Tesis Diego

Estudio de la Sntesis y Propiedades de Nuevos Materiales Aplicando Tcnicas de Qumica Combinatoria

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Diego F. Acevedo

Estudio de la Sntesis y Propiedades de Nuevos Materiales Aplicando Tcnicas de Qumica Combinatoria. Diego F. Acevedo

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AGRADECIMIENTOS: Quisiera agradecer a todas las personas que en mayor o meno medida me ayudaron a concretar esta etapa de mi vida: A los jurados de sta tesis por los aportes realizados: Dr. L. Sereno, Dr. C. Chesta, Dr. R. Garay. A la Universidad Nacional de Ro Cuarto, CONICET, Agencia Crdoba Ciencia, Secyt, por haberme ofrecido los medios necesarios para la realizacin de esta tesis. A mi familia: Mam (Mara), Pap (Carlos), a mis Abuelos (El tata, Nilas, Emilia y Calos), mi Hermana (Sol), Tos (Luis, Ana, Hugo), Sobrinos (Nico y Emi), Primos (Lau y Sofi), que siempre me ofrecieron TODO incondicionalmente. Al grupo de trabajo al que pertenezco: no slo por guiarme en los aspectos cientficos, sino tambin por haberme ofrecido una segunda familia: a los padres de este grupo: Dr. Cesar Barbero (Director) y Dra. M. Cristina Miras (Codirectora), a mi hermano menor: M. Bruno (el gordito de la familia y Marili); a los integrantes ms recientes: Juan Balach, Abril Molina, Natalia Monge, Victor Ortiz, Pablo Gianni; a quienes estuvieron durante algn tiempo: Diego Muoz, Marcos Della Mea, Eduardo Ponzio; a los hermanos mayores del grupo: Doctores Rivarola, Salavagione, Morales, Planes. A aquellos con quienes trabajamos: Ingenieros Acoba, Miskovky, Varela, Cotella, Kool. A aquellas personas que con muchas ganas, inteligencia y amor lograron erigir al Departamento de Qumica en sus principios y lo siguen haciendo (nuestros abuelos cientficos): Doctores. J. J. Silber, L. Sereno, C. Previtali, y deseo que nunca pierdan esa fuerza que poseen y diariamente nos contagian. A aquellas personas que no solamente son excelentes compaeros de trabajo: Carolina, Luciana, Marianita, Mercedes, Daro, Ariana, Walter, Daniel, Diego, Fernandos, Gabriela, Adrin, sino que tambin son excelentes amigos: N. Mariano Correa, Sandra Miskoski, Fernando Moyano, Martn Broglia, Miguel Gervaldo, Elisa Melanesio, Patricia Molina, Lorena Gomez, Ana Novaira, Kena Castillo. A los amigos de toda la vida: Cristian Crognali (y su familia: Silvia, Pepe, Leo, Efra, Luli), M. Flores, Toly, Eduardo Ariza, Martn Manrique, Andrs Diblassi, Gerardo Aportone. Marianito, Marquito, Pepa. Quisiera agradecer especialmente a Negrita, Daniela y Graciela por ponerle alegra a todos los das. A Cacho, Rosita, Marisel, Ibe, por toda la ayuda brindada. A quienes me sufrieron como profe o no y llegamos a ser amigos: Susana (la teacher), Leo Salvai, Tito, Flaco, Mati Deicas, Javi Toledo, Diego (Cabeza) Muoz (7), los melli (Guille y Ale), Pablo Mataco Rummie Vittar (1), Chon Bernardi (2), Seba Liboa (3), Diego Aguado (5), Matute Palandri (6), Timi Vairoletti (8), Negro Oliva (9), Cui Gonzalez (10). Especialmente a Diego Muoz (tapa), Mariano Correa, Sandra Miskoski (quienes ayudaron en la redaccin). A todos los docentes e investigadores que integran el Departamento, con quienes he compartido estos aos:L. Giacomelli, M. Bisutti, S. Bertolotti, S. Chiacchiera, L. Otero, L. Boscatto, M. Santos, L. Zingaretti, M. Hamity, N. Garcia, R. Cattana, S. Criado, V. vila. A TODAS ESTAS PERSONAS Y A AQUELLAS QUE PUEDO HABER OLVIDADO MENCIONAR (QUE ME SEPAN DISCULPAR) LES ESTOY MUY AGRADECIDO.

Director de Tesis: Dr. Cesar Barbero.

Codirector de Tesis: Dra. Maria C. Miras

Jurados de Tesis:

Dr. Leonides Sereno.

Dr. Raul Garay.

Dr. Carlos Chesta.

Ro Cuarto, 16 de diciembre de 2005.

RESUMENLos polmeros conductores intrnsecos (PCI) son materiales muy estudiados en los aos recientes. La amplia gama de posibles aplicaciones tecnolgicas es lo que explica el inters en estos materiales para lo cual se requiere un mejor entendimiento de los modelos de estado slido y moleculares de estos. En la actualidad existe un gran nmero de polmeros que estn siendo sintetizados y estudiados, sin embargo la diversidad molecular de los polmeros conductores es escasa cuando se la compara con compuestos de bajo peso molecular. Es por lo tanto razonable pensar que algn o algunos PCI con alguna propiedad de inters permanece sin ser descubiertos. En esta tesis se discute un novedoso mtodo para modificar PCI, tal como polianilina (PANI) y polipirrol (PPY), utilizando tcnicas combinatorias. Esta forma de modificar este tipo de polmeros consiste en la produccin de familias de compuestos a travs de reacciones de copulacin de distintos colorantes azoicos con PANI. Todos los colorantes fueron sintetizados utilizando qumica combinatoria paralela. Tambin se reporta un novedoso soporte slido para el polmero conductor, el cual permite realizar bsqueda rpida y eficiente (HTS) de las modificaciones introducidas al polmero mediante la utilizacin de espectroscopias de infrarrojo de trasformada de Fourier (FTIR) y ultravioleta-visible (UV-vis). Las pelculas finas de polietileno de baja densidad (LDPE) fueron utilizadas para soportar el PCI durante la modificacin de su cadena carbonada. La solubilidad y la conductividad de la polianilina funcionarizada (FPANI) son las propiedades buscadas. Por tal motivo la solubilidad de FPANI fue estudiada en diferentes solventes, y se encontraron polmeros los cuales son solubles en solventes orgnicos comunes, como as tambin en medio acuoso bsico. Se realizaron estudios de fotoisomerizacin de los colorantes azoicos en disueltos en distintos solventes, como as tambin incorporados dentro de una matriz rgida de polimetilmetacrilato. La PANI modificada con compuestos isomerizables cambia su conductividad cuando es expuesta a radiacin ultravioleta, y regresa al valor de conductividad original por calentamiento o irradiacin con luz visible. La fortaleza del mtodo de modificacin desarrollado permite a su vez extender la reaccin a materiales novedosos tales como nanotubos de carbono de pared mltiple (MWNT). Se evalan tambin algunas aplicaciones de los colorantes, polianilinas funcionarizadas, el diseo de la conductividad de FPANI, la liberacin especifica de diversas drogas unidas covalentemente a la FPANI y la solubilidad de MWNT funcionalizados.

ABSTRACTConducting polymers have become widely studied materials in recent years. While the fundamental properties of the materials requires better understanding of molecular an solid state models of organic materials, it is the wide range of possible technological applications which explains the interest in those materials. While an ever increasing number of polymers have been synthesized and studied, the molecular diversity of the conducting polymers remains low compared with low molecular weight conjugated counterparts. It is therefore reasonable to think that conducting polymers with valuable properties remains to be discovered. In this thesis, a novel method to modified conducting polymers, such as polyaniline and polypyrrole, using combinatorial techniques are discussed. This way to modified polymers consists in the production of families of compounds through the reaction of copulation of several azo dyes compounds with polyaniline (PANI). All azo dyes were synthesized using parallel combinatorial chemistry. Here, we also report a novel solid support of conducting polymer films, which allows high-throughput screening of the polymer modification using Fourier transform infrared (FT-IR) and/or ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopy. Low-density polyethylene (LDPE) thin films were used to support the conducting polymer during modification of the conductive polymer backbone. The solubility and conductivity of functionalized polyaniline (FPANI) are the target properties for these new materials. The solubility of the FPANI was testing in different solvents. It was found polymers which are soluble in common organics solvents and in basic medium. Studies of photoisomerization of azo dye in solvent and into poly(methylmethacrylate) matrix, are shown. Modified PANI with this photoisomerizable compounds turns its conductivity when is exposed to the UV radiation, returning to the original conductivity by heating or lighting with visible radiation. The strongest method of modification developed allows extend this reaction to novel materials such as multiple walls carbon nanotube (MWNT). Some possible application of the dyes, FPANI, such as photowriting, tailoring of conductivity of FPANI, delivering medical drug covalently attached to FPANI, improving solubilization to pristine carbon nanotube are evaluated.


