Catálogo de publicaciones

El objetivo general de este trabajo de Tesis Doctoral ha sido el de desarrollar nuevos complejos de coordinación con propiedades fisicoquímicas y biológicas relevantes. Se estudió una serie de compuestos ternarios de coordinación con diferentes ligandos derivados de sulfonamidas tales como sulfadiazina, sulfaquinoxalina y sulfametazina. Como ligandos auxiliares se utilizaron aquellos que presentan anillos heterocíclicos nitrogenados como 2, 2’-bipiridina, 2, 2’-bipirimidina, 1, 10-fenantrolina y derivados de quinolina, como la 6-MeOQ y la 2,2’-biquinolina. Los metales usados para la obtención de los complejos fueron algunos de la primera serie de transición como Co, Ni, Cu y Zn bivalentes. Se obtuvieron un total de 28 compuestos, 2 de los cuales son Bases de Schiff derivadas de sulfaquinoxalina y 26 complejos de coordinación ternarios, los que fueron caracterizados desde el punto de vista fisicoquímico, por diferentes técnicas espectroscópicas de infrarrojo, Raman, UV-Visible y RMN. La estructura cristalográfica de la mayoría de ellos pudo ser determinada con la difracción de rayos X, lo que permitió conocer su geometría y sus arquitecturas supramoleculares. El interés de este trabajo radica no solo en la preparación de complejos y su caracterización fisicoquímica, sino también en la exploración de las posibles aplicaciones magnéticas y/o biológicas que puedan tener.

Las aleaciones de magnesio son materiales prometedores para su empleo en aplicaciones biomédicas debido a su biodegradabilidad, biocompatibilidad y a sus excelentes propiedades mecánicas. Sin embargo, estos materiales presentan una baja resistencia a la corrosión en medio fisiológico, lo que limita su empleo para futuras aplicaciones. El objetivo de este trabajo de Tesis fue estudiar la síntesis electroquímica y química de recubrimientos biocompatibles que incrementen la resistencia a la corrosión de la aleación de magnesio AZ91D y que posean propiedades bactericidas.En primer lugar, se realizó la anodización a bajos potenciales de la aleación de magnesio AZ91D en una solución que contenía molibdato, ya que este ion es un efectivo inhibidor de la corrosión. Las películas obtenidas se caracterizaron mediante técnicas de análisis de superficies y electroquímicas. Las películas están compuestas principalmente por óxidos e hidróxidos de magnesio y óxidos de molibdeno. La resistencia a la corrosión del sustrato en solución de Ringer aumentó significativamente con este tratamiento debido a la presencia de especies de molibdeno en la película formada.Por otra parte, se estudió la electrosíntesis de películas de polipirrol (PPy) sobre la aleación de Mg AZ91D empleando una solución electrolítica que contenía salicilato de sodio (NaSa) y pirrol (Py). Se evaluó la influencia de distintas variables intervinientes en el proceso de polimerización (concentración de NaSa, concentración de Py, pH de la solución electrolítica, potencial y tiempo de electropolimerización), tanto sobre la morfología de las películas obtenidas como sobre su performance anticorrosiva en solución de Ringer. La estructura granular típica del polímero se observó cuando la película se obtuvo de manera potenciostática empleando bajas concentraciones de NaSa. Sin embargo, cuando se realizó la electropolimerización del Py a partir de una solución que contenía altas concentraciones de NaSa, se obtuvo una película de PPy con morfología microtubular. La película de PPy con morfología globular presentó un mejor comportamiento anticorrosivo que aquella con morfología microtubular debido a que su estructura es más compacta.Con el objetivo de incrementar la resistencia a la corrosión de esta aleación recubierta con PPy se sintetizaron bicapas. Se generó una película anodizada como capa interna y sobre ésta se electrosintetizó un recubrimiento de PPy de morfología microtubular. Asimismo, sobre la misma película interna se electrosintetizó otro recubrimiento de PPy pero de morfología globular. Posteriormente, las bicapas obtenidas fueron modificadas mediante la incorporación de especies de plata. Estos recubrimientos dobles modificados con especies de Ag presentaron actividad antibacteriana frente a la bacteria Gram negativa Escherichia Coli. Al evaluar la estabilidad de ambas bicapas modificadas con Ag en solución de Ringer, los resultaron indicaron que la bicapa con morfología microtubular es más estable para tiempos prolongados de inmersión.Por último, se generó una película de quitosano sobre la aleación AZ91D previamente anodizada a bajos potenciales en una solución que contenía molibdato. La bicapa disminuyó la velocidad de corrosión del sustrato en solución de Ringer. Además, este recubrimiento doble se modificó incorporando especies de Ag en condiciones alcalinas. La bicapa modificada presentó también actividad antibacteriana frente a la bacteria E. Coli.

