PREPARACIÓN DE POLÍMEROS MOLECULARMENTE IMPRESOS SOLUBLES Y COLOIDALES MEDIANTE POLIMERIZACIÓN VIVA.

Procedimiento para la preparación de una solución o suspensión coloidal de un polímero,

que presenta (i) un paso de síntesis que comprende la polimerización viva dirigida por plantilla de monómeros funcionales realizada en presencia de una plantilla, produciéndose de este modo un polímero complementario en el que al menos una parte es complementaria a al menos una parte de la plantilla, e incluyendo el paso la terminación de la polimerización viva cuando se hayan formado las partículas poliméricas complementarias adecuadas para la preparación de la solución o la suspensión coloidal; y (ii) un paso de separación que comprende proporcionar un medio cromatográfico con la plantilla inmovilizada y realizar con él una cromatografía de afinidad del producto del paso de síntesis para aislar una fracción de polímeros complementarios que presenten una afinidad específica por la plantilla

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2006/001986.

Solicitante: CRANFIELD UNIVERSITY.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: University Way Cranfield Bedfordshire MK43 0AL REINO UNIDO.

Inventor/es: PILETSKA, OLENA VOLODIMIRIVNA, KARIM, KHALKU, TURNER, ANTHONY, PETER, FRANCIS, PILETSKY, SERGEY ANATOLIYOVICH, CHIANELLA,Iva, GUERRIERO,Antonio,Ricardo,Leonardo.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 1 de Junio de 2006.

Clasificación PCT:

  • B01J20/26 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 20/00 Composiciones absorbentes o adsorbentes sólidas o composiciones que facilitan la filtración; Sorbentes para cromatografía; Procedimientos para su preparación, regeneración o reactivación (utilización de composiciones absorbentes o adsorbentes en la separación de líquidos B01D 15/00; utilización de composiciones con ayudas para la filtración B01D 37/02; utilización de composiciones absorbentes o adsorbentes en la separación de gases B01D 53/02, B01D 53/14). › Compuestos macromoleculares sintéticos.
  • C08F2/38 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.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 2/00 Procesos de polimerización. › Polimerización utilizando reguladores, p. ej. agentes de cierre de cadena.
  • C08F4/00 C08F […] › Catalizadores de polimerización.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2374643_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Preparación de polímeros molecularmente impresos solubles y coloidales mediante polimerización viva. Campo técnico [0001] La presente invención se refiere al campo de la síntesis orgánica y la química de polímeros y, en particular, al área relacionada con la metodología para la preparación de moléculas orgánicas mediante síntesis dirigida por plantilla y polimerización con plantilla. Técnica anterior [0002] La expresión "síntesis dirigida por plantilla" incluye la formación de una sustancia nueva por modificación química de un sustrato o mediante el acoplamiento de dos o más moléculas en presencia de una plantilla que sirve de patrón para la formación de la nueva estructura. El ejemplo más conocido de este proceso es la transcripción génica. Un ejemplo concreto de la síntesis dirigida por plantilla es la polimerización con plantilla, en la que se produce la formación de un receptor polimérico (réplica) en presencia de otro polímero o sustancia orgánica plantilla de bajo peso molecular. Antes de la iniciación de la polimerización y durante la polimerización, los monómeros se distribuyen ellos mismos en el espacio (proceso de autoensamblaje) alrededor de las moléculas plantilla en función del tamaño, la polaridad y la funcionalidad de la plantilla. Los monómeros se polimerizan en forma de cadenas lineales o de redes tridimensionales rígidas. [0003] El ejemplo específico de la polimerización con plantilla es la impresión molecular, que se basa en la polimerización de monómeros vinílicos o acrílicos en presencia de una plantilla (véanse las ref. 1, 2). El planteamiento tradicional implica la producción de polímeros impresos altamente reticulados que son insolubles en agua y disolventes orgánicos. La posibilidad de usar polímeros molecularmente impresos (MIP) en farmacología y medicina es limitada debido a su insolubilidad inherente. [0004] Recientemente se han realizado varios intentos de desarrollar protocolos para la preparación de polímeros impresos con pesos moleculares relativamente bajos que pudieran existir en formas solubles o, al menos, coloidales. Este formato permitirá usar polímeros como moléculas biológicamente activas (fármacos, efectores, moduladores, inhibidores) en farmacología y medicina y como verdaderos "anticuerpos de plástico" en sensores y en la separación por afinidad. [0005] En un ejemplo de este tipo se sintetizaron moléculas MIP por medio de una policondensación de aminoácidos y nucleótidos alrededor de un receptor biológico, una enzima, un ácido nucleico, una célula, un virus, un microorganismo, una muestra de tejido o un fármaco (véase la patente de EE.UU. 6852818). En otro ejemplo, se usaron diferentes procedimientos para producir MIP oligoméricos y poliméricos (véase la patente de EE.UU. 6127154). La mayoría de los ejemplos de la técnica anterior describen la preparación de polímeros reticulados de alto peso molecular que requieren de la hidrólisis para liberar partículas solubles o coloidales estables en solución. En un ejemplo de este tipo (véase el documento US 6127154) los investigadores usaron compuestos de diseño especial que contenían grupos perfluorofenilazido fotoactivos capaces de acoplarse bajo iluminación. En este caso se pudieron sintetizar oligómeros en forma de partículas solubles. En todos estos casos, los compuestos sintetizados presentan fracciones de tamaño y propiedades poco controlados. En el documento WO 96/40822 y la patente de EE.UU. 5630978 se describen otros planteamientos para la síntesis de MIP con actividad biológica, en los que se prepararon moléculas biológicamente activas en presencia de polímeros impresos con plantilla que a su vez se prepararon en presencia de otra plantilla, normalmente un fármaco tal como heparina. La réplica resultante se asemeja a la estructura de la molécula farmacéutica original. Apenas se puede esperar que la actividad de las moléculas sintetizadas de esta manera pueda ser más pronunciada que la de la plantilla original. [0006] Las técnicas de polimerización viva por radicales libres, tales como la polimerización por iniferter, la polimerización radicalaria mediada por nitróxido, la polimerización radicalaria por transferencia atómica (ATRP) y la polimerización por adición, fragmentación y transferencia de cadena reversible (RAFT), abren nuevas rutas para la síntesis de polímeros con pesos moleculares relativamente bajos y controlados (véanse las ref. 3 - 9). Las técnicas de polimerización viva/controlada se basan en un equilibrio delicado entre las especies durmientes y activas que reduce eficazmente la concentración de radicales libres en el sistema y minimiza el grado de terminación. La polimerización viva puede carecer de reacciones secundarias, tales como terminación y transferencia de cadena, y, por lo tanto, puede generar polímeros con una estructura y distribución del peso molecular bien definidas. El mismo planteamiento se puede aplicar a copolímeros, haciendo posible así la producción de copolímeros de bloques 2   mediante la polimerización por radicales libres añadiendo los monómeros en la secuencia adecuada. [0007] La polimerización viva se ha usado previamente en la producción de MIP de bloques injertados (véanse las ref. 10, 11). Los polímeros solubles también se produjeron mediante polimerización viva y se usaron posteriormente en la producción de MIP (véase la ref. 12). Sin embargo, hasta ahora nadie ha desarrollado MIP solubles por polimerización viva. [0008] Los antecedentes se pueden encontrar en las referencias siguientes. 