9. RESULTADOS Y DISCUSIÓN SEGUNDA PARTE
9.1. Obtención de complejos en estado sólido a partir del macrociclo 21 con aniones
inorgánicos
Desde el punto de vista de la química supramolecular los oxaazacalixarenos resultan
interesantes ya que pueden servir como moléculas contenedoras para huéspedes de diversa
naturaleza como se menciono en la sección de Antecedentes. Además en nuestro grupo de
investigación el reconocimiento de aniones es de gran interés [Ochoa Lara et al., 2004 y
Moreno-Corral y Lara, 2008] y es por ello que el macrociclo 21 resulta atractivo ya que tiene la
posibilidad de cargase mediante protonación y/o cuaternización de sus grupos aminos
convirtiéndolo en una molécula en donde la interacción electrostática en el reconocimiento
anfitrión-huésped sea de gran importancia. Estos resultados corresponden a la obtención de una
serie de complejos con aniones inorgánicos y sus estructuras cristalinas así como también su
caracterización. Cabe mencionar que en esta sección, sólo se discuten algunos complejos, para
mayor información de estos es necesario regresar a la sección de metodología. Por otro lado,
como parte de la caracterización por RMN de 1H, la asignación de las señales se realizó con
base a los desplazamientos químicos (δ) y a la integración de las áreas relativas de las señales
en el caso de los experimentos de 1H.
9.2. Síntesis y caracterización del complejo 24
Las evidencias para la obtención de los complejos se muestran a continuación tomando
como ejemplo el complejo 24.
Para observar el espectro de RMN 1H de este complejo con sus respectivas
asignaciones, ver la sección de apéndices. Dado que en este caso el espectro fue obtenido en el
disolvente de oxido de deuterio, las señales de las aminas protonadas no se observan en el
espectro debido a que los protones del grupos amonio se intercambian rápidamente con el
deuterio del disolvente, este intercambio es rápido comparado con la escala del tiempo del
RMN. La señales para los protones aromáticos se observan como multipletes con valores de
desplazamiento químico del intervalo de 7.41 a 7.48 ppm, esta señal integra para 12 protones; a
7.12 ppm que integra para dos protones; a 7.05 ppm se encuentra una señal que también integra
para dos protones. Además, en la región de campo alto, se encuentra a 5.0 ppm un singulete
que corresponde a los protones CH2-O, etiquetados como H-10, que integran para cuatro
protones; a 4.26 (H-3) y 4.15 (H-1) ppm se encuentran dos singuletes que corresponden a los
protones CH2-N.
Los complejos 25 y 26 fueron disueltos también en oxido de deuterio y tanto las señales
de protón aromáticas como las alifáticas se sitúan dentro de los mismos valores que para el
complejo 24 previamente descrito. Únicamente la señal de los protones CH2-O en el compuesto
26 no pudo asignarse, ya que esta se traslapa con la señal de disolvente.
Por otro lado los complejos 27, 28 y 29 fueron disueltos en metanol deuterado, las
señales de los protones de los sitios de amonio tampoco fueron observadas. Tanto las señales
aromáticas como alifáticas son similares, en desplazamiento y acoplamiento, a las del
compuesto 25.
Por otro lado el espectro de infrarrojo muestra las bandas de estiramiento de los grupos
(-NH2+-) que aparece en 3431 cm-1(ver apéndices). Para todos los complejos del 24 al 29 se
observan las mismas bandas que se han mencionado.
En el análisis elemental del compuesto 24 se encontró el porcentaje en composición
para C, H y N: calculado para la fórmula del compuesto esperado C30H32N2O2Cl2·H2O
(541.49): C, 66.54; H, 6.33; N, 5.17; encontrado: C, 64.39; H, 6.48; N, 5.10. Este complejo
posee moléculas de agua y por lo tanto también en el estado sólido fueron observadas. Para los
complejos 25, 27 y 28 se encontraron buenas correlaciones de los porcentajes en composición.
Por otro lado para el compuesto 26 se encontró que este se formó como una sal dicatiónica con
contraiones metilsulfato, lo cual fue algo inesperado ya que con el tratamiento de 21 con ácido
sulfúrico esperaríamos que el contraión fuera sulfato. La razón de la formación del contraión
metilsulfato es la condensación del ácido sulfúrico y el metanol utilizado como disolvente, ante
tal situación el análisis elemental esperado correlacionó bien con el encontrado. Por otro lado
un efecto inesperado también sucedió con la síntesis que condujo al complejo 29, ya que
inicialmente se pretendía formar un complejo con perclorato de cobre, sin embargo se obtuvo
una sal monocatiónica con el contraión perclorato. Este efecto también fue observado por el
grupo de Vicente et al., en el 2000, cuando en un intento por obtener un complejo metálico con
un oxaazamacrociclo de 26 miembros, tras el tratamiento con perclorato de cadmio, se formó
una sal monocatiónica del perclorato.
9.3. Síntesis y caracterización del complejo 30
Por otro lado, el compuesto 30 fue disuelto en dimetilsulfóxido deuterado y por RMN
de 1H se observaron señales a campo bajo para los protones aromáticos en el intervalo de 7.82
a 7.14 ppm y todas las señales integran para un total de 16 protones; a 4.98 ppm se observa un
singulete que integra para cuatro protones y corresponde al O-CH2; a 4.58 y 4.51 ppm se
observan las señales para los protones CH2-N como singuletes; a 2.73 ppm se observan los
protones N-CH3 que integran para 12 protones. La ausencia de señales para los protones amino
secundarios y la aparición de señales para los metilos introducidos a la molécula confirmaron
la cuaternización del macrociclo.
El espectro de 13C muestra un conjunto de señales a campo bajo correspondientes a los
carbonos aromáticos en el intervalo de 157.70 a 112.80 ppm; a 69.76 ppm los carbonos para el
grupo O-CH2; a 67.8 y 60.8 ppm los carbonos para los grupos CH2-N y a 48.9 ppm los
carbonos de los metilos N-CH3 (ver apéndices).
Todos los compuestos fueron obtenidos con rendimientos altos entre 90 a 98 %. Por
otro lado, las técnicas para la caracterización de los compuestos como RMN de 1H,
espectroscopía de infrarrojo y análisis elemental confirmaron la presencia de los compuestos.
9.4. Estudios cristalográficos para los complejos de 24-30
La caracterización por difracción de rayos X mostraron que los compuestos 24, 25, 26 y
30 cristalizaron con disolventes con: H2O, MeOH·0.5H2O, 2H2O y 2MeOH respectivamente.
Los datos cristalinos para cada estructura se encuentran en la Tabla 6.
