Reacciones de sustitución nucleofílica aromática catalizadas por transferencia de fase: su aplicación a la síntesis orgánica

Este plan forma parte del Proyecto: Interacciones moleculares débiles en medios homogéneos y heterogéneos. Implicancias en solvatocromismo y mecanismos de reacción. Aplicaciones en procesos separativos y síntesis orgánica. En las reacciones de SNAr, un grupo débilmente básico (grupo saliente o nucleófugo) sobre un anillo aromático, es reemplazado por un grupo aniónico o neutro con alta disponibilidad de electrones, el nucleófilo. En particular, las reacciones de SNAr que involucran nucleófilos carbaniónicos y que conducen a la formación de un nuevo enlace C-C, revisten considerable interés debido a su aplicabilidad en el campo de la síntesis orgánica. La introducción de los solventes dipolares apróticos y su habilidad para solvatar cationes y dar como resultado nucleófilos aniónicos fuertes, no solvatados, amplió notablemente el uso de estas reacciones con fines sintéticos. Sin embargo, la frecuente aparición de productos laterales indeseables, las dificultades de aislamiento de los productos y los crecientes requerimientos de disminución de costos, han llevado a la búsqueda de otras alternativas. En condiciones de catálisis por transferencia de fase coexisten dos fases, una orgánica y otra acuosa. El sustrato neutro, se encuentra en la fase orgánica, mientras que el nucleófilo aniónico es llevado a la fase orgánica por formación de un par iónico lipofílico con el catión del catalizador de transferencia. El sustrato y el nucleófilo reaccionan en la fase orgánica y a continuación el nucleófugo hidrofílico, es llevado a la interfase donde el ciclo se reinicia. El desarrollo del presente plan está orientado a: a) Establecer el mecanismo operante en la reacción entre metilfenilacetonitrilo y 4-cloro-3-trifluormetilnitrobenceno. Se estudiará además el efecto de la estructura del catalizador y de la naturaleza del solvene orgánico sobre la velocidad de la reacción y el rendimiento de los productos, así como la composición y concentración de la fase acuosa. b) Realizar un estudio teórico de las posibles reacciones entre 4-nitroclorobenceno frente a a -fenilacetonitrilo en condiciones de PTC. c) Estudiar las variables experimentales que condicionan el camino que sigue la reacción entre 4-nitroclorobenceno frente a a -fenilacetonitrilo en condiciones de PTC. Objetivos El estudio cinético de las reacciones de Sustitución Nucleofílica Aromática (SNAr) que involucran nucleófilos carbaniónicos, generados "in situ" en condiciones de catálisis por transferencia de fase, permite la síntesis de compuestos vía 1a formación de un enlace carbono-carbono y la consiguiente posibilidad de incorporar nuevos grupos funcionales en la molécula. En este trabajo nos proponemos realizar un estudio exhaustivo de factores que influencian la reactividad de halobencenos apropiadamente activados frente a fenilalquilacetonitrilos con el objeto de elucidar los aspectos mecanísticos de estas reacciones y establecer correlaciones estructura-reactividad.

El turismo temático como alternativa para el desarrollo de la región norte de la Provincia de Córdoba

Esta continuación del proyecto 2002 / 2003 es una investigación en sí misma, centrada en el Impacto Ambiental de la Propuesta de Intervención Territorial, que tiende a cerrar con profundidad pragmática el proyecto. Este, hasta el momento, ha relevado el contexto estructural geofísico, biológico, eco-ambiental, histórico- patrimonial y paisajístico, reconstruyendo una cartografía síntesis a partir de datos empíricos inconexos de diversa naturaleza, supliendo con un extenso trabajo de campo las incoherencias, las inexistencias y las dificultades de acceso a la información. Este proyecto llegó a la inferencia hipotética de un esquema teórico proyectual que servirá de base material para el trabajo investigativo de su validación que se presenta por este intermedio

Interacciones moleculares débiles en medios homogéneos y heterogéneos: Implicancias en mecanismos de reacción. Aplicaciones analíticas y en síntesis orgánica

