ES2360436A1 - Silesquioxanos oligomericos poliedricos que contienen grupos azida o azol, procedimiento de obtencion y usos. - Google Patents
Silesquioxanos oligomericos poliedricos que contienen grupos azida o azol, procedimiento de obtencion y usos. Download PDFInfo
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Abstract
La presente invención se refiere a un grupo de compuestos que son silsesquioxanos oligoméricos poliédricos que contienen un grupo azida o azol en su estructura, a un procedimiento de obtención de dichos compuestos y a sus usos en distintas aplicaciones de fabricación de materiales tales como composites, clústeres, polímeros, dendrímeros, materiales ópticos o cristales líquidos, como ligandos de iones metálicos en procedimientos de análisis de éstos, en la preparación de catalizadores, como biosensores, como transportador de fármacos o para la fabricación de cosméticos.
Description
Silsesquioxanos oligoméricos poliédricos que
contienen grupos azida o azol, procedimiento de obtención y
usos.
La presente invención se refiere a un grupo de
compuestos que son silsesquioxanos oligoméricos poliédricos que
contienen un grupo azida o azol en su estructura, a un procedimiento
de obtención de dichos compuestos y a sus usos en distintas
aplicaciones de fabricación de materiales o en la industria
farmacéutica y cosmética.
\vskip1.000000\baselineskip
Los silsesquioxanos oligoméricos poliédricos
completamente condensados (POSS) son unos materiales híbridos
inorgánicos-orgánicos únicos de dimensiones
nanométricas y con composición química (RSiO_{1 .
5})_{n}, que se pueden sintetizar fácilmente mediante la
condensación hidrolítica de monómeros organosilícicos trifuncionales
RSiX_{3} (R = grupo orgánico; X = halógeno o grupo alcóxido).
Gracias a su núcleo inorgánico rígido, los POSS
están dotados de una considerable estabilidad térmica y química.
Aunque esta familia de compuestos se conoce desde hace más de 60
años, hasta la pasada década la mayoría de los derivados POSS
habitualmente disponibles carecían de la funcionalidad suficiente
para la mayoría de sus posibles aplicaciones químicas. El
descubrimiento de nuevas reacciones de autoensamblado espontáneo
(Daré, E. O.; Liu, L.-K.; Peng, J. Dalton Trans. 2006,
3668-3671) que permiten un fácil acceso a una gran
variedad de nuevos armazones POSS, el desarrollo de metodologías
generales y eficientes para la manipulación sintética de sus grupos
sustituyentes orgánicos y la reciente disponibilidad comercial de
una gran variedad de monómeros simples a escala multigramo, están
contribuyendo al gran desarrollo de la química de los POSS en los
últimos años.
Se han descrito numerosas y variadas
aplicaciones de estos compuestos en los últimos años en campos tan
diversos como los polímeros, materiales composite, dendrímeros,
materiales ópticos, cristales líquidos, transportadores de fármacos,
catalizadores metálicos y cosméticos (Bourbigot, S.; Duquesne, S.;
Jama, C. Macromol. Symp. 2006, 233, 180-190).
Los monómeros POSS más interesantes y prometedores son los armazones
T_{8}, de estructura cubo-octamérica, altamente
simétricos y topológicamente ideales con fórmula molecular (RSiO_{1
. 5})_{8}. Entre ellos, el octahidridooctasilsesquioxano,
el compuesto T_{8} más simple, junto con el
octaviniloctasilsesquioxano, el octafeniloctasilsesquioxano, el
octaquis(3-aminopropil)octasilsesquioxano
y el
octaquis(3-cloropropil)octasilsesquioxano
han sido los precursores más útiles para la preparación de una gran
variedad de armazones T_{8} altamente funcionalizados.
Un punto clave para todos los posibles usos de
estos monómeros POSS básicos es la facilidad con la que se pueden
modificar sus sustituyentes orgánicos de forma controlada y
altamente eficiente para producir nuevas moléculas preparadas para
su posterior transformación. Puesto que estas moléculas T_{8}
presentan ocho puntos de funcionalización y una transformación
parcial de éstos produce una mezcla compleja de productos que
generalmente es difícil de separar, es fundamental que la reacción
elegida para esta tarea proceda de forma altamente eficiente. Existe
un buen número de reacciones de derivatización que son adecuadas
para este propósito, aunque se debe evitar el uso de medios
fuertemente ácidos, básicos u oxidantes que puedan comprometer la
estabilidad del armazón inorgánico del POSS. Numerosas reacciones
catalizadas por metales de transición como la hidrosililación, la
reacción de metátesis cruzada de olefinas o los acoplamientos de
Heck, Suzuki o Sonogashira; las reacciones de acilacion y de adición
de Michael de aminas; las reacciones de substitución aromática
electrofílica; y las reacciones de adición radicalaria de tioles o
de R_{2}PH a alquenos, se han utilizado todas para este propósito
de forma muy exitosa. Sorprendentemente, la reacción de cicloadición
1,3-dipolar de Huisgen (Meldal, M.; Tornoe, C. W.