INDICE GENERAL I. INTRODUCCIN:..................................................................................... 2 II. OBJETIVOS: ........................................................................................... 6 II.1. OBJETIVO GENERAL: .................................................................... 6 II.2. OBJETIVOS PARTICULARES:........................................................ 6 III. PRINCIPIOS BASICOS.......................................................................... 9 III.1. QUMICA COMBINATORIA: ........................................................... 9 III.1.1. INTRODUCCION:...................................................................... 9 III.1.2. DEFINICIONES BASICAS:........................................................ 9 III.1.3. HISTORIA:............................................................................... 13 III.1.4. METODOS DE SINTESIS UTILIZADOS EN QUMICA COMBINATORIA: ......................................................................................... 22 III.1.5. SINTESIS COMBINATORIA PARALELO: ............................... 24 III.1.6. SINTESIS COMBINATOIRA POR MEZCLA Y SEPARACION:25 III.1.7. EXPLORACION RPIDA DE ALTA EFICIENCIA HTS: ........ 28 III.1.8. DECONVOLUCION: ................................................................ 29 III.1.9. TCNICAS USADAS PARA EXPLORACIN RAPIDA DE ALTA EFICIENICIA: ...................................................................................... 31 III.2. COLORANTES .............................................................................. 36 III.2.1.INTRODUCCIN:..................................................................... 36 III.2.2. RESEA HISTORICA: ............................................................ 37 III.2.3. COLORANTES AZOICOS ....................................................... 47 III.2.3.1. DIAZO COMPUESTOS:.................................................... 48 III.2.3.2. NOMENCLATURA: ........................................................... 51 III.2.3.2.1. Nomenclatura de IUPAC: ........................................... 51 III.2.3.2.2. Otra Nomenclatura: .................................................... 53 III.2.4. DIAZOTACIN DE CON UNA SAL DE NITRITO EN SOLCUIN ACUOSA DE UN CIDO MINERAL DILUIDO:.......................... 55 III.2.4.1. CONSIDERACIONES GENERALES: ............................... 55 III.2.4.2. CINETICA Y MECANISMO DE DIAZOTACIN................ 58

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III.2.4.3. INFLUENCIA DE LA ACIDEZ EN EL MECANISMO DE REACCIN DE DIAZOTACIN EN MEDIOS CIDOS SULFURICO Y PERCLORICO. .......................................................................................... 64 III.2.4.4. CATALISIS NUCLEOFILICA DE DIAZOTACIN ............. 69 III.2.4.5.TRANSFORMACIN DE N-NITROSAMINA EN EL IN DIAZONIO: ................................................................................................ 71 III.2.5. REACCINES DE COPULACIN AZOICA: ........................... 72 III.2.5.1. PREQUILIBRIO CIDO BASE:......................................... 75 III.2.5.2. POSICIN DE ACOPLAMIENTO ..................................... 78 III.2.6. ISOMERISMO EN COLORANTES AZOICOS......................... 78 III.2.6.1. ISOMERIZACIN GEOMTRICA DE AZOCOMPUESTOS: .................................................................................................................. 79 III.2.6.2. TAUTOMERISMO:............................................................ 82 III.2.7. PROPIEDADES CIDO BASE DE AZOCOMPUESTOS: ....... 83 III.2.8. ALGUNAS APLICACIONES DE COLORANTES:.................... 85 III.2.8.1. APLICACIONES ELECTROCRMICAS DE COLORANTES: ......................................................................................... 85 III.2.8.2. QUIMIOCROMISMO: ........................................................ 85 III.2.8.3. FOTOCROMISMO: ........................................................... 86 III.3. POLMEROS:................................................................................. 88 III.3.1. INTRODUCCIN Y DESARROLLO HISTRICO: .................. 88 III.3.2. DEFINICIONES: ...................................................................... 96 III.3.3. NOMENCLATURA:.................................................................101 III.3.3.1. POLMEROS VINLICOS: ................................................102 III.3.3.2. COPOLMEROS VINLICOS:...........................................106 III.3.3.3. POLMEROS NO VINLICOS:..........................................107 III.3.3.4. COPOLMEROS NO VINLICOS: ....................................109 III.3.3.5. ABREVIATURAS: ............................................................109 III.3.4. PROCESOS DE POLIMERIZACIN:.....................................109 III.3.4.1. POLIMERIZACIN POR PASOS: ...................................110 III.3.4.2. POLIMERIZACIN POR REACCIN EN CADENA: .......112 III.3.5. POLIMEROS CONDUCTORES: ............................................114 ii


III.3.6. POLIANILINA:.........................................................................127 III.3.6.1. INTRODUCCIN: ............................................................127 III.3.6.2. REFERENCIA HISTRICA:.............................................130 III.3.6.3. SNTESIS:........................................................................131 III.3.6.3.1. SNTESIS QUMICA: .................................................132 III.3.6.3.2. SNTESIS ELECTROQUMICA: ................................133 III.3.6.3.3. OTROS TIPOS DE SNTESIS: ..................................134 III.3.6.3.3.1. POLIMERIZACION EN PRESENCIA DE SURFACTANTES:.............................................................................134 III.3.6.3.3.2. POLIMERIZACION UTILIZANDO ENZIMAS: .....136 III.3.6.4. MECANISMO DE POLIMERIZACION: ............................137 III.3.6.5. POLIANILINAS MODIFICADAS:......................................139 III.3.6.6. REACCIONES DE POST-MODIFICACIN: ....................140 III.3.6.7. HOMOPOLIMERIZACIN DE ANILINAS SUSTITUIDAS Y COPOLIMERIZACION DE ANILINA CON ANILINAS SUSTITUIDAS: .....141 III.3.6.8. APLICACIONES:..............................................................142 III.3.6.8.1. BATERIAS RECARGABLES: ....................................142 III.3.6.8.2. DISPOSITIVOS ELECTROCROMICOS:...................142 III.3.6.8.3. DISPOSITIVOS ELECTRONICOS: ...........................143 III.3.6.8.4. CATALIZADORES:....................................................143 III.3.6.8.5. INDICADORES:.........................................................143 III.3.6.8.6. SENSORES ELECTROQUIMICOS:..........................144 III.3.6.8.7. SOLDADURA DE PLSTICOS: ................................144 III.3.6.8.8. DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO DE DATOS: ..............................................................................................................146 IV. EXPERIMENTAL. ...............................................................................148 IV.1. REACTIVOS:................................................................................148 IV.2. SOLVENTES: ...............................................................................149 IV.3. SNTESIS: ....................................................................................149 IV.3.1. COLORANTES AZOICOS: ....................................................149 IV.3.1.1. SNTESIS COMBINATORIA DE COLORANTES AZOICOS UTILIZADOS PARA LA MODIFICACIN DE PANI:.................................149 iii


IV.3.1.2. SINTESIS DE COMBINATORIA

DE

COLORANTES

UTILIZADOS PARA EL MTODO DE CONECTOR: ...............................150 IV.3.2. SINTEIS DE MASIVA POLMEROS:......................................151 IV.3.2.1. SINTESIS DE PANI: ........................................................151 IV.3.2.2. SINTESIS MASIVA DE POLIPIRROL (PPY): ..................152 IV.3.3. SINTESIS DE PANI Y POLIPIRROL SOBRE PELICULAS DE PE: ...............................................................................................................152 IV.3.4. SINTESIS ELECTROQUMICA DE PANI:.............................153 IV.3.5. MODIFICACIN DE PANI Y PPY: .........................................154 IV.3.6. DESAMINACION REDUCTIVA: .............................................154 IV.3.7. INCORPORACION DE COLORANTES Y PANI MODIFICADAS EN MATICES DE POLIMETILMETACRILATO (PMMA): .............................155 IV.3.8. MODIFICACIN DE NANOTUBOS DE CARBONO DE PARED MULTIPLE (MWNT): ....................................................................................155 IV.3.9. ENROLLAMIENTO DE MWNT UTILIZANDO POLMEROS SOLUBLES: .................................................................................................156 IV.4. TECNICAS: ..................................................................................156 IV.4.1. ESPECTROSCOPIA INFRARROJA DE TRANSFORMADA DE FURIER (FTIR): ...........................................................................................157 IV.4.2. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION ULTRAVIOLETA VISIBLE (Uv-Vis):.........................................................................................157 IV.4.3. FLUORESCENCIA:................................................................157 IV.4.4. TECNICAS ELECTROQUMICAS, VOLTAMETRA CICLICA (CV):.............................................................................................................158 IV.4.5. TECNICAS EXPLORACION RAPIDA Y EFICIENTE DE PROPIEDADES (HTS):................................................................................159 IV.4.5.1. HTS DE SOLUBILIDAD: ..................................................159 IV.4.5.2. HTS DE CONDUCTIVIDAD:............................................160 IV.4.5.3. HTS DE FOTOISOMERIZACION: ...................................161 IV.4.6. FOTOESCRITURA:................................................................162 IV.4.7. MEDIDAS DE FOTORESISTENCIA DE PANI MODIFICADAS: .....................................................................................................................162 iv


IV.4.8. ANISOTROPIA DE FLUORESCENCIA: ................................163 IV.4.8.1. TEORIA DE ANISOTROPA DE FLUORESCENCIA:......163 IV.4.8.2. DEFINICION DE ANISOTROPA DE FLUORESCENCIA: .................................................................................................................165 IV.4.8.4. ESPECTRO DE ANISOTROPA DE EXCITACIN: ........172 IV.4.8.5. MEDIDAS DE ANISOTROPA DE FLUORESCENCIA:...175 IV.4.9. DIFRACCION DE RAYOS X: .................................................178 IV.4.9.1.TECNICA DE DIFRACTOMETRICA DE POLVOS: ..........179 IV.4.10. ANALISIS QUMICO ELEMENTAL: .....................................182 IV.4.11. MICROSCOPIA DE TRANSMISION ELECTRONICA (TEM): .....................................................................................................................183 IV.4.12. SOLDADURA DE PROBETAS DE POLIETILENO Y POLIPROPILENO: .......................................................................................185 IV.4.13. MEDIDAS DE DISPERCION DE LUZ DINAMICA:...............187 IV.4.13.1. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA DISPERSION DE LUZ DINAMICA: .................................................................................187 IV.4.13.2. EQUIPAMIENTO ...........................................................189 V. RESULTADOS Y DISCUSIN: ...........................................................193 V.5. SNTESIS: .....................................................................................193 V.5.1. SNTESIS MASIVA DE POLMEROS: ....................................193 V.5.2. EXPLORACION RAPIDA Y EFICIENTE DE PROPIEDADES: .....................................................................................................................216 V.2.1. HTS CONDUCTIVIDAD. RELACION CONDUCTIVIDAD GRUPOS MODIFICANTES. CORRELACION DE HAMMETT: ................216 V.2.2. HTS DE SOLUBILIDAD: ......................................................230 V.2.3. HTS DE FOTOISOMERIZACION DE COLORANTES ESTUDIOS CINETICOS DE FOTOISOMERIZACION DE COLORANTES Y PANI EN SOLUCIN Y EN POLIMETILMETACRILATO: ........................232 V.3. ANISOTROPIA DE FLUORESCENCIA: ...................................244 V.4. ANALISIS QUIMICO CUANTITATIVO: .....................................249 V.5. ESTUDIO ELECTROQUIMICO DE LA MODIFICACION DE PANI CON COLORANTES AZOICOS:.................................................................251 v