La Figura 46 muestra perspectivas de fragmentos representativos de las estructuras cristalinas de los compuestos 21 y 24 al 30 en donde se indican las interacciones por puente de hidrógeno más relevantes formadas entre el oxaazacalixareno y los aniones. En la Figura 46 es posible apreciar que los compuestos muestran un cambio conformacional considerable cuando se les compara con la molécula neutra etiquetada como 21. Estos cambios no solamente deben ser atribuidos a la doble protonación/alquilación si no también a los cambios geométricos y topológicos que ocurren por complejación del anión.
Para detallar más esta información se realizó un análisis midiendo una serie de parámetros intra-anulares como distancias y ángulos de torsión, los cuales son resumidos en la Tabla 7. Esto significa que se midieron las distancias O···O, O···N, N···N y centroide···centroide entre anillos aromáticos opuestos. Por otro lado, es de esperarse que las orientaciones de los grupos NH2
+ sufran cambios, ya que es en estos sitios en donde la interacción electrostática está sucediendo. Es por ello que los cambios se describen mejor con los ángulos de torsión para el segmento CH2-NH2
+-CH2-Car, y junto con el ángulo de torsión del segmento Car-CH2-O-Car, nos ofrece una
información más completa. El cambio conformacional lo podemos observar también en la Figura 47 que muestra los diferentes compuestos desde una perspectiva lateral. Los parámetros cristalográficos para las interacciones se muestran en la Tabla 8.
Tabla 6. Datos cristalográficos para los complejos 24-30.
Datos cristalinos[a] 21 24·H2O 25·MeOH·0.5H2O 26·2H2O 27 28 29 30·2MeOH
Formula C30H30N2O2 C30H34Cl2N2O3 C62H74Br4N4O7 C32H42N2O12S2 C30H32N4O8 C30H32Cl2N2O10 C30H31ClN2O6 C36H48I2N2O4 Peso molecular (g mol−1) 450.56 541.49 1306.89 710.80 576.60 651.48 551.02 826.56 Grupo espacial Pnma C2/c C2/c Pnma Pbca P21/c P21/n P-1
Temperatura (K) 100(2) 293(2) 100(2) 100(2) 100(2) 100(2) 173(2) 100(2) Sistema cristalino
ortorrómbico monoclínico monoclínico ortorrómbico ortorrómbico monoclínico monoclínico triclínico
Dimensiones de la celda: a (Å)
6.4268(7)
38.120(5)
35.877(6)
8.2084(9)
9.4670(8)
12.2286(16)
9.1913(11)
10.1248(11)
b (Å) 23.098(3) 9.1888(12) 9.4008(15) 30.004(3) 20.8060(17) 18.653(3) 16.548(2) 13.2410(14) c (Å) 15.8081(17) 16.447(2) 18.080(3) 13.9226(15) 28.540(2) 13.2867(18) 17.798(2) 15.592(2) α (°) 90 90 90 90 90 90 90 64.919(2)β (°) 90 97.555(2) 94.302(3) 90 90 96.659(2) 98.221(2) 88.685(2) γ (°) 90 90 90 90 90 90 90 77.106(2) V (Å3) 2346.6(4) 5710.9(13) 6080.6(17) 3428.9(6) 5621.5(8) 3010.3(7) 2679.2(6) 1839.4(4)Z 4 8 4 4 8 4 4 2 μ (mm−1) 0.080 0.260 2.701 0.220 0.100 0.277 0.191 1.748 ρcalcd (g cm−3) 1.275 1.260 1.428 1.377 1.363 1.437 1.366 1.492 R[b, c] 0.042 0.065 0.082 0.0246 0.062 0.059 0.059 0.065 Rw
[d, e] 0.1181 0.1442 0.172 0.128 0.146 0.139 0.127 0.155
[a] λMoKα = 0.71073 Å. [b] Fo > 4σ(Fo). [c] R = Σ||Fo|−|Fc||/Σ|Fo|. [d] todos los datos. [e] Rw = [Σw(Fo2−Fc
2)2/Σw(Fo2)2]½.
Figura 4muestranmostradohidrógeno
6. Estructurn los principaos en un 30o son mostr
ras cristalinaales puentes0 % (24 y 2ados como
as del receps de hidróge29) y 50 % pequeñas e
tor 21 (a) y eno con los dde probabilsferas de ra
sus complediferentes alidad (21, 2
adio arbitrario
ejos 24-30 (niones. Los 5-28, 30). Lo.
b-h) las cuaelipsoides s
Los átomos
ales son de
Figura 47removidos Tabla 7. y de la co
Comp.
1 2 3 4 5 6
6b 7
a) El primb) El pri
distanc) El prim
torsiónd) El prim
de tors
7. Vista lateras para observa
Parámetrosonformación
O···O [Å]
5.48 5.61 5.16 5.48 5.01 5.24 5.27 5.72
mer valor comer valor ccia centroide
mer valor con C25-C26-Nmer valor cosión C16-C1
al para los coar las estructu
s geométricon de los com
O···Na
[Å]
4.16/ -- 3.58/3.42 3.30/3.32 3.56/ -- 4.00/2.92 3.92/3.16 3.41/2.92 3.48/3.48
orresponde acorrespondee (C12-C17)
orresponde aN27-C28. orresponde a18-O19-C20
ompuestos 21uras con mayo
os seleccionaplejos 21 y
N···N
[Å] c
6.96 6.98 16.73 7.08 16.155.95 6.60 6.62 1
a la distanciae a la dista)···centroide al ángulo de
al ángulo de.
1, 24-30. Losor claridad.
ados para la24-30.