Chem. Rev. 2008, 108, 2952-3015) de
azidas con alquinos, un ejemplo paradigmático de reacción
"click" (Kolb, H. C.; Finn, M. G.; Sharpless, K. B. Angew.
Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2004-2021) que
ha demostrado ser un método robusto y fiable para la
funcionalización eficiente de una amplia variedad de moléculas en
condiciones suaves, ha sido utilizada muy poco en la química de los
POSS debido a la falta de derivados POSS con la funcionalidad
adecuada (Ak, M.; Gacal, B.; Kiskan, B.; Yagci, Y.; Toppare, L.
Polymer 2008, 49, 2202-2210).
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención proporciona una serie de
compuestos octa-azida-POSS con
simetría 3-D cúbica perfecta y una exploración
inicial de las condiciones de reacción para su octafunctionalización
con una variada colección de alquinos mediante la reacción de
cicloadición 1,3-dipolar
azida-alquino catalizada por cobre(I)
(CuAAC).
\newpage
En un primer aspecto, la presente invención se
refiere a un compuesto de fórmula (I):
donde R_{1} es un alquilo
C_{1}-C_{10} sustituido o no sustituido o un
arilo sustituido o no sustituido
y
R_{2} se selecciona entre un grupo azida
(N_{3}) o un grupo triazol (C_{2}H_{3}N_{3}) sustituido o no
sustituido.
\vskip1.000000\baselineskip
El término "alquilo" se refiere, en la
presente invención, a cadenas alifáticas, lineales o ramificadas,
que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, por ejemplo, metilo, etilo,
n-propilo, i-propilo, n-butilo,
terc-butilo, sec-butilo, n-pentilo,
n-hexilo, etc. Preferiblemente el grupo alquilo
tiene entre 1 y 5 átomos de carbono. Más preferiblemente
n-propilo, n-butilo o
n-pentilo. Los grupos alquilo pueden estar
opcionalmente sustituidos por uno o más sustituyentes tales como
halógeno, hidroxilo, azida, ácido carboxílico o un grupo sustituido
o no sustituido seleccionado de entre amino, amido, éster
carboxílico, éter, tiol, acilamino o carboxamido. Cuando el grupo
alquilo está sustituido, lo está preferentemente por uno o varios
grupos amina, amida o éter, que a su vez pueden estar o no
sustituidos por grupos alquilo, amida, cicloalquilo o éteres y estos
a su vez, pueden estar igualmente sustituidos o no.
El término "arilo" se refiere en la
presente invención a una cadena carbocíclica aromática, que tiene de
6 a 18 átomos de carbono, pudiendo ser de anillo único ó múltiple,
en este último caso con anillos separados y/o condensados. Se pueden
dar como ejemplos de grupo arilo, pero no limitativamente, los
grupos: fenilo, naftilo, indenilo, etc. Preferiblemente el grupo
arilo es un fenilo.
El término "heteroarilo" se refiere, en la
presente invención, a un radical estable monocíclico o bicíclico de
3 a 15 miembros, que está insaturado, saturado o parcialmente
saturado, y que consiste en átomos de carbono y al menos en un
heteroátomo seleccionado del grupo que consiste en nitrógeno,
oxígeno o azufre. Preferiblemente tiene de 4 a 8 miembros con uno o
más heteroátomos y más preferiblemente de 5 a 6 miembros con uno o
más heteroátomos.
Ejemplos de heterociclos pueden ser, no
limitativamente: azepinas, Índoles, imidazoles, isotiazoles,
tiadiazoles, furano, tetrahidrofurano, benzimidazol, benzotiazol,
piperidina, piperazina, purina, quinolina.
El término "éter" se refiere a un grupo
R-O-R' donde R y R' son grupos
alquilo como definidos anteriormente.
