MONOMEROS VINILICOS Y MEMBRANAS POLIMERICAS DENSAS COMO SENSORES FLUOROGENICOS DE CATIONES PESADOS Y DE MOLECULAS BIOLOGICAS.
Monómeros vinílicos, aminas aromáticas precursoras de monómeros vinílicos,
y membranas poliméricas densas, así como su aplicación como sensores fluorogénicos de cationes pesados y de moléculas biológicas. La invención se refiere a las aminas con estructura (I), a los monómeros vinílicos con estructura (II), así como a los copolímeros con estructura (III), tanto lineales como reticulados, siendo R1 un resto aromático, alifático, o alifático-aromático comercial o de síntesis, y R2 un grupo metilo o H.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201100041.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE BURGOS.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: SERNA ARENAS, FELIPE, GARCIA GARCIA,FELIX CLEMENTE, GARCIA PEREZ,JOSE MIGUEL, DE LA PEÑA ALBILLOS,JOSE LUIS, ESTEVEZ BOLIVAR,PEDRO ANTONIO, EL KAOUTIT,HAMID, VALLEJO CALZADA,SAUL, TRIGO LOPEZ,MIRIAM, IBEAS CORTES,SATURNINO, MUÑOZ SANTAMARIA,MARIA ASUNCION.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61K31/787 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61K PREPARACIONES DE USO MEDICO, DENTAL O PARA EL ASEO (dispositivos o métodos especialmente concebidos para conferir a los productos farmacéuticos una forma física o de administración particular A61J 3/00; aspectos químicos o utilización de substancias químicas para, la desodorización del aire, la desinfección o la esterilización, vendas, apósitos, almohadillas absorbentes o de los artículos para su realización A61L; composiciones a base de jabón C11D). › A61K 31/00 Preparaciones medicinales que contienen ingredientes orgánicos activos. › conteniendo heterociclos que tienen el nitrógeno como heteroatomo de un ciclo.
- C07D241/18 QUIMICA; METALURGIA. › C07 QUIMICA ORGANICA. › C07D COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares C08). › C07D 241/00 Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos de diazina-1,4 o diazina-1,4 hidrogenada. › Atomos de azufre u oxígeno.
- C08F220/56 C […] › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 220/00 Copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno un enlace doble carbono-carbono, y estando solamente terminado por un radical carboxi o una sal, anhídrido, éster, amida, imida o nitrilo del mismo. › Acrilamida; Metacrilamida.
- C08F271/02 C08F […] › C08F 271/00 Compuestos macromoleculares obtenidos por polimerización de monómeros sobre polímeros de monómeros que contienen nitrógeno como los definidos en el grupo C08F 26/00. › sobre polímeros de monómeros que contienen nitrógeno formando parte de un heterociclo.
- G01N21/64 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 21/00 Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad). › Fluorescencia; Fosforescencia.
- G01N33/20 G01N […] › G01N 33/00 Investigación o análisis de materiales por métodos específicos no cubiertos por los grupos G01N 1/00 - G01N 31/00. › Metales.
- G01N33/48 G01N 33/00 […] › Material biológico, p. ej. sangre, orina (G01N 33/02, G01N 33/26, G01N 33/44, G01N 33/46 tienen prioridad ); Hemocitómetros (cómputo de glóbulos repartidos sobre una superficie por barrido óptico de la superficie G06M 11/02).
Fragmento de la descripción:
2 ppb, o 10 nM (L. Zang, Y. Che, US2010/0144043 A1; S. K. Chang, J. S. Kim, M.