cent···centb
[Å]
9.85/7.35 10.05/4.639.34/4.64 10.41/4.57 8.19/6.109.60/4.62 9.32/5.51 10.27/4.77
a O10···N2 yancia (C4-C9
(C29-34). e torsión C1
e torsión C9-
s contraiones
a descripción
CH2-N-CH2-[°]
-177.6(1)/+177-179.4(2)/+177-177.6(6)/+172-174.5(2)/+174-166.0(2)/+165-62.0(3)/+178-176.0(2)/+158-178.8(6)/+176
y el segundo9)···centroid
-N2-C3-C4 y
-O10-C11-C
para cada co
n del tamaño
-CArc CAr
7.6(1) +1767.2(3) +1742.8(6) +1764.5(2) +1715.4(2) -1798.9(2) +1718.4(2) +1586.8(6) +173
o a la distance (C20-25)
y el segund
C12 y el segu
ompuesto fue
o de la cavid
r-O-CH2-CArd
[°]
6.3(1)/-176.3(14.5(3)/+171.9(36.8(6)/+164.4(61.6(2)/-171.6(29.1(2)/+77.0(3)1.0(3)/+172.6(28.9(2)/+84.4(33.5(7)/+173.8(7
cia O19···N2y la segun
o al ángulo
undo al áng
eron
dad
1) 3)6) 2) )2) ) 7)
27. nda
de
gulo
Tabla 8. Parámetros cristalográficos para las interacciones por puente de hidrógeno de las estructuras cristalinas de los compuestos 21 y 24-30. Complejo Interacción intermolecular D−H
[Å] H⋅⋅⋅A [Å]
D⋅⋅⋅A [Å]
∠DHA [°]
Código de simetría
21 N2-H2'⋅⋅⋅C7(π) 0.86 2.70 3.431(2) 144 -x+2,-y+1,-z C8-H8⋅⋅⋅C7(π) 0.95 2.72 3.342(2) 145 +x+½,+y,-z-½ C13-H13⋅⋅⋅C4(π) 0.95 2.72 3.644(2) 164 +x+1,+y,+z centr(C4-C9)⋅⋅centr(C4-C9) -- - 4.025(1) -- -x,-y,-z centr(C12-C15)⋅⋅centr(C16-C17’) -- - 4.207(1) -- -1+x,+y,+z
24 N2-H2A⋅⋅⋅Cl1 0.86 2.26 3.049(2) 153 +x,+y,+z N2-H2B⋅⋅⋅Cl1 0.86 2.31 3.163(2) 174 -x+½,+y-½,-z+½ C5-H5⋅⋅⋅Cl1 0.93 2.76 3.565(4) 145 +x,+y,+z C8-H8⋅⋅⋅Cl1 0.93 2.85 3.612(3) 140 +x,+y-1,+z C11-H11⋅⋅⋅Cl1 0.97 2.78 3.698(4) 158 +x,+y-1,+z C32-H32⋅⋅⋅Cl1 0.93 2.68 3.583(3) 164 -x+½,+y-½,-z+½ N27-H27B⋅⋅⋅Cl2A 0.86 2.34 3.164(5) 159 -x+½,+y-½,-z+½ O51A-H51B⋅⋅⋅Cl2A 0.84 2.32 3.134(15) 162 +x,+y,+z O51B-H51D⋅⋅⋅Cl2A 0.84 2.53 3.281(16) 149 -x+1,-y+1,-z+1 C23-H23⋅⋅⋅Cl2A 0.93 2.84 3.561(5) 135 +x-½,+y-½,+z-1 C30-H30⋅⋅⋅Cl2A 0.93 2.82 3.673(5) 153 -x+½,+y-½,-z+½ N27-H27A⋅⋅⋅Cl2B 0.86 2.28 3.106(5) 160 +x-½,-y+½+1,+z-½ O51A-H51A⋅⋅⋅Cl2B 0.84 2.50 3.327(16) 170 -x+1,+y,-z+½ O51B-H51C⋅⋅⋅Cl2B 0.84 2.40 3.165(16) 152 +x,+y,+z N27-H27A⋅⋅⋅O51A 0.86 1.93 2.773(14) 165 +x-½,-y+½+1,+z-½ N27-H27B⋅⋅⋅O51B 0.86 1.96 2.798(15) 165 -x+½,+y-½,-z+½ C3-H3A⋅⋅⋅C8(π) 0.97 2.81 3.636(4) 143 -x+½,+y-½,-z C3-H3A⋅⋅⋅C9(π) 0.97 2.69 3.427(4) 133 -x+½,+y-½,-z
25 N2-H2A⋅⋅⋅Br2 0.86 2.50 3.217(6) 141 +x,+y-1,+z N2-H2B⋅⋅⋅Br2 0.86 2.50 3.314(6) 157 -x+½,+y-½,-z+½ C8-H8⋅⋅⋅Br2 0.95 2.93 3.759(8) 147 +x,+y,+z C32-H32⋅⋅⋅Br2 0.95 3.00 3.862(7) 152 -x+½,+y-½,-z+½ N27-H27A⋅⋅⋅Br1 0.86 2.37 3.225(6) 172 -x+½,-y+½,-z N27-H27B⋅⋅⋅Br1 0.86 2.52 3.328(6) 156 +x+½,+y-½,+z O42-H42⋅⋅⋅Br1 0.84 2.55 3.355(4) 162 -x+1,+y,-z+½ C21-H21⋅⋅⋅Br1 0.95 2.96 3.789(7) 147 -x+½,-y+½+1,-z centr(C4-C9)⋅⋅centr(C4-C9) -- - 4.096(4) -- +½-x,+1½-y,+1-z
26 N2-H2A⋅⋅⋅O44 0.86 1.94 2.755(2) 157 +x,+y,+z+1 O45-H45A⋅⋅⋅O42 0.84 1.94 2.771(2) 169 +x-1,+y,+z O45-H45B⋅⋅⋅O42 0.84 2.03 2.858(2) 170 +x-½,+y,-z+½ C7-H7⋅⋅⋅O42 0.84 2.70 3.604(3) 160 -x+½+1,-y+2,+z+½ C1-H1A⋅⋅⋅O43 0.99 2.63 3.425(3) 137 +x-1,+y,+z+1 C1-H1B⋅⋅⋅O43 0.99 2.52 3.506(3) 174 +x-½,+y,-z+½+1 C3-H3A⋅⋅⋅O43 0.99 2.49 3.325(3) 142 +x-1,+y,+z+1 C18-H18⋅⋅⋅O44 0.95 2.51 3.397(3) 156 +x,+y,+z+1 N2-H2B⋅⋅⋅O45 0.86 1.88 2.740(2) 176 +x,+y,+z+1
27 N2-H2A⋅⋅⋅O41 0.86 2.30 3.037(3) 143 -x+½,+y-½,+z N2-H2A⋅⋅⋅O42 0.86 2.25 3.029(3) 152 -x+½,+y-½,+z N27-H27A⋅⋅⋅O41 0.86 2.00 2.774(3) 149 +x+½,-y+½,-z N27-H27B⋅⋅⋅O42 0.86 2.05 2.846(3) 153 +x+1,+y,+z C1-H1A⋅⋅⋅O43 0.99 2.72 3.183(3) 109 -x+1,-y,-z C1-H1B⋅⋅⋅O43 0.99 2.83 3.183(3) 102 -x+1,-y,-z C5-H5⋅⋅⋅O42 0.95 2.52 3.448(3) 165 -x+½,+y-½,+z C23-H23⋅⋅⋅O41 0.95 2.72 3.472(3) 137 +x,+y,+z
N2-H2B⋅⋅⋅O46 0.86 1.89 2.727(3) 166 +x,+y,+z C3-H3A⋅⋅⋅O45 0.99 2.62 3.128(3) 112 +x,+y,+z C17-H17⋅⋅⋅O45 0.95 2.74 3.666(3) 165 +x,+y,+z C26-H26A⋅⋅⋅O45 0.99 2.51 3.315(3) 138 +x,+y,+z C26-H26B⋅⋅⋅O44 0.99 2.76 3.147(3) 104 +x,+y,+z C28-H28A⋅⋅⋅O46 0.99 2.34 3.286(3) 160 -x+1,-y,-z C34-H34⋅⋅⋅O46 0.95 2.66 3.491(3) 147 -x+1,-y,-z