VI. APLICACIONES: ................................................................................257 VI.1. FOTOESCRITURA CON COLORANTES: ...............................257 VI.2. AJUSTE DE LA CONDUCTIVIDAD DE POLIANILINAS MODIFICADAS:...........................................................................................259 VI.3. INCORPORACION A LA MATRIZ POLIMERICA DE GRUPOS FUNCIONALES DE INTERES: a) Drogas sulfas, b) Acido amino salicilico y c) molculas fluorescentes. ...................................................................262 VI.3.1. DROGAS SULFAS: Contribucin de los compuestos azoicos a la quimioterapia de infecciones bacterianas. (1935 L. Gerbard Domagk). ..............................................................................................262 VI.3.2. AMINO SALICILICO:.......................................................265 VI.3.3. MOLCULAS FLUORESCENTES:.................................267 VI.4. SOLUBILIZACIN DE NANOTUBOS DE CARBONO: ...........270 VII.4.1. MODIFICACION COVALENTE DE MWNT CON IONES DIAZONIO:............................................................................................273 VII.4.2. MODIFICACION NO COVALENTE DE NANOTUBOS DE CARBONO CON POLIANILINAS SOLUBLES:.....................................281 VII. CONCLUSIONES: .............................................................................285 VII.1. SNTESIS:................................................................................285 VII.2. MODIFICACIN COMBINATORIA DE POLMEROS CONDUCTORES: ........................................................................................285 VII.3. ESTUDIO ELECTROQUMICO DE LAS MODIFICACIONES DE PANI CON COLORANTES AZOICOS: .......................................................286 VII.4. EXPLORACIN RPIDA Y EFICIENTE DE PROPIEDADES (HTS): ..........................................................................................................287 VII.5. MODIFICACIN DE PELCULAS DE POLIETILENO. SOPORTE SLIDO PARA HTS EN POLMEROS CONDUCTORES: .......287 VII.6. HTS DE CONDUCTIVIDAD: ....................................................288 VII.7. AJUSTE DE CONDUCTIVIDAD DE POLIANILINAS MODIFICADAS:...........................................................................................289 VII.8. HTS DE SOLUBILIDAD: .........................................................289 VII.9. HTS DE FOTOISOMERIZACIN: ...........................................290 vi


VII.10. FOTOESCRITURA EMPLEANDO COLORANTES AZOICOS: .....................................................................................................................291 VII.11. MODIFICACION DE LA CONDUCTIVIDAD DE PANI MODIFICADAS CON LUZ ULTRAVIOLETA: .............................................291 VII.12. ANISOTROPA DE FLUORESCENCIA: ...............................292 VII.13. ANLISIS QUMICO CUANTITATIVO DE POLMEROS MODIFICADOS: ..........................................................................................292 VII.14. INCORPORACIN A LA MATRIZ POLIMRICA DE GRUPOS FUNCIONALES DE INTERS: a) Drogas sulfas, b) cido amino saliclico y c) molculas fluorescentes: ...................................................................292 VII.15. SOLUBILIZACIN DE NANOTUBOS DE CARBONO: ........293 VII.16. SOLDADURA DE POLMEROS TERMOPLASTICOS UTILIZANDO MICROONDAS: ....................................................................295 VII.17. CONCLUSIONES GENERALES: ..........................................296 VIII. REFERENCIAS: ............................................................................297 APENDICE A......314

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INDICE DE FIGURAS: Figura 1: Equipo de sntesis combinatoria. .......................................................... 13 Figura 2: Sntesis de pptidos en fase slida. ...................................................... 16 Figura 3: Foto sistema multipin. ........................................................................... 17 Figura 4: Imgenes de perlas para qumica combinatoria.................................... 18 Figura 5: Primer artculo relacionado con la qumica combinatoria de materiales.20 Figura 6: Librera de superconductores................................................................ 20 Figura 7: Evolucin de patentes, publicaciones e industrias relacionadas con qumica combinatoria. ................................................................................... 21 Figura 8: Esquema de sntesis: qumica tradicional y qumica combinatoria. ...... 23 Figura 9: Esquema de sntesis de qumica combinatoria paralela. ...................... 24 Figura 10: Columnas de cromatografa para HTS................................................ 32 Figura 11: Fotografa del soporte para anlisis de transmisin IR. ...................... 33 Figura 12: HTS-XT de Bruker............................................................................... 33 Figura 13: Equipo HTS de absorcin Uv-vis......................................................... 34 Figura 14: Deposicin de muestras: equipo automatizado (izquierda), manual (derecha)....................................................................................................... 35 Figura 15: Pigmento de origen mineral utilizado para pintar muros. .................... 37 Figura 16: Uso de colorantes en el arte Egipcio................................................... 38 Figura 17: Pintura de Bisn, Cavernas de Altamira, Espaa................................ 38 Figura 18: Estructura qumica del cido tartrico. .............................................. 39 Figura 19: Estructura qumica colorantes A: ndigo y B: Purpura Tirian. ............ 39 Figura 20: Polvo de Alizarina................................................................................ 40 Figura 21: Estructura qumica de alizarina. ......................................................... 40 Figura 22: Estructura qumica del cido pcrico.................................................... 41 Figura 23: Estructuras qumicas de Mauiveina..................................................... 42 Figura 24: Estructuras qumicas de A) Rosanilida, B) Homorosanilida y C) cido Roslico. ....................................................................................................... 43 Figura 25: Estructura qumica de Anilina Amarilla. ............................................ 44 Figura 26: Estructura qumica de: A) marron de Manchester, B) Crisoidina y C) primer colorante diazoico. ............................................................................. 45 Figura 27: Esquema de sntesis de sales de diazonio. ........................................ 49 viii


Figura 28: Estructura qumica de diazocompuestos............................................. 49 Figura 29: Sales de diazonio. ............................................................................... 52 Figura 30: Compuestos azoicos. .......................................................................... 52 Figura 31: Estructura qumica del cido H ........................................................... 53 Figura 32: Estructura de compuestos azoicos...................................................... 54 Figura 33: Reaccin de diazotacin. .................................................................... 55 Figura 34: Equilibrio cido-base de aminas.......................................................... 56 Figura 35: Reaccin del in diazonio. .................................................................. 56 Figura 36: Equilibrio cido-base del cido p-aminosulfnico................................ 58 Figura 37: Estructura del reactivo electroflico en reacciones de copulacin. ...... 59 Figura 38: Formacin del arilnitrosoamina. .......................................................... 61 Figura 39: Remocin del proton del cido nitroso. ............................................... 61 Figura 40: Formacin del agente nitrosante. ........................................................ 63 Figura 41: Equilibrio cido-base. .......................................................................... 65 Figura 42: Velocidad de diazotacion vs. pH. ........................................................ 66 Figura 43: Mecanismo de diazotacin.................................................................. 68 Figura 44: Catlisis nucleoflica............................................................................ 69 Figura 45:Diazotacin con halogenuros. .............................................................. 70 Figura 46: Pasos para nitrosacin........................................................................ 71 Figura 47: Transformacin de N-nitrosamina en in diazonio. ............................. 72 Figura 48: Catlisis nucleoflica de diazotacin.................................................... 75 Figura 49: Velocidad de acoplamiento vs. pH. ..................................................... 77 Figura 50: log ks vs pH......................................................................................... 77 Figura 51: Resonancia de un compuesto aromtico. ........................................... 78 Figura 52: Isomerizacin de azocompuestos. ...................................................... 79 Figura 53: Estructura del rojo disperso................................................................. 80 Figura 54: Mecanismo de isomerizacin. ............................................................. 81 Figura 55: Tautmero........................................................................................... 82 Figura 56: Estructuras tautomricas..................................................................... 83 Figura 57: Propiedades cido base de compuestos azoicos. .............................. 84 Figura 58: Mecanismo del equilibrio cido base................................................... 84 Figura 59: Estructura qumica del naranja de metilo. ........................................... 86 ix