Se realiza un estudio sistemático de interacciones moleculares en particular específicas, como puente de hidrógeno y electrón-donor-aceptor (EDA). Se estudian en principio moléculas sencillas (modelos), para luego aplicar los resultados a sistemas complejos de interés biológico y macromoléculas de interés analítico y tecnológico. Se busca detectar y cuantificar interacciones no-específicas. El efecto de estas interacciones se estudia tanto en medio homogéneo como en sistemas organizados: micelas y microemulsiones. Interesa establecer la influencia que ejerce el medio micelar sobre las distintas interacciones y la localización de los solutos en el sistema. Se estudiarán preferentemente micelas inversas. Esto permite no sólo conocer la influencia del medio organizado en las propiedades espectroscópicas y catalíticas del soluto sino también las propiedades de estos medios tan peculiares que en muchos aspectos mimetizan los naturales. Además interesa sensar la polaridad en el microentorno micelar a través del estudio espectroscópico con moléculas prueba. Estos estudios se extienden a la elucidación de mecanismos de reacción donde los complejos EDA se postulan como intermediarios. En particular interesan reacciones de sustitución nucleofílica aromática en solventes apróticos y con agregado de surfactantes. También se estudian las implicancias cinéticas del uso de catálisis por transferencia orgánica para optimizar rendimientos. Por otro, se estudian los aspectos mecanísticos de reacciones de sustitución nucleofílica aromática que involucran sustratos aromáticos activados por complejación con metales de transición y sus posibles aplicaciones en síntesis.

Estudio teórico de la interfase electroquímica y otras relacionadas

En términos generales, el presente proyecto esta dedicado al estudio teórico de la interfase electroquímica y otras relacionadas. En lo concreto, se planea como uno de los puntos importantes de este proyecto el estudio del fenómeno de deposición a subpotenciales, que se encuentra relacionado con la adsorción de átomos metálicos sobre una superficie metálica de naturaleza diferente a la de los adsorbatos. Este fenómeno reviste por una parte interés básico, ya que los resultados experimentales proporcionan información sobre las complejas interacciones que tienen lugar en la superficie de un sólido, y por otra parte también interés aplicado, ya que la deposición de un metal sobre otro en fracciones de monocapa da como resultado una superficie con propiedades mixtas. (...) Otros de los puntos a considerar en este proyecto es el estudio teórico de algunos aspectos termodinámicos de la transferencia de iones entre líquidos inmiscibles. (...) La mejor comprensión de los procesos asociados con este fenómeno resulta de relevancia para muchas áreas de la química, la físico-química y la biología. Uno de los aspectos a esclarecer es el grado de hidratación que conservan los iones cuando se transfieren de un medio acuoso a un medio orgánico. Otro aspecto también importante a considerar es la forma en que ocurre la más arriba citada transferencia facilitada. (...) En términos generales y a largo plazo, se desea desarrollar una serie de herramientas computacionales que permitan una descripción satisfactoria de los procesos que ocurren en interfases del tipo sólido/vacío, sólido/líquido y líquido/líquido, en las cuales se produzcan fenómenos de adsorción o transferencia de carga que involucren átomos y moléculas. En lo específico se prevé en esta etapa del proyecto: * El estudio del fenómeno electroquímico de subpotenciales, que implica la adsorción de átomos metálicos sobre superficies metálicas. * El estudio termodinámico de la transferencia de iones entre interfases líquido/líquido.

Síntesis y/o modificación de materiales poliméricos utilizando moléculas dendrímeras

Haciendo uso de la experiencia y conocimientos adquiridos en la síntesis de polímeros polifuncionales entrecruzados y su aplicación como soportes en diferentes técnicas cromatográficas, se propone una nueva etapa de investigación usando moléculas dendrímeras. Este tipo de moléculas, cuyas propiedades y ventajas ya son conocidas, serán estudiadas bajo tres aspectos diferentes: * Como macronómeros: se propone obtener dendrímeros de características hidróficas con grupos hidroxilos o carboxilos en su superficie, que permita realizar sobre ellos reacciones posteriores de entrecruzamiento o la unión de ligandos específicos. * Como agente entrecruzante: esta propuesta está basada en el hecho de que el uso de un dendrón como agente entrecruzante, cuya estructura es simétrica y conocida, impartirá al producto final un tamaño de poro regular y homogéneo, el cual podrá ser manejado cambiando el tipo de generacióon del dendron. * Modificación química de soportes comerciales: se continuará con la modificación química de soportes poliméricos con moléculas dendrímeras que contienen en su estructura un fragmento químico capaz de realizar "reconocimiento molecular", el cual fue iniciado en forma experimental en el año 1996.