28 N2-H2B⋅⋅⋅O41 0.84 2.02 2.855(4) 170 +x,+y,+z N27-H27B⋅⋅⋅O43 0.84 2.15 2.857(3) 141 -x+1,-y+1,-z+2 C5-H5⋅⋅⋅O44 0.95 2.52 3.578(3) 163 +x,+y,+z C11-H11A⋅⋅⋅O42 0.99 2.38 3.363(5) 173 -x,-y+1,-z+2 C11-H11B⋅⋅⋅O44 0.99 2.52 3.399(5) 149 -x,+y+1/2,-z+1/2+1 C24-H24⋅⋅⋅O42 0.95 2.51 3.413(5) 159 -x+1,-y+1,-z+2 C28-H28A⋅⋅⋅O41 0.99 2.62 3.509(4) 150 -x+1,-y+1,-z+2 N2-H2A⋅⋅⋅O47 0.84 2.09 2.904(4) 161 -x+1,+y+½,-z+½+1 N27-H27A⋅⋅⋅O46 0.84 2.18 2.956(4) 153 -x+1,-y+1,-z+2 N27-H27B⋅⋅⋅O45 0.84 2.57 2.976(3) 111 -x+1,-y+1,-z+2 C1-H1B⋅⋅⋅O48 0.99 2.57 3.414(4) 143 +x,-y+½,+z+½ C3-H3A⋅⋅⋅O46 0.99 2.54 3.321(4) 135 -x+1,+y+½,-z+½+1 C7-H7⋅⋅⋅O48 0.95 2.58 3.429(5) 149 -x,+y+½,-z+½+1 C21-H21⋅⋅⋅O48 0.95 2.59 3.292(4) 131 +x,+y+1,+z C22-H22⋅⋅⋅O46 0.95 2.72 3.497(4) 140 +x,+y+1,+z C26-H26A⋅⋅⋅O45 0.99 2.69 3.349(5) 124 -x+1,+y+½,-z+½+1 C28-H28B⋅⋅⋅O45 0.99 2.69 3.294(5) 119 -x+1,-y+1,-z+2
29 N2-H2⋅⋅⋅O41 0.86 2.31 3.022(3) 140 -x+1,-y+1,-z+1 N27-H27A⋅⋅⋅O42 0.86 2.24 2.988(3) 146 +x-½,-y+½,+z+½ C8-H8⋅⋅⋅O41 0.95 2.66 3.578(3) 163 +x-1,+y,+z C22-H22⋅⋅⋅O42 0.95 2.59 3.536(4) 175 -x+½,+y-½,-z+½ C30-H30⋅⋅⋅O42 0.95 2.68 3.548(4) 153 +x-½,-y+½,+z+½ N27-H27B⋅⋅⋅N2 0.86 1.90 2.760(3) 175 -x+½,+y-½,-z+½+1
30 C1-H1A⋅⋅⋅I1 0.99 3.02 3.931(9) 154 -x+1,-y,-z+1 C18-H18B⋅⋅⋅I1 0.99 3.12 3.930(10) 140 -x+1,-y+1,-z+1 C26-H26B⋅⋅⋅I1 0.99 3.01 3.960(11) 161 +x,+y,+z C28-H28B⋅⋅⋅I1 0.99 3.15 4.064(11) 154 +x,+y,+z C36-H36C⋅⋅⋅I1 0.98 3.08 3.990(11) 156 -x+1,-y,-z+1 O51-H51⋅⋅⋅I2 0.84 2.79 3.588(12) 161 -x+1,-y+1,-z+1 O52-H52⋅⋅⋅I2 0.84 2.70 3.488(11) 156 -x+1,-y+1,-z C1-H1B⋅⋅⋅I2 0.99 3.12 4.070(11) 162 -x+1,-y,-z+1
a) El primer valor corresponde a la distancia O10···N2 y el segundo a la distancia O19···N27. b) El primer valor corresponde a la distancia centroide (C4-C9)···centroide (C20-25) y el
segundo a la distancia centroide (C12-C17)···centroide (C29-34). c) El primer valor corresponde al ángulo de torsión C1-N2-C3-C4 y el segundo al ángulo de
torsión C25-C26-N27-C28. d) El primer valor corresponde al ángulo de torsión C9-O10-C11-C12 y el segundo ángulo de
torsión C16-C18-O19-C20.
La
y tiene c
podemos
compuest
miembro
cavidad,
En
interaccio
cristalina
aromático
Figura 48vecino en
L
MeOSO3
de los dic
OCH2 co
To
26, anali
disminuy
N···N y la
(Δd meno
estabiliza
serie de i
los conta
las distan
puente de
a estructura
conformación
considerar
tos 14 y 17
s y los pares
contrario a l
n la estructu
ones π···π (c
a, a lo largo
os de los ma
8. Modelo dela red cristali
Las estructur- respectivam
cationes pro
n respecto a
omando com
izando las
ye significati
as distancias
os que 0.86
ados median
interacciones
actos O-H···X
ncias medida
e hidrógeno
cristalina de
n aproximad
a 21 como
7 mostrados
s electrónico
los átomos d
ura cristalina
centroide···ce
del eje a. D
acrociclos ve
e llenado espaina.
ras cristalin
mente adopt
oviene de la
al plano del a
mo referencia
distancias c
ivamente (Δ
s centroides·
Å, Tabla 7
nte la carga
s débiles com
X- en las red
as para N···X
o [Brammer
e 21 (Figura
da al cono p
o un análog
en el capítu
os de los áto
de oxígeno qu
a de 21, la
entroide = 4
Dentro de es
ecinos se inc
acial de la es
nas de 24, 2
an una confo
rotación del
anillo.
a el compue
centroide···c
Δd = 2.71 –
··centroides
7). En los tre
del tipo: N+
mo C-H···X-
des cristalina
X- y O···X-
et al., 2001
a 46a) posee
parcial típic
go de los o
ulo 2. La es
omos de nitró
ue se encuen
conformació
4.21 Å) ent
sta serie el s
luyen en las
structura de 2
25 y 26 qu
formación 1,3
l anillo fenil
esto neutro 2
entroide en
2.78 Å), mi
entre los gru
es casos los +-H···X- los - para cada r
as con molé
están dentro
1; Meyer et
e una simetr
co de los ca
oxaazacalix[4
structura de
ógeno se enc
ntran hacia d
ón de cono
tre los macr
segmento OC
cavidades (
21 y su inclu
ue poseen l
3-alternada.
leno que se
1 podemos c
ntre los gru
ientras que l
upos orto-fen
aniones for
cuales son a
receptor. Ad
éculas del di
o de los lím
al., 2003 y
ría de espejo
alixarenos, e
4]arenos al
21 revela u
cuentran hac
dentro.
