Bases de Schiff derivadas de 3-Hidroxi-4-piridincarboxaldehídosíntesis y estudio estructural

Resumen

La Tesis Doctoral versa sobre la química de moléculas de relevancia biológica tratando de modelar el comportamiento de uno de los cofactores de familia de la vitamina B, el piridoxal PL y su fosfato PLP, forma activa de la vitamina B6 o piridoxina. Estos compuestos son parte fundamental de muchos sistemas enzimáticos en lo que actúan como grupo prostético y están implicados en el metabolismo de aminas y aminoácidos. Las enzimas con PLP forman bases de Schiff unidas covalentemente con sus sustratos, en las cuales el cofactor s e encarga de estabilizar el exceso de carga que se produce en las transformaciones de los aminoácidos, proceso asistido por la protonación del anillo de piridina. El trabajo se ha centrado en la formación de bases de Schiff muy próximas a las que forma el fosfato de piridoxal con el centro activo de la proteína y son sus sustratos, las obtenida a partir de 3-hidroxi-4-piridincarboxaldehído (1) con aminas: p-R-anilinas, N-aminoazoles, N-aminobenzazoles, L- -aminoésteres y sus aminas homólogas. Estos compuestos imitan la unión en el centro activo de la proteína y gracias a sus propiedades tautoméricas sirven de modelo de estudio para los fenómenos de transferencia de protón. El desarrollo del proyecto se ha elaborado de acuerdo con la siguiente metodología: A. Síntesis orgánica de las moléculas concretas que se proponen estudiar, un total de 53 compuestos. B. Estudios estructurales en disolución, mediante las técnicas de RMN de 1H, 13C, 15N y 17º y en algunos casos por espectrofotometria ultravioleta. En este punto se hará especial énfasis en la importancia que la estructura neutra o protonada, tendrá en el comportamiento dinámico de las moléculas objeto de estudio. C. Estudio estructurales en estado sólido mediante RMN CPMAS de 13C y 15N, y en determinados casos por difracción de rayos-X. D. Empleo de métodos de cálculo DFT al nivel B3LYP/6-31G**, para racionalizar los resultados experimentales. Todo ello ha permitido demostrar que la espectroscopía RMN tanto en disolución como en esta sólido es la mejor técnica para el estudio de la tautomería y los procesos de transferencia de protón. Se ha comprobado que en medio neutro todos los compuestos adoptan la estructura del autómero E-hidroxi/imino con enlace de hidrógeno intramolecular en disolventes apolares (CDC13). El enlace de hidrógeno intramolecular no ex en cambio en disolventes polares (DMSO-d6) detectándose otras estructuras. En medio ácido (TFA), en las bases de Schiff derivadas de p-R- anilinas y etilamina, se observa la existencia de los dos tautómeros, hidroxi/imino y oxo/enamino, en equilibrio. Sin embargo, en las bases de Schiff derivadas de N-aminoazoles y N-aminobenzazoles, la protonación de más de un átomo d nitrógeno estabiliza al tautómero hidroxi/imino siendo el único observado. En estado sólido, tanto en especies neutras como protonadas, sólo se observa el tautómetro E-hidroxi/imino. Los rayo X, muestran estructuras que interaccionan por medio de enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares y los resultados obtenidos mediante cálculos teóricos DFT B3LYP/6-31G** están de acuerdo con los datos experimentales, facilitando su comprensión.