Figura 60: Fotocromismo...................................................................................... 87 Figura 61: Reacciones de polimerizacin............................................................. 89 Figura 62: Reaccin de esterificacin y polimerizacin........................................ 90 Figura 63: Estructuras qumicas de polietilenglicol y polietilensuccinato.............. 93 Figura 64: Estructura qumica del paraformaldehdo y poliestireno...................... 94 Figura 65: polietileno. ........................................................................................... 97 Figura 66: Acetato de vinilo. ................................................................................. 97 Figura 67: Estructura de polmeros. ..................................................................... 99 Figura 68: Tipo de polmeros...............................................................................100 Figura 69: Sntesis de polmero red. ...................................................................100 Figura 70: polmeros vinlicos..............................................................................102 Figura 71: Polimerizacin de etileno. ..................................................................103 Figura 72: poliestireno.........................................................................................103 Figura 73: Poli(etilideno), Poli(bencilideno). ........................................................104 Figura 74: Polmeros derivados de dienos. .........................................................105 Figura 75: poli(1,4-butadieno). ............................................................................105 Figura 76: poli(oxi-1-oxometileno). ......................................................................107 Figura 77: Poli(oxi-etileno-oxi-tereftaloil). ............................................................108 Figura 78: poli[oxicarboniloxi(1,4-fenilen)isopropilideno(1,4-fenilen)]..................108 Figura 79: Nylon 610. ..........................................................................................109 Figura 80: Polimerizacin por pasos. ..................................................................110 Figura 81: a- monmeros sin reaccionar; b- 50% de la reaccin DP = 2; c- 75% de reaccin DP = 2.25; d- 100% de reaccin DP = 3. Las lneas punteadas representan especies que estn reaccionando............................................111 Figura 82: Reaccin de polimerizacin en cadena..............................................112 Figura 83: Reaccin de polimerizacin en cadena..............................................112 Figura 84: Polimerizacin en cadena. .................................................................113 Figura 85: Trans y cis poliacetileno. ....................................................................115 Figura 86: Estructuras de resonancia del politransacetileno. ..............................117 Figura 87: Adicin de cloro al poliacetileno. ........................................................118 Figura 88: Polmeros conductores.......................................................................120 Figura 89: Conductividad de distintos materiales. ...............................................121 x


Figura 90: Estructuras alotrpicas del carbono. ..................................................122 Figura 91: Niveles energticos de conductores, semiconductores y aislantes....124 Figura 92: Movimiento de polarones. ..................................................................126 Figura 93: Dopado tipo n. ....................................................................................126 Figura 94: Modelo de islas cristalinas. ................................................................127 Figura 95: Estados redox de la PANI. .................................................................128 Figura 96: Modelo actualmente aceptado de las diferentes estructuras de la PANI. .....................................................................................................................129 Figura 97: Degradacin del polmero por oxidacin de las unidades quinonaimnicas en medio acuoso ...............................................................134 Figura 98: Mecanismo de polimerizacin de la PANI. .........................................139 Figura 99: Esquema del Reactor de Polimerizacin............................................152 Figura 100: Fotografa de Pelculas de PANI despostada sobre PE. ..................160 Figura 101: Esquema del modelo ondular de la luz. ...........................................165 Figura 102: Esquema de campo elctrico de la luz, no polarizada, y polarizada. .....................................................................................................................166 Figura 103: Intensidad de emisin de un fluorforo simple. ................................168 Figura 104: Distribucin del excitado de un flourforo inmvil con ro= 0.4 (ver Ecuacin 28). ...............................................................................................171 Figura 105. Esquema de formato L para medidas de anisotropa.......................176 Figura 106: Reflexin de haces de Rayos X .......................................................180 Figura 107: Esquema de TEM.............................................................................184 Figura 108: Montaje mecnico de las partes a unir.............................................186 Figura 109: Esquema del equipo de dispersin de luz........................................190 Figura 110: Cintica de polimerizacin de PANI. ................................................194 Figura 111: Espectro FTIR de PANI base en KBr. ..............................................194 Figura 112: Espectro FTIR de Polipirrol en KBr. .................................................195 Figura 113: Voltagrama cclico, sntesis de PANI................................................196 Figura 114: Voltagrama cclico de PANI en 1 M HCl, 50 mV/s, contraelectrodo Pt, electrodo de referencia SCE. .......................................................................197 Figura 115 : Sntesis Combinatoria de Colorantes Azoicos. ...............................198 Figura 116: Esquema de trabajo para sntesis paralela de colorantes azoicos...198 xi


Figura 117: Fotografa del minireactor para sntesis paralela de colorantes azoicos. ........................................................................................................199 Figura 118: Estructura de a) cido 2-(4-aminofenilazo)-bencensulfnico, (b) cido 2-(4-metxi-3-aminofenilazo)-bencensulfnico Figura 119: Espectros FTIR de y (c) cido 2-(4aminonaftililazo)-bencensulfnico. ...............................................................200 cido 2-(4-aminofenilazo)-bencensulfnico (verde), cido 2-(4-metxi-3-aminofenilazo)-bencensulfnico (negro) y cido 2-(4-aminonaftililazo)-bencensulfnico (rojo). ..............................................200 Figura 120: Estructura de a) cido 4-(4-aminofenilazo)-bencensulfnico, (b) cido 4-(4-metxi-3-aminofenilazo)-bencensulfnico y (c) cido 4-(4aminonaftililazo)-bencensulfnico. ...............................................................201 Figura 121: Espectros FTIR de cido 4-(4-aminofenilazo)-bencensulfnico (azul), cido 4-(4-metxi-3-aminofenilazo)-bencensulfnico (rojo) y cido 4-(4aminonaftililazo)-bencensulfnico (naranja). ................................................201 Figura 122: Espectro de absorcin Uv-visible de 4-fenilazoanilina, disuelto en cloroformo. ...................................................................................................202 Figura 123: Fotografa de PANI depositada sobre PE. .......................................203 Figura 124: Espectro infrarrojo de PANI usando pelculas finas de PE...............204 Figura 125: Espectro de absorcin UV visible de pelculas PANI modificada. ...205 Figura 126: Mtodos de funcionalizacin de polmeros conductores. .................206 Figura 127: El esquema muestra las reacciones de sntesis de estos colorantes y la forma en que se modifica la PANI. ...........................................................207 Figura 128: Reaccin de modificacin de PANI por adicin nucleoflica de sales de diazonio........................................................................................................208 Figura 129: Sntesis de colorantes utilizando el mtodo del conector.................209 Figura 130 : Esquema estructura qumica del colorante A6N=N-D3-N=NA57sintetizado utilizando el mtodo del conector. .......................................210 Figura 131: FTIR de A6N=N-D3-N=N-A57-PANI, en KBr. ................................210 Figura 132: Espectro FTIR de A) polianilina modificada el cido 4-(4aminofenilazo)-bencensulfnico y B) modificada con el cido 4-(4-amino-2metxifenilazo)-benzico..............................................................................214

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Figura 133: FTIR de PPY depositado sobre PE (rojo) y PPY-sulfito depositado sobre PE (azul). ...........................................................................................214 Figura 134: comparacin de la modificacin y verificacin de la funcionalizacin de PANI en polvo y soportada en PE. ..........................................................215 Figura 135: Espectros de absorcin Uv-vis de PANI (lnea negra) y PANI modificada con la sal de diazonio de 1-naftilamina (lnea azul). ..................216 Figura 136: Estados redox de la PANI. ...............................................................217 Figura 137: Conductividades de polianilinas modificadas a pH = 0. ...................218 Figura 138: Conductividades de polianilinas modificadas a pH = 4. ...................218 Figura 139: Reaccin de hidrlisis de ster en medio bsico. ............................221 Figura 140: Hidrlisis de cidos benzicos sustituidos. ......................................222 Figura 141: Interaccin de esteres con reactivos nucleoflicos. ..........................223 Figura 142: Graficas de Hammet. .......................................................................223 Figura 143: Conductividades de polianilinas modificadas Dopadas con HCl 1 M. .....................................................................................................................227 Figura 144: Grfico de Hammet para modificaciones con un anillo aromtico....229 Figura 145: Grfico de Hammet para modificaciones con colorantes azoicos. ...229 Figura 146: Estructura de anilinas para la sntesis de colorantes azoicos. .........231 Figura 147: Cambios en conductividad debido a la isomerizacin de azocompuestos. ...........................................................................................233 Figura 148: Disposicin de los colorantes para HTS de isomerizacin...............234 Figura 149: HTS de colorantes en acetona. ........................................................235 Figura 150: HTS de colorantes en cloroformo.....................................................236 Figura 151: HTS de colorantes disueltos en hidrxido de amonio 1 M. ..............237 Figura 152: HTS de colorantes en cloroformo.....................................................237 Figura 153: HTS de colorantes en cloroformo.....................................................238 Figura 154: HTS de colorantes en amoniaco. .....................................................239 Figura 155: Fluorescencia de colorantes en amoniaco. ......................................240 Figura 156: HTS de colorantes en amoniaco. .....................................................240 Figura 157: HTS de colorantes en cloroformo.....................................................241 Figura 158: espectro de absorcin Uv-vis de M1M1 en cloroformo, forma trans (rojo), forma cis (negro)................................................................................243 xiii