parcial es e
rociclos vec
CH2C6H4CH
(Tabla 8, Fig
sión con un
los contraion
El cambio c
encuentra en
compararlo
upos meta- f
las distancia
nileno camb
rman puente
acompañado
demás tambi
isolvente (T
mites para int
y Nishio et a
cristalográf
es por ello q
igual que
un ciclo de
cia afuera de
estabilizada p
cinos en la
H2 y los anil
gura 48).
anillo aromát
nes Cl-, Br
conformacio
ntre los grup
contra 24, 2
fenileno e
as O···O, O··
bian débilme
s de hidróge
os por toda u
én se muest
abla 8). Tod
teracciones p
al., 2009]. L
fico
que
los
20
e la
por
red
llos
tico
r- y
onal
pos
5 y
esta
·N,
ente
eno
una
tran
das
por
Los
compuest
aniones s
disolvent
complejo
similares
al., 2010]
un ejemp
las cavida
en la red
interaccio
Figura 49puente de
Figura 50vecino en
En
1,3-altern
complejo
tos 24 y 25
sirven de pue
te. Por otro l
o con cloro e
con prefere
]. En la Fig
plo represent
ades de los
d cristalina (
ones C-H···π
9. Fragmento hidrógeno en
0. Modelo dela red cristali
n la estructu
nada más co
os de inclusió
5 no forman
ente para en
lado cabe de
es más grand
encia por es
gura 49 se m
tativo. Por o
compuestos
(Figura 50)
π para el caso
en la estructuntre unos de lo
e llenado espaina.
ura cristalina
olapsada en
ón con el an
n complejos
nlazar moléc
estacar que e
de que el de l
stabilizar ma
muestra el co
otro lado, al n
son ocupad
). Estos adu
o de (24) y π
ura cristalina os iones cloru
acial de la es
a del derivad
comparació
nión. En las
s de inclusió
ulas vecinas
el número de
la sal de bro
ayormente a
mplejo en es
no formar co
das por anillo
ctos son est
π···π (25), (T
del compuesturos y lo recep
structura de 2
do de metilsu
ón a la de 2
redes cristal
ón con sus
s de la red cr
e interaccion
omuro, en la
al anión clor
stado sólido
omplejos de
os orto-fenil
tabilizados p
Tabla 7).
to 24·H2O moptores macro
25 y su inclu
ulfato (26) s
24 y 25, en
linas para 24
aniones, sin
ristalina o d
nes intermole
literatura se
ruro [Dorazc
con el anión
e inclusión c
lenos de mo
principalmen
ostrando las icíclicos.
sión con un
se observa la
n 26 tampoc
4-26 las mol
n embargo
de moléculas
eculares para
e reportan ca
co-Gónzalez
n cloruro co
on los anion
léculas vecin
nte a través
nteracciones
anillo aromát
a conformac
co se observ
léculas de ag
los
s de
a el
asos
z et
mo
nes,
nas
de
por
tico
ión
van
gua
juegan u
26·2H2O
tipo O-H
25·MeOH
Figura 5conectivida lo largo
Pa
(28 y 29
algunos g
estructura
conforma
1,3-altern
todos los
del macro
El
con cinco
52a). Un
Å; H···O,
H···ONO
165º) con
un papel imp
cada moléc
H···X- y al
H·0.5H2O las
1. Fragmentodad entre los adel eje c.
ara las estru
), se observ
grupos que
a molecular
ación asimét
nadas (24-26
tres casos u
ociclo para g
l huésped ni
o puentes de
no de los pue
, 1.89 Å; N
2- (C-H, 0.95
n un aromát
portante par
cula de agua
l dicatión p
s moléculas
o en la estraniones brom
ucturas crista
van que al m
rodean la c
r del macr
trica cuando
6), tal como
uno de los át
generar la int
itrato (N42)
e hidrógeno
entes de hidr
···O, 2.727(3
5 y 0.99 Å;
tico y tres a
ra la estabil
a está conect
por medio
de agua está
ructura cristamuros y moléc
alinas de los
menos uno d
cavidad del
rociclo cam
o se compara
se observa
tomos de hid
teracción N+
en el compl
, indicando
rógeno corre
3) Å; N-H···
H···O, 2.51-
alifáticos de
lización de
tada a dos a
de contac
án conectada
alina del comculas de agua
s complejos
de los contra
macrociclo
mbia drástic
a con los co
en los pará
drógeno N-H+-H···O- con
lejo 27 se as
la formació
esponde a la
·O, 166º) y
-2.76 Å; C···
e átomos de
la red supr
aniones por m
ctos N+-H···
as por iones b
mpuesto 25·Mpara formar c
del anión n
aiones se en
(Figura 81
camente dan
ompuestos q
ámetros topo
H está ahora
n el huésped
socia a travé
ón de una in
a interacción
los enlaces
·O, 3.128(3)
e hidrógeno
ramolecular.
medio de in
·Oagua. En
bromuros (F
MeOH·0.5H2Ocadenas supra
nitrato (27) y
ncuentra inte
1). Como co
ndo como
que poseen c
ológicos de l
a orientado h
aniónico.
és de un arre
nclusión verd
n N+-H···-ON
restantes so
-3.666(3) Å
C-H alifátic
En 24·H2O
teracciones
el compue
Figura 51).
O mostrandoamoleculares
y de perclor
eractuando c
onsecuencia,
resultado u
conformacion
la Tabla 7.
hacia el inter
eglo asimétr
dadera (Figu
NO2 (N-H, 0
on contactos
; C-H···O, 10
cos (Tabla
O y
del
esto
o la 1D
rato
con
, la
una
nes
En
rior
rico
ura
0.86
C-
04-
8).
Debido a
diferentes
La
hidrógeno
que la ca
átomo de
un total
receptora
del tipo N
enlaces N
grande N
simetría
oxígeno,
bien a la
según la b
lo hacen
los conta
repulsiva
Figura 5
En
formados
nitrato (u
(Cl42); y
débil con
a la comple
s para cada c
as distancia
o con los gr
arga negativa
e oxígeno fo
de ocho pu
a. Existen cu
N+-H···-O2N
N-O son asim
N-O se encu
C3 del NO3
lo que lo ha
cavidad del
base de dato
con promed
actos corto
as [Hay et al.
