Fotoquímica de compuestos heteroaromáticos tricíclicos en medios biomiméticos
- Autores: Daniel Limones Herrero
- Directores de la Tesis: María Consuelo Jiménez Molero (dir. tes.), Miguel Ángel Miranda Alonso (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jaime Primo Millo (presid.), Ezequiel Pérez-Inestrosa (secret.), Michela Salamone (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RiuNet
- Resumen
INTRODUCCIÓN El uso de sistemas microheterogéneos (micelas, zeolitas, ciclodextrinas, proteínas, liposomas, etc.) permite modular el curso de un proceso y obtener información sobre mecanismos de reacción. Así, mientras que en condiciones convencionales (disolventes orgánicos, presión y temperatura ordinarias) la predicción y control de los rendimientos cuánticos de los distintos procesos es difícil, la utilización de microambientes ofrece la oportunidad de controlar el desarrollo de los procesos químicos y entre ellos los iniciados por luz (fotoinducidos) gracias a la existencia de fuerzas intermoleculares sustrato-anfitrión. En un caso límite, la restricción espacial generada por la estructura tridimensional de una cavidad de la entidad anfitriona puede orientar hacia un único fotoproceso. [1] El grupo de investigación tiene recorrido en el estudio de estos sistemas fármaco-anfitrión. [2-5] En esta tesis doctoral se ha investigado el uso de microambientes para profundizar en los mecanismos de reacción por los que los fármacos carprofeno (CPF), ciamemazina (CMZ) y clorpromazina (CPZ) producen reacciones fototóxicas y/o fotoalérgicas en pacientes. Para ello se ha investigado la fotoquímica y la fotofísica de los citados fármacos y de algunos derivados en albúminas séricas (ASs), a1-glicoproteinas ácidas (AGAs), ciclodextrinas (CDs) y micelas (SDS). Los procesos se han monitorizado con técnicas espectroscópicas como fotólisis de destello láser y fluorescencia. MEMORIA En esta tesis se han investigado los siguientes aspectos: - En primer lugar, se ha estudiado el fotocomportamiento de los enantiómeros (R) y (S) del éster metílico del carprofeno (CPFMe) en presencia de albúmina sérica bovina (ASB) y a1-glicoproteina ácida bovina (AGAB). Se han obtenido las cinéticas de desaparición de los estados excitados triplete de CPFMe en presencia de ASB (a relación molar 1:3), monitorizados a 430 nm, mientras que para AGAB se utilizó una relación molar 1:2 a la misma longitud de onda. Se realizaron irradiaciones de los distintos complejos con intención de estudiar la fotounión de los sustratos así como estereodiferenciación entre los enantiómeros. - Para profundizar en el mecanismo de deshalogenación del CPFMe, se han sintetizado e irradiado dos diadas diastereoméricas basadas en CPF (CPF-CPF y CPF-CBZ). Los experimentos se realizaron en disolventes polares y apolares con el fin de establecer diferencias en los mecanismos de reacción. - Se ha investigado la fotoquímica del fármaco neuroléptico CMZ en medios biomiméticos. El proceso de encapsulación ha sido seguido por espectroscopía de fluorescencia y fotólisis de destello láser. Es conocido que la fotooxidación de CMZ ocurre a través de fotoionización; el catión radical resultante es atrapado por oxígeno para formar su fotoproducto N,S-dióxido. Mediante el uso de sistemas microheterogéneos se han establecido diferencias en cuanto a la reactividad con respecto a disolución. La reacción en los distintos medios ha sido monitorizada por espectroscopía de fluorescencia. - Se ha analizado mediante fotólisis de destello láser, la unión a proteína del antipsicótico CPZ y dos de sus metabolitos de fase I CPZ-MD y CPZ-DD (mono y didesmetilado, respectivamente), para ello se han realizado experimentos en presencia de cantidades crecientes de albúmina sérica humana (ASH); el aumento del valor de Amax del 3CPZ*, monitorizado a 470 nm, ha permitido observar dicha unión. Se han realizado experimentos con warfarina como sonda de desplazamiento para averiguar el sitio de unión de los sustratos a ASH. Se realizaron irradiaciones de los distintos complejos con intención de estudiar la fotounión de los sustratos. RESULTADOS DE LA