Explorant noves vies per a la polimerització d'àcids grassos: Tiolactones

Resum En la socie a ac ual hi ha un in e ès c eixen en busca al e na i es al pe oli, cen an - se en les on s eno ables com a p oduc es de pa ida pe a la sín esi de políme s. Pe ò en la consciència ac ual de química e da no només cal posa a enció als p oduc es de pa ida u ili za s, sinó ambé als p ocessos químics necessa is pe a ans o ma -los en políme s. En e aques s p ocessos les eaccions “click”, en e les quals s’inclou la eacció d’acoblamen iol-alquè, han despe a ecen men un g an in e ès. D’aques a o ma, enin en comp e que els olis ege als es ca ac e i zen pe p esen a dobles enllaços C=C, en aques eball ens hem cen a en la eacció d’acoblamen iol- alquè sob e aques s subs a s. D’aques a mane a, es plan eja la sín esi de monòme s ipus AB de i a s de la iolac ona de l’homocis eïna i àcid 10-undecenoic i a pos e io i, la se a polime i zació u ili zan una es a ègia seqüencial d’aminòlisi seguida d’acoblamen iol- alquè. Inicialmen , u ili zan compos os model, s’han es udia les condicions de eacció so a les quals una amina po ob i l’anell de iolac ona pe al de gene a un iol. En una segona e apa s’ha de e mina so a quines condicions aques iol po addiciona -se adicalà iamen a un alquè e minal. Aques a me odologia s’ha aplica amb èxi a un dels monòme s AB sin e i za s demos an -se com una es a ègia e icien pe a l’ob enció de políme s lineals de i a s de l’àcid 10-undecenoic. Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 1 Suma i RESUM SUMARI _____________________________________________________ 1 1. INTRODUCCIÓ ____________________________________________ 3 1.1. Abas del p ojec e .......................................................................................... 3 1.2. Objec ius del p ojec e ..................................................................................... 8 2. MATERIALS I MÈTODES ____________________________________ 9 2.1. Reac ius i dissol en s ..................................................................................... 9 2.2. Tècniques de ca ac e i zació ......................................................................... 9 2.3. P ocedimen s expe imen als ........................................................................ 11 2.3.1. Sín esi i ca ac e i zació dels monòme s ......................................................... 11 2.3.2. Es udi cinè ic de les eaccions d’aminòlisi de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna amb benzilamina ....................................................... 13 2.3.3. Reacció d’aminòlisi de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna seguida de la eacció d’acoblamen iol-alquè ...................................................................... 14 2.3.4. Polime i zació dels monòme s AB ipus 1 i 2 ia aminòlisi i acoblamen iol-alquè ......................................................................................................... 15 3. RESULTATS I DISCUSSIÓ _________________________________ 17 3.1. Sín esi i ca ac e i zació dels monòme s AB ipus 1 i 2 ................................ 17 3.2. Es udi cinè ic d’ape u a de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna amb amines .......................................................................................................... 