52. Modelo de
n los comple
s entre los an
un contacto
y un contacto
n respecto al
ejación asim
caso.
as N-O que
rupos NH2+
a no está com
rmando el p
uentes de h
uatro contact
NO, y además
métricos par
uentra como
3- y la prese
ace ideal co
macrociclo
os de Cambr
dio de dos a t
s de los á
., 2002 y 200
e llenado espa
ejos bis- y m
nfitriones y
del tipo N+
o del tipo N-
complejo de
métrica en e
e están inv
son grandes
mpletamente
puente de hid
hidrógeno c
tos del tipo N
s acompañad
ra este caso
un enlace d
encia de dos
omo un hués
y se estabili
ridge, las est
tres contacto
átomos de
04].
acial para los
mono-perclo
huéspedes s+-H···-OClO3
H···-OClO3 p
e nitrato.
el compuesto
volucradas c
s (1.265(3) v
e deslocaliza
drógeno N+-
on cuatro m
N+-H···O, do
do de contac
(1.229(3),
de hidrógen
s pares de e
sped de geom
iza mediante
tructuras qu
os cortos por
hidrógeno
complejos fo
orato (28 y 2
son menores
3 y dos con
para 29), es
o 27, la lon
con las inte
vs 1.239(3)
ada pero que
-H···O. El se
moléculas q
os de ellos s
ctos como C
1.260(3) y 1
no bifurcado
electrones li
metría trigon
e 6 puentes d
e enlazan an
r anión. Esto
coordinante
ormados con a
29), el númer
que los obs
ntactos del t
sto nos indic
ngitud de lo
eracciones p
y 1.244(3) Å
e esta se con
egundo nitrat
que rodean
on de un mo
C-H···ONO2-
1.262(3) Å),
. Lo anterio
bres sobre c
nal planar el
de hidrógeno
niones nitrato
o es por que
es provocan
a) 27 (NO3-) y
ro de puente
servados en
tipo C-H···-O
a que la inte
os enlaces s
por puente
Å), esto ind
ncentró sobre
to (N41) for
a la moléc
odelo bifurca
(Tabla 8). L
, el enlace m
or se debe a
cada átomo
l cual se aju
o. Por otro la
o generalme
probableme
n interaccion
y b) 28 (ClO4
es de hidróge
el complejo
OClO3 para
eracción es m
son
de
dica
e el
rma
cula
ado
Los
mas
a la
de
usta
ado
ente
ente
nes
4-).
eno
de
28
más
Además, en el derivado mono-perclorato 29, la interacción receptor···anión se forma
solamente con grupos neutros N-H. A pesar de la gran distorsión de la conformación del
macrociclo comparada con 24-26, los compuestos 28 y 29 no pueden ser considerados
complejos de inclusión verdaderos (Figura 52b). Esto además es confirmado por la
observación de un mayor número de interacciones intermoleculares del tipo N+-H···OClO3- y
C-H···OClO3- en ambos casos (Tabla 8). En contraste al anión nitrato, el perclorato es un
oxoanion tetrahédrico y aparentemente no cumple con los requerimientos estéricos para una
mayor inclusión en el receptor dicatiónico.
El macrociclo N-metilado (30), muestra una conformación que es similar para los
complejos 24-26 (Figura 46, Tabla 8), la cual puede ser debida a que los grupos N-Me se
encuentran hacia afuera de la cavidad. Debido a la ausencia de los protones N-H en este caso,
el receptor y sus aniones (I-) interactúan solamente a través de contactos C-H···I-.
Interesantemente, uno de los dos iones ioduros (I1) está enlazado por un total de cinco
contactos del tipo C-H···I-, mientras que uno de los otros forma dos O-H···I- y el otro
interacciones C-H···I- (Tabla 8).
Los iones nitrato son aniones importantes en los sistemas biológicos y algunas
aplicaciones para ellos sería la distinción entre especies de nitrato y la especie reducida nitrito
[Capitán-Vallvey et al., 2005 y Okunola et al., 2008]. En NRTA, una proteína transportadora
de nitrato, los sitios de enlace del nitrato son rodeados por cinco residuos de aminoácidos, el
cual forma dos enlaces N+-H···O y tres N-H···O con el substrato. Así como en el complejo 27,
la distribución de carga del ión nitrato enlazado está polarizada para los oxígenos que se
involucran en la interacción, es decir, el puente de hidrógeno se encuentra asistido por carga y
este tiene una mayor densidad que los átomos de oxígeno del nitrato que no participan en la
interacción [Koropatkin et al., 2006 y Santacroce et al., 2006]. En el estado sólido la estructura
del compuesto 27 tiene cinco interacciones intermoleculares con el receptor, esto hace posible
que en solución existan confórmeros con contactos adicionales del tipo N+-H···-O2NO o con un
mayor número de contactos de interacciones débiles. Al respecto, es importante mencionar que
en la literatura existen pocos complejos con nitrato completamente caracterizados y en especial
con estructuras macrocíclicas [Mason et al., 1998; Clifford et al., 2001; Blondean et al., 2007].
9.5. Estudios en solución acuosa con el macrociclo 21
El macrociclo 21 puede cargarse mediante protonación a cierto pH para convertirse en
un receptor dicatiónico en disolución. Esto hace posible realizar estudios para medir constantes
de enlace en agua frente a sales inorgánicas y/o aniones orgánicos de interés. Para el caso de
las sales inorgánicas es posible hacer un análisis más completo aunado a los estudios en estado
sólido vistos en la sección anterior de tal forma que permite hacer un estudio comparativo de
las interacciones que gobiernan en el estado sólido y en disolución. Además la presencia de
anillos aromáticos en el receptor le confiere la capacidad de establecer interacciones del tipo π-
π y/o hidrofóbicas con huéspedes de interés biológico.
El compuesto 21 muestra señales en RMN de 1H monitoreables y dado que es una
técnica poderosa para el cálculo de constantes de enlace, se eligió para efectuar los estudios de
complejación que se describirán a continuación.
9.6. Estudios de complejación con el macrociclo 21 en solución acuosa frente a sales
inorgánicas
9.6.1. Estudios preeliminares.
Debido a que el macrociclo 21 tiene dos grupos amino alifáticos los cuales están
relativamente separados entre sí, se espera que los pKa’s de los grupos sean normales y que la
molécula pueda ser dicatiónica a un pH cercano al fisiológico. Como estudio preeliminar se
realizó un experimento mediante espectrofotometria de UV/vis para conocer los pKa’s de la
molécula. Los datos obtenidos no permitieron determinar los pKa’s para los grupos aminos,
aunque de manera cualitativa si se observaron cambios a partir de un pH igual a 7.5. Lo
anterior no es sorprendente ya que la técnica es poco sensible y es más adecuada para sistemas
que experimentan cambios de color tras los equilibrios ácido-base. Cabe mencionar que los
valores de pKa fueron calculados teóricamente mediante el programa ACD/pKa DB
(Advanced Chemistry Development, Inc.) obteniéndose de esta manera un pKa1 de 7.94 ± 2 y
un pKa2 de 8.75 ± 2, este cálculo teórico anterior soporta lo obtenido experimentalmente
[Hernández, 2010].
