Estudios de reconocimiento molecular de aminoácidos básicos por receptores tipo ciclofano mediante calorimetría de titulación isotérmica y resonancia magnética nuclear de protón

Abstract

Tesis de maestria en ciencia de materiales. El reconocimiento molecular hacia los esteres de arginina y lisina por los receptores aniónicos tipo ciclofano PO y PC, ha sido estudiado mediante Calorimetría de Titulación Isotérmica (ITC) y Resonancia Magnética Nuclear de Protón (RMN 1H). PO consiste de dos unidades fenileno-O-fenileno ligados a dos cadenas de EDTA y cuenta con cuatro grupos pendientes carboxilato; PC se compone de unidades fenileno-CH2-fenileno ubicados en lugar de las unidades fenileno- éter de PO. Las contantes de asociación (Ka) obtenidas por ITC indican que PO no forma complejo con el éster monocatiónico de leucina y reconoce selectivamente a los ésteres dicatiónicos de arginina (K a= 743 M-1) y Lisina (Ka = 231 M-1), mientras que PC reconoce a los ésteres de lisina (Ka = 292 M-1) y leucina (Ka = 105 M-1) y no reacciona con el éster de arginina. Los complejos obtenidos reflejan procesos endotérmicos tanto para PO como para PC, de tal forma que la formación de complejos es dirigida entrópicamente. De acuerdo a estos resultados, la formación de los complejos se lleva a cabo por medio de interacción electrostática dual y el par iónico resultante se estabiliza por efecto de exclusión del solvente. Los valores de las constantes obtenidas por titulación de RMN H1 para los protones aromáticos del ciclofano PO son aproximadamente la mitad de los valores obtenidos mediante ITC, con los ésteres de arginina (Ka = 410 M-1) y lisina (Ka = 110 M-1), debido probablemente a las diferencias en las condiciones experimentales, particularmente de la fuerza iónica y la diferencia entre pH y pD; sin embargo, los valores obtenidos para las Ka siguen la misma tendencia por ambas técnicas. PC no muestra cambios de desplazamiento químico (Δδ) en presencia de los huéspedes, lo cual se atribuye a la rigidez del esqueleto macrocíclico, el cual no sufre un rearreglo conformacional durante la formación del complejo. La diferencia en el reconocimiento molecular hacia los ésteres de aminoácidos básicos entre ambos receptores obedece a la rigidez de la estructura del ciclofano: PO es más flexible y puede adaptarse conformacionalmente para enlazar a los ésteres de arginina y lisina. PC posee una cavidad más rígida lo cual le impide llevar a cabo cambios conformacionales para complejar el éster de arginina; sin embargo, esta rigidez le permite formar un complejo de inclusión con el éster del monocatión de leucina, efecto que no se logra con PO. Los efectos combinados de los sitios aniónicos múltiples y la rigidez molecular en los ciclofanos, son los responsables de las distintas capacidades de reconocimiento molecular.