Introducción:

Entre los receptores apropiados para sustratos orgánicos se encuentran las ciclodextrinas (CD) y los calixarenos (CA). Las CD son oligómeros cíclicos de glucosa de forma ligeramente cónica que presentan una cavidad hidrofóbica capaz de complejar distintos sustratos orgánicos. Las CD nativas se clasifican en a, b, g y d según el número de unidades de glucosa (6, 7, 8 y  9) respectivamente. Además se conocen CD modificadas, como por ejemplo la metil-bCD (MbCD) o la hidroxipropil-bCD (HPbCD). En estos derivados los hidroxilos de las posiciones 2, 3 y 6 de la glucosa están sustituidos por grupos metilo o hidroxipropilos, confiriéndole distintas propiedades.[2]

          Los calixarenos (CA) son macrociclos constituidos por unidades fenólicas unidas por puentes metileno en posición meta. Son conocidas diversas reacciones de funcionalización de calixarenos, adicionando grupos que aumentan su acidez, solubilidad en agua, o que pueden formar puente hidrógeno con los sustratos.[3]

                   CD                                                            CA

          Estudios fotoquímicos y fotofísicos han sido llevados a cabo con estos receptores con sustratos que presentan propiedades luminiscentes encontrándose un incremento notable de estas propiedades indicando la formación de complejos de inclusión.

          En este estudio se emplearon compuestos orgánicos fluorescentes con implicancia biológica, derivados de indoles y benzotiazoles. Los indoles son derivados de la metabolización del triptófano y están relacionados con distintas enfermedades en el ser humano. En particular se estudió la 6-hidroximelatonina (6OHM, I con R₃=CH₂CH₂NHCOCH₃, R₅= OCH₃ y  OH en posición 6) y la 2-iodomelatonina (2IM, I con R₃=CH₂CH₂NHCOCH₃, R₅= OCH₃ y  Iodo en posición 2), que son el metabolito y un agonista de la melatonina (M) estudiada previamente.[4] Dentro de los benzotiazoles (BT) encontramos farmacóforos versátiles que poseen un amplio espectro de actividad. Los sustituídos en la posición 2 son empleados en varios procesos industriales como en la fabricación del papel, aceleración de la vulcanización y se han usado como funguicidas, por lo que es muy importante su control en el medio ambiente. Específicamente se utilizaron el mercaptobenzotiazol (MBT) y el 2-(metiltio)-benzotiazol (MMBT), BT con R= SH y SCH₃ respectivamente.

                        I                                                                                 BT         

El objetivo de este trabajo es determinar el efecto del pH, de CD nativas, b-CD derivatizadas y calix-6-arensulfonato (C6AS) en las propiedades espectroscópicas de indoles y benzotiazoles especificados anteriormente, de modo de poder comparar la interacción de estos compuestos con los distintos tipos de receptores macrocíclicos estudiados.

Metodología:

          Se emplearon sustratos y CD disponibles comercialmente. El C6AS fue sintetizado por el grupo de Química Supramolecular de la Universidad Federal de Río Grande del Sur coordinado por el Prof. Dr. Marcio Lazzarotto.

Se prepararon soluciones de los sustratos en concentración 1.10^-4 M para su detección por UV-Visible y 2,4.10^-6 M para su detección fluorescente, en ausencia  y en presencia de receptor (1.10^-2 M  para CD y 2.10^-5 M para C6AS). La  fuerza iónica utilizada en las distintas soluciones fue 0,124 M. La temperatura de trabajo fue (25,0 ± 0,1)  ^OC y los pH de las soluciones fueron 7,00 o 13,00.

Para la determinación de la constante de asociación se utilizó el siguiente procedimiento. Se prepararon dos soluciones denominadas A y B, la solución A contenía la máxima concentración de receptor disuelto en solución buffer y la solución B era solución buffer. Para obtener distintas concentraciones de receptor, en un matraz de 10 mL se agregaron volúmenes variables de la solución A y B. Después se agregó una pequeña alícuota de una solución concentrada de sustrato e inmediatamente se hizo la medición. 

Resultados:

La variación del pH no produjo cambios significativos en los espectros UV-Visible de los sustratos estudiados, incluso en los casos de especies con protones móviles. El mismo comportamiento fue observado con el agregado de CD y C6AS. Las l_máx. de absorción determinadas son: 300,0 nm (6OHM); 278,0 nm (2IM); 230,8 y 313,4 nm (MBT) y 280,6 nm (MMBT) a pH 7,00; y 315,0 nm (6OHM) y  230,8 y 313,4 nm (MBT) a pH 13,00.

Los espectros de emisión de fluorescencia (l_excitación = l_máx.  de absorbancia) para los compuestos 2IM, MBT y MMBT no difieren significativamente de la señal del blanco en ausencia o presencia de las CD estudiadas. En cambio, la relación de emisión de fluorescencia entre el sustrato en presencia y ausencia de CD (F / F_o) para la 6OHM a pH = 7,00 es de 1,3 con bCD; 1,56 con MbCD y con HPbCD es 2,30. En base a estos cambios espectrofluorimétricos se determinaron la constante de asociación (K_A) y la relación de rendimientos cuánticos de fluorescencia del sustrato complejado con respecto al sustrato libre (f^SCD /f^S) con HPb-CD. Los valores fueron: ( K_A = 60 ± 2 M^-1)  y ( f^SCD /f^S = 6,0 ± 0,2 ).

Se estudió el efecto de CA6S a pH = 7,00 sobre la fluorescencia de 6OHM y MBT, dado que a sus máximos de absorción no hay absorción del macrociclo. No se observaron cambios espectrales para  6OHM, en tanto que con MBT la relación (F / F_o) es de 1,25 y se determinará el tipo de interacción variando la concentración del macrociclo.

Conclusiones:

-    Los valores  (F / Fo) > 1 indican interacción entre  6OHM con bCD,  MebCD e HPbCD y   MBT con (CA6S), a pH = 7,00.

-         El valor de la K_A determinado con HPbCD para la 6OHM, corresponde a interacciones débiles sustrato–receptor  y es menor al determinado para la melatonina (200 M^-1).

-         Los  valores de (f^SCD /f^S) > 1 indican que el agregado de éstos macrociclos a soluciones acuosas de los sustratos estudiados puede permitir el desarrollo de un método más sensible para la determinación analítica en muestras reales.

Referencias