Una realización preferida de la presente
invención es un compuesto de fórmula (I) donde R_{2} es un grupo
azida.
\newpage
En un segundo aspecto, la presente invención se
refiere a un compuesto de formula (II)
donde
R_{1} es un alquilo
C_{1}-C_{10} sustituido o no sustituido;
R_{3} se selecciona entre hidrógeno, o un
grupo alquilo C_{1}-C_{10} sustituido o no
sustituido, arilo sustituido o no sustituido, heteroarilo sustituido
o no sustituido, éter, C(O)OR_{4} o X;
R_{4} es un grupo alquilo
C_{1}-C_{10} sustituido o no sustituido.
X es un grupo colorante orgánico capaz de emitir
o absorber en el UV-VIS.
\vskip1.000000\baselineskip
Los POSS son susceptibles de ser funcionalizados
(fotosensibilizados) con colorantes orgánicos con emisión en todo el
espectro visible (desde el azul hasta el rojo) siempre que éstos
presenten buenas propiedades térmicas y alta fotoestabilidad
química, alto rendimiento cuántico de fluorescencia, bajo
rendimiento de formación de estado tripletes, altos coeficientes de
absorción molar.
Colorantes que sirven de ejemplos no limitativos
que cumplen estos requisitos y que podrían anclarse a unidades POSS
descritas en la presente invención pertenecen a la familia de:
- \sqbullet
- Hemocianinas (LDS698, LDS725, LDS 730, etc); emisión en el rojo-IR cercano.
- \sqbullet
- Xantenos (Rh6G, Rh640, Sulforodamina B; etc.); emisión en el naranja-rojo.
- \sqbullet
- 4,4-difluoro-4-borata-3a-azonia-4a-aza-s-indacenos (PM546, PM567, PM597, PM605, etc); emisión en el verde-amarillo.
- \sqbullet
- Cumarinas (C440, C480, C503, C540A, etc..), emisión en el azul-verde.
\vskip1.000000\baselineskip
Una realización preferida de la presente
invención es un compuesto de fórmula (II) donde R_{1} es un
alquilo C_{1}-C_{5}. En una realización más
preferida, R_{1} es propilo.
Una realización preferida de la presente
invención es un compuesto de fórmula (II) donde R_{3} es
fenilo.
Una realización preferida de la presente
invención es un compuesto de fórmula (II) donde R_{3} es un grupo
-(CH_{2})_{n}-OH, donde n tiene un valor
de 1 a 4.
Una realización preferida de la presente
invención es un compuesto de fórmula (II) donde R_{3} es un
grupo
-O-[(CH_{2})_{n}-O]_{p}-(CH_{2})_{n}-OH donde n tiene un valor entre 1 y 4 y p tiene un valor entre 0 y 7.
-O-[(CH_{2})_{n}-O]_{p}-(CH_{2})_{n}-OH donde n tiene un valor entre 1 y 4 y p tiene un valor entre 0 y 7.
Una realización preferida de la presente
invención es un compuesto de fórmula (II) donde R_{3} es un
grupo
-(CH_{2})_{n}-G, donde G es un monosacárido, oligosacárido o derivado de monosacárido o de oligosacárido. Preferiblemente los monosacáridos se seleccionan entre pentosas, hexosas o sus derivados hemiacetálicos. En una realización aún más preferida, G se selecciona entre el siguiente grupo:
-(CH_{2})_{n}-G, donde G es un monosacárido, oligosacárido o derivado de monosacárido o de oligosacárido. Preferiblemente los monosacáridos se seleccionan entre pentosas, hexosas o sus derivados hemiacetálicos. En una realización aún más preferida, G se selecciona entre el siguiente grupo:
Los derivados de monosacáridos adecuados para la
presente invención pueden ser tioglicósidos (con un átomo de S
unido al carbono anomérico), C-glicósidos (con un
átomo de C unido al carbono anomérico), N-glicósidos
(con un átomo de N unido al carbono anomérico) u
O-glicósidos (con un átomo de O unido al carbono
anomérico).
Otra realización preferida de la presente
invención es un compuesto de fórmula (II) donde R_{4} es alquilo
C_{1}-C_{4}. En una realización más preferida,
R_{4} es metilo.