1. Wulff, G. Makromol. Chem. Macromol. Symp., 1993, 70/71, 285. 2. Vlatakis, G. y col. Nature, 1993, 361, 645. 3. Moad, G.; Rizzardo, E.; Solomon, D.H. Macromolecules 1982, 15, 909. 4. Matyjaszewski, K.; Xia, J. Chem. Rev. 3002, 101, 2921. 5. Kamigaito, M.; Andro, T.; Sawamoto, M. Chem. Rev. 2001, 101, 3689. 6. Hawker, C.J.; Bosman, A.W.; Harth, E. Chem. Rev. 2001, 101, 3661. 7. Fischer, H. Chem. Rev. 2001, 101, 3581. 8. Otsu, T; Matsumoto, A. Adv. Polym. Sci. 1998, 136, 75 - 137. 9. Moad, G. y col. Polym. Int. 2000, 49, 993 - 1001. 10. Ruckert, B.; Hall, A.J.; Sellergren, B. J. Mater. Sci. 2002, 12, 2275. 11. Hattori, K. y col. J. Membr. Sci. 2004, 233, 169. 12. Li, Z.; Day, M.; Ding, J.F.; Faid, K. Macromolecules. 2005, 38, 2620. 13. Jagur-Grodzinski, J. Reactive & Functional Polymers. 2001, 1, 1. 14. Shim, S.E. y col. Macromolecules. 2003, 36, 7994 - 8000. 15. Yu, Q.; Zeng, F.; Zhu S. Macromolecules. 2005, 34, 1612. 16. Documento US 5994110 17. Documento WO 96141173 Descripción de la invención [0009] La presente invención describe la aplicación de la polimerización viva a la producción de partículas MIP solubles o coloidales. [0010] En un aspecto, la invención proporciona un procedimiento para la preparación de una solución o una suspensión coloidal de un polímero. Se parte de un paso de síntesis que comprende la polimerización viva dirigida por plantilla de monómeros funcionales, realizada en presencia de una plantilla, preferentemente una plantilla molecular, produciéndose de este modo un polímero complementario en el que al menos una parte es complementaria a al menos una parte de la plantilla, incluyendo el paso la terminación de la polimerización viva cuando se hayan formado las partículas poliméricas complementarias adecuadas para la preparación de la solución o la suspensión coloidal. Después sigue un paso de separación en el que se usa un medio cromatográfico que presenta la plantilla inmovilizada en él, con el fin de efectuar una cromatografía de afinidad con el producto del paso de síntesis para aislar una fracción de polímeros complementarios con una afinidad específica por la plantilla. [0011] El procedimiento puede incluir un paso de modificación de las partículas poliméricas complementarias para producir partículas poliméricas derivadas, siendo al menos una parte de ellas complementaria a al menos una parte de la plantilla, para la preparación de la solución o la suspensión coloidal. [0012] La técnica de polimerización viva se selecciona preferentemente entre la polimerización por iniferter, la polimerización mediada por radicales libres estables, la polimerización radicalaria por transferencia atómica (ATRP) y la polimerización por adición, fragmentación y transferencia de cadena reversible (RAFT), y es preferentemente una polimerización radicalaria mediada por nitróxido. [0013] En los casos en los que la técnica de polimerización viva es una polimerización por iniferter, el iniferter se selecciona preferentemente entre: foto-iniferters que llevan un grupo ditiocarbamilo; e iniferters térmicos que llevan un grupo azo. [0014] El procedimiento puede incluir los pasos de: separar del sistema de polimerización un complejo que comprende la plantilla y el polímero complementario; y eliminar seguidamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la preparación de una solución o suspensión coloidal de un polímero, que presenta (i) un paso de síntesis que comprende la polimerización viva dirigida por plantilla de monómeros funcionales realizada en presencia de una plantilla, produciéndose de este modo un polímero complementario en el que al menos una parte es complementaria a al menos una parte de la plantilla, e incluyendo el paso la terminación de la polimerización viva cuando se hayan formado las partículas poliméricas complementarias adecuadas para la preparación de la solución o la suspensión coloidal; y (ii) un paso de separación que comprende proporcionar un medio cromatográfico con la plantilla inmovilizada y realizar con él una cromatografía de afinidad del producto del paso de síntesis para aislar una fracción de polímeros complementarios que presenten una afinidad específica por la plantilla. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el procedimiento incluye un paso de modificación de las partículas poliméricas complementarias para producir partículas poliméricas derivadas en las que al menos una parte es complementaria a al menos una parte de la plantilla, para la preparación de la solución o la suspensión coloidal. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la técnica de polimerización viva se selecciona entre la polimerización con iniferter, la polimerización mediada por radicales libres estables, la polimerización radicalaria por transferencia atómica (ATRP) y la polimerización por adición, fragmentación y transferencia de cadena reversible (RAFT). 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la técnica de polimerización viva es una polimerización radicalaria mediada por nitróxido. 