, R_{a} y R_{c} son -H y R'_{3}, R'_{4}, R_{b} y R_{d} son -H o metilo.
c es un número entero que indica la carga del complejo. Generalmente, c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva. Para un número de complejos de osmio, c es +2 o +3.
X representa contraión(es). Ejemplos de contraiones adecuados incluye aniones, tales como haluros (por ejemplo, fluoruros, cloruros, bromuros o yoduros), sulfatos, fosfatos, hexafluorofosfatos, y tetrafluoroboratos, y cationes (preferentemente, cationes monovalentes), tales como litio, sodio, potasio, tetralquilamonio, y amonio. Preferentemente, X es un haluro, tal como cloruro. Los contraiones representados por X no son necesariamente todos iguales.
d representa el número de contraiones y normalmente es de 1 a 5.
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos unidos al metal de transición mediante un enlace coordinado. L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} pueden ser ligandos monodentados o, en cualquier combinación, ligandos bi-, ter-, o tetradentados. Por ejemplo, L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} se pueden combinar para formar dos ligandos bidentados tales como, por ejemplo, dos ligandos seleccionados del grupo de 2,2'-biimidazoles, 2-(2-piridil)-imidazoles, y 2,2'-bipiridinas sustituidos o no sustituidos.
Ejemplos de otras combinaciones de L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} del complejo de un metal de transición incluyen:
(A)
L_{1} es un ligando monodentado y L_{2}, L_{3} y L_{4} en combinación forman un ligando terdentado;
(B)
L_{1} y L_{2} en combinación son un ligando bidentado, y L_{3} y L_{4} son ligandos monodentados iguales o diferentes;
(C)
L_{1} y L_{2} en combinación, y L_{3} y L_{4} en combinación forman dos ligandos bidentados independientes que pueden ser iguales o diferentes; y
(D)
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} en combinación forman un ligando tetradentado.
Ejemplos de ligandos monodentados adecuados incluye, pero no está limitado a, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -SCN, -OH, H_{2}O, NH_{3}, alquilamina, dialquilamina, trialquilamina, alcoxi o compuestos heterocíclicos. Las porciones alquilo o arilo de cualquiera de los ligandos están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. Cualquiera de las porciones alquilo de los ligandos monodentados generalmente contienen de 1 a 12 carbonos. Más típicamente, las porciones alquilo contienen de 1 a 6 carbonos. En otras formas de realización, los ligandos monodentados son compuestos heterocíclicos que contienen al menos un átomo de nitrógeno, oxígeno, o azufre. Ejemplos de ligandos monodentados heterocíclicos adecuados incluye imidazol, pirazol, oxazol, tiazol, piridina, pirazina y sus derivados. Ligandos monodentados heterocíclicos adecuados incluye imidazoles sustituidos y no sustituidos y piridinas sustituidas y no sustituidas que tienen las siguientes fórmulas generales 4 y 5, respectivamente:
\vskip1.000000\baselineskip
9
4
10
5
Con respecto a la fórmula 4, generalmente R_{7} es un grupo alquilo, alquenilo, o arilo sustituido o no sustituido. Normalmente, R_{7} es un alquilo o alquenilo C_{1} a C_{12} sustituido o no sustituido. La sustitución de los aniones cloruro de la esfera de coordinación interna por imidazoles normalmente no provoca un gran desplazamiento en el potencial redox en dirección oxidante, que difiere en este aspecto de la sustitución por piridinas, que normalmente provoca un gran desplazamiento en el potencial de oxidación en dirección oxidante.
R_{8}, R_{9} y R_{10} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, arilo, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, -OH, alcoxi, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo. Alternativamente, R_{9} y R_{10} en combinación, forman un anillo de 5 ó 6 miembros que está saturado o insaturado. Las porciones alquilo de los sustituyentes generalmente contienen de 1 a 12 carbonos, y normalmente contienen de 1 a 6 átomos de carbono. Las porciones alquilo o arilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. En algunas formas de realización, R_{8}, R_{9}, y R_{10} son -H o un alquilo sustituido o no sustituido. Preferentemente, R_{8}, R_{9}, y R_{10} son -H.
Con respecto a la fórmula 5, R_{11}, R_{12}, R_{13}, R_{14} y R_{15} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, -OH, alcoxi, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxiamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo. Las porciones alquilo o arilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. Generalmente, R_{11}, R_{12}, R_{13}, R_{14} y R_{15} son -H, metilo, alcoxi C_{1}-C_{2}, alquilamino C_{1}-C_{2}, dialquilamino C_{2}-C_{4}, o un alquilo inferior C_{1}-C_{6} sustituido con un grupo reactivo.
Un ejemplo incluye R_{11} y R_{15} como -H, R_{12} y R_{14} son iguales e -H o metilo, y R_{13} como -H, alcoxi C_{1} a C_{12}, -NH_{2}, alquilamino C_{1} a C_{12}, dialquilamino C_{2} a C_{24}, hidrazino, alquilhidrazino C_{1} a C_{12}, hidroxilamino, alcoxiamino C_{1} a C_{12}, alquiltio C_{1} a C_{12}, o alquilo C_{1} a C_{12}. Las porciones alquilo o arilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo.
Ejemplos de ligandos bidentados adecuados incluye, pero no está limitado a, aminoácidos, ácido oxálico, acetilcetona, diaminoalcanos, orto-diaminoarenos, 2,2'-biimidazol, 2,2'-bioxazol, 2,2'-bitiazol, 2-(2-piridil)-imidazol, y 2,2'-bipiridina y sus derivados. Ligandos bidentados particularmente adecuados para transportadores redox incluye 2,2'-biimidazoles, 2-(2-piridil)-imidazoles, y 2,2'-bipiridinas sustituidos y no sustituidos. Los ligandos 2,2'-biimidazol y 2-(2-piridil)-imidazol sustituidos pueden presentar los mismos patrones de sustitución descritos anteriormente para los otros ligandos 2,2'-biimidazol y 2-(2-piridil)-imidazoles. Un ligando 2,2'-bipiridina tiene la siguiente fórmula general 6:
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6
R_{16}, R_{17}, R_{18}, R_{19}, R_{20}, R_{21}, R_{22} y R_{23} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, arilo, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, -OH, alcoxi, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, o alquilo. Normalmente, las porciones alcoxi y alquilo son C_{1} a C_{12}. Las porciones arilo o alquilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo.