G. Choi, S. Ahn, US2008/0255346 A 1 ) , así como otras capaces de detectar moléculas de interés biológico, como cisteína y homocisteína [F. Li, K. Huang, H. Yang, M. Shi, CN101492476 (A) ]
Es más, la preparación de membranas densas hidrofílicas como materiales sensores supone un paso más en el desarrollo de este campo (S. Vallejos, P. Estévez, F. C. García, F. Serna, J. L. de la Peña, Chem. Commun. 2010, 46, 7951-7953; B. García-Acosta, F. García, J. M. García, R. Martínez-Máñez, F. Sancenón, N. San-José, J. Soto, Org. Lett. 2007, 9, 2429-2432; F. Garcia, J. M. Garcia, B. Garcia-Acosta, R. Martinez-Manez F. Sancenon, J. Soto, Chem. Commun. 2005, 2790-2792) . Así, la disposición de películas sólidas que se pueden manejar con facilidad, tanto en seco como en húmedo, abre nuevas perspectivas a esta tecnología. Estas películas se pueden manejar por personal no especializado de cara a la detección visual de un determinado analito, por ejemplo por inmersión en un efluente acuoso de una tira de membrana y cambio de color ante la presencia de un contaminante por encima del límite de concentración legal, o para la detección cuantitativa mediante la inmersión de la tira en un medio líquido, habitualmente acuoso, y posterior análisis de la membrana en un espectrómetro ultravioleta/visible o en un fluorímetro.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención hace referencia a los nuevos monómeros vinílicos derivados de la N- (4- ( (Z) - (5-metilen-3, 6-dioxopiperazin-2-iliden) metil) fenil) metacrilamida, a las aminas de las que se obtienen estos monómeros, así como a las membranas poliméricas densas obtenidas por copolimerización de éstos con distintos monómeros hidrofílicos e hidrofóbicos con uno o enlaces múltiples polimerizables. Asimismo hace referencia a las aplicaciones de estos monómeros, así como la de los materiales que con ellos se obtienen en distintos campos.
La invención se refiere a las aminas y nuevos monómeros con estructura, H HN~ N~
o N~ N~
o H R1 H R1 a minas monómeros donde R1 es un grupo alifático o aromático. A modo de ejemplo ilustrativo, que no pretende ser limitante, estos grupos R1 pueden ser un resto carbonado, entre los 5 que se encuentran 1
eH3
N02
y R2 es un H o un grupo metilo.
La invención se refiere asimismo a los polímeros derivados de los monómeros acrílicos o metacrílicos, tanto a los que se obtienen por copolimerización de monómeros con un sólo grupo polimerizable para dar copolímeros solubles lineales, como a los que se obtienen por copolimerización/reticulación con comonómeros que poseen dos o más grupos polimerizables para dar lugar a redes insolubles, tanto en forma de membrana, o filme, como de gel:
H R2
1 1
fVVVvo e-eJVVV\.
1 1
NH
Hoy---
o En concreto, los polímeros que se obtienen se caracterizan por una combinación ideal de propiedades mecánicas tanto en seco, como en hinchado, es decir, con agua dentro de la red polimérica. Esto los convierte en materiales especiales para 5 la elaboración de membranas densas que se pueden emplear en la detección de cationes y moléculas neutras.También se refiere la invención a los modelos discretos que se pueden obtener a partir de la diamina, como Donde R3 es un resto alifático saturado o insaturado, o bien un resto aromático.
Los monómeros, modelos y polímeros son compuestos y materiales que cambian su comportamiento frente a la radiación cuando se encuentran presentes en el mismo medio cationes o moléculas neutras. Este comportamiento específico permite la detección de cationes y moléculas neutras por cambios en el espectro 15 de fluorescencia, por lo que se pueden elaborar sensores basados en estas técnicas para la detección cualitativa o cuantitativa de estos cationes o moléculas neutras. Las variaciones de la intensidad de la fluorescencia se observan tanto en disolución, en disolventes orgánicos u orgánico/acuosos, de los polímeros lineales, modelos, monómeros y precursores amina, como por la inmersión de las membranas en medios acuosos, orgánicos, u orgánico-acuosos.
En la Esquema 1 se ilustra el procedimiento no limitante que se siguió para el desarrollo de las diaminas precursoras de los monómeros, así como de los monómeros vinílicos.yo N o OJN tBuo-K+, OHC-o-N02 yo
JNfO
H DMF
O N
A o p
DMF, ~
lNJ, R1-C, ) H
H:~
0
H H
M, LiCI
Na2S·9H20
Cl
N: ( N: ( HN: (
Dioxane, ~
o N '-':: o N '-':: NMP o N '-':: H R1 H R1
H R1
Esquema 1
La síntesis de los monómeros se puede llevar a cabo por otras rutas convencionales en química orgánica.
