Resumen de Síntesis sostenible de nuevos derivados de Triazina. Estudio de sus propiedades ópticas.

José Ramón Ramírez Díaz

• - Introducción: El anillo de 1,3,5-triazina es un heterociclo electroatractor que sirve de base para numerosos compuestos orgánicos. Este tipo de compuestos presenta propiedades interesantes en campos tan diversos como los fármacos, herbicidas, química supramolecular, dispositivos optoelectrónicos o ciencia de materiales. Por tanto, el objetivo es sintetizar nuevos derivados de 1,3,5-triazina con la esperanza de encontrar una aplicación importante. Para ello, la radiación microondas será una herramienta muy útil, que además permitirá llevar a cabo las reacciones en condiciones más sostenibles. - Contenido de la investigación: Capítulo 2. Síntesis de mono y bistriazinas. Estudio de sus propiedades ópticas. Partiendo del cloruro de cianurilo como base para la síntesis de los productos, se sigue la ruta que implica reacciones de sustitución nucleófila sobre este reactivo, que presenta tres posiciones susceptibles de ser atacadas, que además tienen una reactividad diferenciada, permitiendo la síntesis de triazinas asimétricas, como se puede ver en la figura 1. Figura 1. Sustitución nucleófila sobre el cloruro de cianurilo. Dado que el anillo heteroaromático de 1,3,5-triazina es electroatractor, se quiere acoplar sustituyentes dadores, que darían sistemas dador-aceptor, como los que se muestran en el esquema 1. Esquema 1. Síntesis de mono y bistriazinas con 1,5-diaminonaftaleno. Además de caracterizar los productos sintetizados mediantes diferentes técnicas (RMN, IR o espectrometría de masas, entre otras), se han estudiado las propiedades ópticas de estos sistemas de bistriazina, obteniendo en algunos casos rendimientos cuánticos excelentes, llegando hasta un valor de 0,87 en el caso de la bistriazina que se muestra en la figura 2. Figura 2. Bistriazina con un rendimiento cuántico de 0,87. Capítulo 3. Síntesis de derivados de triazinilglicina. Sensores. Debido a las potenciales propiedades de los compuestos basados en el anillo de 1,3,5-triazina como tectones en química supramolecular, se quiere acoplar a este anillo otro sustituyente con buenas propiedades supramoleculares, que en este caso es el aminoácido glicina (figura 3). Figura 3. Estructura general de las triazinilglicinas sintetizadas. Los productos se caracterizan mediante, RMN, IR, espectrometría de masas, entre otras técnicas. Para los derivados de o-pirazolilfenilo y piperidina se obtienen cristales que han podido ser estudiados por difracción de rayos-X. Se evalúan también las propiedades ópticas de estos productos, observando que la fluorescencia de los mismos no es muy alta lo que, unido a las potenciales aplicaciones supramoleculares, nos motiva a estudiar su comportamiento como sensores. El derivado de fenilo se muestra como un sensor específico para el Zn2+, mientras que el derivado de naftilo hace lo propio para el catión Hg2+ (figura 4). En este último caso, como valor añadido, se ha determinado un límite de detección de 1,2 nM, por debajo de la concentración que considera la EPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos) como tóxica en aguas potables. Figura 4. Estructuras de la sonda selectiva para Zn(II) ¿izquierda- y para Hg(II) ¿derecha-. - Conclusiones: Empleando la radiación microondas como fuente de energía, hemos logrado sintetizar nuevos derivados de 1,3,5-triazina, siguiendo una metodología medioambientalmente benigna, con tiempos cortos de reacción, sin disolvente y con una etapa de purificación simple. Esto puede aplicarse tanto a las 2,5-dimetoxifenilaminotriazinas como a las bistriazinas con puente 1,5-diaminonaftaleno. Cabe destacar el excelente rendimiento cuántico de la bistriazina con sustituyente fenilo, próximo a 0¿9. Este hecho es importante de cara a una posible aplicación en la fabricación de dispositivos optoelectrónicos, como OLEDs. Asimismo, el derivado de morfolina alcanza un valor de 0¿61. Se ha conseguido sintetizar nuevos derivados de glicinotriazina usando radiación microondas como fuente de energía. Además, se ha logrado completar las reacciones en tiempos cortos, con un método de purificación sencillo. La suma de todo ello hace que el método sintético diseñado sea medioambientalmente benigno. La elucidación de la estructura de los derivados de pirazol y piperidina por difracción de Rayos-X han confirmado la protonación del nitrógeno del anillo de 1,3,5-triazina en estos derivados de triazinilglicina. El derivado de naftilo interacciona selectivamente con Hg(II), un catión muy dañino para el medio ambiente y de elevada toxicidad, con un límite de detección a nivel nanomolar, por debajo del nivel marcado por la EPA para contaminación en aguas. Por otro lado, la N-triazinilglicina con sustituyente fenilo interacciona selectivamente con Zn(II). En resumen, hemos sintetizado dos derivados de triazinilglicina que actúan como quimiosensores selectivos para los iones Hg(II) y Zn(II), respectivamente. - Bibliografía: R. Breslau, Chemistry Today and Tomorrow. Awareness Chemical Society, Washington, 1997. J. Clark, D. 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