Ejemplos específicos de combinaciones adecuadas de R_{16}, R_{17}, R_{18}, R_{19}, R_{20}, R_{21}, R_{22} y R_{23} incluye R_{16} y R_{23} como -H o metilo; R_{17} y R_{22} son iguales e -H o metilo; R_{19} y R_{20} son iguales e -H o metilo. Una combinación alternativa es aquella en la que uno o más pares de sustituyentes adyacentes R_{16} y R_{17}, por una parte, y R_{22} y R_{23}, por otra parte, forman independientemente un anillo saturado o insaturado de 5 ó 6 miembros. Otra combinación incluye a R_{19} y R_{20} formando un anillo saturado o insaturado de cinco o seis miembros.
Otra combinación incluye a R_{16}, R_{17}, R_{19}, R_{20}, R_{22} y R_{23} que son iguales e -H y R_{18} y R_{21} son independientemente -H, alcoxi, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, alquiltio, alquenilo, o alquilo. Las porciones alquilo o arilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. Como ejemplo, R_{18} y R_{21} pueden ser iguales o diferentes y son -H, alquilo C_{1}-C_{6}, amino C_{1}-C_{6}, alquilamino C_{1}-C_{12}, dialquilamino C_{2}-C_{12}, alquiltio C_{1}-C_{12}, alcoxi C_{1}-C_{12}, las porciones alquilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, arilo, dialquilamino C_{2} a C_{12}, trialquilamonio C_{3} a C_{18}, alcoxi C_{1} a C_{6}, alquiltio C_{1} a C_{6}, o un grupo reactivo.
Ejemplos de ligandos terdentados adecuados incluye, pero no está limitado a, dietilentriamina, 2,2',2''-terpiridina, 2,6-bis(N-pirazolil)-piridina, y los derivados de estos compuestos. La 2,2',2''-terpiridina y la 2,6-bis(N-pirazolil)-piridina tienen las siguientes fórmulas generales 7 y 8 respectivamente:
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7
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8
Con respecto a la fórmula 7, R_{24}, R_{25} y R_{26} son independientemente -H o alquilo C_{1}-C_{12} sustituido o no sustituido. Normalmente, R_{24}, R_{25} y R_{26} son -H o metilo y, en algunas formas de realización, R_{24} y R_{26} son iguales y son -H. Se pueden añadir otros sustituyentes en estas y otras posiciones de los compuestos de fórmulas 7 y 8.
Con respecto a la fórmula 8, R_{27}, R_{28} y R_{29} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, -OH, alcoxi, -NH_{2}, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo. Las porciones arilo o alquilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. Normalmente, los grupos alcoxi y alquilo son C_{1} a C_{12} y, en algunas formas de realización, R_{27} y R_{29} son iguales y son -H.
Ejemplos de ligandos tetradentados adecuados incluye trietilentriamina, ácido etilendiamindiacético, macrociclos tetraaza y compuestos similares así como sus derivados.
Ejemplos de complejos de un metal de transición adecuados se ilustran usando las fórmulas 9 y 10:
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Con respecto a los complejos de un metal de transición de fórmula 9, el osmio metálico está complejado a dos ligandos 2,2'-biimidazol sustituidos y a un ligando 2,2'-bipiridina sustituida o no sustituida. R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R_{16}, R_{17}, R_{18}, R_{19}, R_{20}, R_{21}, R_{22}, R_{23}, c, d, y X son como se describe anteriormente.
En una forma de realización, R_{1} y R_{2} son metilo; R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R_{16}, R_{17}, R_{19}, R_{20}, R_{22} y R_{23} son -H; y R_{18} y R_{21} son iguales y son -H, metilo, o metoxi. Preferentemente, R_{18} y R_{21} son metilo o metoxi.
En otra forma de realización, R_{1} y R_{2} son metilo; R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R_{16}, R_{17}, R_{18}, R_{19}, R_{20}, R_{22} y R_{23} son -H; y R_{21} es halo, alcoxi C_{1} a C_{12}, alquilamino C_{1} a C_{12}, o dialquilamino C_{2} a C_{24}. Las porciones arilo o alquilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br, -I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo reactivo. Por ejemplo, R_{21} es un alquilamino C_{1} a C_{12} o un dialquilamino C_{2} a C_{24}, cuyas porciones alquilo están sustituidas con un grupo reactivo, tal como un ácido carboxílico, un éster activado, o una amina. Normalmente, el grupo alquilamino tiene de 1 a 6 átomos de carbono y el grupo dialquilamino tiene de 2 a 8 átomos de carbono.
Con respecto a los complejos de un metal de transición de fórmula 10, el osmio metálico está complejado a dos ligandos 2,2'-biimidazol sustituidos y a un ligando 2-(2-piridil)-imidazol sustituido o no sustituido. R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R'_{1}, R'_{3}, R'_{4}, R_{a}, R_{b}, R_{c}, R_{d}, c, d, y X son como se describe anteriormente.
En una forma de realización, R_{1} y R_{2} son metilo; R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R'_{3}, R'_{4} y R_{d} son independientemente -H o metilo; R_{a} y R_{c} son iguales y son -H; y R_{b} es alcoxi C_{1} a C_{12}, alquilamino C_{1} a C_{12}, o dialquilamino C_{2} a C_{24}. Las porciones arilo o alquilo de cualquiera de los sustituyentes están opcionalmente sustituidas por -F, -Cl, -Br,
-I, alquilamino, dialquilamino, trialquilamonio (excepto en las porciones arilo), alcoxi, alquiltio, arilo, o un grupo
reactivo.
Las formas de realización de la invención están definidas en las reivindicaciones 7, 8, 12-17.
En la Tabla 1 se muestra una lista de ejemplos específicos de complejos de un metal de transición preferidos con sus respectivos potenciales redox.
TABLA 1 Potenciales redox de complejos de un metal de transición seleccionados
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Los complejos de un metal de transición de fórmula 1 también incluyen complejos de un metal de transición que están acoplados a un esqueleto polimérico a través de uno o más de L, L_{1}, L_{2}, L_{3}, y L_{4}. Ejemplos adicionales de complejos de un metal de transición adecuados se describen en los documentos WO 01/36660 y EP 1.230.248 respectivamente, titulado "Polymeric Transition Metal Complexes and Uses Thereof", presentada en la misma fecha junto con ésta. En algunas formas de realización, el esqueleto polimérico tiene grupos funcionales que actúan como ligandos del complejo de un metal de transición. Dichos esqueletos poliméricos incluye, por ejemplo, poli(4-vinilpiridina) y poli(N-vinilimidazol) en los que los grupos piridina e imidazol, respectivamente, pueden actuar como ligandos monodentados del complejo de un metal de transición. En otras formas de realización, el complejo de un metal de transición puede ser el producto de reacción entre un grupo reactivo sobre un polímero precursor y un grupo reactivo sobre un ligando de un complejo de un metal de transición precursor (tales como complejos de Fórmula 1 en la que uno de L, L_{1}, L_{2}, L_{3}, y L_{4} incluye un grupo reactivo, como se describe anteriormente). Polímeros precursores adecuados incluye, por ejemplo, poli(ácido acrílico) (fórmula 11), copolímero de estireno/anhídrido maleico (fórmula 12), copolímero de metilviniléter/anhídrido maleico (polímero GANTREZ) (fórmula 13), poli(cloruro de vinilbencilo) (fórmula 14), poli(alilamina) (fórmula 15), polilisina (fórmula 16), carboxi-poli(vinilpiridina) (fórmula 17), y poli(4-estiren sulfonato sódico) (fórmula 18).