La síntesis de los copolímeros se puede realizar por reacción directa del enlace vinílico con un iniciador térmico como el AIBN, tanto en disolución como en bloque. En general la copolimerización de los monómeros, así como las 1º copolimerizaciones con monómeros vinílicos comerciales o no, se pueden realizar por cualquiera de los procedimientos descritos en la literatura para la polimerización de dobles enlaces.
H R2
1 1 rvvvv-e-eJVVV>.
~ 0) -NH
AIBN 1 comonómeros o o
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1. Caracterización de la (Z) -3- (4- (dimetilamino) benciliden) -1-
acetilpiperazina-2, 5-diona: a) estructura química; b) espectro de infrarrojo; e) resonancia magnética de protón (RMN 1H) ; (d) resonancia magnética de de carbono (RMN 13C) .
Figura 2. Caracterización de la (3Z, 6Z) -3- (4- (dimetilamino) benciliden) -6- (4-nitrobenciliden) piperazina-2, 5-diona: (a) estructura química; (b) espectro de 10 infrarrojo; (e) resonancia magnética de protón (RMN 1H) .
Figura 3. Caracterización de la (3Z, 6Z) -3- (4- (dimetilamino) benciliden) -6- (4-aminobenciliden) piperazina-2, 5-diona: (a) estructura química; (b) espectro de infrarrojo; (e) resonancia magnética de protón (RMN 1H) ; (d) resonancia magnética de de carbono (RMN 13C) .
Figura 4. Caracterización de la N- (4- ( (1Z) - ( (ZJ-5- (4- (dimetilamino) benciliden) -3, 6-dioxopiperazin-2-iliden) metil) fenil) metacrilamida:...
Reivindicaciones:
1. Aminas aromáticas caracterizadas porque poseen la estructura 1, siendo R1 un 5 resto alifático, aromático o alifático aromático, preferentemente un grupo fenileno con un grupo amino disustituido en posición para.
HNfO
o N~
H R1
(1)
2. Monómeros vinílicos caracterizados porque poseen la estructura 11, siendo R1 un resto alifático, aromático o alifático aromático, preferentemente un grupo 10 fenileno con un grupo amino disustituido en posición para, y R2 un grupo metilo o un H.
HNfO
o N~
H R1
(11)
3. Copolímeros lineales obtenidos a partir de la copolimerización de los monómeros definidos según 2 con comonómeros comerciales o de síntesis, 15 caracterizados porque poseen la estructura 111.
o 4. Copolímeros reticulados obtenidos a partir de la copolimerización de los monómeros definidos según 2 con comonómeros comerciales o de síntesis, 5 caracterizados porque poseen la estructura 111.
5. Uso de los precursores de los monómeros descritos en la reivindicación 1 en la valoración fluorogénica de cationes.
6. Uso de los monómeros descritos en la reivindicación 2 en la valoración fluorogénica de cationes.
1.
7. Uso de los polímeros descritos en la reivindicación 3 en la valoración fluorogénica de cationes.
8. Uso de los polímeros descritos en la reivindicación 4 en la valoración fluorogénica de cationes.
9. Uso de los precursores de los monómeros descritos en la reivindicación 1 en la 15 valoración fluorogénica de moléculas de interés biológico.
10. Uso de los monómeros descritos en la reivindicación 2 en la valoración fluorogénica de moléculas de interés biológico.
11. Uso de los polímeros descritos en la reivindicación 3 en la valoración fluorogénica de moléculas de interés biológico.
12. Uso de los polímeros descritos en la reivindicación 4 en la valoración fluorogénica de moléculas de interés biológico.
13. Uso de las aminas descritas en la reivindicación 1 para aplicaciones dentro del campo de la medicina y biomedicina.
14. Uso de los monómeros descritos en la reivindicación 2 para aplicaciones 5 dentro del campo de la medicina y biomedicina.
15. Uso de los copolímeros descritos en la reivindicación 3 para aplicaciones dentro del campo de la medicina y biomedicina.
16. Procedimiento de obtención de los monómeros definidos según reivindicación 2, caracterizados porque se utilizan en las etapas de reacción que se recogen en 1º el Esquema 1 .
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