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la técnica de polimerización viva es una polimerización con iniferter y el iniferter se selecciona entre: foto-iniferters que llevan un grupo ditiocarbamilo; y iniferters térmicos que llevan un grupo azo. 6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la polimerización viva se inicia mediante un iniciador seleccionado entre: 2-bromopropionitrilo con Cu(I)Br complejado con N,N,N",N",N"-pentametildietilentriamina; macroiniciador de poliestireno bromado con Cu(I)Cl/PMDETA; 2-bromoisobutirato de etilo con CuCl/bipiridina; dibromuro de 1,4-bis(2,6-diisopropilfenil)acenaftenodiimino-níquel(II); 2,2-dimetoxi-2-fenilacefenona en combinación con disulfuro de tetraetiltiuram; tetrafenilbifosfina; peróxidos terciarios (por ejemplo peróxido de di-terc.-butilo); SmMe(C5Me5)2 (THF); epóxidos basados en estireno junto con TiCl4; tetrámero de metilestireno disódico; MoOCl4-n-BuSn-EtOH; HCl/ZnCl2; p-toluenosulfonato de metilo; 2,10,15,20-tetrafenilporfinato de metilaluminio; 3-metil-1,1-difenilpentil-litio; butil-litio en THF; compuestos de molibdeno-alquilidino; organolantánido(III) bifuncional; Mo(CH-t-Bu)(NAr)(OCMe3)2; Mo(CHCPhMe2)(NAr)(OCMe(CF3)2)2; HI/I2; complejos de Zr, Ti y Hf combinados con metilaluminoxano o boratos de fenilo; complejos diimido de Pd, Ni, Fe o Co; complejos homogéneos de carbenos de Ta, Ti, Mo, W; complejos de metales de tierras raras compuestos por complejos de tipo metaloceno o de tipo no metaloceno; complejos catiónicos de acetamidinato de monociclopentadienilcirconio; 11   telómeros fluorados esterificados con uno o dos grupos hidroxilo; y Yb[C(SiMe3)3]2. 7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polímero complementario presenta un peso molecular de 500 a 1.000.000 Da. 8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el procedimiento incluye los pasos de: separar del sistema de polimerización un complejo que comprende la plantilla y el polímero complementario; y eliminar seguidamente la plantilla. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la eliminación de la plantilla implica la separación de la plantilla del polímero por medio de una o más de las operaciones cambio de pH de la solución, cambio de la fuerza iónica de la solución y adición de urea, guanidina o una sustancia que interactúe con la plantilla más intensamente que el polímero. 10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, en el que para la eliminación de la plantilla se usa una o más de las operaciones filtración, electroforesis, separación cromatográfica, lavado, centrifugación y diálisis. 11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la polimerización viva se realiza en una o más de las condiciones siguientes: i) una relación estequiométrica entre el iniciador y los monómeros; ii) enfriamiento de la reacción o detención de la irradiación de la reacción para terminar la formación de radicales después de un periodo de iniciación inicial que es más corto que la duración de la reacción de polimerización; iii) eliminación de los monómeros para que no sigan en contacto con el polímero complementario en crecimiento; iv) adición de inhibidores a la reacción; y v) una solución de reacción diluida. 12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los monómeros funcionales se seleccionan entre: monómeros vinílicos; monómeros alílicos; acetilenos; acrilatos; metacrilatos; derivados de aminoácidos; nucleósidos; nucleótidos; y carbohidratos. 13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la polimerización viva incluye los pasos de: a) polimerización viva dirigida por plantilla de un monómero funcional en presencia de una plantilla; b) detención de la polimerización; c) reiniciación de la polimerización en presencia de un monómero funcional diferente, produciéndose de este modo un polímero complementario que es un copolímero de bloques en el que al menos una parte es complementaria a al menos una parte de la plantilla; y d) repetición opcional de los pasos a) a c). 14. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende adicionalmente el paso de la reticulación de los monómeros funcionales. 15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la reticulación se efectúa mediante uno o más agentes reticulantes seleccionados entre: dimetacrilato de etilenglicol; metilenbisacrilamida; y N,N'-bisacriloilpiperazina. 12   16. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye el paso adicional de usar la solución o la suspensión coloidal para unir el polímero a una superficie, comprendiendo dicho paso adicional los pasos de: poner la solución o la suspensión coloidal de un polímero en contacto con una superficie; y reiniciar la polimerización viva para efectuar la reacción entre el polímero y la superficie. 17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, que incluye el paso de usar dicho polímero unido a la superficie como ligando específico de receptor en la química analítica o para la realización de separaciones en biotecnología o en las industrias farmacéutica o alimentaria. 18. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que incluye el paso de usar la solución o suspensión coloidal de un polímero producida mediante el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 - 15 o el polímero unido a la superficie producido mediante el procedimiento de la reivindicación 16 en la preparación de un fármaco. 19. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que incluye el paso de usar la solución o suspensión coloidal de un polímero como ligando específico de receptor en la química analítica o en la realización de separaciones en biotecnología o en las industrias farmacéutica o alimentaria. 20. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que incluye el paso de usar la solución o suspensión coloidal de un polímero como agente de contraste, catalizador o elemento sensor. 13   14  

 

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