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Alternativamente, el complejo de un metal de transición puede tener grupo(s) reactivo(s) para la inmovilización o conjugación de los complejos a otros sustratos o vehículos, cuyos ejemplos incluyen macromoléculas (por ejemplo, enzimas) y superficies (por ejemplo, superficies de electrodos).
Para la unión reactiva a los polímeros, sustratos, u otros vehículos, el precursor del complejo de un metal de transición incluye al menos un grupo reactivo que reacciona con un grupo reactivo del polímero, sustrato, o vehículo. Normalmente, los enlaces covalentes se forman entre los dos grupos reactivos para generar una unión. Ejemplos de dichas uniones se dan en la Tabla 2, a continuación. Generalmente, uno de los grupos reactivos es un electrófilo y el otro grupo reactivo es un nucleófilo.
TABLA 2 Ejemplos de uniones de grupos reactivos
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Los complejos de un metal de transición de la presente invención pueden ser solubles en agua o en otras disoluciones acuosas, o en disolventes orgánicos. En general, los complejos de un metal de transición se pueden hacer solubles bien en disolventes orgánicos o acuosos teniendo el contraión o contraiones apropiados, X. Por ejemplo, los complejos de un metal de transición con contraaniones pequeños, tales como F^{-}, Cl^{-}, y Br^{-}, tienden a ser solubles en agua. Por otra parte, los complejos de un metal de transición con contraaniones voluminosos, tales como I^{-}, BF_{4}^{-} y PF_{6}^{-}, tienden a ser solubles en disolventes orgánicos. Preferentemente, la solubilidad de los complejos de un metal de transición de la presente invención es superior a 0,1 M (moles/litro) aproximadamente a 25ºC para un disolvente deseado.
Los complejos de un metal de transición descritos anteriormente son útiles como transportadores redox en sensores electroquímicos para la detección de analitos en bio-fluidos. El uso de los complejos de un metal de transición como transportadores redox se describe, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. Nos. 5.262.035, 5.262.305, 5.320.725, 5.365.786, 5.593.852, 5.665.222, 5.972.199, y 6.143.164 y en las solicitudes de patente de EE.UU. Nos. de serie 09/034.372, 09/070.677, 09/295.962, y 09/434.026. Los complejos de un metal de transición descritos en la presente memoria descriptiva normalmente se pueden usar en lugar de aquellos descritos en las referencias enumeradas anteriormente. Los complejos de un metal de transición que incluyen un esqueleto polimérico y son transportadores redox también se pueden denominar "polímeros redox".
En general, el transportador redox se coloca en o en las proximidades de (por ejemplo, en una disolución circundante) el electrodo de trabajo. El transportador redox transfiere electrones entre el electrodo de trabajo y un analito. En algunas formas de realización preferidas, también se incluye una enzima para facilitar la transferencia. Por ejemplo, el transportador redox transfiere electrones entre el electrodo de trabajo y la glucosa (normalmente a través de una enzima) en una reacción catalizada por una enzima de la glucosa. Los polímeros redox son particularmente útiles para la formación de recubrimientos no lixiviables en el electrodo de trabajo. Estos se pueden formar, por ejemplo, entrecruzando el polímero redox en el electrodo de trabajo, o entrecruzando el polímero redox y la enzima en el electrodo de trabajo.
Los complejos de un metal de transición pueden permitir ensayos precisos, reproducibles y rápidos o continuos. Los transportadores redox del complejo de un metal de transición acepta electrones de, o transfiere electrones a, las enzimas o analitos a una alta velocidad y también intercambia electrones rápidamente con el electrodo. Normalmente, la velocidad de auto-intercambio, el proceso en el que un transportador redox reducido transfiere un electrón a un transportador redox oxidado, es rápida. A una concentración de transportador redox definida, ésta mantiene un transporte de electrones entre la enzima (o analito) y el electrodo más rápido, y por tanto acorta el tiempo de respuesta del sensor. Adicionalmente, los nuevos transportadores redox del complejo de un metal de transición normalmente son estables en las condiciones ambientales de luz y temperatura que se dan en el uso, almacenamiento y transporte. Preferentemente, los transportadores redox del complejo de un metal de transición no experimentan cambio químico, distinto de la oxidación y reducción, en el periodo de uso o en las condiciones de almacenamiento, a pesar de que los transportadores redox pueden estar diseñados para activarse por reacción, por ejemplo, con el agua o el analito.
El complejo de un metal de transición se puede usar como un transportador redox en combinación con una enzima redox para electrooxidar o electroreducir al analito o a un compuesto derivado del analito, por ejemplo por hidrólisis del analito. Los potenciales redox de los transportadores redox generalmente son más positivos (es decir, más oxidantes) que los potenciales redox de las enzimas redox cuando el analito se electrooxida y más negativos cuando el analito se electrorreduce. Por ejemplo, los potenciales redox de los transportadores redox del complejo de un metal de transición preferidos usados para la electrooxidación de la glucosa con glucosa oxidasa o PQQ-glucosa deshidrogenasa como enzima es de aproximadamente entre -200 mV y +200 mV frente al electrodo de referencia de Ag/AgCl, y los transportadores más preferidos tienen potenciales redox de entre -100 mV y +100 mV aproximadamente frente al electrodo de referencia de Ag/AgCl.
Entrecruzamiento en polímeros del complejo de un metal de transición
El transporte de electrones implica un intercambio de electrones entre segmentos de los polímeros redox (por ejemplo, uno o más complejos de un metal de transición acoplados a un esqueleto polimérico, como se describe anteriormente) en una película entrecruzada colocada sobre un electrodo. El complejo de un metal de transición puede estar unido a un esqueleto polimérico a través de enlaces covalentes, coordinados o iónicos, en los que se prefiere las uniones covalentes y coordinadas. El intercambio de electrones se produce, por ejemplo, a través de la colisión de diferentes segmentos del polímero redox entrecruzado. Los electrones transportados a través del polímero redox pueden proceder de, por ejemplo, la electrooxidación o electrorreducción de un sustrato enzimático, tal como, por ejemplo, la oxidación de glucosa por la glucosa oxidasa.
