COMPUESTOS ORGANOGELANTES DE ALTA TEMPERATURA.

La presente invención se refiere a una familia de nuevos compuestos de fórmula general (I) que actúan como organogelantes de bajo peso molecular para una amplia variedad de disolventes y que proporcionan un gel muy estable a altas temperaturas.

Compuestos organogelantes de alta temperatura Campo de la invención La presente invención se refiere a la síntesis de nuevos compuestos organogelantes de bajo peso molecular capaces de producir la gelación de disolventes orgánicos con propiedades implementadas.

Estado de la técnica

La técnica de gelación consiste en atrapar el disolvente en una red fibrilar formada por moléculas orgánicas que interaccionan entre ellas. El mecanismo de formación de los geles consiste en la disolución de estas moléculas orgánicas en un disolvente mediante su calentamiento hasta una temperatura determinada, denominándose a esta disolución fase sol. La disolución resultante se deja enfriar y como resultado se forma un gel, llamado organogel cuando los disolventes atrapados son de tipo orgánico, e hidrogel cuando éste es agua.

La naturaleza química de los compuestos capaces de formar geles es muy diversa, pero atendiendo a sus características químicas fundamentales los gelantes se suelen clasificar en dos grandes grupos: gelantes de elevado peso molecular, macromoléculas naturales o sintéticas, y gelantes de bajo peso molecular.

La mayor capacidad que poseen los químicos para el diseño, síntesis y caracterización de las relaciones estructuraactividad de moléculas de pequeño peso molecular hace que este tipo de gelantes sea el que presente, actualmente, un mayor interés. En este caso la formación de la red fibrilar del gel se produce mediante un proceso de autoensamblaje altamente organizado, lo que permite obtener estructuras muy jerarquizadas con un potencial de aplicaciones de alto valor añadido muy superior. (Burguete, M. I.; Galindo, F.; Gavara, R.; Izquierdo, M. A.; Lima, J. C.; Luis, S. V.; Parola, A. J.; Pina, F., Langmuir 2008, 24, 9795-9803;) . Las aplicaciones industriales y de alta tecnología descritas para los sistemas organogelantes son muy amplias. Incluyen aplicaciones en los campos de la cosmética, en el desarrollo de métodos de separación, en el desarrollo de nuevas técnicas de RMN basadas en los acoplamientos residuales dipolares, en la liberación controlada de fármacos, en aplicaciones electrónicas y en el desarrollo de materiales inteligentes tales como sensores y materiales ópticos sensibles a distintos estímulos externos con memoria de forma biocompatibles o poseyendo una porosidad estructurada basada en un proceso de transcripción, etc.

Se han utilizado tres parámetros fundamentales para definir las propiedades esenciales de los organogelantes y de los geles formados: 1) La estabilidad térmica de los geles formados; 2) El rango de disolventes para los que un organogelante es capaz de producir la gelación; 3) La concentración mínima del organogelante para la que se produce la gelación.

En general, los organogeles poseen características termotrópicas, es decir, por encima de una temperatura se destruye el gel y se pasa a un estado de solución en fase líquida. En el caso ideal, el enfriamiento de esa solución por debajo de la temperatura indicada regenera el organogel. Esta estabilidad térmica está directamente relacionada con la fortaleza de la interacción de las moléculas orgánicas en la red fibrilar. Una mayor estabilidad térmica del gel permite el mantenimiento de la estructura del gel en un rango mayor de temperaturas. Para obtener una elevada estabilidad térmica del gel es necesario que las fuerzas de interacción entre las moléculas orgánicas que actúan como organogelantes sean elevadas. Estas interacciones intermoleculares se pueden conseguir mediante la combinación de múltiples enlaces de hidrógeno complementarios, como por ejemplo, los asociados a las agrupaciones amida y urea que presentan una energía de interacción elevada. Además de estas interacciones por enlace de hidrógeno, las fuerzas de Van der Waals entre los diferentes grupos alquilo de la molécula, juegan también un papel importante en la estabilidad del gel.

