Enantioselective synthesis of allenophanes for molecular recognition

Abstract

The research is directed towards unraveling the fundamental mechanisms responsible for the cooperative expression of molecular chirality in molecular recognition event, specifically, the formation of host-guest inclusion complexes and self-assembly processes, employing chiroptical spectroscopy and NMR. For this purpose, novel chiral cyclic structures capable of recognizing biologically or environmentally significant small molecules (species containing ammonium groups) and exhibiting chiroptical responses to complexation will be designed. Various macrocycles incorporating diethynylallenes (DEAs) and functionalized aromatic spacers will be synthesized and characterized, with a focus on differently functionalized pyrazines and pyridines as primary subjects of investigation. The diverse functionalization of the molecules under study will enable the attachment of considerably varied subunits, facilitating the examination of modifications in macrocycle properties based on each substitution. Our research group holds expertise in studying host-guest complexes using UV-Vis/CD, NMR, and X-ray diffraction. The exploration of molecular recognition of biologically relevant species by the synthesized structures primarily occurs through hydrogen bonds and hydrophobic interactions. In our investigation, we aim to elucidate pivotal aspects related to ion transport across membranes, such as in cystic fibrosis, and pH variations in cancer processes.

La investigación se centrará en desentrañar los mecanismos básicos que subyacen a la expresión cooperativa de la quiralidad molecular en eventos de reconocimiento molecular, es decir, la formación de complejos de inclusión host-guesty procesos de autoensamblaje, utilizando espectroscopías quirópticas y RMN. Para ello, se diseñarán nuevos esqueletos cíclicos quirales que reconozcan pequeñas moléculas biológicamente o ambientalmente relevantes (especies que contengan grupos amonio) y presenten respuestas quirópticas a la complejación. Se diseñarán, sintetizarán y caracterizarán diferentes macrociclos que contengan dietinilalenos (DEAs) y espaciadores aromáticos funcionalizados, centrándose en pirazinas y piridinas funcionalizadas de manera diferente como los principales objetos de estudio. La variada funcionalización de las moléculas en estudio permitirá la adhesión de subunidades diversas, lo que permitirá estudiar la modificación en las propiedades del macrociclo en función de cada sustitución. Nuestro grupo tiene experiencia en el estudio de complejos host-guest utilizando UV-Vis/CD, RMN y difracción de rayos X. La exploración del reconocimiento molecular de especies relevantes desde un punto de vista biológico a través de las estructuras sintetizadas se lleva a cabo principalmente mediante enlaces de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas. En nuestra investigación, nuestro objetivo es dilucidar aspectos clave en el transporte de iones a través de membranas, como en la fibrosis quística, y las variaciones de pH en procesos cancerígenos.

A investigación centrarase en desentrañar os mecanismos básicos que subxacen á expresión cooperativa da quiralidad molecular en eventos de recoñecemento molecular, isto e, a formación de complexos de inclusión host-guest e os procesos de autoensamblaxe, empregando espectroscopías quirópticas e RMN. Para iso, deseñaranse novos esqueletos cíclicos quirais que recoñezan pequenas moléculas biológicamente ou ambientalmente relevantes (especies que conteñan grupos amonio) e presenten respostas quirópticas á complexación. Deseñaranse, sintetizaranse e caracterizaranse diferentes macrociclos que conteñan dietinilalenos (DEAs) e espaciadores aromáticos funcionalizados, centrándose en pirazinas e piridinas funcionalizadas de maneira diferente como os principais obxectos de estudo. A variada funcionalización das moléculas en estudo permitirá a adhesión de subunidades diversas, o que permitirá estudar a modificación nas propiedades do macrociclo en función de cada substitución. O noso grupo ten experiencia no estudo de complexos host-guest empregando UV-Vis/CD, RMN e difración de raios X. A exploración do recoñecemento molecular de especies relevantes desde un punto de vista biolóxico a través das estruturas sintetizadas leva a cabo principalmente mediante enlaces de hidróxeno e interacións hidrofóbicas. O noso obxectivo é aclarar aspectos clave no transporte de ións a través das membranas, como na fibrose quística, e as variacións do pH en procesos de cancro.