21 3.3. Reacció d’aminòlisi de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna seguida de l’acoblamen iol-alquè a l’undecenoa de me il ........................................... 24 3.4. Polime i zació dels monòme s AB ipus 1 i 2 ia aminòlisi i acoblamen iol-alquè. Ca ac e i zació dels políme s ...................................................... 29 CONCLUSIONS ______________________________________________ 37 AGRAÏMENTS _______________________________________________ 39 ANNEXOS ___________________________________________________ 41 BIBLIOGRAFIA _______________________________________________ 47 Re e ències bibliog à iques ................................................................................... 47 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 3 1. In oducció 1.1. Abas del p ojec e En l’ac uali a , els políme s són ma e ials que s’u ili zen en à ees an di e ses com són la indús ia espacial o la medicina degu a la se a excepcional e sa ili a . Fins els emps ac uals, els ma e ials polimè ics s’han sin e i za a pa i de ecu sos òssils i no eno ables com el pe oli. Com és sabu , els ecu sos òssils són limi a s i malau adamen , ambé mol necessa is. Ningú sap amb ce esa quan s’esgo a à el pe oli, pe ò amb l’escalada de p eus dels úl ims anys hi hau à un momen en el que aques a si uació de dependència se à di ícil de man eni . D’aques a mane a, en la socie a ac ual hi ha un in e ès c eixen en busca al e na i es al pe oli cen an -se en les on s eno ables. En el cas de la indús ia química, aques es ci cums àncies es an o çan als químics a o ien a la se a ece ca cap al disseny de p oduc es i p ocessos químics a pa i de ma è ies p ime es eno ables. Aques a idea s’emma ca dins el concep e de química e da que a la egada a es e amen lliga a un desen olupamen més sos enible. La química e da e sa sob e 12 p incipis d’en e els quals en des aca, a pa del ci a an e io men , la minimi zació de la con aminació, l’ap o i amen màxim dels eac ius mi jançan la u ili zació de p ocessos e icien s així com la educció del consum ene gè ic. D’en e les ma è ies p ime es que ens p opo ciona la na u alesa, els olis ege als són una de les més in e essan s pe què p esen en di e sos a an a ges, en e els quals des aquen la se a abundància, el baix cos , la baixa oxici a , el e de se biodeg adables i comple amen eno ables.1 Els olis ege als es an cons i uï s majo i à iamen pe iglicè ids, l’es uc u a dels quals podem obse a a la Figu a 1. Un iglicè id és un conjun de es molècules d’àcids g assos unides a una molècula de glice ol mi jançan enllaços ès e . Pàg. 4 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Figu a 1. Es uc u a ep esen a i a d’un iglicè id. Exis eix una g an di e si a d’àcids g assos, la majo ia d’ells amb una es uc u a química simila pe ò amb un núme o a iable d’à oms de ca boni, que oscil·la en e 14 i 24, així com el núme o de insa u acions, que oscil·la en e 0 i 3. En unció del ipus d’oli, la composició dels àcids g assos a ia. Pe exemple, l’oli d’oli a con é ap oximadamen un 70% d’àcid oleic, un 14% d’àcid palmí ic, un 10% d’àcid linoleic i un 6% d’al es àcids g assos mino i a is. La eac i i a d’aques ipus de compos os o e eix nomb oses opo uni a s en el disseny de nous monòme s i políme s, i és pe això que la u ili zació d’olis ege als en la sín esi de políme s ha es a àmpliamen es udiada i ha ebu una a enció c