Un segundo aspecto de la presente invención es
un procedimiento de obtención de un compuesto de fórmula (I)
mediante una reacción de transferencia del grupo diazo que comprende
hacer reaccionar un compuesto de fórmula (III)
donde R_{1} se define como en la
reivindicación
1;
con una azida de fórmula YSO_{2}N_{3}, donde
Y es un grupo que se selecciona entre imidazol,
CF_{3}(CF_{2})_{m},
CHF_{2}CF_{2}O(CF_{2})_{m} donde m es un valor
de 0 a 5, en presencia de una sal de un metal de transición y una
base y en un medio que comprende agua, un alcohol y un disolvente
orgánico.
En una realización preferida, la sal del metal
de transición se selecciona entre una sal de Cu, Ni, Zn o Co.
En otra realización preferida, la sal del metal
de transición se selecciona entre sulfatos, cloruros o acetatos.
En una realización preferida, la base se
selecciona entre NaHCO_{3}, Na_{2}CO_{3}, K_{2}CO_{3},
aminas terciarias o aminas aromáticas.
En otra realización preferida, el alcohol se
selecciona entre metanol, etanol, isopropanol, terbutanol o mezclas
de los mismos.
En otra realización preferida, el disolvente
orgánico se selecciona entre tolueno, dietil éter, tetrahidrofurano,
dioxano, acetonitrilo o mezclas de los mismos.
En una realización preferida, la presente
invención se refiere a un procedimiento de obtención de un compuesto
de fórmula (II) que comprende hacer reaccionar un compuesto de
fórmula (I) con un compuesto de fórmula (IV)
donde R_{3} se define como
anteriormente,
en presencia de un catalizador o precatalizador
de Cu y en un medio que comprende un disolvente orgánico o sus
mezclas con agua.
\vskip1.000000\baselineskip
En una realización preferida, además se añade
una base a la mezcla de reacción. En una realización más preferida,
dicha base es diisopropiletilamina.
En otra realización preferida, el catalizador se
selecciona entre (EtO)_{3}P\cdotCuI, complejos de
Cu(I) con carbenos N-heterocíclicos (como por
ejemplo el
(N,N'-bis(2,6-diisopropilfenil)imidazol-2-ilideno)CuCI)
o
Cu(tris(2-dioctadecilaminoetil)amina)Br.
En otra realización preferida, el precatalizador
se selecciona entre una sal de Cu(II) sobre ascorbato, cobre
metálico o carbono, o una sal de Cu(I) sobre polímeros
insolubles o soportes inorgánicos.
En otra realización preferida, el disolvente
orgánico se selecciona entre tolueno, tetrahidrofurano, dioxano o
diclorometano.
En un último aspecto, la presente invención se
refiere a los diferentes usos de los compuestos descritos
anteriormente que pueden ser para la fabricación de materiales tales
como composites, clústeres, polímeros, dendrímeros, materiales
ópticos o cristales líquidos, como ligandos de iones metálicos en
procedimientos de análisis de éstos, en la preparación de
catalizadores, como biosensores, como transportador de fármacos o
para la fabricación de cosméticos.
Los POSS con grupos triazol son especialmente
adecuados para los usos mencionados por la capacidad del grupo
triazol como ligando de metales (síntesis de catalizadores,
biosensores y análisis selectivos de metales). El núcleo inorgánico
de POSS, de dimensiones nanométricas y de alta simetría, aporta una
gran estabilidad térmica y mecánica a los materiales preparados a
partir de estos compuestos.
Estos sistemas tienen aplicaciones como láser de
colorante, sensores moleculares, etiquetas fluorescentes,
componentes en sistemas electroluminiscentes, biomarcadores, o
diagnostico por imagen. Un uso preferido de los compuestos de la
presente invención es su aplicación para la fabricación de diodos
orgánicos de emisión de luz, también conocidos como OLED (Organic
Light-Emitting Diode), que es un diodo que se
basa en una capa electroluminiscente formada por una película de
componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación
eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos. Las
características físico-químicas de los compuestos
descritos en esta invención hacen que sean útiles para formar dicha
capa luminiscente en un OLED.