En el presente trabajo se desarrollaron sólidos adsorbentes a base de sílices mesoporosas ordenadas para la eliminación de metales pesados: Zn(II) y Cr(VI), presentes en matrices acuosas mediante procesos de adsorción. Para ello, se sintetizaron sílices mesoporosas ordenadas con estructuras típicas del sistema MCM-41 (Mobil Composition of Matter N. 41) y posteriormente se modificó la superficie interna mediante el anclado de grupos amino y amino-metilo, respectivamente. Los sistemas resultantes fueron caracterizados por XRD a bajos ángulos, adsorción-desorción de N2 a -196 °C, FTIR, XPS, TGA y SEM a fin de establecer sus propiedades texturales y verificar la presencia de los grupos funcionales introducidos para poder correlacionar estos datos con el desempeño como adsorbente. Se estudiaron en detalle las variables que afectan el desempeño de estos adsorbentes: pH, temperatura, tiempo, presencia de otros iones y se determinaron las capacidades máximas de adsorción para cada uno de los dos metales estudiados. Con la premisa de lograr adsorbentes más eficientes se analizó el proceso de desorción y se determinaron las variables operacionales óptimas para poder reutilizar el adsorbente repetidas veces. Se propusieron mecanismos que permitieron explicar el proceso de adsorción tanto para Zn(II) como para Cr(VI) y sobre este último se hizo énfasis en la reducción Cr(VI)/Cr(III) ocurrida durante el proceso de adsorción. El objetivo de emplear estos sistemas mesoporosos ordenados como adsorbentes es el de lograr procesos de adsorción que presenten elevada eficiencia, rápidos, sin restricciones disfuncionales, selectivos y que los mismos puedan ser fácilmente regenerados y reutilizados durante varios ciclos de adsorción-desorción.

El presente trabajo de Tesis Doctoral aborda la investigación de dos grupos de compuestos que pertenecen a la química del azufre y que, además, comparten la propiedad de ser muy reactivos. El primero de ellos está formado por sustancias sulfonitrogenadas pertenecientes a la familia de las sulfinilanilinas, de fórmula general RN=S=O. Estos compuestos muestran propiedades interesantes debido al grupo funcional sulfinilo (N=S=O), el cual es no lineal y puede adoptar dos conformaciones posibles: syn o anti del enlace R-N con respecto al enlace S=O. La elevada reactividad de estos compuestos se relaciona con el sustituyente directamente unido al N=S=O y determina su utilidad en diversos tipos de reacciones.Se realizó la síntesis y caracterización mediante las espectroscopias de FTIR, Raman y Resonancia Magnética Nuclear, Espectrometría de Masas y Análisis Elemental de los isómeros orto, meta y para de fluorosulfinilanilina, y de las sulfinilanilinas polifuoradas 3,4-difluorosulfinilanilina y 2,3,4-trifluorosulfinilanilina. Los resultados experimentales fueron complementados con cálculos teóricos a diferentes niveles de teoría. En todos los casos, la forma más estable mostró una configuración syn con una estructura planar estabilizada principalmente por la conjugación entre el sistema π del grupo N=S=O y el anillo aromático, y por una débil interacción intramolecular C-H?O entre el átomo de oxígeno del grupo N=S=O y un átomo de hidrógeno en posición orto del anillo aromático. La influencia que ejerce el sustituyente flúor en el anillo aromático y en el grupo N=S=O se explica por sus efectos electrónicos opuestos (inductivo y mesomérico) y por la posición que ocupa en el anillo aromático.La segunda parte de este trabajo aborda el estudio de especies reactivas de azufre (RSS, del inglés Reactive Sulfur Species) a partir de diferentes precursores usando la técnica de aislamiento en matriz a temperaturas criogénicas, debido a su extrema reactividad. Las RSS son muy interesantes en síntesis orgánica, bioquímica, ciencia ambiental y química del plasma. Su gran alcance ha generado interés en conocer sus propiedades estructurales y espectroscópicas y su interacción con otras moléculas con el objetivo de que losconocimientos adquiridos puedan extenderse a explicar su comportamiento en entornos químicos y/o su solvatación en entornos celulares.En este marco, se aisló p-aminotiofenol en matriz de argón a temperaturas criogénicas, el cual se usó como precursor para obtener el radical p-aminotiofenol por medio de la técnica de fotólisis flash en el vacío usando una luz de 254 nm. Tanto el precursor como su radical se caracterizaron por medio de espectroscopia infrarroja y cálculos computacionales. El radical p-aminotiofenol se comparó con el radical tiofenol generado a partir de distintos precursores (tiofenol y disulfuro de difenilo) empleando diferentes técnicas (flash fotólisis en el vacío y pirólisis). Los resultados obtenidos indicaron que el radical que posee como sustituyente al grupo amino posee mayor estabilidad, un enlace C-S más fuerte y una mayor carga negativa en el átomo de azufre. En consecuencia, el electrón desapareado estaría más disponible para interaccionar y/o formar complejos de tipo van der Waals con otras moléculas de su entorno.