Figura 159: Espectros de absorcin Uv-vis de M1M1 en cloroformo, en funcin del tiempo. .........................................................................................................243 Figura 160: Espectros diferencia de absorcin Uv-vis de M1M1 en cloroformo, en funcin del tiempo. .......................................................................................244 Figura 161: Espectros de emisin de fluorescencia utilizando luz polarizada y valores de anisotropa fundamental, de 4-(4-aminonaftilazo)-bencensulfnico en cloroformo. ..............................................................................................245 Figura 162: Espectros de emisin de fluorescencia utilizando luz polarizada y valores de anisotropa fundamental, de 4-(4-aminonaftilazo)-bencensulfnico en polimetilmetacrilato..................................................................................246 Figura 163: Espectros de emisin de fluorescencia utilizando luz polarizada y valores de anisotropa fundamental, de 4-(4-aminonaftilazo)-bencensulfnico en poliestireno..............................................................................................246 Figura 164: Espectros de emisin de fluorescencia utilizando luz polarizada y valores de anisotropa fundamental, de 4-(4-aminonaftilazo)-bencensulfnico en poli(metilmetacrilato-co-estireno). ...........................................................247 Figura 165: Espectros diferencia de absorcin Uv-vis de M1M1 en en polimetilmetacrilato, en funcin del tiempo...................................................248 Figura 166: Espectros diferencia de absorcin Uv-vis de M1M1-PANI polimetilmetacrilato, en funcin del tiempo...................................................249 Figura 167: CV de a- PANI, b- PANI azo 1,4 diaminoantraquinona, chidroquinona, d- PANI azo 1,4 diaminoantraquinona tratada con ditionito de sodio. 50mV/s. Electrodo de trabajo GC, electrodo de referencia SCE y aerogel de carbono contraelectrodo. Soluciones 1M HCl. ...........................253 Figura 168: Esquema de modificacin de PANI con la sal de diazonio de 1-4diaminoantraquinona....................................................................................254 Figura 169: FTIR de a- PANI, b- PANI-Q y c- PANI-Q tratada con ditionito de sodio. Muestras slidas en pastillas de KBr. ................................................254 Figura 170: Fotoescritura sobre una pelcula de PMMA/COL. ............................258 Figura 171: Secuencia de borrado de fotoescritura.............................................259 Figura 172: Fotorresistencia de PANI azo dodecilanilina. ...................................260 Figura 173: Fotorresistencia de PANI azo 4-aminobenzamida. ..........................261 xiv


Figura 174: Isomerizacin cis-trans de azobencenos. ........................................262 Figura 175: Estructura qumica del Prontosil y la sulfamida. ...............................263 Figura 176: Espectros FTIR de PANI (lnea roja), PANI modificada con sulfadiazina (lnea azul), sulfametazina (lnea marrn) y sulfanilamida (lnea rosa). ............................................................................................................265 Figura 177: Estructura qumica de drogas sulfas incorporada a la PANI. ...........265 Figura 178: Estructura qumica del cido 5-aminosaliclico.................................266 Figura 179: Espectro FTIR de PANI modificada con cido 5-aminosaliclico. .....267 Figura 180: Estructura qumica de 1-Aminoantraceno. .......................................268 Figura 181: Espectro FTIR de PANI modificada con 1-aminoantraceno .............268 Figura 182: Espectro UV-visible de PANI modificada con 1-aminoantraceno, en cloroformo ....................................................................................................269 Figura 183: Espectro de fluorescencia de PANI modificada con 1-aminoantraceno en cloroformo. ..............................................................................................269 Figura 184: Nanotubo de Carbono. .....................................................................270 Figura 185: Nanotubo zig-zag y brazo de silla. ...................................................271 Figura 186: Modificacin covalente de MWNT. ...................................................273 Figura 187: FTIR de MWNT y FMWNT. ..............................................................274 Figura 188: Espectros de difraccin de RX de MWNT (negro) y MWNT-Ar-NO2 (rojo).............................................................................................................276 Figura 189: Estructura del cido Gama y MWNT-Gama.....................................276 Figura 190: Espectros de absorcin Uv-vis de cido Gama en agua. ................277 Figura 191: Clculo del coeficiente de absortividad molar para la banda de 249 nm. cido gama en agua. ............................................................................277 Figura 192: Espectros Uv-vis normalizados. cido gama (linea negra) y MWNTGama (lnea roja). Solvente agua. ...............................................................278 Figura 193: Espectro UV-vis. de NT-Gamma. En agua.......................................279 Figura 194: Clculo del coeficiente de extincin para la banda de 503 nm. MWNTGama en agua. ............................................................................................279 Figura 195: Imgenes TEM de a-MWNT (izquierda) y b-FMWNT (derecha) .....280 Figura 196: Medidas de dispersin de luz dinmica de MWNT y FMWNT. ........280

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Figura 197: Foto de FMWNT (izquierda) y MWNT (derecha) en solucin bsica. Despus de 5 hs. de producida la sonicacin. .............................................281 Figura 198: Perfiles de DLS para una dispersin de MWNT y PANI-MWNT en NaOH 1 M. ...................................................................................................282 Figura 199: Espectros de emisin de fluorescencia de PANI-Ar-COO-/MWNT..283

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INDICE DE TABLAS. Tabla 1: Qumica combinatoria en nmeros......................................................... 22 Tabla 2: nomenclatura y estructura de diazocompuestos. ................................... 50 Tabla 3: Datos de acidez, basicidad de azocompuestos...................................... 85 Tabla 4: Nomenclatura de IUPAC. ......................................................................104 Tabla 5: Nomenclatura de polmeros generados a partir de dienos. ...................105 Tabla 6: Relacin entre desplazamiento angular del momento de transicin, y anisotropa fundamental...............................................................................173 Tabla 7: Sistemas cristalinos...............................................................................181 Tabla 8:Asignacin de Bandas de Absorciones caractersticas de infrarrojo de PANI.............................................................................................................195 Tabla 9: colorantes sintetizados utilizando el mtodo del conector.....................210 Tabla 10: Velocidades de reaccin para distintos sustituyentes para el estudio de la reactividad de la hidrlisis de steres:......................................................221 Tabla 11: pKa de cidos benzicos sustituidos y valor de sustituyente. .............222 Tabla 12: Nomenclatura de los sustituyentes utilizados para estudio de la demanda electrnica. ...................................................................................228 Tabla 13: Solubilidad de PANIs modificadas en distintos solventes....................231 Tabla 14: Colorantes usados en HTS de fotoisomerizacin................................235 Tabla 15: Colorantes usados en HTS de fotoisomerizacin................................236 Tabla 16: Colorantes usados en HTS de fotoisomerizacin................................237 Tabla 17: Colorantes usados en HTS de fotoisomerizacin................................238 Tabla 18: Colorantes usados en HTS de fotoisomerizacin................................239 Tabla 19: Colorantes usados en HTS de fotoisomerizacin................................240 Tabla 20: Colorantes usados en HTS de fotoisomerizacin................................241 Tabla 21: Anlisis qumico elemental para distintas muestras de PANI modificadas. .................................................................................................249 Tabla 22: Composicin qumica de PANIs modificadas. .....................................250 Tabla 23: Posiciones de los picos de difraccin de NT y NT-NO2 .......................275

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INDICE DE ESQUEMAS: Esquema 1: Sntesis combinatoria por mezcla y separacin. .............................. 27 Esquema 2: Tcnica de deconvolucin. ............................................................... 29 Esquema 3: Tcnica de deconvolucin. ............................................................... 30 Esquema 4: Tcnica de deconvolucin. ............................................................... 31

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CAPITULO I INTRODUCCION

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I. INTRODUCCIN: Los materiales avanzados se pueden diferenciar de los materiales tradicionales principalmente porque poseen propiedades especiales que permiten su utilizacin en una gran variedad de aplicaciones tecnolgicas.1,2 Entre estos materiales se encuentran los polmeros conductores intrnsecos (PCI), cermicos superconductores, aerogeles, fullerenos y materiales nanoestructurados. Los PCI incluyen la polianilina, el polipirrol, el politiofeno y el poli(etilendioxitiofeno), los cuales son denominados metales sintticos. aislantes, cambiando el color cuando pasan de un estado a otro. La amplia gama de usos de este tipo de compuestos estuvo limitada en sus comienzos, por las inadecuadas propiedades que poseen para su utilizacin en aplicaciones industriales, entre las ms destacadas se puede citar su inestabilidad en aire y la insolubilidad en la mayora de los solventes comnmente usados en productos industriales.3 La polianilina (PANI) es, probablemente, el polmero sinttico que primero se conoci. El negro de anilina, nombre que se daba a cualquier producto de ese color originado por la oxidacin de anilina, fue conocido desde 1835. Transcurrieron muchos aos de investigacin hasta que en 1862 se encuentra la primera referencia bibliogrfica que se refiere a la sntesis de polianilina.4 Aos ms tarde se produjo la incorporacin de los PCI a la ciencia de materiales. Este hecho comenz en 1979 con el trabajo de Shirakawa, Heeger y McDiarmid,5 por el cual fueron merecedores del Premio Nobel de Qumica en el ao 2000. Con el impulso generado por estos investigadores se realizaron muchos estudios que permitieron mejorar las propiedades de estos materiales. Posteriormente se desarroll la produccin de sistemas ms complejos a travs de: copolimerizacin, post-modificacin o mezclado.6-12 Las tcnicas citadas anteriormente permiten incorporar distintas funcionalidades a la matriz polimrica. La presencia de funcionalidades puede aumentar la procesabilidad, por ejemplo mejorar la solubilidad de los polmeros, permitiendo la deposicin de Estos polmeros tienen la interesante propiedad de alternar entre estados conductores y