eixen du an els úl ims anys.2,3,4 To i això, ac ualmen l’ús ela iu d’aques es ma è ies p ime es pe a la sín esi de monòme s i políme s en compa ació amb les ma è ies p ime es p o inen s del pe oli enca a és poc impo an . Dins d’aques a consciència ac ual de química e da, no només cal posa a enció als p oduc es de pa ida u ili za s sinó ambé als p ocessos i/o eaccions químiques eque ides pe ans o ma -los en p oduc es aluosos com són els políme s. En aques con ex , el concep e de eaccions “click” in oduï pe Sha pless5 em a i za la necessi a d’u ili za eaccions químiques e icien s, especí iques i àpides. Inicialmen la eacció d’acoblamen azida-alquí (cicloaddició de Huisgen) a se posada com un excel·len exemple de eacció “click”, pe ò pos e io men d’al es eaccions com són cicloaddicions ipus Diels-Alde 6 o acoblamen s iol-alquè7,8 o iol-alquí9,10 ambé han es a emma cades dins d’aques concep e. Com que els dobles enllaços C=C són ca ac e ís ics dels àcids g assos insa u a s, en aques eball ens hem cen a en la eacció d’acoblamen iol-alquè sob e aques s subs a s. La eacció d’acoblamen iol-alquè es ac a d’un ipus d’addició an i- Ma ko niko que é lloc habi ualmen en condicions adicalà ies en p esència d’un Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 5 o oiniciado so a llum UV (Esquema 1). Les eaccions d’acoblamen iol-alquè es coneixen des de a més d’un segle i han es a mol es udiades al lla g dels anys.11 S’han demos a ú ils en nomb oses aplicacions: ecob imen s polimè ics, adhesius o empas amen s den als en e al es.12,13,14,15 Esquema 1. Esquema gene al de la eacció d’acoblamen iol-alquè. En els da e s anys, ap o i an els a an a ges de les eaccions d’acoblamen iol-alquè, aques es s’han u ili za en la uncionali zació d’àcids g assos insa u a s. Especial a enció s’ha posa en la uncionali zació de l’àcid 10-undecenoic16,17,18, un de i a de l’àcid icinoleic que s’ob é pe pi òlisi del ma eix (Esquema 2).19 L’àcid 10-undecenoic con é un doble enllaç C=C e minal a la se a es uc u a mol més eac iu da an addicions adicalà ies de iols que els àcids g assos que con enen dobles enllaços in e ns com l’àcid oleic. Esquema 2. Reo denamen de ipus McLa e y de l’àcid icinoleic pe p odui hep aldehid i àcid 10-undecenoic. S’han u ili za eaccions d’addició de iols uncionali za s com són el 2-me cap oe anol o l’àcid 3-me cap op opanoic, o inclús compos os di uncionals com són el 1,4-bu andi iol en la p epa ació de monòme s p ecu so s de poliès e s16, poliu e ans17 o polianhíd ids18 a pa i de l’àcid 10-undecenoic i compos os de i a s d’aques àcid. A la Figu a 2 es po eu e una selecció d’algunes de les es uc u es desc i es a la li e a u a p epa ades a pa i de l’àcid 10-undecenoic ia acoblamen iol-alquè. Pàg. 6 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Figu a 2. Es uc u es ob ingudes a pa i de l’addició de iols uncionali za s a de i a s de l’àcid 10-undecenoic. Malg a la se a meno eac i i a , àcids g assos com són l’àcid oleic ambé han es a uncionali za s i pos e io men polime i za s amb èxi (Figu a 3).20 Figu a 3. Es uc u es de diols ob ingu s a pa i de l’àcid oleic u ili zan l’addició de iols uncionali za s. To i els a an a ges demos a s pe les addicions iol-alquè, un dels desa an a ges de qualse ol química que in oluc a iols és la se a olo desag adable així com la possibili a de pa i eaccions d’oxidació. A