La codamina es un alcaloide menor del opio, del tipo estructural de la laudanosina, que fué aislado por primera vez por Hesse en 1870 en cantidades tan pequeñas que no se pudo determinar su poder rotatorio ni preparar derivados que resultaran útiles para caracterizarla. En este trabajo de tesis se realizó la síntesis de la forma racémica del alcaloide por un camino ya recorrido antes, pero introduciendo algunas modificaciones que permitieron mejorar el rendimiento de la preparación y obtener al mismo tiempo un producto más puro que fué así cristalizado por primera vez. Partiendo del clorhidrato de papaveerina se preparó según una técnica conocida protopapaverina, que fué tratada con ioduro de metilo para dar un producto que había sido preparado antes pero nunca cristalizado: p.f. 131-133°. El iodometilato purificado por recristalización fué reducido con borohidruro de sodio, lo que presenta ventajas sobre los métodos usados anteriormente en cuanto al rendimiento y rapidez del proceso. La (+-) codamina preparada fundía a 106-108°, y de esta base se prepararon dos nuevos derivados: el stifnato, de p.f. 182-182.5°, y el perclorato, de p.f. 160-180°. Se intentó separar los isómeros ópticos de la codemina por cristalización de sales diastereoisómeras, pero con los ácidos ensayados no se obtuvo ninguna sal cristalina. Como dos bases isómeras de la codamina, la laudanina y la pseudocodamina racémicas, habían sido desdobladas en sus isómeros ópticos por precipitación de los tartratos de sus O-benzoíl-derivados, se preparó con igual objeto la (+-) O-benzoíl-codamina, sustancia no descripta anteriormente y que no pudo ser cristalizada. Se prepararon el picrato de esta base, de p.f. 130-131°, y su 0,0´-dibenzoíl-D,L-tartrato, de p.f. 159-160°. Aplicando una reacción poco conocida y nunca usada en el campo de los alcaloides se transformó la (+-) O-benzoíl-codamina en (+-)-lsudanosina por tratamiento con diazometano, que produce la ruptura del éster fenólico y luego metila el oxhidrilo; está reacción resultó útil en las correlaciones estéricas de pequeñas cantidades de bases benzoiladas resueltas. Como la base benzoilada era difícil de hidrolizar con ácidos fuertes, se la trató con borohidruro de sodio para obtener rápidamente y con buen rendimiento (+-)-codamina. Después de varios ensayos con otros ácidos ópticamente activos, se resolvió la (t)-O-benzoil-codamina por medio de sus 0,0´- dibenzoíl-tartratos. La (+) y la (-)- laudanosina ópticamente puras por el método mencionado más arriba. Por tratamiento con borohidruro de sodio se prepararon la (+) y la (-)-codamina, presentando la primera un punto de fusión de 126-127° y un poder rotatorio de [α]D = +66.1+-1.5° en etanol, de acuerdo con las mediciones efectuadas sobre la base natural. La (-)-codamina, descripta por nosotros por primera vez, funde a 127-128° y tiene un poder rotatorio de [α]D= -68.8+-1.9° en etanol. Se prepararon los picratos de ambas codaminas isómeras, de p.f. 147-149°, y [α]D= -84.4+-2.0° en cloroformo para el derivado de la base levógira. Se prepararon también los iodometilatos de (+) y (-)-codamina, de p.f. 200.5-201° y 200-200.5°, y [α]D= +97.6+-1.9° y -100+-2.0° en etanol respectivamente. La pseudolaudanina es una base sintética isómera de la codamina, que no había sido desdoblada nunca en sus isómeros ópticos. En este trabajo fué preparada por un camino semejante al que se había empleado en ocasiones anteriores, pero la reducción del precursor totalmente aromático se hizo esta vez con borohidruro de sodio en lugar de con metales y ácidos o por hidrogenación catalítica, obteniéndose buenos resultados con gran facilidad. Se preparó el iodometilato de esta base, no descripto en la literatura, de p.f. 211.5-213.5°. Los ensayos de desdoblamiento de la (+-)-pseudolaudanina en sus isómeros ópticos por medio de diversos ácidos ópticamente activos no dieron ninguna separación. Sobre la base de lo realizado con los otros alcaloides de este grupo se prepararon la (+-)-O-benzoíl- y la (+-)-O-p-totuilpseudolaudanina, compuestos no descriptos con anterioridad, e p.f. 131-131.5° y 134-136° respectivamente. Los picratos de estas dos nuevas bases funden a 170-171° y 158-160° respectivamente. La (+-)-O-benzoíl-pseudolaudanina pudo ser resuelta ópticamente por cristalización de sus 0,0´-dibenzoíl-tartratos. La (+)- y la (-)-O-benzoíl-pseudolaudanina, de [α]D= +85.4+-3.5° y -84.8+-5.4° en etanol, no pudieron ser cristalizadas, y dada su escasa cantidad no se prepararon derivados cristalinos. La (-)-O-benzoíl-pseudolaudanina se transformó en (-)-laudanosina ópticamente pura por tratamiento con diazometano, como se había hecho antes con la (+-)-O-benzoíl-pseudo-laudanina y con las O-benzoíl-codaminas ópticamente activas y racémica. Por tratamiento de las bases benzoiladas con borohidruro de sodio se obtuvieron la (+)- y la (-)-pseudolaudanina de p.f.115-116° y 151-153° (serían dos formas cristalinas diferentes) y [α]D= +76.1+-1.8° y -78.6+-4.0° en etanol. Para los intentos de separación de isómeros ópticos se prepararon varios ácidos ópticamente activos, entre cuyas preparaciones merece destacarse el aislamiento del ácido L-tartárico por medio de una resina de intercambio iónico, lo que simplifica notablemente su obtención. En la purificación de la (+-)-O-benzoíl-codamina se utilizó el ácido 0,0´-dibenzoíl-D,L-tartárico, preparado por un método más rápido que el que se encuentra en la bibliografía. El ácido obtenido por nosotros presenta un p.f. de 170.5-171.5° además del de 110° registrado antes.