El grado de entrecruzamiento del polímero redox puede influir en el transporte de electrones o iones y por lo tanto en las velocidades de las reacciones electroquímicas. Un entrecruzamiento excesivo del polímero puede reducir la movilidad de los segmentos del polímero redox. Una reducción de la movilidad de los segmentos puede disminuir la difusión de electrones o iones a través de la película del polímero redox. Una reducción en la difusividad de los electrones, por ejemplo, puede necesitar de una reducción concomitante del grosor de la película en el electrodo sobre la que se recogen o se liberan los electrones o vacíos electrónicos. Así, el grado de entrecruzamiento de una película del polímero redox puede afectar al transporte de electrones desde, por ejemplo, una enzima a los centros redox del metal de transición del polímero redox tal como, por ejemplo, centros redox del metal Os^{2+/3+}; entre los centros redox del polímero redox; y desde estos centros redox del metal de transición al electrodo.
Un entrecruzamiento inadecuado del polímero redox puede producir una dilatación excesiva de la película del polímero redox y la lixiviación de los componentes de la película del polímero redox. Una dilatación excesiva también puede producir la migración del polímero dilatado a la disolución analizada, un reblandecimiento de la película del polímero redox, la susceptibilidad de la película a la separación por cizalla, o cualquier combinación de estos efectos.
El entrecruzamiento puede disminuir la lixiviación de los componentes de la película y puede mejorar la estabilidad mecánica de la película en estrés por cizalladura. Por ejemplo, como se describe en: Stabilitation of Wired Glucose Oxidase Anodes Rotating at 1000 rpm at 37ºC; Journal of the Electrochemical Society, 146(8), 2965-2967, 1999, de Binyamin, G. y Heller, A., el reemplazamiento de un entrecruzador difuncional, tal como polietilen glicol diglicidil éter, con un entrecruzador trifuncional tal como N,N-diglicidil-4-glicidiloxianilina, por ejemplo, puede reducir la lixiviación y los problemas de cizalladura asociados al entrecruzamiento inadecuado.
Ejemplos de otros entrecruzadores bifuncionales, trifuncionales y tetrafuncionales se enumeran a continuación:
Entrecruzadores bifuncionales amino-reactivos
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Entrecruzadores bifuncionales piridin- o imidazol-reactivos
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Entrecruzadores trifuncionales piridin- o imidazol-reactivos
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Entrecruzadores tetrafuncionales piridin- o imidazol-reactivos
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Alternativamente, el número de sitios de entrecruzamiento se puede incrementar mediante la reducción del número de complejos de un metal de transición unidos al esqueleto polimérico, haciendo así más grupos pendientes del polímero disponibles para el entrecruzamiento. Una ventaja importante de al menos algunos de los polímeros redox es la movilidad incrementada de los complejos de un metal de transición pendientes, que da como resultado la flexibilidad de los grupos pendientes. Como resultado, en al menos algunas formas de realización, son necesarios menos complejos de un metal de transición por esqueleto polimérico para conseguir un nivel deseado de difusividad de electrones y de densidad de corriente de electrooxidación o electrorreducción del analito.
Coordinación de polímeros al complejo de un metal de transición
Los complejos de un metal de transición se pueden unir directa o indirectamente a un esqueleto polimérico, dependiendo de la disponibilidad y naturaleza de los grupos reactivos en el complejo y en el esqueleto polimérico. Por ejemplo, los grupos piridina en la poli(4-vinilpiridina) o los grupos imidazol en la poli(N-vinilimidazol) son capaces de actuar como ligandos monodentados y así se pueden unir directamente a un centro del metal. Alternativamente, los grupos piridina en la poli(4-vinilpiridina) o los grupos imidazol en la poli(N-vinilimidazol) se pueden "cuaternizar" con una fracción alquílica sustituida que tiene un grupo reactivo adecuado, tal como una función carboxilato, que se puede activar para formar un enlace covalente con un grupo reactivo, tal como una amina, del complejo de un metal de transición. (Véase Tabla 2 para una lista de otros ejemplos de grupos reactivos)
Los centros redox tales como, por ejemplo, Os^{2+/3+} se pueden coordinar con cinco nitrógenos heterocíclicos y un ligando adicional tal como, por ejemplo, un anión cloruro. Un ejemplo de dicho complejo de coordinación incluye dos ligandos bipiridina que forman enlaces coordinados estables, la piridina de la poli(4-vinilpiridina) que forma un enlace coordinado más débil, y un anión cloruro que forma el enlace coordinado menos estable.
Alternativamente, los centros redox, tales como Os^{2+/3+}, se pueden coordinar con seis átomos de nitrógeno heterocíclicos en su esfera de coordinación interna. Los seis átomos de coordinación preferentemente están apareados en los ligandos, por ejemplo, cada ligando está compuesto de al menos dos anillos. El apareamiento de los átomos de coordinación puede influir en el potencial de un electrodo usado junto con los polímeros redox de la presente invención.
Normalmente, para el análisis de la glucosa, el potencial al cual el electrodo de trabajo, recubierto con el polímero redox, está equilibrado es negativo aproximadamente +250 mV frente al ECE (electrodo de calomelanos estándar). Preferentemente, el electrodo está equilibrado negativo aproximadamente +150 mV frente al ECE. El equilibrado del electrodo a estos potenciales reduce la electrooxidación interferente de los constituyentes de las disoluciones biológicas tales como, por ejemplo, urato, ascorbato y acetaminofen. El potencial se puede modificar alterando la estructura del ligando del complejo.
El potencial redox de un polímero redox, como se describe en la presente memoria descriptiva, está relacionado con el potencial al que está equilibrado el electrodo. La selección de un polímero redox con un potencial redox deseado permite el ajuste del potencial al cual el electrodo está mejor equilibrado. Los potenciales redox de un número de los polímeros redox descritos en la presente memoria descriptiva son negativos aproximadamente +150 mV frente al ECE y pueden ser negativos aproximadamente +50 mV frente al ECE para permitir el equilibrado negativo de los potenciales del electrodo aproximadamente +250 mV frente al ECE y preferentemente negativos aproximadamente +150 mV frente al ECE.
La fuerza del enlace de coordinación puede influir en el potencial de los centros redox en los polímeros redox. Normalmente, cuanto más fuerte es el enlace coordinado, más positivo es el potencial redox. Un desplazamiento en el potencial de un centro redox que resulta de un cambio en la esfera de coordinación del metal de transición puede producir un complejo de un metal de transición lábil. Por ejemplo, cuando el potencial redox de un complejo de Os^{+2/+3} se desplaza hacia abajo cambiando la esfera de coordinación, el complejo se hace lábil. Dicho complejo de un metal de transición lábil puede ser indeseable cuando se forma un polímero de un complejo metálico para su uso como transportador redox y se puede evitar mediante el uso como ligandos de heterociclos quelantes o multidentados débilmente coordinantes.