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stos a partir de soluciones fcilmente evaporables. Adems pueden incorporarse grupos quelantes, redox, luminiscentes, quirales, etc.13-16 En la actualidad la capacidad de sntesis y la disponibilidad de tcnicas de evaluacin de las propiedades de los nuevos compuestos sintetizados es la clave para incorporarse en el campo de la innovacin tecnologa de nuevos materiales. En nuestros das la intensa competencia en la industria hace que llegar primero a un patentamiento de un determinado producto sea una meta primordial que puede determinar el xito o fracaso de una empresa. La utilizacin de procedimientos de sntesis convencionales, demanda varios aos hasta completar el desarrollo de un nuevo producto. Es posible reducir este tiempo mediante el uso de la qumica combinatoria, este hecho explica la importancia que el procedimiento est adquiriendo, ya que el acceso ms rpido y eficiente a nuevos productos es un instrumento para mejorar la calidad de vida de la gente. El nombre qumica combinatoria se aplica al conjunto de procedimientos que permiten sintetizar rpida, eficiente y simultneamente una gran cantidad de compuestos orgnicos diferentes entre s llamado libreras o bibliotecas Ya que el objetivo final es la aplicacin de los materiales en dispositivos tecnolgicos, es necesario determinar sus propiedades para poder evaluar su posible capacidad para tales fines. Aunque, en determinados casos, es posible predecir algunas propiedades obtenibles por modificacin, es razonable pensar que muchos PCI no han sido sintetizados o sus propiedades no se han estudiado debido a la lentitud del proceso. La existencia de similares cuellos de botella en la sntesis de drogas farmacuticas motiv el desarrollo de la qumica combinatoria. La importancia de la qumica combinatoria puede quedar demostrada con unos pocos nmeros: estimando que existen 1063 estructuras estables compuestas por carbono, oxgeno, nitrgeno, azufre e hidrgeno, con no ms de 30 tomos de estos elementos, si se prepara slo 1 mg de cada una de stas obtendramos una masa de 1060 g. La masa total del sol es aproximadamente de 2x1033 g; esto significa que la masa total de esta librera orgnica podra ser equivalente a 1027 soles. Asumiendo que existe un nmero total de 20 millones de compuestos conocidos en la actualidad, y suponiendo que existiese 1 mg de cada uno se 3


tendra una masa de slo 2.104 g, que es lo que representa el actual universo qumico, lo que es un nmero insignificante comparado con la masa de los 1027 soles. Es decir, lo que se conoce de qumica es muy poco en relacin con las posibilidades que tenemos disponibles. La qumica combinatoria es en la actualidad una de las mejores formas de ofrecer un acceso efectivo a esta diversidad. En vez de una sntesis de un compuesto a la vez, es posible sintetizar en paralelo una librera de compuestos e identificar sus propiedades mediante muestreo rpido de alguna de stas.17 Por los motivos expuestos anteriormente, en lo que respecta a la velocidad de desarrollo de nuevas tecnologas y la capacidad que nos ofrece la qumica combinatoria para explorar un rango amplio del universo qumico es que en esta tesis se desarrolla la post-modificacin de polmeros conductores en especial PANI mediante sustitucin electroflica con sales de diazonio,18 aplicando tcnicas de qumica combinatoria.

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CAPITULO II OBJETIVOS

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II. OBJETIVOS:II.1. OBJETIVO GENERAL: Debido al gran auge que ha tenido la qumica combinatoria en los ltimos aos en lo que respecta a la sntesis y el estudio de nuevas drogas de uso medicinal y a que la aplicacin de esta nueva tcnica an no ha sido explorada en el campo de los polmeros conductores, se propone como objetivo general Demostrar que es posible aplicar el concepto de qumica combinatoria al estudio de la sntesis y la exploracin de propiedades de polmeros conductores. Para lograr alcanzar el objetivo general de la tesis, se plantean una serie de objetivos particulares, los cuales son utilizados como gua para alcanzar el objetivo general. II.2. OBJETIVOS PARTICULARES: El primer objetivo propuesto para demostrar que el concepto de qumica combinatoria es aplicable a la modificacin de polimeros conductores, es desarrollar tcnicas de sntesis combinatoria para la fabricacin de polmeros conductores. La aplicacin de qumica combinatoria a la sntesis de nuevos compuestos produce un nmero considerable de productos, teniendo presente este hecho, se plantea la necesidad de encontrar tcnicas de exploracin rpida de alta eficiencia high throughput screening, para ser aplicados a la nueva librera de polmeros conductores sintetizada. Mediante la realizacin de exploraciones rpidas de alta eficiencia de solubilidad y conductividad se lograr alcanzar el prximo objetivo planteado: detectar compuestos de inters leads. Otro objetivo a evaluar es la extensin de la librera de polmeros modificndolos con compuestos con propiedades conocidas ya sea de

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inters en el campo de la medicina como as tambin fluorforos conocidos. Una vez detectados los compuestos de inters ser necesario evaluar en detalle las propiedades de estos materiales seleccionados para estudiar su posible utilizacin en dispositivos tecnolgicos. Habiendo encontrado compuestos lderes, se estudiar la posibilidad de ampliar la tcnica a la sntesis de otras molculas. Se analizarn algunas aplicaciones de los polmeros sintetizados.

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CAPITULO III PRINCIPIOS BASICOS

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III. PRINCIPIOS BASICOS.III.1. QUMICA COMBINATORIA:

III.1.1. INTRODUCCION: El avance dado por la rama cientfica conocida con el nombre de Qumica Combinatoria se puede considerar como uno de los diez hechos cientficos ms importantes de los ltimos aos. La qumica combinatoria promete en pocos aos logros tan variados como la obtencin de innumerables y mejores medicamentos, superconductores ms eficaces, nuevos materiales, etc. Los procesos qumicos tradicionales son lentos, de modo que un qumico puede darse por satisfecho si al cabo de un ao de trabajo ha sido capaz de sintetizar unas pocas nuevas molculas de inters para la medicina, la industria o la agricultura. En ese mismo tiempo la qumica combinatoria podra dar lugar a miles de nuevas molculas, con lo cual la posibilidad de encontrar algn compuesto con propiedades interesantes se incrementa en forma exponencial. Si bien las tcnicas de qumica combinatoria comenzaron a aplicarse en las reas relacionadas a la investigacin de pptidos y nuevos medicamentos, los avances logrados en tan poco tiempo han provocado que la metodologa se expanda a la investigacin de nuevos materiales, por ejemplo libreras de compuestos inorgnicos y catalizadores y abarcando actualmente a la ciencia de superconductores, sensores, polmeros,19 etc. III.1.2. DEFINICIONES BASICAS: Es posible definir a la qumica combinatoria como una estrategia por la cual se pueden preparar potencialmente un gran nmero de compuestos de forma rpida y simultnea (Libreras), bien como productos discretos (Sntesis Paralelas) o como mezclas de ellos (Sntesis en Mezcla y Separacin), mediante la combinacin de uno o varios grupos de reactivos en slo unos pocos pasos sintticos. Esta sntesis puede ser llevada a cabo en solucin o en fase 9


slida, de forma tal que sea posible realizar: i- una bsqueda rpida con alta eficiencia (exploracin rpida de alta eficiencia) de un compuesto cuya actividad se destaque (Lder) en relacin con los otros miembros de la librera, ii- una elucidacin estructural rpida (deconvolucin), iii- un conocimiento acelerado de las relaciones estructura-actividad (SAR) y iv- la posibilidad de automatizacin.20 Sin embargo esta tcnica posee ciertas limitaciones: i- las sntesis a llevar a cabo deben ser altamente eficiente, se debe tener en cuenta que si bien se trabaja con familias de compuestos relacionados estructuralmente su reactividades son diferentes; ii- debe tenerse en cuenta la diversidad qumica, de nada sirve realizar una librera de compuestos en los cuales los miembros de la familia sintetizada difieran muy poco entre si; iii- se debe encontrar un mtodo de bsqueda rpida y eficiente de las propiedades importantes (HTS), debido a que si se sintetiza una gran librera y no existe un mtodo con las caractersticas antes nombradas este paso lentificara e imposibilitara la aplicacin de esta tcnica; ivtambin debe tenerse en cuenta que realizar una sntesis mltiple en paralelo no siempre es posible. El desarrollo de la qumica combinatoria ha generado una amplia variedad de nuevos conceptos y terminologa propia. Esta novedosa rea ha posibilitado la interaccin de cientficos de distintos campos, los qumicos de la rama de la medicina estn relacionndose con ingenieros, qumicos analticos con polimeristas, etc. Teniendo en cuenta esta interaccin entre distintas reas y para que no exista confusiones la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC) convoc a cientficos de diversas reas para intentar capturar y definir la terminologa que unifique conceptos.21 Los siguientes prrafos van a definir los trminos utilizados en qumica combinatoria relacionados con el desarrollo de esta tesis, si bien existen muchos ms: Alfiler, Pin: es un dispositivo alargado compuesto por un polmero inerte, el cual posee un extremo que acta como soporte slido para realizar la unin de las molculas de partida de una sntesis en fase slida. Un arreglo de alfileres puede ser dispuesto de forma tal que un grupo de estos puede ser

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simultneamente insertados o retirados de un reactor permitiendo la preparacin de una librera utilizando una sntesis en paralelo.22 Amplificacin: sntesis de compuestos relacionados estructuralmente con el compuesto lder. Bolsa de T: un tipo de reactor que consiste de un soporte poroso en cual se encierran resinas que sirven como soporte slido para anclar a los reactivos. Este dispositivo permite el paso a travs del soporte poroso, de los otros reactivos y del solvente cuando se sumerge en un contenedor secundario. Varias bolsas de te pueden ser tratadas en un mismo reactor sin que se mezclen las resinas contenidas por estas; la manipulacin de una serie de bolsas de te permiten la preparacin de libreras utilizando la tcnica de mezclado y separacin.23 Blanco (target): propiedades del compuesto buscado. Bloque de construccin: uno, de un nmero de reactivos intercambiables, los cuales pueden ser usados en la construccin de una librera combinatoria. Conector: es una molcula bifuncional que permite mediante uno de sus grupos funcionales la unin del compuesto ya sea al soporte slido o a otro reactivo de forma tal que el otro grupo funcional puede ser utilizado para producir algn otro tipo de modificacin. Deconvolucin: es una tcnica utilizada para facilitar el proceso de encontrar un compuesto activo entre una familia generada mediante una sntesis de mezclado y separacin.24,25 Desanclado: es el proceso relacionado con la ruptura de la interaccin de un compuesto con su soporte slido, por ejemplo una perla. Diversidad: es el grado de diferenciacin entre miembros de la librera en lo que respecta a sus propiedades fsicas o bioactividad. Exploracin de alta eficiencia: High-Throughput Screening (HTS) es un proceso que permite una rpida determinacin de la actividad de un compuesto que pertenece a una librera o alguna otra coleccin. Familia: es un grupo de compuestos qumicamente relacionados entre s, que son utilizados para generar una librera.