Transporte de carga y espín en sistemas mesoscópicos

Se busca profundizar en el entendimiento del transporte cuántico prediciendo y observando efectos de interferencias temporales (ecos mesoscópicos) y espaciales. Estos conocimientos se aplican a la difusión de excitaciones, cuantificando así las interacciones que controlan la relajación. En el caso de espines, se desarrollan métodos de análisis que permiten una mejor cuantificación de las interacciones magnéticas. Se posibilita así la caracterización de moléculas y nanopartículas metálicas por RMN. En el caso de microdispositivos, el control de las excitaciones cuánticas nos permitió el diseño de un amplificador de ultra-sonido por emisión estimulada (SASER) que convierte las excitaciones electrónicas en ultrasonido. Objetivos En lo relativo al transporte de carga, se quiere optimizar los parámetros del dispositivo SASER (amplificador de ultra-sonido por emisión estimulada). Se estudiará la compatibilidad de las aproximaciones de transporte coherente y secuencial. Por otra parte se continuará con el estudio de las manifestaciones del confinamiento electrónico en una nanoestructura en el espectro de RMN de núcleos metálicos para lograr un mejor ajuste con los resultados experimentales. En lo relativo al transporte de magnetización, el objetivo teórico es encontrar las condiciones para la observación de ecos cuánticos así como otros fenómenos temporales en el transporte de espines en molécula, procurando extenderlos al transporte de carga en microdispositivos. Se desea evaluar la influencia de interacciones de muchas partículas y otras interacciones que rompen la coherencia de fase en la descripción dinámica de las excitaciones. En la parte experimental, se crecen monocristales de moléculas orgánicas susceptibles de presentar los ecos dinámicos estudiados en la parte teórica. (...) También deseamos explorar la difusión de magnetización mediante el análisis de Coherencias Cuánticas Múltiples. En síntesis, se espera mejorar la cuantificación e identificación de los ecos medidos en ferroceno y cimantreno, incorporando el efecto de las interacciones que rompen la coherencia de fase.

Síntesis de derivados nucleosídicos con potencial actividad antiviral

La infección por el Virus de Inmunodeficiencia Humana tipo 1 (HIV-1), agente causal del Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA) está descripta como la epidemia más importante de los '90 y tal vez del siglo. A pesar de los esfuerzos a nivel mundial, no ha sido exitosa la obtención de compuestos efectivos para la profilaxis y tratamiento del SIDA con un índice terapéutico óptimo. Dado que el HIV-1 es un retrovirus, la transcriptasa reversa se ha convertido en un objetivo importante en la quimioterapia de esta enfermedad. Clínicamente se utiliza como inhibidor de dicha enzima, la zidovudina (3'-azido-3'-deoxitimidina, AZT, 1) y como drogas alternativas en pacientes infectados con el virus HIV, que no responden a la monoterapia con AZT, la zalcitabina (2',3'-dideoxicitidina, ddC, 2) y la didanosina (2',3'-dideoxiinosina, ddl, 3). Estos nucleósidos, al igual que el AZT, actúan como finalizadores de la cadena proviral e inhibidores competitivos de la transcriptasa reversa. Nuestro grupo de trabajo está abocado a la búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas y, por lo tanto, encaró la síntesis de análogos de AZT por introducción de halógenos (3'-azido-6-bromo-3'-deoxitimidina, AZT-Br) y por asociación molecular con derivados del ácido isonicotínico (3'-azido-3'-deoxi-5'-O-isonicotinoiltimidina, AZT-ISO). Estos compuestos demostraron poseer una muy importante actividad biológica frente a HIV-1 y una moderada (pero significativa desde el punto de vista terapéutico) actividad frente a infecciones bacterianas. Basándonos en estos alentadores resultados hemos continuado la síntesis de derivadores de AZT con la finalidad de realizar estudios sobre Relación Estructura-Actividad Biológica (QSAR), para lo cual es necesario tener una base de datos lo más completa posible. El trabajo tiene como objetivo la obtención de nuevos fármacos que modulen la conducta farmacocinética de los principales agentes utilizados actualmente en la terapia contra el Virus de la Inmunodeficiencia Humana (AZT, ddC, ddl). Para tal fin, planificamos la síntesis de derivados de AZT (1), ddC (2) y ddl (3), por modificación de la posición-5'. Dicha modificación favorecerá la farmacocinética de esas drogas ya que puede disminuir la glucoronidación de la posición-5' y, por lo tanto, la velocidad de metabolización. Además, dado que actualmente la terapia para el SIDA involucra el tratamiento de las infecciones oportunistas (principalmente la tuberculosis), se propone la asociación de 1-3 con ácido p-aminosalicílico (PAS, 4).

