Acylhydrazone-based dynamic combinatorial libraries: study of the thermodynamic/kinetic evolution, configurational and coordination dynamics

Librerías combinatorias dinámicas basadas en acil-hidrazona: estudio del desarrollo termodinámico/cinético, dinámicas de configuración y de coordinación

Se describe la selectividad cinética y termodinámica de la formación de acil-hidrazona en librerías combinatorias dinámicas (DCL). Se generaron reacciones competitivas a partir de hidrazidas: isoniazida, 4-nitro-benzohidrazida, 4-dimetilamino-benzohidrazida y hidrazida nicotínica; así como a partir de los derivados de aldehído: benzaldehído y 2-piridin-carboxaldehido. Las especies obtenidas y la distribución de los DCLs fueron monitoreados mediante espectroscopia 1H-NMR, encontrándose que las acil-hidrazonas que contenían la 4-dimetilamino-benzohidrazida son tanto el producto cinético, como el termodinámico de sus respectivas librerías. También se investigaron las dinámicas de configuración y de coordinación para algunas de estas librerías. Los resultados obtenidos permitieron estudiar la redistribución de los componentes y la amplificación de uno o más productos usando luz e iones metálicos como plantillas físicas y químicas, respectivamente.

Introducción

La química combinatoria dinámica (DCC) es una poderosa herramienta para estudiar y crear sistemas químicos complejos de forma relativamente sencilla. La DCC fue definida por Sanders como química combinatoria molecular o supramolecular bajo control termodinámico (1). Cuando un sistema está formado por fragmentos moleculares que pueden reaccionar entre sí, al combinarlos se obtiene una mezcla de muchos compuestos que se interconvierten constantemente, es decir, los bloques de construcción están conectados entre sí por enlaces reversibles que se forman y rompen continuamente en el medio de reacción (Figura 1). Esta mezcla de productos se conoce como Biblioteca Combinatoria Dinámica (DCL). El sistema es reversible y está en equilibrio, por lo que cualquier efecto externo podría desplazar este equilibrio. Un ejemplo claro de estos sistemas y que relaciona el concepto de Emil Fisher es la colocación de una plantilla en el sistema, que encaja precisamente con un miembro de la biblioteca, y posteriormente amplifica o desplaza el equilibrio hacia la formación de un producto (2).

Los DCC y DCL se han utilizado ampliamente para la síntesis e identificación de pequeños receptores moleculares (3-7). Estas herramientas también han ayudado a generar ligandos eficaces para biomacromoléculas y biosensores (8-10), síntesis de catalizadores (11-13), materiales reticulados (14-16), cápsulas y jaulas (17-19), autorreplicación (20), nanomáquinas (21), entre otros.