A lo largo de la descripción y las
reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no
pretenden excluir otras características técnicas, aditivos,
componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos,
ventajas y características de la invención se desprenderán en parte
de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los
siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración,
y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación se ilustrará la invención
mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de
manifiesto la especificidad y efectividad de los compuestos de la
presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ha preparado el compuesto 2 a partir del
correspondiente octaamino-POSS 1 mediante una
reacción de transferencia de grupo diazo muy eficiente. El compuesto
1 está disponible comercialmente en forma de sal de octahidrocloruro
que se puede obtener fácilmente en cantidades de gramos utilizando
un precursor organosilícico muy barato como material de partida. Se
han estudiado dos reactivos de transferencia de grupo diazo para la
síntesis de 2: la azida de
trifluorometano-1-sulfonilo (triflil
azida), que ha sido profusamente utilizada en la preparación de
azidas orgánicas a partir de las correspondientes aminas primarias,
sobre todo en la química de carbohidratos y la azida de
nonafluorobutano-1-sulfonilo
(nonaflil azida). La triflil azida es potencialmente explosiva,
tiene una vida útil relativamente corta y debe ser preparada
inmediatamente antes de su uso a partir de anhídrido tríflico y
azida sódica en forma de disolución en diclorometano o en tolueno.
En cambio, la nonaflil azida es estable a temperatura ambiente, se
puede destilar y mantener como un reactivo puro a 4ºC sin
descomposición para su uso posterior, y es fácil de obtener a partir
de fluoruro de nonaflilo, un reactivo barato y fácilmente
disponible. En un análisis inicial de las condiciones de reacción
(Tabla 1), se identificaron dos factores claves para obtener un
óptimo rendimiento de 2. El primero es el procedimiento empleado
para la necesaria neutralización de 1\cdot8HCl a la amina libre,
que es difícil de lograr sin poner en peligro la estabilidad del
armazón de Si/O. La neutralización in situ incorporando un
exceso de NaHC03 en la reacción de transferencia de grupo diazo
(Tabla 1, entradas 2-6) proporcionó rendimientos
mejores que el tratamiento previo de 1\cdot8HCl con la resina
Amberlite IRA-400H en metanol, que había sido
descrita con anterioridad para llevar a cabo esta neutralización
(Tabla 1, entrada 1). El segundo factor que afecta al rendimiento es
el disolvente. Para conseguir solubilizar todos los componentes de
la reacción fue necesario utilizar mezclas homogéneas conteniendo
agua, un alcohol simple y un disolvente orgánico apolar. En el caso
de la triflil azida, se usó tolueno como disolvente orgánico apolar
(Tabla 1, entradas 1-5), mientras que para
solubilizar la nonaflil azida fue necesario utilizar dietil éter
(Tabla 1, entrada 6). Los mejores rendimientos se obtuvieron con
mezclas que contenían etanol o isopropanol como componente
alcohólico (Tabla 1, entradas 3, 4 y 6). En las reacciones a escala
de gramos, el orden de adición de reactivos era también importante.
Cuando se añadió NaHCO_{3} a una disolución acuosa de 1\cdot8HCl
y CuSO_{4}\cdotH_{2}O, se formó un precipitado azul formado
probablemente por una mezcla de complejos 1/Cu(II). En estas
condiciones, el rendimiento suele reducirse a la mitad debido a la
naturaleza heterogénea persistente de la reacción. La precipitación
puede evitarse en gran medida adicionando el NaHCO_{3} en último
lugar y en pequeñas porciones bajo una buena agitación.
Este ensayo ha demostrado que la nonaflil azida
es el reactivo de elección para esta transformación, tanto por su
mayor eficiencia como por su mucho menor costo. Con arreglo a la
condiciones optimizadas (Tabla 1, entrada 6), el compuesto 2 fue
obtenido como un líquido viscoso con un 67% de rendimiento tras
purificación cromatográfica, lo que representa un excelente
rendimiento de >95% por grupo amino en la reacción de
transferencia de grupo diazo. La estructura de 2 fue confirmada de
forma inequívoca a partir de sus datos de espectrometría de masas de
alta resolución (HRMS), espectroscopia infrarroja
(FT-IR) y de resonancia magnética nuclear (RMN). Una
banda intensa a 2099 cm^{-1} en el espectro de infrarrojo,