Interferencia del electrodo
Los complejos de un metal de transición usados como transportadores redox en electrodos se pueden ver afectados por la presencia de metales de transición en la muestra analizada incluyendo, por ejemplo, Fe^{3+} o Zn^{2+}. La adición de un catión de un metal de transición a un tampón usado para probar un electrodo da como resultado un descenso de la corriente producida. El grado de descenso de corriente depende de la presencia de aniones en el tampón que precipita los cationes de los metales de transición. Cuanto menor sea la concentración residual de los cationes de los metales de transición en la disolución de muestra, más estable es la corriente. Los aniones que ayudan a la precipitación de los cationes de los metales de transición incluyen, por ejemplo, fosfatos. Se ha encontrado que el descenso en la corriente tras la adición de cationes de metales de transición es más pronunciada en tampones de tipo no fosfato. Si un electrodo se transfiere desde un tampón que contiene un catión de un metal de transición a un tampón sustancialmente libre de cationes de metales de transición, se restablece la corriente original.
Se cree que el descenso en la corriente se debe a un entrecruzamiento adicional de un esqueleto polimérico que contiene piridina producido por los cationes de metales de transición. Los cationes de metales de transición pueden coordinar átomos de nitrógeno de cadenas diferentes y segmentos de cadenas de los polímeros. El entrecruzamiento coordinado de los átomos de nitrógeno de segmentos de cadenas diferentes por cationes de metales de transición puede reducir la difusividad de los electrones.
El suero y otros fluidos fisiológicos contienen trazas de iones de metales de transición, que pueden difundir hacia las películas de los electrodos fabricadas con los polímeros redox de la presente invención, disminuyendo la difusividad de los electrones de tal modo que la mayor corriente se alcanza a una alta concentración de analito. Además, los iones de metales transición como el hierro y el cobre se pueden unir a las proteínas de las enzimas y a los centros de reacción o a los canales de las enzimas, reduciendo su actividad. El descenso de sensibilidad resultante se puede remediar mediante el uso de aniones que complejan con los iones de metales de transición interferentes, por ejemplo, en un tampón empleado durante la producción del complejo de un metal de transición. Se puede usar un fosfato no cíclico tal como, por ejemplo, pirofosfato o trifosfato. Por ejemplo, se pueden usar tampones polifosfato no cíclicos de sodio o potasio para intercambiar los aniones fosfato por aquellos aniones del complejo de un metal de transición que no precipitan los iones de metales de transición. El uso de fosfatos lineales puede mitigar el descenso de la sensibilidad formando complejos fuertes con los iones de metales de transición que perjudican, asegurando que su actividad disminuirá. También se pueden usar otros agentes complejantes mientras no se electrooxiden o electroreduzcan al potencial al que está equilibrado el electrodo.
Perjuicio de la enzima y su mitigación
La glucosa oxidasa es una enzima flavoproteínica que cataliza la oxidación mediante oxígeno molecular de la D-glucosa a D-glucono-1,5-lactona y peróxido de hidrógeno. Los cationes de metales de transición reducidos tales como, por ejemplo, Fe^{2+}, y algunos complejos de un metal de transición, pueden reaccionar con peróxido de hidrógeno. Estas reacciones forman radicales OH destructivos y los cationes oxidados correspondientes. La presencia de estos cationes de metales de transición recién formados puede inhibir a la enzima y reaccionar con el complejo metálico. También, el catión de metales de transición oxidado se puede reducir mediante los centros FADH_{2} de una enzima, o mediante el complejo de un metal de transición.
La inhibición del centro activo de una enzima o un complejo de un metal de transición por un catión de un metal de transición, así como las reacciones perjudiciales con radicales OH se pueden mitigar, incrementando así la sensibilidad y funcionalidad de los electrodos mediante la incorporación de polifosfatos no cíclicos, como se describe anteriormente. Debido a que el polifosfato/complejo de catión metálico normalmente tiene un alto potencial (de oxidación) redox, su velocidad de oxidación por el peróxido de hidrógeno normalmente es baja. Alternativamente, se puede emplear una enzima tal como, por ejemplo, la catalasa, para degradar el peróxido de hidrógeno.
Ejemplos
A menos que indique otra cosa, todos los reactivos químicos están disponibles en la Aldrich Chemical Co. (Milwaukee, WI) u otras fuentes. Ejemplos adicionales se proporcionan en los documentos WO 01/36660 y EP 1.230.248 respectivamente, titulado "Polymeric Transition Metal Complexes and Uses Thereof", presentada en la misma fecha junto con ésta. Con el fin de ilustrarlo, a continuación se muestra la síntesis de varios ligandos complejos de un metal de transición:
Ejemplo 1 Síntesis de 4-(5-carboxipentil)amino-2,2'-bipiridilo
Este ejemplo ilustra como se introduce un grupo reactivo carboxi en un derivado 2,2'-bipiridilo.
Síntesis del compuesto D
32
Al compuesto C (formado a partir de A y B de acuerdo con Wenkert, D.; Woodward, R.B., J. Org. Chem., 48, 283 (1983)) (5 g) disuelto en 30 ml de ácido acético en un matraz de fondo redondo de 100 ml se añadió 16 ml de bromuro de acetilo. La mezcla amarilla se calentó a reflujo durante 1,5 h y a continuación se llevó hasta sequedad en un rotoevaporador. El sólido amarillo pálido resultante de D era suficientemente puro para la siguiente etapa sin purificación adicional. Rendimiento: 95%.
Síntesis del compuesto E
A una suspensión agitada del compuesto D en 60 ml de CHCl_{3} se añadió 12 ml de PCl_{3} a temperatura ambiente. La mezcla se calentó a reflujo durante 2 h en atmósfera de N_{2} y a continuación se enfrió a temperatura ambiente. La mezcla de reacción se echó en 100 ml de hielo/agua. La fase acuosa se separó y se guardó. La fase orgánica se extrajo tres veces con H_{2}O (3 \times 60 ml) y a continuación se desechó. La mezcla de disoluciones acuosas se neutralizó con NaHCO_{3} en polvo hasta un pH aproximado de 7 a 8. El precipitado blanco resultante se recogió mediante filtración por succión, se lavó con H_{2}O (30 ml) y a continuación se secó sobre vacío a 50ºC durante 24 horas. Rendimiento: 85%.