La presente tesis se refiere a una nueva síntesis y al desdoblamiento en sus isómeros ópticos del alcaloide bencilisoquinolínico "Armepavina". En el primer capítulo se describe el aislamiento del alcaloide natural (levógiro) y la demostración de su estructura efectuada por Konowalowa, Yunussoff y Orechoff (Ber. 68, 2158, (1935) y J.Gen. Chem. USSR, l0, 641 (1940). Estos autores aplicando una serie de reacciones ya conocidas para este grupo de alcaloides determinaron que la armepavina es la 1(4'-hidroxibencil)-2-metil-6,7-dimetoxi- 1,2,3,4-tetrahidroisoquinolina. En el capitulo siguiente se suministra una lista de un grupo de alcaloides bisbencilisoquinolínicos de los cuales se obtienen por acción del sodio en amoniaco líquido, la armepavina o su O-metil derivado. (Principalmente estudiados por Tomita y colaboradores). Como consta en el capitulo tercero, la primera síntesis del alcaloide racémico fué realizada por Marion y colaboradores (J. Org. Chem., 15, 216, (1950), quienes introdujeron el hidroxilo fenólico correspondiente a la posición 4' del bencilo en la última etapa de síntesis. Estos autores intentaron desdoblar la armepavina racémica sin resultados positivos. Para aclarar el punto de fusión del derivado O-metilado de la armepavina, Tomita y Yamaguchi efectuaron una segunda sintesis del alcaloide protegiendo el hidroxilo fenólicos por bencilación. Estos autores no mencionan haber intentado la resolución del alcaloide. Nuestra síntesis, similar en rasgos generales a las anteriores se basa en la formación del anillo isoquinolinico sustituido con la amida apropiada, aplicando la reacción de Bischler-Napieralski (en cloroformo anhidro con pentacloruro de fósforo a O°). La protección del hidroxilo fenólico se realizó en este caso por benzoilación. La armepavina racémica presenta las propiedades fisicas (punto de fusión, solubilidad, forma cristalina), similares a las ya descriptas en las preparaciones anteriores. El punto de fusión del derivado O-metilado obtenido por nosotros coincide con el dado por Marion en su trabajo (92°) y discrepa con el de Tomita (62,5-63°). En el capítulo cuarto se discute brevemente la relación de los espectros ultravioleta e infrarrojo con los de algunos alcaloides pertenecientes a este grupo. La resolución del alcaloide se realizó sobre la benzoil armepavina racémica, pues poseiamos antecedentes de que alcaloides fenólicos de este grupo que no pudieron desdoblarse mediante el empleo de los ácidos habituales, si lo fueron cuando esos grupos hidroxilos estaban benzoilados. (B. Frydman, R. Bendish y V. Deulofeu, Tetrahedron, 4, 342, (1958). De estos benzoil alcaloides ópticamente activos se pasó por hidrólisis ácida a los isómeros de los alcaloides libres, completándose en esta forma la resolución. El empleode los siguientes ácidos: D-tartárico, l-quinico, l-málico y la N-acetil l-leucina como agentes resolutivos de nuestra benzoil armepavina racémica, no dió resultados favorables. Los primeros signos de desdoblamiento con valores de poderes rotatorios elevados, los obtuvimos al utilizar los ácidos dibenzoil y di-p-toluil D- y L-tartáricos. De estos, fué elegido el último para efectuar la resolución. El empleo sucesivo de los dos isómeros ópticos del ácido mencionado en último término, permitió aislar las antipodas de la benzoil armepavina en forma ópticamente pura y con poderes rotatorios que oscilaron entre 115 y 120°. Las hidrólisis ácidas de estas benzoil armapavinas produjeron los isómeros correspondientes del alcaloide. El punto de fusión y los poderes rotatorios de los isómeros (l42-143° y [α).-98° y -96,6°), aunque coinciden entre si difieren en un 7% del valor de 105° que tomamos como promedio de los poderes rotatorios de las armepavinas separadas por Tomita de los alcaloides bisbencilisoquinolínicos, puesto creemos como consta en la tesis que existe en la publicación original (Konowalowa,1935-) un error en los valores suministrados y que intervienen en el cálculo del poder rotatorio. En los últimos capítulos se describen la preparación de los intermediarios de 1a síntesis, acompañando los resultados de los microanálisis en los casos en que estos no estaban registrados en la literatura consultada.