característica del grupo azida, un solo conjunto de señales en los
espectros de RMN de ^{1}H y de ^{13}C, y un singlete en el
espectro de RMN de ^{29}Si, demostraron la perfecta simetría
3-D cúbica de este compuesto. Dado que las azidas
son potencialmente explosivas, se ha evaluado el perfil de seguridad
de 2 mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis
termogravimétrico (TGA). El estudio mostró que se inicia una lenta
descomposición térmica del compuesto 2 a 237ºC, que está muy por
encima de la temperatura necesaria para llevar a cabo la reacción de
cicloadición térmica, sin exhibir las características típicas de un
comportamiento explosivo, con una pérdida de peso de sólo un 27% en
el mismo rango de temperatura aproximadamente que la exoterma de
DSC. Por lo tanto, se puede preparar la octa-azida
POSS 2 en cantidades multigramo y almacenarla para su uso posterior
sin ningún tipo de cuidado especial.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
- ^{a}Condiciones de reacción: 4\cdot8HCl (1 mol-equiv), R_{F}SO_{2}N_{3} (R_{F} = CF_{3}, ca. 36 mol-equiv; R_{F} = (CF_{2})_{3}CF_{3}, 24 mol-equiv), CuSO_{4}\cdot5H_{2}O (0.5 mol-equiv), NaHCO_{3} (32 mol-equiv), temp. amb, 16 h. ^{b}Rendimiento de producto puro tras cromatografía. ^{c}El compuesto 1 se añadió a la reacción en disolución de MeOH preparada agitando una suspensión de 1\cdot8HCl en este disolvente con un exceso de Amberlite IRA-400/OH a 0ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Una vez optimizado el procedimiento para la
preparación de la octa-azida POSS 2 de forma
eficiente en cantidades multigrado, se estudió a continuación su
octa-funcionalización con alquinos simples mediante
CuAAC (Esquema 1). Utilizando fenil acetileno como modelo, se
ensayaron diferentes catalizadores de cobre y disolventes para la
síntesis del producto octatriazolil-POSS
correspondiente 4a (Tabla 1, entradas 1-4). Aunque
todas las condiciones ensayadas proporcionaron rendimientos
excelentes de 4a (Tabla 2, entradas 1-4) con una
completa regioselectividad utilizando un 5% molar de catalizador de
cobre con respecto al alquino, los tiempos de reacción variaron
ampliamente. Las reacciones fueron lentas cuando la cicloadición se
llevó a cabo en condiciones homogéneas en tolueno usando el
catalizador soluble (EtO)_{3}P\cdotCuI o los
catalizadores [(IPr)CuCI] (IPr =
N,N'-bis(2,6-diisopropilfenil)imidazol-2-ilideno)
y [Cu(C18_{6}tren)]Br (C18_{6}tren =
tris(2-dioctadecilaminoetil)amina)
descritos recientemente, en presencia de una base (Tabla 2, entradas
1-3), con tiempos de reacción que disminuían en este
mismo orden. Sin embargo, la reacción más rápida y el mejor
rendimiento (>99% por grupo azida) se consiguió con el sistema
precatalizador CuSO_{4}\cdotH_{2}O/ascorbato sódico utilizando
una mezcla bifásica de disolventes CH_{2}Cl_{2}/agua a
temperatura ambiente (Tabla 2, entrada 6). El estudio se extendió a
otros alquinos simples 3b-e y se encontró que el
proceso toleraba una amplia gama de grupos funcionales y condiciones
de reacción para proporcionar los correspondientes productos
octatriazolil-POSS 4b-e de forma
regioselectiva y con buenos rendimientos.
Cuando las condiciones óptimas de reacción
empleando CuSO_{4}\cdotH_{2}O/ascorbato sódico a temperatura
ambiente dieron como resultado reacciones lentas (Tabla 2, entrada
5), los catalizadores solubles funcionaron de forma muy eficiente en
condiciones homogéneas y con irradiación de microondas, con tiempos
de reacción muy reducidos (Tabla 2, entradas 6-13).
El catalizador [Cu(C18_{6}tren)]Br, que es soluble en
hexano, es particularmente atractivo en el caso de los alquinos
hidrófilos (Tabla 2, entradas 7-10) y ofrece un
método de tratamiento del crudo de reacción muy sencillo mediante
una simple extracción líquido-líquido con
hexano/MeOH, que permite eliminar completamente el catalizador de
cobre en la fracción de hexano y proporciona el producto de reacción
puro en la fracción de metanol, libre de impurezas de cobre. Además,
este fue el más eficiente de los tres catalizadores solubles de
cobre(I) ensayados. Como ya se ha observado en el caso del
precursor 2, todos los nuevos productos
octatriazolil-POSS 4 preparados mostraron un único
conjunto de señales en los espectros de RMN de ^{1}H y ^{13}C y
un singlete en el espectro de ^{29}Si RMN, como era de esperar
para una simetría molecular 3-D cúbica perfecta.