Síntesis del compuesto F
El compuesto F se sintetizó a partir del compuesto E (5 g) y metil éster del ácido 6-aminocaproico (6 g) usando el método de aminación de bromuros de arilo catalizado por paladio descrito por Hartwig y colaboradores (Hartwig, J. F., y colaboradores, J. Org. Chem., 64, 5575 (1999)). Rendimiento: 90%.
Síntesis del compuesto G
El compuesto F (3 g) disuelto en 20 ml de MeOH se añadió a una disolución de NaOH (0,6 g) en 30 ml de H_{2}O. La disolución resultante seagitó a temperatura ambiente durante 24 horas y a continuación se neutralizó a pH 7 con HCl diluido. La disolución se saturó con NaCl y a continuación se extrajo con CHCl_{3}. El extracto de CHCl_{3} se evaporó hasta sequedad y a continuación se purificó mediante una columna de gel de sílice eluida con H_{2}O/CH_{3}CN al 10%. Rendimiento: 70%.
Ejemplo 2 Síntesis de 4-((6-aminohexil)amino)-2,2'-bipiridina
33
Este ejemplo ilustra la síntesis general de un 2,2'-bipiridilo con un grupo reactivo amina.
Síntesis del compuesto H
Una mezcla del compuesto E (2,5 g) y 1,6-diaminohexano (15 g) en un matraz de fondo redondo de 250 ml se calentó en atmósfera de N_{2} a 140ºC en baño de aceite durante 4-5 h. El exceso de 1,6-diaminohexano se eliminó por destilación de alto vacío a 90-120ºC. El producto se purificó mediante columna de gel de sílice, eluyendo con NH_{4}OH en alcohol isopropílico al 5%. Rendimiento: 70%.
Ejemplo 3 Síntesis de 1,1'-dimetil-2,2'-biimidazol
Este ejemplo ilustra la síntesis de derivados del 2,2'-biimidazol.
34
La etapa de alquilación se puede llevar a cabo consecutivamente de manera que se pueden introducir dos grupos alquilo diferentes. Por ejemplo:
35
Síntesis del compuesto K
A una disolución agitada del compuesto J (formado a partir de I de acuerdo con Fieselmann, B.F., y colaboradores, Inorg. Chem., 17, 2078 (1978)) (4,6 g, 34,3 mmol) en 100 ml de DMF seca en un matraz de fondo redondo de 250 ml enfriado en baño de hielo/agua se añadió NaH en porciones (60% en aceite mineral, 2,7 g, 68,6 mmol). Después de agitar la disolución a 0ºC durante una hora más en atmósfera de N_{2}, se añadió toluensulfonato de metilo (10,3 ml, 68,6 mmol) en pequeñas porciones usando una jeringa durante 30 minutos. Se prosiguió con la agitación de la disolución en baño de hielo/agua durante 1 h y a continuación a temperatura ambiente durante 3 h. El disolvente se eliminó por destilación al vacío. El residuo oscuro se trituró con éter y a continuación se filtró por succión y se secó sobre vacío. El producto se purificó por sublimación. Rendimiento: 80%.
Síntesis del compuesto L
El compuesto L se preparó usando el procedimiento descrito para la síntesis del compuesto K, excepto que solamente se usó un equivalente de cada uno de los compuestos J, NaH y toluensulfonato de metilo. El producto se purificó por sublimación.
Síntesis del compuesto M
A una disolución agitada del compuesto L (1 g, 6,8 mmol) en 20 ml de DMF seca en un matraz de fondo redondo de 50 ml enfriado en baño de hielo/agua se añadió NaH en porciones (60% en aceite mineral, 0,27 g, 6,8 mmol). Después de agitar la disolución durante una hora más a 0ºC en atmósfera de N_{2}, se añadió bromoacetato de etilo (0,75 ml, 6,8 mmol) en pequeñas porciones mediante una jeringa durante 15 minutos. Se prosiguió con la agitación de la disolución en baño de hielo/agua durante 1 h y a continuación a temperatura ambiente durante 3 h. El disolvente se eliminó por destilación al vacío. El producto se purificó mediante una columna de gel de sílice usando MeOH/CHCl_{3} al 10% como eluyente.
Síntesis del compuesto N
El compuesto M (1 g) se hidrolizó usando el procedimiento descrito para la síntesis del compuesto G. El producto se purificó mediante una columna de gel de sílice usando H_{2}O/CH_{3}CN al 10% como eluyente.
Ejemplo 4 Síntesis de ligandos heterobidentados 2-(2-piridil)imidazol
Este ejemplo ilustra una síntesis general de ligandos heterobidentados que contienen un anillo imidazol.
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36
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Síntesis del compuesto O
Una disolución de 6-metilpiridina-2-carboxaldehído (26 g, 0,21 mol) y glioxal (40%, 30 ml) en 50 ml de EtOH en un matraz de fondo redondo de tres bocas de 250 ml equipado con un termómetro y un embudo de adición se agitó en baño de NaCl/hielo. Cuando la disolución se enfrió por debajo de 5ºC, se añadió NH_{4}OH gota a gota a través del embudo de adición. La velocidad de adición se controló de manera que la temperatura de la disolución se mantuvo por debajo de 5ºC. Después de la adición, se prosiguió con la agitación de la disolución amarilla en baño de hielo durante 1 h y a continuación a temperatura ambiente durante toda la noche. Los cristales amarillo claro se recogieron mediante filtración por succión y se lavaron con H_{2}O (20 ml). Los cristales se resuspendieron en H_{2}O (200 ml) y se hirvieron brevemente, seguido de filtración por succión, para recoger el producto que se secó sobre alto vacío. Rendimiento: 35%.
Síntesis del compuesto P
Se añadió t-butóxido sódico (2 g, 20,8 mmol) en una porción a una disolución agitada del compuesto O (3 g, 18,9 mmol) en 50 ml de DMF seca. Después de que se hubo disuelto todo el t-butóxido sódico, se añadió yodometano (1,3 ml) gota a gota usando una jeringa. Se prosiguió con la agitación de la disolución a temperatura ambiente durante 2 h y a continuación la disolución se echó en H_{2}O (150 ml). El producto se extrajo con EtOAc, y el extracto se secó con Na_{2}SO_{4} anhidro y a continuación se evaporó para dar el compuesto P en bruto. El producto se purificó por separación en columna de gel de sílice usando MeOH/CHCl_{3} al 10% como eluyente. Rendimiento: 70%.
Ejemplo 5 Síntesis de complejos de un metal de transición con múltiples ligandos idénticos
Los complejos de un metal de transición que contienen múltiples ligandos bidentados o tridentados idénticos se pueden sintetizar en una sola etapa a partir de la sal haluro metálico y el ligando. Este ejemplo ilustra la síntesis de un complejo de osmio con tres ligandos bidentados 2,2'-biimidazol idénticos.