Esta tesis trata sobre la optimización, síntesis y diseño de sistemas de tratamiento de aguas residuales por barros activados para eliminación biológica de nutrientes basados en modelos, aplicando técnicas de programación matemática. A lo largo de la misma se desarrollan modelos matemáticos de complejidad y rigurosidad crecientes, cuyas soluciones y conocimientos adquiridos se utilizan sucesivamente para el planteo, representación, acotamiento del espacio de búsqueda de las soluciones, e inicialización de los modelos matemáticos subsiguientes. El objetivo final consiste en el desarrollo de modelos basados en superestructuras del proceso que posibiliten la implementación de algoritmos para la optimización de la configuración de la planta de tratamiento (síntesis del proceso) y las variables de diseño y operación para diferentes escenarios de interés teórico y práctico. El presente trabajo pretende aportar al desarrollo de tecnologías y/o procesos más eficientes, que demanden menores costos de inversión y costos operativos. Parte de los resultados presentados y discutidos aquí fueron difundidos en el medio científico a través de publicaciones y presentaciones en congresos nacionales e internacionales. Se espera que los resultados y productos obtenidos de esta tesis constituyan una herramienta valiosa para el diseño y optimización de plantas “reales” en particular, y en el cuidado del medio ambiente y en la utilización eficiente de los recursos en general.

En el presente trabajo de tesis, el desafío afrontado consiste en el desarrollo de metodologías sistemáticas, flexibles, robustas y de bajo costo computacional que puedan ser aplicadas eficientemente a la resolución de manera óptima del problema de síntesis y diseño de sistemas de generación de energía considerando su ciclo de vida útil, tarea que resulta crítica en el mundo actual para el uso racional de los recursos naturales no renovables. Asimismo, se introducen en la formulación distintas nociones relacionadas a la disponibilidad del sistema, con el objeto último de generar herramientas que puedan asistir al ingeniero de diseño y al gerente de mantenimiento en la toma de decisiones frente a situaciones de riesgo tecnológico y de sugerir estrategias para mejorar la economía de la planta, durante la etapa de diseño conceptual de la misma. Para su estudio, se selecciona un ciclo combinado con post-combustión, múltiples niveles de presión en la caldera de recuperación, y regeneración. Este tipo de sistemas constituye el estado del arte en generación a partir de gas natural, debido a sus altos rendimientos y a su adaptabilidad a distintas condiciones operativas. Debido a la complejidad del problema desde el punto de vista de su planteo y resolución, se avanza en el estudio del mismo en forma progresiva hasta abordar el mismo en forma completa y detallada; ganándose experiencia y conocimientos que serán luego volcados en el desarrollo de metodologías que simplifiquen la estrategia de resolución de la problemática abordada. Desde el punto de vista de la programación matemática, se utilizan formulaciones de programación no-lineal (NLP) y mixta-entera no lineal (MINLP). En ambos casos, las decisiones continuas están vinculadas a las variables tanto de diseño como operativas, que determinan la performance técnico-económica de la planta de generación. Por otra parte, las decisiones discretas se encuentran ligadas a la determinación de la amplia gama de escenarios a los que el sistema deberá responder a lo largo del horizonte de tiempo, que aquí se representan mediante el planteo riguroso del modelo lógico del diagrama de disponibilidad dentro del marco de un enfoque de espacio de estados. Dos distintos horizontes de tiempo se consideran durante el planteo de la formulación matemática para la optimización de la planta de generación. En primer lugar, se utiliza un enfoque clásico, en donde un horizonte de tiempo anual habilita el estudio de las características de las familias de soluciones óptimas, al identificar tendencias en la comportamiento óptimo de las variables de decisión, y permite también resaltar relaciones entre los espacios resultantes de la resolución del problema mediante los enfoques termodinámico y económico. Luego, un horizonte temporal multi-periodo, que considere las distintas etapas del ciclo de vida útil de la planta de potencia, habilita el diseño del sistema frente a condiciones variables en el tiempo, asegurando que se obtengan valores óptimos de los indicadores de performance económicos, que en última instancia posibilita se atraigan nuevas inversiones hacia el proyecto de generación. La evaluación de los ingresos y egresos del proyecto se adapta a la longitud del horizonte de tiempo considerado. Aun así, en todos los casos se proponen formas de expresar los diferentes componentes en función de parámetros asociados a la disponibilidad del sistema, con hincapié en la asignación de recursos para mantenimiento y su interrelación con el comportamiento de las variables de decisión de la planta de generación. La exploración de relaciones funcionales entre las variables de decisión en el espacio de soluciones óptimas, permite que las mismas se utilicen como restricciones adicionales con el objeto de proponer modelos reducidos de las distintas formulaciones antes utilizadas. Dicho proceder constituye una metodología novedosa que logra reducir drásticamente los requerimientos computacionales a la hora de obtener (estimaciones precisas de las) soluciones óptimas, y abre nuevas posibilidades de aplicación a distintos problemas de interés, al permitir simplificar la resolución de problemas más complejos.