TESIS DOCTORAL - Se han encontrado dos sitios diferentes para la unión de CPFMe a BSA mediante un ajuste de dos términos monoexponenciales, donde el tiempo de vida más corto es atribuido al sitio I. No se observa estereodiferenciación en los tiempos de vida de triplete medidos mediante fotólisis de destello láser en presencia de ASB; en cambio, en AGAB, el enantiómero (S) exhibió un tiempo de vida de triplete mucho menor que (R)-CPFMe. De los experimentos de fotólisis en estado estacionario de (R)- y (S)-CPFMe en AGAB (1:2) se observó que fotounión covalente, en mayor grado para (S)-CPFMe. El mecanismo propuesto relaciona la fotodeshalogenación reductiva desde el estado excitado triplete de (S)-CPFMe, dando lugar a la formación de un aducto covalente (S)-CBZMe-AGAB. - La fotodeshalogenación de cloroaromáticos puede producirse desde el estado excitado triplete, incluso cuando su energía es insuficiente para provocar la ruptura homolítica C-Cl. Aquí se proporciona una prueba clara que correlaciona el self-quenching del estado excitado triplete observado de las diadas CPF-CPF y CPF-CBZ basadas en clorocarbazol con la fotorreactividad, a través de transferencia electrónica intramolecular. La fotodeshalogenación reductiva ocurre a través de la formación de especies con separación de carga. Las tendencias observadas en los tiempos de vida de triplete, así como los efectos del disolvente en la fotorreactividad están totalmente de acuerdo con el mecanismo propuesto. - La fotooxidación de CMZ ha resultado ser extremadamente sensible al medio y constituye una sonda apropiada para localizar este fármaco en diversos tipos de microambientes. El proceso de encapsulación en AGAs, CDs y micelas SDS puede ser monitorizado por un desplazamiento hipsocrómico de la banda de fluorescencia. Los experimentos de fotólisis de destello láser revelan importantes cambios asociados a la encapsulación, principalmente una generación del estado excitado triplete más selectiva, con valores de tiempo de vida más largos. La fotoionización a CMZ+· está desfavorecida en medios biomiméticos, debido al ambiente lipofílico. La menor velocidad de fotooxidación corresponde a CMZ en micelas SDS y AGAs. - El fármaco CPZ se une en mayor proporción a ASH que sus metabolitos mono y didesmetilado, de acuerdo con su carácter más hidrofóbico. El uso de warfarina como sonda de desplazamiento de sitio I indica que los tres compuestos solo se unen a este sitio. Se observa fotounión a ASH en todos los casos mediante ligeros cambios en los espectros de fluorescencia. OBJETIVOS LOGRADOS EN EL PROGRAMA DE FORMACIÓN - Se ha estudiado la fotoquímica de CPFMe en presencia de proteínas transportadoras (ASB y AGAB), con especial interés en la posible estereodiferenciación en la unión fotoquímica covalente a las mismas, como origen de procesos fotoalérgicos. - Se ha profundizado en los procesos fotofísicos que ocurren tras irradiación de CPF con el fin de proponer un mecanismo de reacción para la fotodeshalogenación. Para ello, se han sintetizado diadas diastereoméricas basadas en dos unidades de CPF unidas covalentemente. - Se ha investigado la fotofísica de los enantiómeros (-) y (+) de CMZ en medios biomiméticos (AGAs, b- y g-CD, SDS) con el fin de profundizar en el mecanismo de formación del fotoproducto responsable de sus reacciones fototóxicas. - Se ha estudiado la afinidad por ASH de CPZ y dos de sus metabolitos CPZ-MD y CPZ-DD y se han seguido los procesos de fotodeshalogenación y fotooxidación en estos medios mediante fotólisis de destello láser. BIBLIOGRAFÍA [1] Mallick, A.; Purkayastha, P.; Chattopadhyay, N. J. Photochem. Photobiol. C 2007, 8, 109. [2] Vaya, I.; Lhiaubet-Vallet, V.; Jimenez, M. C.; Miranda, M. A. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 4102. [3] Bartovsky, P.; Domingo, L. R.; Jornet, D.; Tormos, R.; Miranda, M. A. Chem. Phys. Lett. 2012, 525, 166. [4] Nuin, E.; Gomez-Mendoza, M.; Marin, M. L.; Andreu, I.; Miranda, M. A. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 9327. [5] Nuin, E.; Gomez-Mendoza, M.; Andreu, I.; Marin, M. L.; Miranda, M. A. Org. Lett. 2013, 15, 298.