Síntesis y aplicación de Hidrogeles

La síntesis y estudios de hidrogeles está siendo muy desarrollada desde que se conoce su potencial aplicación como carriers para medicamentos, membranas hidrofílicas para separación, en agricultura, para usarse como complemento de suelos áridos por su capacidad de retener agua y en liberación controlada de herbicidas, fertilizantes, abonos, etc. Para su obtención, se suelen usar reacciones de copolimerización a radicales libres entre monómeros hidrofílicos y agentes entrecruzantes, variando proporciones relativas de cada compuesto y demás condiciones experimentales (temperatura, tiempo, agente porógeno, etc.). Así, se pueden lograr productos con propiedades mecánicas y de difusión distintas, como por ejemplo, polímeros con fuerza y elongación, o rigidez y resistencia y que sean capaces de absorber su propio peso de agua. En base a la experiencia adquirida en nuestro grupo de trabajo en síntesis de geles que forman soportes poliméricos con propiedades concretas de aplicación en el área de afinidad cromatográfica y, conociendo algunas variables (ciclización por reacciones intramoleculares, problemas de impedimento esterico) que afectan la obtención de buenos rendimientos de productos reticulados y las propiedades finales de los productos, proponemos realizar síntesis de hidrogeles que pueden ser usados como matriz polimérica en aplicaciones específicas. Para ello, como objetivo general se plantea: * Realizar el estudio de las variables que afectan los procesos de gelación y la influencia que tienen los mismos sobre las propiedades de los productos. Como objetivo específico se plantea: * Llevar a cabo la obtención de geles hidrofílicos realizando estudios de copolimerización radicalaría de comonomeros como acrilamida (AAm), ácido acrílico (AAm), hidroxietilmetacrilato (HEMA) y agentes entrecruzantes como etilenglicoldimetacrilato (EGDM). Así, una vez conocidas las condiciones óptimas y la metodología apropiada para los procesos de gelación, se comenzará con los estudios para la obtención de hidrogeles a partir de nuevos monómeros polifuncionales sintetizados en nuestros laboratorios o a partir de monómeros tradicionales modificados químicamente.

Adecuación de catalizadores zeolíticos para su aplicación en síntesis de productos químicos finos y catálisis ambiental

La catálisis es la ciencia estratégica por excelencia ya que de ella depende todo el desarrollo de la industria. Si se analiza toda la química y la petroquímica en el mundo se verá que el impacto de ésta alcanza al 50 % en ahorro de material, energía y disminución de sustancias peligrosas para el ambiente. En catálisis heterogénea se emplean materiales sólidos o productos químicos sólidos que poseen un elevado valor de mercado en función de su especificidad. La preparación de dichos materiales involucra principalmente la química del estado sólido y fenómenos de adhesión, gas-sólido y líquido-sólido. Asimismo, presentan una textura complicada y un área superficial bien desarrollada cuya manufactura implica la química coloidal y varios fenómenos de interfase relacionados con la adición, difusión y procesos de movilidad en los sólidos o en sus superficies. Algunos científicos consideran que hacer un catalizador, además de ser una ciencia, es un arte. En este sentido, preparar catalizadores con elevada actividad, selectividad y prolongada vida útil, requiere incrementar el conocimiento de las bases científicas para el desarrollo de diferentes métodos de preparación así como también atender a la actividad inherente a sus componentes (composición química), la estructura física del catalizador, la resistencia mecánica (estabilidad) y las condiciones operativas de la reacción. En función de lo antedicho, cabe señalar que los objetivos de esta investigación son: adecuar y modificar catalizadores zeolíticos selectores de forma según la necesidad del proceso a encarar; y aplicarlos a reacciones de síntesis de productos químicos finos y especialidades, y a procesos catalíticos que involucren el mejoramiento de la calidad del medio ambiente. Para la realización de este plan de trabajo se estudiará el efecto de las condiciones de intercambio en el desarrollo de catalizadores con funciones activas del tipo protónico, amonio, Zn, Ga, Mn, Ni, PB, Mo, Cu, W. También, se tendrá en cuenta su caracterización fisicoquímica y aplicación en reacciones de química fina y catálisis ambiental, tales como: sustitución de aromática electrofílica de anilina con metanol; transalquilación de naftaleno con mesitileno; oxidación de 2 metil naftaleno hacia 2 metil 1,4 naftoquinona (vitamina K3); transformación de residuos plásticos (polietileno, polipropileno y copolimero etileno-polipropileno) en hidrocarburos aromáticos; relación naturaleza sitio activo y actividad catalítica.

Desarrollo de interfases con transferencia controlada de especies moviles. Síntesis, caracterizacion y aplicaciones. Development of Interphases with Controlled Transference of Mobile Species. Synthesis, Characterization and Applications.

Se propone sintetizar nuevos materiales como bloques de construcción de estructuras en escala nanometrica o micrométrica: nanotubos de carbono funcionalizados; nanopartículas metálicas; hidrogeles inteligentes; carbones mesoporosos. Con ellos se construiran interfaces solido/liquido estructuradas: multicapas autoensambladas, patrones micrométricos con heterogeneidad tridimensional y estructuras jerárquicas. Se estudiara el intercambio de especies móviles en las interfaces usando técnicas electroquímicas, espectroelectroquimicas, ópticas y de microscopia. De esta manera se podran controlar el intercambio en esa interface. En base a este conocimientos se desarrollaran aplicaciones tecnológicas tales como sensores de oligonucletidos, microceldas de combustible, arreglos de microelectrodos y supercapacitores.