El objetivo del presente trabajo fue sintetizar moléculas sencillas, homodímeras, cuyas estructuras resultaran análogos simplificados de la molécula de echinomicina(8). Determinar su actividad citotóxica y efectuar ensayos de unión al ADN para evaluar el grado de afinidad que presentaban por él. En el capítulo I se desarrollaron los siguientes temas: 1.1.- Se efectúa una revisión bibliográfica acerca del comportamiento de moléculas, con estructuras aromáticas planares, frente al ácido desoxirribonucléico. 1.2.- Descripción del proceso de unión macromolécula-ligando y de los modelos de intercalación. 1.3.- Termodinámica de la intercalación. 1.4.- Se realiza una descripción de los compuestos bis-intercalantes, las características estructurales de la molécula de echinomicina miembro más conocido de la familia de los antibióticos de quinoxalina y su comportamiento como agente bis-intercalante frente a la molécula de ADN. 1.5.- Se describe la influencia que las características estructurales del "puente" (longitud, grupos químicos presentes, etc.) ejercen... (falta la siguiente hoja del resumen en la tesis)...posible, debiendo seguirse rutas alternativas que permitieran obtener cada uno de los isómeros de forma inequívoca. La síntesis del compuesto 37 implicó la formación de un anhidrido mixto del ácido pirúvico que permitió obtener el intermediario 41: N-(4-metoxi-2-nitrofenil)piruvanida que por reducción produjo el compuesto esperado. El compuesto 40 se sintetizó con escaso rendimiento a través de una destilación azeotrópica con cloruro de metileno. Se comprobó que al encontrarse libre la posición 3 del anillo quinoxalínico, la síntesis del compuesto 6-metoxi-2[1H]quinoxalinona conduce realmente a la formación de una mezcla de isómeros (6-metoxi-2[1H]quinoxalinona(36) y 7-metoxi-2[1H]quinoxalinona(35)) que resulta imposible separar. La estructura del isómero 36 resultaba particularmente interesante, se efectúa una síntesis regioselectiva que permite obtener un producto que contiene un 92% del isómero deseado. Se detallan otros caminos de síntesis para este isómero, discutiéndose los resultados obtenidos en cada caso y describiendo los intermediarios aislados. La síntesis del isómero 35 presentó muchas dificultades, se discuten los resultados obtenidos. Por último se describe la síntesis del ácido 2-quinoxalincarboxílico(62). 2.1.2.- Síntesis de derivados generadores de la unión "puente". Los derivados fueron agrupados en cinco clases: polimetilénicos, amídicos, amino-amídicos, poliamínicos y estructuras rígidas y semi-rígidas. Fueron sintetizados los compuestos N,N'-bis(2-cloroacetil)-1,6-diaminohexano (71); N,N'-bis(2-cloroacetil)-1,2-diaminoetano(70); N,N'-bis(2-cloroacetil)-4,4'-bipiperidina(80) y N,N'-bis(2-cloroacetil)piperazina(81) siguiendo el mismo esquema de síntesis. El compuesto 1,2-di(p-hidroxifeniloxi)etano(78) y N,N'-bis(2-aminoacetil)-1,6-diaminohexano(72). Como intermediarios se aislaron N,N'-bis(2-azidoacetil)-1,6-diaminohexano(79) presursor del compuesto 72 y un derivado de este último obtenido por hidrogenación del compuesto 79 en presencia de ácido acético, el compuesto N,N'-bis(2-acetilaminoacetil)-1,6-diaminohexano(74). Dentro de las estructuras dpoliamínicas se intentó sin resultado efectivo la reducción del compuesto 72 tanto en presencia de borano como de hidruro de litio y aluminio y posteriormente la síntesis de N,N'-bis(3-aminopropil)-1,6-di(4-toluensulfonil)diaminohexano(85). Se aislaron y purificaron los intermediarios N,N'-di(p-toluensulfonil)-1,6-hexanodiamina(83) y N,N'-bis(2-cianoetil)-1,6-di(p-toluensulfonil)hexanodiamina(84). Las distintas estructuras fueron concebidas a partir de los resultados obtenidos en los ensayos de citotoxicidad sobre cultivos de células KB de los compuestos siameses. 2.2.- Síntesis de compuestos homodímeros de quinoxalina y derivados. Se discute la síntesis de tres series de compuestos. 2.2.1.