La mayoría de los geles descritos en la bibliografía presentan temperaturas de transición sol/gel bajas. Esto representa una limitación importante para numerosas aplicaciones. Un ejemplo característico sería el proceso de imprimación molecular que permite la generación de materiales con una porosidad perfectamente estructurada, tal como se ha mencionado más arriba. En dicho caso, el empleo de procesos de polimerización radicalaria, los más simples y habituales en el caso de materiales orgánicos, está muy restringido, puesto que la mayor parte de esos procesos se realizan a temperaturas superiores a los 60-70 ºC. En la mayor parte de los organogelantes descritos, esas temperaturas ya no permiten el mantenimiento de la estructura del gel y, por lo tanto, impiden el proceso de transcripción de dicha estructura a la región porosa del polímero. Sin embargo, si la temperatura que logra alcanzar el gel sin destruir su estructura es elevada, el número de aplicaciones en estudios y técnicas que requieran una temperatura de trabajo mayor aumenta (Hirst, A. R.; Coates, I. A; Boucheteau, T. R.; Miravet, J. F.; Escuder, B.; Castelletto, V.; Hamley, I. W.; Smith, D. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9113-9121; Makarevic, J.; Jokic, M.; Frkanec, L.; Katalenic, D.; Zinic, M. Chem. Commun. 2002, 2238-2239) . Resulta, por tanto, de elevado interés el disponer de una familia de organogelantes capaces de generar geles de alta estabilidad térmica.

Del mismo modo, la mayor parte de los organogelantes actúan como tales para un número muy reducido de disolventes, normalmente pertenecientes a familias estructuralmente relacionadas (i.e. disolventes aromáticos) . Este hecho también dificulta su aplicación tecnológica. Un ejemplo característico sería su aplicación en cosmética o en la liberación controlada de fármacos, donde en una determinada formulación pueden coexistir fases líquidas de muy diversa naturaleza. En estos dos casos, la combinación de esta propiedad con una elevada estabilidad térmica del gel es altamente deseable, ya que esto facilitaría su almacenamiento, transporte y manipulación sin necesidad de mantener un control estricto de la temperatura. Otro ejemplo importante de aplicación tecnológica sería el empleo para el desarrollo de técnicas de RMN basadas en el acoplamiento dipolar. En este caso la información requerida sólo se puede obtener cuando los experimentos se realizan en una serie de geles formados por disolventes de muy diversa naturaleza. También en este sentido, por tanto, resulta de elevado interés el disponer de una familia de organogelantes capaces de generar geles en una amplia gama de disolventes. La elevada estabilidad térmica permitiría, en este caso, el trabajo a temperatura variable que es de elevada utilidad en todo tipo de experimentos de RMN.

Las estructuras moleculares empleadas como organogelantes de bajo peso molecular tienen una gran variedad estructural (Hirst, A. R.; Escuder, B.; Miravet, J. F.; Smith, D. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8002-8018) . En la bibliografía se encuentran descritos muchos ejemplos de organogelantes con grupos amida y grupos carbamato (Kim, T. H.; Kwon, N. Y.; Lee, T. S. Tetrahedron Lett. 2010, 51, 5596-5600;) , así como grupos urea (Steed, J. W. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3686-3699) . Otro tipo de organogelantes descritos son los complejos supramoleculares de ciclodextrinas y anilinas sustituidas. En estos casos se han llegado a describir geles estables hasta temperaturas de 90-121 ºC (Zhao, W.; Li, Y.; Sun, T.; Yan, H.; Hao, A.; Xin, F.; Zhang, H.; An, W.; Kong, L.; Li, Y. Colloids Surfaces A 2011, 374, 115-120) . También existen estudios con moléculas orgánicas a las cuales se les añaden sales durante el proceso de gelación. Sin embargo, los resultados muestran que la estabilidad de estos geles disminuye por esta adición extra (Li, Y.; Liu, J.; Du, G.; Yan, H.; Wang, H.; Zhang, H.; An, W.; Zhao, W.; Sun, T.; Xin, F.; Kong, L.; Li, Y.; Hao, A.; Hao, J. J. Phys. Chem. B. 2010, 114, 10321-10326) .

La mayoría de los organogelantes descritos son estructuralmente complejos e implican procedimientos de síntesis largos y rendimientos globales bajos y, por tanto, la aplicación a escala industrial es difícil. Además, estos organogelantes tienen generalmente una baja estabilidad térmica, lo que disminuye su uso en algunas de las aplicaciones de interés científico e industrial. Por otro lado, la mayor parte de los organogelantes descritos hasta la fecha son capaces de actuar como tales tan solo en un rango de disolventes muy estrecho, no disponiéndose de estructuras capaces de gelar un número suficientemente amplio de disolventes.