9.6.2. Estudios de reconocimiento molecular con aniones inorgánicos
Las constantes de estabilidad de los complejos de 21 con aniones inorgánicos se
determinaron en buffer bis-tris/DCl a 0.05 M y utilizando como disolvente oxido de deuterio y
CD3OD (90:10 v/v) a pD 5.5, para asegurar el estado dicatiónico de la molécula. Las
titulaciones consistieron en mantener fija la concentración del macrociclo a una concentración
1 mM durante la titulación, a esa solución se le agregaron pequeñas alícuotas del huésped
disuelto en D2O (0-127 mM). Dado la presencia de grupos amonio en la molécula anfitrión al
pD 5.5, en ella se espera un reconocimiento a través de interacciones electrostáticas con el
huésped.
Inicialmente se realizaron los experimentos para medir las constantes de enlace con las
sales de perclorato y nitrato pero desafortunadamente el complejo precipitó a bajas
concentraciones del huésped añadido, esta situación hizo imposible la determinación de los
valores de K para ambos huéspedes. La espectroscopia de Infrarrojo y RMN 1H demostraron
que el precipitado contiene el complejo formado. Este efecto concuerda claramente con el que
se observa en las estructuras cristalinas para el complejo 27 y 28, lo cual sugiere una
asociación del tipo clartrato. Por otro lado la ausencia de precipitación para los aniones
restantes permitió la determinación de las constantes de estabilidad de los complejos. Las
constantes de asociación calculadas y las energías libres de enlace de los haluros son muy
pequeñas y tienen cierta incertidumbre. En algunos casos hubo precipitaciones a
concentraciones altas del huésped empleado lo cual limitó experimentalmente haciendo parcial
el grado de complejación llegando hasta en un 30 a 50 %.
Todos los datos fueron ajustados mediante un modelo 1:1 anfitrión-huésped en base a la
ecuación 9.
δobs = (δ0+δ∞K[H]T)/(1+K[H]T) ec. 9
Donde δobs es el desplazamiento químico observado, δ0 es el desplazamiento químico
del anfitrión libre, δ∞ es el máximo desplazamiento químico inducido por complejación en la
presencia de un huésped dado, [H]T es la concentración total del huésped y K es la constante de
enlace. La Figura 53 muestra los espectros de RMN 1H obtenidos en el proceso de titulación
entre el macrociclo 21 y el anión sulfato, destaca la región aromática entre 7 y 7.5 ppm el
cambio en los multipletes de dicha región tras la adición en exceso del huésped. Por otro lado
la Figura 54 muestra las gráficas del desplazamiento químico del protón H-10 del anfitrión vs
la concentración de los huéspedes, obtenidas a partir de las titulaciones, y los ajustes realizados
mediante la ecuación 9. También se muestra en la Tabla 9 los valores de las contantes
obtenidas así como los valores de energía libre para cada caso y los valores de CIS para
algunos protones de interés.
Figura 53. Espectros de RMN 1H en D2O-CD3OD del ciclofano (1mM) con diferentes concentraciones de sulfato de sodio.
O O
NH2+ NH2
+
2X-1
3
10
Figura 54. Gráficas de las titulaciones de 21 con varios aniones inorgánicos (Graficas del desplazamiento químico para H-10 vs [Anión], la curva es un perfil teórico calculado mediante la ecuación 9).
Tabla 9. Constantes de asociación de varios aniones con el macrociclo 21 en D2O/CD3OD, determinados por RMN de 1H a T = 298 K.
Anión (Sales de Na+ ) K, M-1 ΔG (kJmol-1) Δδmax(H-1) Δδmax(H-3) Δδmax(H-10)
SO42- 17.15±0.82 -7.09 - -0.013 -0.057
NO2- 8.91±0.81 -5.46 - - -0.042
F- 1.35±0.21 -0.74 -0.053 -0.033 -0.047 Cl- 6.0±0.95 -4.47 - 0.018 -0.018 Br- 7.0±0.13 -4.85 -0.014 - -0.06 I- 4.6±0.56 -3.8 0.044 0.048 -0.03
Δδmax= máximo desplazamiento químico de las señales del receptor seguidas durante el proceso de titulación en ppm.
Las tendencias observadas y los valores obtenidos de las constantes de asociación para
los complejos dependen principalmente del tamaño y la geometría del anión enlazado, por
ejemplo el anión tetraédrico sulfato forma un complejo más estable comparándolo con los
aniones restantes tales como los aniones de geometría trigonal [Mateus et al., 2009] como
nitrito y esféricos como los halogenuros. Por otro lado en términos de órdenes de magnitud los
valores de las constantes de asociación no tienen gran variación, aun así es clara la preferencia
por aniones en donde la carga no es esférica. Lo anterior es reflejado en el hecho de que el
tamaño del anión halogenuro no impacta en la afinidad por el receptor, ya que los valores de
las constantes son similares, tales tendencias se reportan en la literatura por ejemplo en el caso
de un receptor con una estructura ciclopeptídica con unidades de prolina el cual enlaza con
mayor fuerza al ión sulfato (96 M-1) comparado con los aniones halogenuro como yoduro (23
M-1), bromuro (16 M-1) y cloruro (5 M-1), utilizando como disolvente D2O: MeOD (80:20)
[Kubik et al., 2002 y 2005]. Es probable que en los sistemas en donde no existe una tendencia
clara se deba a la formación de complejos de asociación y no de inclusión. Además tal como se
reporta en la literatura las estructuras macromonocíclicas no forman complejos altamente
estables con aniones inorgánicos en disolución, como por ejemplo la estructura de 18-
miembros [18]aneN6 la cual llega a tener constantes de enlace para el anión nitrato y el anión
cloruro del orden de 102 M-1, mediante potenciometría. Además en estado sólido los complejos
para tal anfitrión con los aniones cloruro y nitrato no forman complejos de inclusión [Cullinane
et al., 1982], así como otras estructuras monocíclicas como ligantes hexaazamacrocíclicos
[Fonari et al., 2008]. Por otro lado estructuras con mayores números de miembros como
[18]aneN6O2 muestran mayor flexibilidad para atrapar a al anión nitrato [Papoyan et al., 1996].
Además, el que exista un mejor ajuste para aniones tetraédricos o trigonales es posible y
no ha de sorprendernos ya que los estudios en estado sólido respaldan la tendencia observada
en solución para aquellos aniones como nitrato y perclorato y sus estructuras cristalinas ya
mostradas en capítulos anteriores. Además el sulfato posee dos cargas negativas, esto implica
la posibilidad de formar un mayor número de puentes salinos, lo cual se traduce en un ΔG de
complejación mucho más grande.
Es importante mencionar que los efectos de solvatación son más marcados en
disolventes con altas constantes dieléctricas, lo cual hace posible que las especies iónicas
formen puentes de hidrógeno más estables con el disolvente. Estudios mediante dinámica
molecular para oxaazamacrociclos demuestran que tales efectos llegan a hacer importantes y
que también la flexibilidad en la molécula puede ser un punto desfavorable [Llinares et al.,
2003].