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Librera Combinatoria: es un grupo de compuestos preparados mediante qumica combinatoria que han sido sintetizados en forma paralela o por mezclado y separacin. Mezclado, Pool: es un proceso de combinar y mezclar componentes de una librera o sublibreras (ver mezclado y separacin) Mezclado y Separacin, Pool/Split o Split/Pool: es una estrategia para sintetizar una librera combinatoria. El soporte slido se divide en distintas porciones, a cada una de estas se las hace reaccionar con un bloque de construccin simple. Posteriormente se mezclan los soportes slidos para proceder a la nueva reaccin. Hay que tener en cuenta que en cada reactor existen varios soportes slidos y que cada uno de estos posee anclado distintos reactivos. La repeticin de la divisin y el proceso de recombinacin produce una librera, en la cual cada partcula discreta de soporte slido contiene un miembro de la librera, y el nmero de miembros es igual al producto del nmero total de bloques de construccin incorporados en cada paso.26,27 Miembro: es un compuesto especfico el cual esta incluido en una librera, o es el producto no caracterizado de una librera sintetizada. MPS: Sntesis mltiple paralela (ver: sntesis paralela). Perla: (Normalmente esfrica) es una partcula utilizada como soporte slido para anclar los reactivos de la sntesis combinatoria. Pista o Lder, lead: es un componente de una librera que posee alguna propiedad excede a la de los dems miembros. Sntesis en arreglo: es una sntesis en paralelo en la cual los reactores se mantienen en una distribucin espacial definida, por ejemplo las de un multipin.22,28-29. Sntesis Paralela: es una estrategia, por la cual un grupo de compuestos discretos son preparados en forma simultanea en arreglos, mediante reacciones que se producen en recipientes fsicamente separados o en microcompartimientos, evitando la interaccin entre los distintos reactivos. Lo opuesto a mezclado y separacin. Soporte Slido: es un material polimrico insoluble que posee cierto tipo de funcionalidad que permite a los miembros de la librera o a los reactivos unirse 12


a este (puede ser mediante una molcula bifuncional) permitiendo tambin una separacin fcil del producto sintetizado (mediante filtracin, centrifugacin, etc.) del exceso de reactivo, de subproductos solubles o solventes utilizados en el medio de reaccin.30-31 Qumica click: qumica de ejecucin simple cuyos productos se obtienen con un alto rendimiento (alto valor de entalpa, H). III.1.3. HISTORIA: Los primeros ejemplos de aplicacin de tcnicas de qumica combinatoria fueron reportados por Tomas A. Edison y el fotoqumico Ciamician,32,33 estos investigadores utilizaron esta tcnica para el descubrimiento de un material adecuado para el uso como filamento de las bombillas incandescentes en el primer caso y para el descubrimiento de materiales fotoreactivos para el caso de Ciamician. Alrededor de cien aos atrs se encuentra el primer ejemplo de un equipo de sntesis en paralelo, Figura 1, es un autoclave con doce reactores en paralelo y un agitador para seis erlermeyer con el cual Ciamician produca en forma combinatoria sus compuestos.

Figura 1: Equipo de sntesis combinatoria.

Sin embargo, el origen de la qumica combinatoria tiene sus bases en mtodos cuyas races estn en la naturaleza, especficamente en los mecanismos 13


que utiliza el sistema inmune para seleccionar los anticuerpos utilizados para combatir los agentes invasores. El cuerpo humano contiene una librera de alrededor de un trilln de diferentes anticuerpos, cada uno contiene distintas combinaciones de cadenas de protenas. Cuando un agente extrao es encontrado dentro del organismo, el sistema inmune busca en su librera y selecciona el anticuerpo ms adecuado para combatirlo, posteriormente lo sintetiza en cantidades apreciables, cabe destacar que en este proceso el organismo no utiliza un diseo racional del anticuerpo para atacar un virus particular. Si bien existen referencias de la utilizacin de qumica combinatoria en la antigedad, como aquellas citadas previamente, el desarrollo del mtodo como se conoce en la actualidad surge en el campo de la investigacin de pptidos y puede ser resumido como sigue: En la qumica tradicional, para el descubrimiento de nuevas drogas es necesario explorar una propiedad biolgica especfica en mezclas complejas, productos naturales tales como extractos de plantas o animales, caldos de cultivos o una gran cantidad de compuestos sintticos.34 En el caso de los productos naturales la purificacin y la identificacin de un compuesto con actividad, en la mayora de los casos, requiere varios aos de trabajo. En los ltimos aos ha surgido una nueva tecnologa conocida como Qumica Combinatoria la cual ha mostrado un gran potencial en el aumento de la velocidad de descubrimiento de nuevas drogas. La qumica combinatoria involucra (i) generacin de un gran nmero de compuestos con caractersticas similares (librera), (ii) un mtodo de exploracin de alta eficiencia, mediante el cual la librera puede ser inspeccionada en bsqueda de una propiedad especfica y (iii) la identificacin del compuesto activo utilizando mtodos de deconvolucin, anlisis qumicos directos o por anlisis de estructuras codificadas. Los sucesos significantes para el desarrollo de esta rea de la qumica se detallan en los siguientes prrafos. La qumica combinatoria esencialmente comenz con los experimentos de sntesis en fase slida de pptidos realizados en 1962 por Bruce Merrifield. Este investigador fue el primero en utilizar el trmino de sntesis de pptidos en fase 14


slida para describir la preparacin de un pptido soportado en un polmero el cual permanece insoluble durante toda la sntesis, Figura 2.35 En este trabajo, Merrifield reporta la creacin de un soporte slido para la sntesis en paralelo de pptidos, principalmente compuesto por una mezcla de poliestireno con polietileno. Utilizando este soporte es posible obtener una cantidad apreciable de pptidos anlogos. Los pasos utilizados para esta sntesis comienzan con la unin de un aminocido, que posee su grupo amino protegido, al soporte slido mediante una unin ester. La sntesis, previa desproteccin del grupo, contina con la adicin de otro aminocido con su grupo amino protegidos, alternando estos procedimientos se contina hasta que se alcanza la secuencia de ensamblado deseada. El pptido es entonces removido del soporte slido y aislado del polmero, realizando un simple proceso de filtracin.36 De hecho una de las razones principales para el desarrollo de la sntesis en fase slida es la dificultad que existe en lo que respecta a la purificacin de las cadenas peptdicas durante la sntesis en solucin.37 En fase slida la purificacin se lleva a cabo mediante un simple lavado de la resina polimrica en distintos solventes, eliminando de esta forma cualquier tipo de impurezas o reactivo en exceso. Este trabajo tuvo un impacto inmediato, ayudado en gran parte porque la sntesis de pptidos involucra reacciones iterativas con utilizacin de exceso de reactivos, las cuales son susceptibles a automatizacin.

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Estudio de la Sntesis y Propiedades de Nuevos Materiales Aplicando Tcnicas de Qumica Combinatoria. Diego F. AcevedoO H N O2N Cl HO R1 R1 CbZ O2N O O H N CbZ

Et3N

O O2N O R1

H N CbZ O2N N O R1 H O H

HBr-HOAc

O O2N O R1

H N H

O O2N O R1

H N

O

H N CbZ R1

DCCO H N HO R2 CbZ

O O2N O R1

H N

O

H N CbZ R1 O R1 R1 OH H N O H N H

NaOH

Figura 2: Sntesis de pptidos en fase slida.

El siguiente paso en la historia de la qumica combinatoria fue dado por Geysen38 en Australia, quien logr que el proceso completo de la sntesis de pptidos fuese tcnicamente simple, incorporando un sistema multipin (Figura 3). Utilizando este mtodo pudo sintetizar una coleccin de pptidos a gran escala. Esquemticamente el sistema esta formado por una placa de polietileno que lleva insertadas varillas del mismo material, distribuidas de forma tal que coincidan con cavidades que sirven de reservorios y que estn presentes a intervalos regulares en una placa de material plstico. En los extremos libres de las varillas estn unidos qumicamente polmeros insolubles, entre los ms comunes se encuentran las resinas polimricas del tipo poliestireno-polidivinilbenceno. Estas resinas poseen en su estructura grupos funcionales adecuados para lograr el anclaje de los compuestos de partida de la sntesis qumica que se intenta producir. Los reactivos que intervienen en sta, se colocan en los reservorios de la placa y la 16


reaccin qumica se inicia sumergiendo las varillas en estos. Una vez concluido el proceso, las varillas se introducen en grandes baos para eliminar por lavado el material que no se ha asociado y, eventualmente para prepararlas para el nuevo ciclo de reaccin. El procedimiento descrito puede repetirse muchas veces hasta completar la sntesis deseada, este procedimiento fue posteriormente denominado Sntesis Combinatoria en Paralelo. Una ventaja de este sistema es que, colocando los reactivos necesarios para la separacin de los productos finales de la resina en los reservorios, stos se liberaran de la resma y cada uno de los productos quedar ubicado en un lugar independiente, aislado de los dems, ser conocida su composicin qumica, y es factible someterlo a ensayos con el fin de detectar su actividad.