Descripción de la invención La presente invención se enfrenta con el problema de proporcionar nuevas moléculas capaces de gelar una amplia variedad de disolventes orgánicos, y que los geles formados...

1. Compuesto de fórmula general (I)

(I)

donde : G1 es una amina seleccionada de entre 1, 2-etilendiamina, 1, 3-propilendiamina, 1, 4-butilendiamina, 1, 5-pentilendiamina, 1, 6-hexilendiamina, 2, 6-diaminopiridina, 2, 6-bis (aminometil) piridina, 1, 3-bis (aminometil) benceno, diaminas alifáticas

cíclicas, o diaminas alifáticas ramificadas, R1 es una cadena lateral de un aminoácido seleccionado de entre Ácido aminoisobutílico, Ácido aspártico, Ácido glutámico, Alanina, Arginina, Asparagina, Ciclohexilalanina, Cisteína, Dibencilglicina, Difenilalanina, Fenilalanina, Fenilglicina, Glicina, Glutamina, Histidina, Homofenilalanina, Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina, Naftilalanina, Ácido Pipecólico, Prolina, Serina, Tirosina, Treonina, Triptófano o Valina,

R2 es la cadena lateral de un isocianato seleccionado de entre 1-butoxi-4-isocianatobenceno, 1-isocianato-4pentilbenceno, 1-isocianatonaftaleno, butilisocianato, decilisocianato, 5-isocianatoisoftalato de dimetilo, dodecilisocianato, fenilisocianato, hexilisocianato, 3-isocianatobenzoato de metilo u octilisocianato.

2. Procedimiento para la obtención del compuesto de fórmula general I según la reivindicación 1, que comprende: a) hacer reaccionar un compuesto pseudopeptídico de fórmula general (II)

(II) donde G1 es una amina seleccionada de entre 1, 2-etilendiamina, 1, 3-propilendiamina, 1, 4-butilendiamina, 1, 5-pentilendiamina, 1, 6-hexilendiamina, 2, 6-diaminopiridina, 2, 6-bis (aminometil) piridina, 1, 3-bis (aminometil) benceno, Diaminas alifáticas cíclicas, o Diaminas alifáticas ramificadas, R1 es una cadena lateral de un aminoácido seleccionado de entre Ácido aminoisobutílico, Ácido aspártico, Ácido glutámico, Alanina, Arginina, Asparagina, Ciclohexilalanina, Cisteína, Dibencilglicina, Difenilalanina, Fenilalanina, Fenilglicina, Glicina, Glutamina, Histidina, Homofenilalanina, Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina, Naftilalanina, Ácido Pipecólico, Prolina, Serina, Tirosina, Treonina, Triptófano o Valina,

con un isocianato de fórmula general (III)

(III)

donde R2 es la cadena lateral de un isocianato seleccionado de entre 1-butoxi-4-isocianatobenceno, 1-isocianato-4pentilbenceno, 1-isocianatonaftaleno, butilisocianato, decilisocianato, 5-isocianatoisoftalato de dimetilo, dodecilisocianato, fenilisocianato, hexilisocianato, 3-isocianatobenzoato de metilo u octilisocianato, en un medio con una base y un disolvente aprótico.

3. Procedimiento para la obtención del compuesto de fórmula general (I) según la reivindicación 2, donde la base es seleccionada de entre trietilamina, piridina, o diisopropiletilamina.

4. Procedimiento para la obtención del compuesto de fórmula general (I) según cualquiera de las reivindicaciones 2-3, 10 donde el disolvente es un disolvente orgánico aprótico.

5. Procedimiento para la obtención de geles estables a temperaturas superiores a 80ºC de disolventes orgánicos que comprende dispersar o disolver como máximo un 5% en peso del compuesto de fórmula general (I) según la reivindicación 1, en un disolvente orgánico, calentando a la temperatura de ebullición de la dispersión y posterior enfriamiento.

6. Uso del compuesto de fórmula general (I) según la reivindicación 1, para la gelación de disolventes orgánicos.

7. Uso del compuesto de fórmula general (I) según la reivindicación 6, donde los disolventes orgánicos son disolventes

aromáticos, esteres, disolventes halogenados, o disolventes poláres apróticos. 20

Figura 1