Síntesis orientada al diseño de organogelificantes esteroidales de bajo peso molecular

• Autores: Edelsztein, Valeria Carolina
• Año de publicación: 2010
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Burton, Gerardo; Di Chenna, Pablo Héctor
• Materia: ORGANOGELIFICANTES ESTEROIDALES; NANOTUBOS DE SILICA; DIMERO; METATESIS; STEROID-BASED ORGANOGELATORS; SILICA NANOTUBES; DIMER; METATHESIS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Este trabajo de tesis describe la síntesis de nuevos organogelificantes esteroidales de bajo peso molecular y el estudio de las propiedades micro y macroscópicas de sus geles con el fin de lograr una mejor comprensión del proceso de autoensamblado molecular. En primer lugar se sintetizó el nuevo organogelificante 3ß-t-butildimetilsililoxi-20ß- acetiloxi-5α-hidroxi-6ß,19-epoxipregnano mediante una reacción fotoquímica y se caracterizaron sus geles con distintos solventes orgánicos por técnicas espectroscópicas, rayos X, modelado molecular y microscopía. Este organogelificante, además, resultó capaz de gelificar tetraetil ortosilicato (TEOS) y transcribir, en condiciones de coensamblado in situ, su estructura fibrilar a la sílica dando lugar a la formación de nanotubos de dióxido de silicio. Con el fin de analizar la influencia de una estructura preorganizada en las propiedades gelantes de este tipo de esteroides, se encaró la síntesis de análogos diméricos. Se desarrolló entonces una metodología para la obtención de dímeros unidos mediante enlaces C-C, por reacción de metátesis en microondas con catalizadores de Grubbs de segunda generación. Para ello, fue necesario desarrollar y optimizar una metodología para la obtención de olefinas terminales mediante reacciones de Wittig libres de sales sobre distintos sustratos y estudiar la reacción de metátesis en distintas posiciones del núcleo esteroidal. Por otra parte, se prepararon análogos funcionales (por reemplazo de los grupos 3ß-t-butildimetilsililoxi y/o 20ß-acetoxi por otras funcionalidades) y diméricos (con enlaces éster) con el fin de analizar la relación estructura-propiedad gelante. Se determinó qué funcionalidades eran indispensables en la formación del gel y se analizó la influencia de la variación del tamaño y la polaridad de los sustituyentes. Se encontró que uno de los análogos, el 3ß-dimetilalilsililoxi-5α-hidroxi-20ß- acetoxi-6ß,19-epoxipregnano, también era capaz de formar geles termorreversibles en hidrocarburos. Estos geles fueron caracterizados mediante técnicas espectroscópicas, modelado molecular y microscopía. Finalmente, se propuso un modelo para el proceso de autoensamblaje de las moléculas esteroidales y la formación de la red fibrilar autoensamblada (SAFIN) consistente con los datos reunidos en este trabajo de tesis. Estos resultados contribuyen a incrementar los conocimientos acerca del proceso de autoensamblado molecular de los organogelificantes de bajo peso molecular para poder, en un futuro, diseñar a priori compuestos con propiedades gelantes.
This thesis work describes the synthesis of a new steroid-based low molecular weight organogelator and the study of the properties of its gels in order to get a better understanding of the molecular self-assembly process. The new steroid-based organogelator 3β-t-butyldimethylsilyloxy-20β-acetyloxy-5α- hydroxy-6β,19-epoxypregnane was synthesized by a photochemical reaction and its gels with different organic solvents were characterized by spectroscopic methods, X-ray diffraction, microscopy and molecular modelling. This organogelator was also able to gelate tetraethyl orthosilicate (TEOS) and it was successfully used as a template to grow silica nanotubes through a catalyst-free in situ co-assembly polymerization process. In order to analyze the influence of a preorganized structure in the gelation properties of this kind of steroids, we undertook the synthesis of dimeric analogs. We developed a methodology for obtaining C–C bonded steroidal homodimers, by an olefin metathesis reaction assisted by microwave heating with a second generation Grubbs catalyst. This required developing and optimizing a methodology for the synthesis of terminal olefins using a salt free Wittig reaction on different substrates and to study the metathesis reaction in several positions of the steroidal skeleton. On the other hand, we prepared functional analogs (replacing the 3β-t-butyldimethylsilyl and/or 20β-acetoxy groups for other moieties) and dimeric analogs (with ester bonds) in order to analyze the structure-gelation relationship. We identified the functional moieties essential for the formation of the gel and analyzed the effect of the size and polarity of substituents. One of the analogs, 3β-dimethylallylsilyloxy-5α-hydroxy-20β-acetoxy-6β,19- epoxipregnane, was also capable of forming thermoreversible gels in hydrocarbons. These gels were also characterized by spectroscopic methods, molecular modelling and electron microscopy techniques. Finally, we proposed a model for the self-assembly of the steroidal molecules and the formation of the self-assembled fibrillar network (SAFIN) consistent with data collected in this thesis. These results contribute to the understanding on the molecular self-assembly process of low molecular weight steroid-based organogelators and pave the way for designing compounds with novel gelation properties in the future.
Fil: Edelsztein, Valeria Carolina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.