37
Síntesis del compuesto Q
Se mezcló hexacloroosmato de amonio (200 mg, 0,46 mmol) y el compuesto K (221 mg, 1,37 mmol) en 15 ml de etilenglicol en un matraz de fondo redondo de tres bocas de 100 ml equipado con un condensador de reflujo. La mezcla se desgasificó con N_{2} durante 15 minutos y a continuación se agitó en atmósfera de N_{2} a 200-210ºC durante 24 horas. El disolvente se eliminó mediante destilación de alto vacío a 90-100ºC. El producto en bruto de color verde se disolvió en 15 ml de H_{2}O y se agitó al aire para que se oxidase completamente al estado de oxidación Os (III) de color azul oscuro (24 horas aproximadamente). El producto se purificó en una columna de fase inversa LH-20 usando H_{2}O como eluyente. Rendimiento: 50%.
Ejemplo 6 Síntesis de complejos de un metal de transición con ligandos mixtos
Los complejos de un metal de transición que contienen múltiples tipos de ligandos se pueden sintetizar en etapas sucesivas. Primero, se sintetiza un complejo de un metal de transición intermedio que contiene un tipo deseado de ligando y el ligando(s) haluro, por ejemplo, cloruro. A continuación el intermedio se somete a una reacción de sustitución del ligando para desplazar el ligando(s) haluro con otro tipo de ligando deseado. La preparación del siguiente complejo de osmio ilustra el esquema general de síntesis.
38
Síntesis del compuesto U
Se suspendió hexacloroosmato de potasio (1 g, 2,08 mmol), compuesto K (0,67 g, 4,16 mmol) y LiCl (1 g, 23,8 mmol) en 40 ml de etilenglicol en un matraz de fondo redondo de tres bocas de 250 ml equipado con un condensador de reflujo. La suspensión se desgasificó con N_{2} durante 15 minutos y a continuación se agitó en atmósfera de N_{2} a 170ºC en baño de aceite durante 7-8 h, dando como resultado una disolución marrón oscura. El disolvente se eliminó mediante destilación de alto vacío en un baño a 90-100ºC. El sólido gomoso se trituró dos veces con acetona (2 \times 50 ml) y a continuación una vez con H_{2}O (50 ml). El producto se secó a 50ºC sobre alto vacío durante 24 horas.
Síntesis del compuesto W
Se preparó una suspensión del compuesto U (119 mg, 0,192 mmol) y 4-(4-carboxipiperidin)amino-2,2'-bipiridilo (preparado a partir del compuesto E e isonipecotato de etilo usando los procedimientos sintéticos de los compuestos F y G) en 10 ml de etilenglicol en un matraz de fondo redondo de tres bocas de 100 ml equipado con un condensador de reflujo. La suspensión se desgasificó con N_{2} durante 15 minutos y a continuación se agitó en atmósfera de N_{2} a 130ºC en baño de aceite durante 24 h. La disolución marrón oscura se enfrió a temperatura ambiente y a continuación se echó en EtOAc (50 ml). El precipitado se recogió mediante filtración por succión. El sólido marrón oscuro así obtenido era el compuesto W con osmio con un estado de oxidación 2+. Por comodidad para la purificación, el complejo de osmio 2+ se oxidó a complejo de osmio 3+ disolviendo el sólido marrón oscuro en 20 ml de H_{2}O y agitando la disolución al aire durante 24 horas. La disolución verde oscura resultante se echó en una disolución agitada de NH_{4}PF_{6} (1 g) en 20 ml de H_{2}O. El precipitado verde oscuro resultante de [Os(1,1'-dimetil-2,2'-biimidazol)_{2}(4-(4-carboxipiperidin)amino-2,2'- bipiridil)]^{3+}3PF_{6}^{-} se recogió mediante filtración por succión y se lavó con 5 ml de H_{2}O y a continuación se secó a 40ºC sobre alto vacío durante 48 h. El contraanión PF_{6}^{-} del [Os(1,1'-dimetil-2,2'-biimidazol)_{2}(4-(4-carboxipiperidin)amino-2,2'- bipiridil)]^{3+}3PF_{6}^{-} se intercambio por el anión cloruro, más soluble en agua. Se agitó una suspensión de la sal de PF_{6}^{-} del compuesto W (150 mg) y resina Cl^{-} (10 ml) en H_{2}O (20 ml) durante 24 horas, al final de las cuales todo el complejo de osmio se había disuelto. La disolución verde oscura se separó mediante filtración por succión y a continuación se liofilizó para dar el compuesto W.

Claims (28)

1. Un complejo de un metal de transición que tiene la fórmula:
39
en la que
M es cobalto, hierro, rutenio, osmio, o vanadio;
L se selecciona del grupo compuesto por:
40
41
R_{1}, R_{2}, y R'_{1} son independientemente grupos alquilo, alquenilo, o arilo sustituidos o no sustituidos;
R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R'_{3}, R'_{4}, R_{a}, R_{b}, R_{c} y R_{d} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, -OH, -NH_{2}, o alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, alcoxi, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo sustituidos o no sustituidos;
c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva;
X representa al menos un contraión;
d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos.
2. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que tanto R_{1}, R'_{1} como R_{2} son alquilo C_{1} a C_{12} no sustituido.
3. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que R_{3}, R_{4}, R_{5} y R_{6}, son -H.
4. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que L_{1} es un ligando monodentado.
5. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que L_{1} comprende un compuesto heterocíclico que contiene al menos un átomo de nitrógeno.
6. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que uno o más de L, L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} comprenden un compuesto heterocíclico acoplado a un esqueleto polimérico.
7. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 6, en el que L_{1} y L_{2} en combinación forman un ligando bidentado.
8. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que L_{1} y L_{2} en combinación forman un ligando bidentado.
9. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 8, en el que el ligando bidentado comprende una 2,2'-bipiridina que tiene la siguiente fórmula:
42
en la que R_{16}, R_{17}, R_{18}, R_{19}, R_{20}, R_{21}, R_{22} y R_{23} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, -OH, -NH_{2}, alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, alcoxi, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo o alquilo sustituidos o no sustituidos.
10. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que L_{1} y L_{2} en combinación forman un primer ligando bidentado y L_{3} y L_{4} en combinación forman un segundo ligando bidentado.
11. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 10, en el que al menos uno de entre el primer y segundo ligando bidentados se selecciona del grupo constituido por 2,2'-bipiridinas, 2,2'-biimidazoles, y 2-(2-piridil)-imidazoles sustituidos y no sustituidos.
12. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que M es osmio y el complejo de transición tiene la siguiente fórmula:
43
en la que
R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R_{16}, R_{17}, R_{19}, R_{20}, R_{22} y R_{23} son -H;
R_{1} y R_{2} son independientemente alquilos C_{1} a C_{12} sustituidos o no sustituidos; y
R_{18} y R_{21} son independientemente -H o alcoxi C_{1}-C_{12}, alquiltio C_{1}-C_{12}, alquilamino C_{1}-C_{12}, dialquilamino C_{2}-C_{24}, o alquilo C_{1}-C_{12} sustituidos o no sustituidos.
13. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 12, en el que al menos uno de R_{1}, R_{2}, R_{18} y R_{21} comprende un grupo reactivo seleccionado del grupo compuesto por carboxi, ésteres activados incluyendo ésteres de succinimidilo, de benzotriazolilo, o de arilo sustituidos por grupos sustractores de electrones tales como grupos sulfo, nitro, ciano, o halo; o ácidos carboxílicos activados mediante carbodiimidas, haluros de sulfonilo, éster sulfonatos, isocianatos, isotiocianatos, epóxidos, aziridinas, haluros, aldehídos, cetonas, aminas, acrilamidas, tioles, acil azidas, haluros de acilo, hidrazinas, hidroxilaminas, haluros de alquilo, imidazoles, piridinas, fenoles, sulfonatos de alquilo, halotriazinas, imido ésteres, maleimidas, hidrazidas, hidroxi, y grupos aril azido foto-reactivos.
14. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 12, en el que al menos uno de R_{1}, R_{2}, R_{18} y R_{21} está acoplado a un esqueleto polimérico.
15. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 1, en el que M es osmio y el complejo de transición tiene la siguiente fórmula:
44
en la que
R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R'_{3}, R'_{4}, R_{a}, y R_{c} son -H;
R_{d} es -H o metilo;
R_{b} es -H o alcoxi C_{1}-C_{12}, alquiltio C_{1}-C_{12}, alquilamino C_{1}-C_{12}, dialquilamino C_{2}-C_{24}, o alquilo C_{1}-C_{12} sustituidos o no sustituidos; y
R_{1}, R'_{1} y R_{2} son independientemente alquilos C_{1} a C_{12} sustituidos o no sustituidos.
16. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 15, en el que al menos uno de R_{1}, R_{2}, y R'_{1} comprende un grupo reactivo seleccionado del grupo compuesto por carboxi, ésteres activados incluyendo ésteres de succinimidilo, de benzotriazolilo, o de arilo sustituidos por grupos sustractores de electrones tales como grupos sulfo, nitro, ciano, o halo; o ácidos carboxílicos activados mediante carbodiimidas, haluros de sulfonilo, éster sulfonatos, isocianatos, isotiocianatos, epóxidos, aziridinas, haluros, aldehídos, cetonas, aminas, acrilamidas, tioles, acil azidas, haluros de acilo, hidrazinas, hidroxilaminas, haluros de alquilo, imidazoles, piridinas, fenoles, sulfonatos de alquilo, halotriazinas, imido ésteres, maleimidas, hidrazidas, hidroxi, y grupos aril azido foto-reactivos.
17. El complejo de un metal de transición de la reivindicación 15, en el que al menos uno de R_{1}, R_{2}, y R'_{1} está acoplado a un esqueleto polimérico.
18. Uso de un complejo de un metal de transición que tiene la fórmula:
45
en la que
M es hierro, cobalto, rutenio, osmio, o vanadio;
L es un ligando bidentado que comprende al menos un anillo imidazol;
c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva;
X representa al menos un contraión;
d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos, como transportadores redox.
19. El uso de la reivindicación 18, en el que L se selecciona del grupo compuesto por:
46
47
en las que
R_{1}, R_{2}, y R'_{1} son independientemente -H o grupos alquilo, alquenilo, o arilo sustituidos o no sustituidos; y
R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R'_{3}, R'_{4}, R_{a}, R_{b}, R_{c} y R_{d} son independientemente -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NO_{2}, -CN, -CO_{2}H, -SO_{3}H, -NHNH_{2}, -SH, -OH, -NH_{2}, o alcoxicarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, alcoxi, alquilamino, dialquilamino, alcanoilamino, arilcarboxamido, hidrazino, alquilhidrazino, hidroxilamino, alcoxilamino, alquiltio, alquenilo, arilo, o alquilo sustituidos o no sustituidos.
20. El uso de la reivindicación 18, en el que L_{1} comprende un compuesto heterocíclico que contiene al menos un átomo de nitrógeno.
21. El uso de la reivindicación 18, en el que uno o más de L, L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} comprenden un compuesto heterocíclico acoplado a un esqueleto polimérico.
22. El uso de la reivindicación 18, en el que al menos uno de L, L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} está acoplado a un esqueleto polimérico.
23. Un polímero que comprende:
un esqueleto polimérico; y
un complejo de un metal de transición que tiene la siguiente fórmula:
48
en la que
M es hierro, cobalto, rutenio, osmio, o vanadio;
L es un ligando bidentado que comprende al menos un anillo imidazol;
c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva;
X representa al menos un contraión;
d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos,
en la que al menos uno de L, L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} está acoplado a un esqueleto polimérico.
24. El polímero de la reivindicación 23, en el que el esqueleto polimérico se selecciona del grupo compuesto por copolímero de estireno/anhídrido maleico, copolímero de metilviniléter/anhídrido maleico, copolímero de poli(cloruro de 4-vinilbencilo), copolímero de poli(alilamina), copolímero de poli(4-vinilpiridina), poli(4-vinilpiridina), poli(N-vinilimidazol), y poli(4-estiren sulfonato).
25. Un sensor que comprende:
un electrodo de trabajo;
un contra-electrodo; y
un transportador redox situado próximo al electrodo de trabajo, teniendo el transportador redox la fórmula:
49
en la que
M es hierro, cobalto, rutenio, osmio, o vanadio;
L es un ligando bidentado que comprende al menos un anillo imidazol;
c es un número entero seleccionado entre -1 y -5 o +1 y +5 que indica una carga negativa o positiva;
X representa al menos un contraión;
d es un número entero entre 1 y 5 que representa el número de contraiones, X; y
L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} son ligandos.
26. El sensor de la reivindicación 25, que comprende adicionalmente una enzima situada próxima al electrodo de trabajo.
27. El sensor de la reivindicación 25, en el que al menos uno de L, L_{1}, L_{2}, L_{3} y L_{4} está acoplado a un esqueleto polimérico.
28. El sensor de la reivindicación 25, en el que el transportador redox no está dispuesto lixiviablemente sobre el electrodo de trabajo.
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