- La serie A es originada por compuestos dímeros derivados de 2[1H]quinoxalinona(28) y 3-metil-2[1H]quinoxalinona(33). Inicialmente se analizó la posibilidad de sustitución de la sal de 2[1H]quinoxalinona, que se comporta como un anión bidentado frente a estructuras "puente" que son dihalogenuros de alquilo. Se sintetizan mayoritariamente compuestos N-sustituídos, partiendo de estructuras simples, flexibles, polimetilénicas, las que serán variadas en función de los resultados obtenidos en los ensayos de citotoxicidad. Se logran así los compuestos 1,4-bis(2-oxoquinoxalín-1-il)butano(89); 1,4-bis(3-metil-2-oxoquinoxalín-1-il)butano(90); 1,6-bis(2-oxoquinoxalín-1-il)hexano(91) y 1,6-bis(3-metil-2-oxoquinoxalín-1-il)hexano(92). Como derivados O-sustituídos se sintetizan los productos 1,2-bis[4-(2-oxiquinoxalil)feniloxi]etano(93) y 1,2-bis[4-(3-oxiquinoxalil)feniloxi]etano(94) cuya bajísima solubilidad impide la realización de los ensayos de citotoxicidad, razón por la que se prosigue con la síntesis de derivados N-sustituídos por estructuras puenteantes menos flexibles debido a la presencia de grupos amida. Se obtienen así los compuestos 1,2-bis[2-(2-oxoquinoxalín-1-il)]etano(95); 1,2-bis[2-(3-metil-2-oxoquinoxalín-1-il)acetilamino]etano(96); 1,6-bis[2-(2-oxoquinoxalín-1-il)acetilamino]hexano(97); 1,6-bis[2-(3-metil-2-oxoquinoxalín-1-il)acetilamino]hexano(98); 1,6-bis[2-(3-metil-6-metoxi-2-oxoquinoxalin-1-il)acetilamino]hexano(99); entre los que se destaca el compuesto 97 por su actividad citotóxica. Posteriormente se utiliza una estructura puente rígida, donde el átomo de nitrógeno amídico forma parte de un ciclo dando orígen a los compuestos: N,N'-bis[2-(2-oxoquinoxalin-1-il)acetil]4,4'-bipiperidina(101); N,N'-bis[2-(3-metil-2-oxoquinoxalin-1-il)acetil]4,4'-bipiperidina(102); N,N'-bis[2-(2-oxoquinoxalin-1-il)acetil]piperazina(103); N,N'-bis[2-(3-metil-2-oxoquinoxalin-1-il)acetil]piperazina(104). Observando el comportamiento de los quince nuevos productos sintetizados, se puede concluir que en todos los casos se observa una marcada insolubilidad en solventes orgánicos, hecho que dificulta la realización de los ensayos de unión al ADN y obligó a realizar los ensayos de citotoxicidad con suspenciones en Tween 80. De los resultados obtenidos es posible establecer que: a) la presencia del grupo metoxilo en posición 6 y/o 7 del anillo bencénico no produce un aumento de la actividad citotóxica como se esperaba en relación a datos bibliográficos. b) la presencia del grupo metilo en posición 3 en el anillo diazínico no arroja resultados concluyentes por el momento. c) No parecería ser beneficiosa la presencia del oxígeno en posición 2 pues permitiría la formación de puentes de hidrógeno en algunos compuestos. 2.2.2.- Surge así la serie B en la que la presencia de grupos amina en posición 2 del anillo diazínico actúa como punto de unión de cadenas polimetilénicas de longitud variable y provoca un aumento de la solubilidad en agua. Son sintetizados diez nuevos compuestos, entro los que se encuentran seis productos disustituídos, N,N'-bis(3-metilquinoxalin-2-il)1,6-hexanodiamina (106); N,N'-bis(2-quinoxalinil)1,6-hexanodiamina (107); N,N'-bis(2-quinoxalinil)1,8-octanodiamina (109); N,N'-bis(2-quinoxalinil)1,12-dodecanodiamina (111); N,N'-bis(3-metilquinoxalin-2-il)1,8-octanodiamina (116); N,N'-bis(3-metilquinoxalin-2-il)1,12-dodecanodiamina (118) y los respectivos derivados monosustituídos, aislando además cinco intermediarios disililados. Los compuestos 109 y 116 muestran una actividad citotóxica mayor que el compuesto 97 de la serie A. Considerando adecuada esta longitud de cadena se aumenta su rigidez mediante la inclusión de dos grupos amida, se utiliza para ello un puente similar al del compuesto 97, se obtiene N,N'-bis[2-(2-quinoxalinil)acetilamino]-1,6-hexanodiamina (120b), cuya actividad citotóxica resultó mucho menor que la de los compuestos 109 y 116. Se sintetizan dos compuestos con una estructura "puente" de naturaleza semi-rígida, de tipo poliamínico, N,N'-bis[N-(2-quinoxalinil)aminopropil]piperazina (121b) y N,N'-bis[N-(3-metilquinoxalin-2-il)aminopropil]piperazina 122. Se observó que la actividad del compuesto 121 mejora, pero sin alcanzar los niveles de los compuestos 109 y 116. Se puso de manifiesto que la presencia del grupo metilo en posición 3, produce una fuerte disminución de la actividad citotóxica. A través de los resultados observados se concluye que los miembros 109 y 116 son los más activos de la serie y que la presencia del sustituyente en posición 3 podría llegar a producir una disminución considerable en la actividad citotóxica razón por la que se decide mantener la posición 3 libre. 