Figura 3: Foto sistema multipin.

El prximo hito que mejor el diseo de sntesis de libreras fue un sistema denominado Diversmetro, el cual fue creado por Hougthen en 1985.23 Este sistema a diferencia del sistema multipin, donde la resina est en la parte exterior de la varilla, el soporte slido posee forma de pequeos granos y se encuentra en el interior de varillas huecas separadas del medio por un cierre de vidrio poroso, el cual permite el paso del solvente y de los reactivos. De esta manera los granos de resina pueden ser sumergidos en la solucin que contiene a los componentes necesarios para que se produzca una determinada reaccin. Una vez concluido el proceso, el bloque con las resinas se retira y se lavan las varillas sumergindolas en baos de solventes adecuados. La tercer forma de sintetizar compuestos en forma combinatoria y tal vez la ms utilizada actualmente se public en 1991, cuando Furka39 y Kit Lam,40 investigadores del Centro de Cncer de Arizona sintetizaron una librera de ms 17


de un milln de diferentes pptidos, utilizando lo que en la actualidad se denomina Sntesis por Mezclado y Separacin. Los distintos pptidos estaban dispuestos en diferentes pequeas perlas de plstico Figura 4.

Figura 4: Imgenes de perlas para qumica combinatoria. El mtodo de separacin y mezclado consiste en unir a perlas plsticas un primer grupo de reactivos, sean A, B y C, anclados a distintas perlas, mediante reacciones en forma separada. El paso siguiente es realizar un mezclado de estas, las cuales al poseer un dimetro cercano al de un cabello humano hace posible realizar este procedimiento en forma muy eficiente. Posteriormente se realiza una separacin de las perlas, cada alcuota contiene al menos una perla unida a cada uno de los reactivos A, B y C. Una parte se hace reaccionar con D otra con E y otra con F, continuando as, hasta unir la cantidad de compuestos que se desee. El procedimiento de mezclado asegura que se obtenga un conjunto de perlas que contenienen todas las posibles combinaciones (AD, AE, AF,etc.) al final de la reaccin en cada reactor. De esta forma se obtienen 9 productos finales (3x3) despus de realizar slo seis reacciones (3+3). El mtodo original de Geysen, mtodo en paralelo, requiere un alfiler separado para cada compuesto y un espacio de reaccin para cada uno de los productos finales. Pero el mtodo de separacin y mezclado logra economa de tiempo y reactivos haciendo varias reacciones en una sola cuba con todos los productos de partida mezclados, adems ha sido demostrado que esta tcnica no slo es til para la qumica de pptidos, sino tambin para la qumica medicinal. Comparada con la metodologa de sntesis en paralelo, esta tcnica de separacin y mezclado tiene como desventaja que, al finalizar la sntesis en cada reactor existe una mezcla de productos, pero la enorme ventaja de que es posible sintetizar, por ejemplo, alrededor de diez mil compuestos en una secuencia de 18


reaccin de cuatro pasos, solamente en diez reactores (10x10x10x10 compuestos con 10+10+10+10 reacciones) y esta superioridad en el rea de la sntesis es una enorme ventaja. Geysen, Hougthen y Lam comenzaron con la sntesis de pptidos debido la influencia de Merrifield. En la actualidad los investigadores de qumica tienen la posibilidad de ampliar enormemente la cantidad de productos qumicos conocidos utilizando alguna de estas tcnicas en muy corto tiempo y con una gran economa de reactivos. Otros investigadores rpidamente tomaron ventaja de este sistema para hacer compuestos de la familia de los organonucletidos,41 cadenas cortas de ADN.42 El prximo paso en la evolucin de la qumica combinatoria, se inici partiendo de la idea de sintetizar no slo estructuras naturales, sino tambin, estructuras que no existen en ella, tal como heterociclos orgnicos, los cuales las compaas farmacuticas los han utilizado histricamente en la fabricacin de medicamentos. Ellman y sus colegas fueron los pioneros en este tema y sintetizaron la primera librera de este tipo de molculas, cuyos miembros tenan estructuras similares a la diazepam (Valium).43 Por otro lado Joseph Hanak revolucion la investigacin y la sntesis de materiales. En 1970 estaba investigando nuevos superconductores que funcionan a bajas temperaturas, pero consideraba que el proceso de investigacin consuma demasiado tiempo, es por eso que ide una forma de realizar una sntesis y una exploracin de las propiedades de forma ms rpida, sta es la primer aproximacin a lo que actualmente es la qumica combinatoria en el rea de los materiales. Hanak denomin a este mtodo concepto de muestreo mltiple, Figura 5, y consiste en la evaporacin de dos o tres elementos o compuestos codepositandos, en un sustrato para crear una paleta que contiene un amplio rango de composiciones de estos,44 y el posterior anlisis algunas propiedades de estos nuevos superconductores.

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Figura 5: Primer artculo relacionado con la qumica combinatoria de materiales.

Posteriormente Schultz, basado en la idea de Hanak, sintetiz en 1995, una librera de superconductores que consista en un arreglo de 128 compuestos simples. Esta publicacin marca el principio del uso de la qumica combinatoria en el rea de los materiales. Schultz uso una sntesis extraa y elegante para estudiar propiedades de nuevos superconductores, usando una tcnica basada en la deposicin secuencial de pelculas, Figura 6.45

Figura 6: Librera de superconductores.

A partir de 1992, el trmino qumica combinatoria comenz a esparcirse inclusive dentro del sistema de patentes.46 En la Figura 7, se muestra la evolucin en los ltimos aos de las publicaciones, patentes y empresas dedicadas a la sntesis combinatoria. Como se puede observar se ha producido un inimaginable crecimiento a partir de 1992, se originaron 220 nuevos emprendimientos en qumica y biologa combinatoria, han sido publicadas 1165 patentes de 20


aplicaciones en el periodo comprendido entre los aos 1985 al 1997, como as tambin han sido publicados alrededor de 2570 trabajos cientficos en un periodo de tiempo de doce aos (1984 a 1996).47 Estos nmeros revelan la importancia que ha adquirido la tcnica, abarcando no solo la sntesis de pptidos y frmacos sino tambin reas tales como polmeros, materiales, etc. Tambin se puede observar la gran expansin a otras ramas distintas de la investigacin como es la industrial.

400 350 300

Industrias Publicaciones Patentes

Nmero

250 200 150 100 50 0 1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

Ao

Figura 7: Evolucin de patentes, publicaciones e industrias relacionadas con qumica combinatoria.

La qumica combinatoria en la actualidad ha adquirido capacidad parea generar compuestos a mayores escalas, es por eso que las industrias que utilizaban sntesis tradicional, por ejemplo en la rama de frmacos, estn adoptando el mtodo de sntesis combinatoria. Esto es posible explicarlo con unos pocos nmeros, para generar un compuesto con cierta actividad especifica en la rama de los frmacos en un mes, un qumico, utilizando qumica tradicional generaba compuestos activos con un costo total de 30.000 dlares o 7.500 dlares por compuesto (ver Tabla 1), cuando se utiliza qumica combinatoria en un mes es posible producir 3.300 compuestos con un costo de 40.000 dlares, lo que significa alrededor de 12 dlares por compuesto.48 21


Tabla 1: Qumica combinatoria en nmeros.

QUMICA TRADICIONAL Compuestos sintetizados por un qumico en un mes Costo Total (Dlares) Costo por compuesto (Dlares) 4 30.000 7.500

QUMICA COMBINATORIA 3.300 40.000 12

Como es razonable concluir, la qumica combinatoria esta teniendo un gran auge en estos aos y es posible que la esta tcnica siga evolucionando en las distintas ramas de la qumica, no solamente en la de los frmacos sino que se ample a otras reas como polmeros, catalizadores, nanotecnologas, etc. III.1.4. METODOS DE SINTESIS UTILIZADOS EN QUMICA COMBINATORIA: Para poder aplicar Qumica Combinatoria, es necesario de acuerdo con la definicin dada sintetizar de manera rpida, eficiente y simultneamente una gran cantidad de compuestos orgnicos diferentes entre s, llamados libreras. Mientras que la qumica convencional produce un compuesto nico y bien caracterizado, la qumica combinatoria produce deliberadamente y simultneamente una gran cantidad de molculas y luego trata de identificar cual de estas tiene propiedades potencialmente tiles desde un punto de vista deseado. Esta nueva metodologa intenta acelerar el proceso de descubrimiento de un compuesto lder y tambin optimizar la sntesis. La qumica combinatoria se basa en un principio simple y revolucionario a la vez: a diferencia del mtodo tradicional de unir los compuestos de partida A y B para formar un producto A-B, esta nueva metodologa toma una serie de compuestos diferentes A1.An, pero relacionados entre s (por ejemplo cloruros de cido de longitud de cadena variable) y los hace reaccionar con otro grupo de compuestos B1Bn, por ejemplo, distintos alcoholes que son ismeros de cadena, para generar una librera de steres; Figura 8. 22


a ) Q u m ic a T r a d ic io n a l

b ) Q u m ic a C o m b in a to r ia

A + B

A1+B1 A2+B1 A3+B1 A1+Bn .. .. An+B1 .. ..

A1+B2 A2+B2 A3+B2 A2+Bn An+B2 An+Bn

A1+B3 A2+B3 A3+B3 A3+Bn .. An+B3 ..

Figura 8: Esquema de sntesis: qumica tradicional y qumica combinatoria.

Sin embargo cabe aclarar que en algunos casos es posible encontrarse con incompatibilidades funcionales, lo cual estara limitando

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Tesis Diego

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