Esquema
1
Síntesis de compuestos
octatriazolil-POSS 4 por reacción CuAAC de 2 con
alquinos
terminales
Una vez desarrollada la metodología necesaria
para la síntesis y la derivatización eficiente del
octa-azido-POSS 2 con alquinos
simples, nos dispusimos a aplicarla a la preparación de
nanoplataformas funcionales más complejas. Para este proceso, se
seleccionaron el ensamblado de un glicoconjugado POSS multivalente
(4g) y de un clúster POSS-colorante fluorescente
(4h). Los glicoconjugados multivalentes sintéticos son unos
compuestos muy interesantes para el estudio de los procesos de
reconocimiento carbohidrato-proteína que tienen
además una serie de posibles aplicaciones que incluyen la prevención
de la adhesión temprana de patógenos a las células epiteliales del
huésped, la neutralización de virus y toxinas, la preparación de
vacunas y la administración selectiva de fármacos guiada mediante
carbohidratos. Por otra parte, las moléculas fluorescentes
multiméricas se han utilizado como quimiosensores de H^{+} o de
iones metálicos, como sondas biológicas, como blanqueantes ópticos,
en dispositivos captadores de luz o como compuestos potencialmente
útiles para la preparación de diodos emisores de luz orgánicos
(OLED). Se prepararó en primer lugar el glico-POSS
4f a partir de 2 mediante reacción CuAAC, tanto en condiciones
homogéneas como bifásicas, con el
\alpha-D-manopiranósido de
propargilo 3f protegido con grupos acetales (Tabla 2, entradas
12-14). Como ya se había observado en el caso de los
alquinos simples, los mejores rendimientos se obtuvieron con
CuSO_{4}/ascorbato sódico en una mezcla CH_{2}Cl_{2}/H_{2}O
a temperatura ambiente (Tabla 2, entrada 14). La desprotección de 4f
en condiciones ácidas suaves por tratamiento con ácido
trifluoroacético en metanol a temperatura ambiente transcurrió sin
afectar a la estabilidad del núcleo inorgánico del POSS para dar el
glico-POSS octamanósido 4g con un 90% de
rendimiento. De igual forma, la reacción de 2 con el colorante
fluorescente boro dipirrometeno (BODIPY®) 3h, funcionalizado con un
grupo etinilfenilo [Ulrich, G.; Ziessel, R. J. Org. Chem.
2004, 69, 2070-2083] utilizando
CuSO_{4}\cdot5H_{2}O/ascorbato sódico en
CH_{2}Cl_{2}/H_{2}O proporcionó el clúster fluoróforo 4h con
buen rendimiento (Tabla 2, entrada 15).
Claims (33)
1. Compuesto de fórmula (I)
\vskip1.000000\baselineskip
- donde R_{1} es un alquilo C_{1}-C_{10} sustituido o no sustituido o un arilo sustituido o no sustituido y
- R_{2} se selecciona entre un grupo azida (N_{3}) o un grupo triazol (C_{2}H_{3}N_{3}) sustituido o no sustituido.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un compuesto según la reivindicación 1, donde
R_{2} es un grupo azida.
3. Un compuesto según la reivindicación 1, donde
R_{2} es un grupo triazol.
4. Un compuesto de formula (II) según la
reivindicación 3,
\vskip1.000000\baselineskip
donde
- R_{1} es un alquilo C_{1}-C_{10} sustituido o no sustituido o arilo sustituido o no sustituido;
- R_{3} se selecciona entre hidrógeno, o un grupo alquilo C_{1}-C_{10} sustituido o no sustituido, arilo sustituido o no sustituido, heteroarilo sustituido o no sustituido, éter, C(O)OR_{4} o X;
- R_{4} es un grupo alquilo C_{1}-C_{10} sustituido o no sustituido;
- X es un grupo colorante orgánico capaz de emitir o absorber en el UV-VIS.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Un compuesto según la reivindicación 4 donde
R_{1} es un alquilo C_{1}-C_{5}.
6. Un compuesto según la reivindicación 5 donde
R_{1} es propilo.
7. Un compuesto según la reivindicación 4 donde
R_{1} es fenilo.
8. Un compuesto según la reivindicación 4 donde
R_{3} es un grupo -(CH_{2})_{n}-OH
donde n tiene un valor entre 1 y 6.
