Síntesis de Calixarenos Simétricos

Abstract

Organic chemistry is a complex scientific discipline that has experienced significant advances in recent years, especially in the field of organic synthesis. Thanks to organic synthesis, there has been an improvement in understanding the structure and reactivity of molecules, leading to the obtaining of a wide range of compounds with relevant applications in various industrial sectors, such as the chemical, pharmaceutical, and agricultural industries. Among the compounds of interest are derivatives of porphyrins, which are tetrapyrrole macrocycles exhibiting exceptional photophysical, chemical, and biological properties. These molecules display characteristics such as fluorescence, metal ion chelation, aggregation, and generation of reactive oxygen species, making them a basis for research in fields such as light harvesting, photocatalytic collection, biomedicine, and the manufacturing of macro and nano materials. Furthermore, when combined with peptides, porphyrins can alter water solubility, biocompatibility, bio-stability, and the specificity of the biological target, as well as the self-assembly properties of porphyrin-peptide global systems. These features allow porphyrin conjugates to be widely used as biofluorescent probes. In a retrosynthetic analysis, it has been observed that the cores of calixarenes must be in the para position; this is valid for substituents containing acidic groups, aldehydes, or amines. The synthesis of calixarenes has played a crucial role, both in structural aspects and potential pharmacological properties. Recently, a study has been published demonstrating their anti-inflammatory and antinociceptive properties. Additionally, they serve as excellent ligands facilitating the transfer of metal ions. For this reason, calixarene synthesis is important for expanding knowledge about the properties of these molecules. The synthetic control achievable allows molecules attached to the macrocycle to have a wide variety of structures, enabling the design of calixarenes for specific applications. Two types of potentially functionalizable positions are distinguished: the β-pyrrolic positions and the bridge positions, referred to as meso positions. The synthesis of the latter is accessible, and the study of amphipathic meso-substituted porphyrinoids has been growing in interest due to their versatility in designing three-dimensional structures through self-assembly.

La química orgánica es una disciplina científica compleja que ha experimentado avances significativos en los últimos años, especialmente en el campo de la síntesis orgánica. Gracias a la síntesis orgánica, se ha logrado mejorar el conocimiento sobre la estructura y reactividad de las moléculas, lo que ha permitido la obtención de una amplia gama de compuestos con aplicaciones relevantes en diversos sectores industriales, como la industria química, farmacéutica y agrícola. Dentro de los compuestos de interés, se encuentran los derivados de porfirinas, que son macrociclos de tetrapirrol que presentan propiedades fotofísicas, químicas y biológicas excepcionales. Estas moléculas exhiben características como fluorescencia, quelación de iones metálicos, agregación y generación de especies reactivas de oxígeno, lo que las convierte en base para investigaciones en campos como la captación de luz, la recolección fotocatalítica, la biomedicina y la fabricación de materiales a nivel macro y nano. Además, al combinarse con péptidos, las porfirinas pueden alterar la solubilidad en agua, la biocompatibilidad, la bioestabilidad y la especificidad del objetivo biológico, así como las propiedades de autoensamblaje de los sistemas globales de porfirinas-péptido. Estas características permiten que los conjugados de porfirinas se utilicen ampliamente como sondas biofluorescentes. En un análisis retrosintetio se ha observado que los núcleos de los calixarenos deben estar en la posición para, esto es válido para sustituyentes que contengan grupos ácidos, aldehídos o aminas. La síntesis de calixarenos ha tenido un papel muy importante, tanto por aspectos estructurales como por sus posibles propiedades farmacológicas, recientemente se ha publicado un trabajo que demuestra sus propiedades antiinflamatorias y antinociceptivo, por otro lado, son buenos ligandos permitiendo la transferencia de iones metálicos. Por esta razón la síntesis de calixarenos es importante para ampliar el conocimiento de las propiedades de estas moléculas. El control sintético que se puede tener, permite que las moléculas unidas al macrociclo tengan una amplia variedad de estructuras, esto permite el diseño de calixarenos para aplicaciones específicas. Se distinguen dos tipos de posiciones potencialmente funcionalizables: las posiciones β-pirrólicas y las posiciones puente, denominadas posiciones meso. La síntesis de esta última es accesible y el estudio de porfirinoides anfipaticos meso-sustituidos ha ido creciendo en interés debido a su versatilidad en el diseño de estructuras tridimensionales por autoensamblaje.