2.2.3.- A fin de lograr mayor analogía con la molécula de echinomicina, se sintetizan cinco miembros de la serie C, cuya característica principal es poseer un grupo amida directamente unido al núcle quinoxalínico, que actúa como punto de unión de cadenas polimetilénicos y amínicas similares a las de la serie B. Se sintetizan: 1,6-bis(quinoxalin-2-carbamoíl)hexano(128); 1,8-bis(quinoxalin-2-carbamoil)octano(129); 1,12-bis(quinoxalin-2-carbamoíl)dadecano(130); N,N'-bis[N-(quinoxalin-2-carbamoil)propilamino]piperazina(131) y N,N'-bis[2-(quinoxalin-2-carbamoil)acetil]1,6-diaminohexano(132). De los tres nuevos compuestos sintetizados en esta serie (129, 130 y 131), uno de ellos, el compuesto más activo de este trabajo de Tesis, inhibiendo el crecimiento de cierto tipo de células neoplásticas (ovario y CNS) en un 100% a una concentración de 5.10^(-5) µg/ml. 2.2.3.- Se discuten las asignaciones de las señales de los espectros de RMN-1H de los compuestos correspondientes a cada una de las series, como así también los pertenecientes a algunos precursores. 2.2.4.- Se analizan las asignaciones de las señales de los espectros de RMN-13C de los compuestos de cada serie y la de algunos precursores, señalando los modelos utilizados. 2.2.5.- Se analizan los esquemas de fragmentación propuestos para los espectros de masa de los compuestos de las series A y B. 2.2.6.- Ensayos de unión al ADN, se efectúa un estudio por espectroscopía UV de la magnitud de la unión de los miembros de las series B y C con el ADN, teniendo en cuenta que cuando un compuesto se une a la molécula de ADN, esto puede ser visualizado a través de modificaciones en el espectro UV de la droga, las que se evidencian en una disminución del máximo acompañado por un corrimiento batocrómico del mismo. Se utilizan soluciones buffer de pH 5,0 y 7,4 junto con soluciones de ADN cuya concentración es 46,5 µM en pares de bases. La serie A no pudo ser evaluada debido a la gran insolubilidad de sus miembros. 2.6.1.- En la serie B se observó a ambos valores de pH, un marcado hipocromismo que se cuantifica, expresándolo numéricamente. Se analiza el espectro de cada compuesto en relación con los otros miembros de la serie. Para los compuestos 109 y 116 (los más activos) se puede visualizar una correlación entre los vapores de DI50 y lo observado en los espectros de UV correspondientes. Cuando se efectuó el análisis de la relación (A/Ao) a un valor fijo de longitud de onda (λm) se obtuvo una acabada muestra del comportamiento del complejo droga-ADN (A), frente a la droga puro (Ao), evidenciándose en forma más clara la magnitud de la interacción. 2.6.2.- En la serie C el comportamiento no es espectacular, observándose en algunos casos corrimientos del máximo hacia longitudes de onda menores. Inesperadamente se observó que el compuesto 130 no cumplía con la ley de Beer en las condiciones de trabajo, se varió la relación ADN/droga sin obtener modificaciones en su comportamiento, este hecho impidió efectuar el ensayo de unión. 2.7.- Se describen los ensayos de citotoxicidad. 2.7.1.- Se discuten los resultados obtenidos sobre cultivos de células KB para los miembros de las series A y B. 2.7.2.- Se analizan los resultados obtenidos para los miembros de la serie C, en los ensayos efectuados por el NCI sobre múltiples líneas celulares. 3.- En el capítulo III se describe la parte experimental de la labor desarrollada.

Los estudios llevados a cabo en esta Tesis Doctoral se presentan divididos en tres áreas principales. La primera de ellas se dedica al trabajo de síntesis de sustancias inorgánicas covalentes, su aislamiento, purificación y caracterización química. Un segundo apartado está dedicado a estudios estructurales, incluyendo especialmente el análisis del equilibrio conformacional y vibracional de los compuestos sintetizados, utilizando un enfoque complementario en el uso de técnicas experimentales y cálculos computacionales. Por último se discuten resultados que ayudan a comprender las propiedades electrónicas de las especies, para lo cual se utilizaron las técnicas de relativa sofisticación, como la espectroscopia fotoelectrónica y el uso de radiación sincrotrónica.