més, la disponibili a come cial de iols uncionali za s i/o amb di e en s a qui ec u es és o ça limi ada. Recen men , el labo a o i del P o . Du P ez ha desen olupa una no a a ian de l’acoblamen iol-alquè inspi ada en la o ma clàssica de uncionali za p o eïnes amb g ups iol.21 Aques a es a ègia de uncionali zació consis eix en gene a el g up iol ap o i an la eac i i a de les uni a s iolac ona de l’homocis eïna da an d’amines p imà ies ia ape u a de l’anell (Esquema 3).22 La iolac ona de la N-ace ilhomocis eïna eacciona selec i amen amb amines p imà ies, que ob en la iolac ona o man -se un g up amida en e les dos uni a s així com gene an -se un g up iol lliu e. Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 7 Esquema 3. Esquema gene al de la uncionali zació de p o eïnes amb iols. Du P ez ha demos a que, en p esència d’un o oiniciado i llum UV, el iol gene a pe aminòlisi po addiciona -se ins an àniamen i sense aïlla -se a un alquè ia acoblamen iol-alquè e i an així els incon enien s comen a s an e io men . Aques p océs, que es ep esen a en l’Esquema 4, ha pe mès l’ob enció de políme s lineals uncionali za s en la cadena la e al quan es eballa amb un monòme ipus AB i una amina mono uncional, i inclús políme s en ec eua s quan el ma eix monòme es a eacciona amb una diamina. Esquema 4. Esquema gene al de la sín esi de iols pe ape u a de iolac ones i pos e io eacció d’acoblamen iol-alquè. Vis os els bons esul a s demos a s pe aques a no a es a ègia seqüencial d’aminòlisi i acoblamen iol-alquè, en aques eball es ol explo a la se a aplicació a la polime i zació de de i a s de l’àcid 10-undecenoic. Així doncs, s’han dissenya dos monòme s di uncionals ipus AB de i a s de l’àcid 10-undecenoic que con enen una uni a de iolac ona i un doble enllaç C=C e minal a la se a es uc u a, al i com s’obse a en la Figu a 4. En el monòme 1, la unió en e la cadena d’àcid g as i la uni a iolac ona de l’homocis eïna és a a és d’un enllaç amida, men e que en el monòme 2 és a a és d’un enllaç ès e i una amina. Una egada sin e i za s els monòme s es p oposa po a a e me la se a polime i zació pe a l’ob enció de políme s lineals així com es udia les p opie a s dels políme s ob ingu s. Pàg. 14 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones RMN de 1H (CD3CN, δ, ppm): 1.99 (s, 3 H, -CO-CH3), 2.10 (m, 2 H, -CH2-CH2-SH), 2.60 (m, 2 H, -CH2-SH), 4.41 (d, 2 H, A -CH2-NH-), 4.56 (m, 1 H, -CO-CH-NH-), 7.15 (d, 1H, -NH-CO-CH3), 7.28-7.42 (m, 5 H, A ), 7.62 ( , 1 H, -CH2-NH-CO-). 2.3.3. Reacció d’aminòlisi de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna seguida de la eacció d’acoblamen iol-alquè A con inuació es desc iu el p ocedimen gene al pe aques ipus de eacció u ili zan benzilamina: En un ma às de 25 ml es dissolen la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna (577 mg, 3.63 mmol), el undecenoa de me il (826 µl, 3.63 mmol), el DMAP (177 mg, 1.45 mmol) i el DMPA (186 mg, 0.73 mmol) en 5 ml d’ace oni il. El ma às es si ua en un bany d’aigua a 80ºC. La eacció s’inicia amb l’addició de la benzilamina (396 µl, 3.63 mmol) i es deixa so a co en d’a gó. Al cap de 15 minu s d’ha e a egi la benzilamina s’encenen 4 làmpades UV de 9 W cadascuna (λ = 365 nm) du an 2 ho es. A con inuació, s’elimina el dissol en so a p essió eduïda i el sòlid esul an es c is al·li za en ace a d’e il a -20ºC ob enin -se 0.55 g d’un sòlid