Con respecto a los cambios de desplazamiento químicos máximos inducidos por
complejación (CIS) observados en diferentes protones en las titulaciones (Tabla 10), un
aspecto muy interesante es el hecho de que los mayores cambios sucedan en el protón 10. Lo
anterior aparentemente es un efecto inesperado, ya que en teoría los cambios más significativos
deberían observarse en los protones 1 y 3, ya que son los que se encuentran cercanos a los
grupos amonio. Nuestra explicación ante tal efecto es que la introducción del anión hacia la
cavidad del ciclofano puede jugar un rol importante en el cambio conformacional en la
molécula. Esta situación es soportada por los complejos cristalinos mostrados en el capítulo
anterior en donde la presencia del tamaño del anión provoca cambios en los ángulos de torsión
de la molécula. Además esta evidencia es validada por los valores de CIS mostrados para el
protón H-10 los cuales son más altos, para todos los aniones estudiados. Por último podemos
concluir que los requerimientos geométricos en el huésped son un factor importante en el
proceso de complejación [Mateus et al., 2009].
9.6.3. Estudios de reconocimiento molecular con aniones orgánicos
Con el objetivo de evaluar la habilidad de la forma dicatiónica de 21 de formar
complejos estables con huéspedes orgánicos pequeños en los cuales además de las
interacciones electrostáticas, podrían participar de manera importante las interacciones
hidrofóbicas y las de tipo π−π (aniones aromáticos). Por lo anterior, se realizaron estudios de
complejación dirigidos a aniones orgánicos rígidos e hidrofóbicos tales como isómeros de
dicarboxilatos aromáticos, para observar la complementariedad entre sitios cargados. Además,
se estudiaron a la L-alanina y a la L-fenilalanina en sus formas zwitteriónicas, esto con la
intención de estudiar las contribuciones π-π y/o hidrofóbicas en la complejación (Figura 55).
Figura 55. Estructura química de los aniones orgánicos estudiados.
Las constantes de estabilidad para los complejos de 21 con aniones orgánicos se
determinaron en buffer de fosfatos (monobásico y dibásico) a 0.067 M y utilizando como
disolvente CD3OD/D2O (90:10 v/v) a pD 6.0, para asegurar el estado dicatiónico de la
molécula y la forma aniónica o zwitteriónica de los huéspedes. Las titulaciones consistieron en
mantener fija la concentración del macrociclo a 1 mM durante la titulación, a esa solución se le
agregaron pequeñas alícuotas del huésped disuelto en D2O (0-127 mM). Considerando las
características tanto del anfitrión como de los huéspedes y el medio, se espera que las
interacciones electrostáticas sean la fuerza directriz en el proceso de complejación.
Las gráficas del desplazamiento químico del protón H-10 del anfitrión vs la
concentración de los carboxilatos y el aminoácido L-fenilalanina, obtenidas a partir de las
titulaciones se muestran en la Figura 56. Los datos fueron ajustados con la ecuación 9 y con
ella fueron obtenidos los valores de las constantes las cuales se resumen en la Tabla 10.
Los experimentos revelaron que existe un efecto de la posición de las cargas de los
dicarboxilatos aromáticos en la afinidad por el receptor, al observarse una ligera predilección
por el isómero para-sustituido, probablemente atribuido a un mejor ajuste entre el receptor y el
tereftalato en comparación con el complejo del isoftalato, tales preferencias para el anión
tereftalato se reportan en la literatura. Como ejemplo de esto anterior, se puede citar el de un
receptor bis-intercalando tetracatiónico y que muestra una constante de afinidad para isoftalato
igual 4.0 x105 M-1 y para el tereftalato de 4.5x105 M-1 [Paris et al., 1999]. Por otro lado,
también existen preferencias mucho mas marcadas para otros sistemas, tal es el caso del
derivado dicatiónico bis-bencilado de la tetrandrina, el cual forma un complejos más estable
con el anión dicarboxilato tereftalato (110 M-1) que con el isoftalato (48.9 M-1) [Ochoa Lara et
al., 2001]. También Hossain y Schneider reportaron en 1999 receptores dicatiónicos acíclicos
(dos grupos amino cuaternizados) para la interacción de huéspedes tipo dicarboxilato, en
donde se reportan para algunos de estos complejos valores de contantes con ordenes de 10 M-1.
Los valores de CIS para H-1 y H-3, corresponden a la interacción cercana a los grupos
amonio del receptor y estos de desplazan hacia campo alto lo cual no indica que los hidrógenos
de los metilenos del anfitrión se encuentran cerca del cono de protección del anillo aromático
del carboxilato. Con respecto a las titulaciones realizadas con los aminoácidos, la L-alanina no
forma complejos estables y por lo tanto los protones del receptor no pudieron ser
monitoreados. En contraste, para la titulación del receptor con la L-fenilalanina, se observaron
cambios considerables en algunos protones del dicatión, por lo que fue posible seguir el
proceso de complejación y determinar el valor de K. Es razonable pensar que debido a que
LALA, comparado con LFA, no posee la suficiente superficie hidrofóbica, esto nos sugiere la
importancia de los procesos de desolvatación de moléculas de disolvente para poder incluir (al
menos parcialmente) el anillo aromático de la cadena lateral del aminoácido LFA. Por otro
lado, es importante mencionar que los valores de CIS para los protones H-1 y H-3 son más
altos comparados con H-10, estos nos indica que la interacción electrostática sucede en
cercanía a los grupos amonio. Para sistemas reportados en la literatura podemos mencionar dos
derivados semisintéticos de la tetrandrina, un derivado bis-bencilado y un derivado con grupos
antraquinona, los cuales poseen reconocimiento quiral en agua con predilección por el
aminoácido L-fenilalanina, cuyos valores para las constantes de asociación encontradas caen en
el orden de 10 M-1 [Lara et al., 2004 y Moreno-Corral y Lara, 2008].
a) b)
Figura 56. Gráficas de titulaciones de 21 con a) tereftalato e isoftalato (desplazamiento químico (δ) de H-1 vs [Anión]) y b) L-fenilalanina (δ-H-3 vs [Anión]). Las curvas son perfiles teóricos calculados mediante la ecuación 9.
Tabla 10. Constantes de asociación de varios aniones orgánicos con el macrociclo 21 en D2O/CD3OD, determinados por RMN 1H a T= 298 Ka
Anión (sales de Na+ ) K, M-1 ΔG (kJmol-1) Δδmax(H-1) Δδmax(H-3) Δδmax(H-10)
LFA 25.3±6.63 -8.06 -0.025 -0.040 -0.018 AISFTL 30.4±2.15 -8.52 -0.144 -0.1625 -0.144 ATRFTL 44±5.78 -9.44 -0,109 -0.1584 -
Δδmax= máximo desplazamiento químico de las señales del receptor seguidas durante el proceso de titulación en ppm.
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