9. Un compuesto según la reivindicación 4 donde
R_{3} es un grupo
-O-[(CH_{2})_{n}-O]_{p}-(CH_{2})_{n}-OH
donde n tiene un valor entre 1 y 4 y p tiene un valor entre 0 y
7.
10. Un compuesto según la reivindicación 4 donde
R_{3} es un grupo -(CH_{2})_{n}-G,
donde n es un valor de 1 a 6 y G es un oligosacárido, monosacárido o
derivado de monosacárido u oligosacárido.
11. Un compuesto según la reivindicación 10
donde el monosacárido se selecciona entre hexosas, pentosas o sus
derivados hemiacetálicos.
12. Un compuesto según la reivindicación 10
donde G se selecciona entre el siguiente grupo:
\vskip1.000000\baselineskip
13. Un compuesto según la reivindicación 4 donde
R_{4} es alquilo C_{1}-C_{4}.
14. Un compuesto según la reivindicación 13
donde R_{4} es metilo.
15. Procedimiento de obtención de un compuesto
de fórmula (I) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14
mediante una reacción de transferencia del grupo diazo que comprende
hacer reaccionar un compuesto de fórmula (III)
\vskip1.000000\baselineskip
- donde R_{1} se define como en la reivindicación 1;
- con una azida de fórmula YSO_{2}N_{3}, donde Y es un grupo que se selecciona entre imidazol, CF_{3}(CF_{2})_{m}, CHF_{2}CF_{2}O(CF_{2})_{m} donde m es un valor de 0 a 5, en presencia de una sal de un metal de transición y una base, y en un medio que comprende un disolvente orgánico.
\vskip1.000000\baselineskip
16. Procedimiento según la reivindicación 15
donde la sal del metal de transición se selecciona entre una sal de
Cu, Ni, Zn o Co.
17. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 15 ó 16 donde la sal del metal de transición se
selecciona entre sulfatos, cloruros o acetatos.
18. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 17 donde la base se selecciona entre
NaHCO_{3}, Na_{2}CO_{3}, K_{2}CO_{3}, aminas terciarias o
aminas aromáticas.
19. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 18 donde el medio de reacción además comprende
un alcohol que se selecciona entre metanol, etanol, isopropanol,
terbutanol, n-propanol, n-butanol o
mezclas de los mismos.
20. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 19 donde el disolvente orgánico se selecciona
entre tolueno, dietil éter, tetrahidrofurano, dioxano, acetonitrilo
o mezclas de los mismos.
21. Procedimiento de obtención de un compuesto
de fórmula (II) que comprende hacer reaccionar un compuesto de
fórmula (I) según la reivindicación 1 con un compuesto de fórmula
(IV)
- donde R_{3} se define como en la reivindicación 4,
- en presencia de un catalizador o precatalizador de Cu y en un medio que comprende un disolvente orgánico o sus mezclas con agua.
\vskip1.000000\baselineskip
22. Procedimiento según la reivindicación 21 en
el que además se añade una base a la mezcla de reacción.
23. Procedimiento según la reivindicación 22
donde la base es diisopropiletilamina.
24. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 23 donde el catalizador se selecciona
entre
(EtO)_{3}P\cdotCuI, (N,N'-bis(2,6-diisopropilfenil)imidazol-2-ilideno)CuCI, o Cu(tris(2-dioctadecilaminoetil)amina)Br.
(EtO)_{3}P\cdotCuI, (N,N'-bis(2,6-diisopropilfenil)imidazol-2-ilideno)CuCI, o Cu(tris(2-dioctadecilaminoetil)amina)Br.
25. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 23 donde el precatalizador se selecciona entre
una sal de Cu(II) sobre ascorbato, cobre metálico o carbono,
o una sal de Cu(I) sobre polímeros insolubles o soportes
inorgánicos.
26. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 25 donde el disolvente orgánico se selecciona
entre tolueno, tetrahidrofurano, dioxano o diclorometano.
27. Uso de un compuesto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14 para la fabricación de materiales.
28. Uso según la reivindicación 27 donde los
materiales son composites, clústeres, polímeros, dendrímeros,
materiales ópticos o cristales líquidos.
29. Uso de un compuesto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14 para el análisis de iones metálicos.
30. Uso de un compuesto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14 para la preparación de catalizadores.
31. Uso de un compuesto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14 como biosensores.
32. Uso de un compuesto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14 como transportador de fármacos.
33. Uso de un compuesto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14 para la fabricación de cosméticos.
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