blanc (P. F. = 87ºC) amb un endimen del 33%. RMN de 1H (CDCl3, δ, ppm): 1.20-1.40 (m, 12 H, -CH2-), 1.51 (m, 2 H, -S-CH2-CH2- CH2-), 1.60 (m, 2 H, -CH2-CH2-CO-O-), 1.94 (m, 1 H, -CH-CH2-CH2-S-), 1.97 (s, 3 H, -NH- CO-CH3), 2.05 (m, 1 H, -CH-CH2-CH2-S-), 2.29 ( , 2 H, -CH2-CO-O-), 2.45 (m, 3 H, -CH- CH2-CH2-S-CH2-), 2.57 (m, 1 H, -CH-CH2-CH2-S-), 3.65 (s, 3 H, -CO-O-CH3), 4.40 (m, 2 H, A -CH2-NH-), 4.62 (q, 1 H, -CO-CH-NH-), 6.57 (d, 1 H, -NH-CO-CH3), 6.94 ( , 1 H, -CH2-NH-CO-), 7.23-7.33 (m, 5 H, A ). RMN de 13C (CDCl3, δ, ppm): 23.25 (C25, -NH-CO-CH3), 25.07 (C20, -CH2-CH2-CO- O-), 28.22 (C11, -CH-CH2-CH2-S-), 28.97-29.58 (C13-C19, -CH2-), 32.08-32.28 (C10, -CH-CH2-CH2-S-, C12, -S-CH2-), 34.22 (C21, -CH2-CO-O-CH3), 43.67 (C7, A -CH2-NH-), 51.58 (C23, -CO-O-CH3), 52.43 (C9, -NH-CO-CH-CH2-), 127.64-127.75 (C1, C3, C5, A ), 128.81 (C2, C4, A ), 137.89 (C6, -CH-CH2-NH-), 170.37-171.24 (C8, -CH2-NH-CO-CH-, C24, -CH-NH-CO-CH3), 174.46 (C22, -CH2-CO-O-CH3). Quan es a u ili za p opilamina es a segui el ma eix p ocedimen desc i an e io men . En aques cas el p oduc e es a pu i ica ambé pe c is al·li zació en ace a Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 15 d’e il a -20ºC ob enin -se 0.63 g d’un sòlid blanc (P. F. =85ºC) amb un endimen del 30%. RMN de 1H (CDCl3, δ, ppm): 0.92 ( , 3 H, CH3-CH2-CH2-NH-), 1.20-1.40 (m, 12 H, -CH2-), 1.54 (m, 4 H, CH3-CH2-CH2-NH-, -S-CH2-CH2-CH2-), 1.60 (m, 2 H, -CH2-CH2-CO- O-), 1.94 (m, 1 H, -CH-CH2-CH2-S-), 2.01 (s, 3 H, -NH-CO-CH3), 2.03 (m, 1 H, -CH-CH2- CH2-S-), 2.30 ( , 2 H, -CH2-CO-O-), 2.46 ( , 1 H, -CH-CH2-CH2-S-CH2-), 2.50 ( , 2 H, -CH- CH2-CH2-S-CH2-), 2.62 (m, 1 H, -CH-CH2-CH2-S-), 3.22 (m, 2 H, CH3-CH2-CH2-NH-), 3.66 (s, 3 H, -CO-O-CH3), 4.54 (q, 1 H, -CO-CH-NH-), 6.28 (m, 2 H, -CH2-NH-CO-, -NH-CO- CH3). RMN de 13C (CDCl3, δ, ppm): 11.49 (C1, CH3-CH2-CH2-NH-), 22.79 (C9, CH3-CH2- CH2-NH-), 23.30 (C21, -NH-CO-CH3), 25.05 (C20, -CH2-CH2-CO-O-), 28.18 (C7, -CH- CH2-CH2-S-), 28.98-29.58 (C9-C15, -CH2-), 32.00-32.26 (C6, -CH-CH2-CH2-S-, C8, -S- CH2-CH2-CH2-), 34.21 (C17, -CH2-CO-O-CH3), 41.38 (C3, CH3-CH2-CH2-NH-), 51.58 (C19, -CO-O-CH3), 52.40 (C5, -NH-CO-CH-CH2-), 170.29-171.20 (C4, -CH2-NH-CO-CH-, C20, -CH-NH-CO-CH3), 174.47 (C18, -CH2-CO-O-CH3). 2.3.4. Polime i zació dels monòme s AB ipus 1 i 2 ia aminòlisi i acoblamen iol-alquè - P ocedimen gene al pe a la polime i zació del monòme AB ipus 1 En un ma às de 25 ml es dissolen el monòme sin e i za p è iamen (684 mg, 2.41 mmol), el DMAP (118 mg, 0.97 mmol) i el DMPA (124 mg, 0.48 mmol) en 5 ml d’ace oni il. El ma às es si ua en un bany d’aigua a 80ºC. La eacció s’inicia amb l’addició de la p opilamina (396 µL, 4.82 mmol) i es deixa so a co en d’a gó. Al cap de 15 minu s d’ha e a egi la p opilamina s’encenen 4 làmpades UV de 9 W cadascuna (λ = 365 nm) du an 3 ho es. A con inuació, es decan a la solució esul an i es en a el p ecipi a ob ingu amb ace oni il (4 po cions de 2 ml) i s’elimina el dissol en a p essió eduïda. El p ecipi a esul an es dissol en 4 ml de DMSO i es p ecipi a en me anol ed (40 ml). Pe acaba , es il a el p ecipi a ob enin -se 0.36 g d’un sòlid de colo beix amb un endimen del 43%. Pàg. 16 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones RMN de 1H (CDCl3/DMSO-d6, δ, ppm): 0.83 (3 H, CH3-CH2-CH2-NH-), 1.20-1.40 (12 H, -CH2-), 1.40-1.47 (6 H, CH3-CH2-CH2-NH, -CH2-CH2-CH2-S-, -CH-NH-CO-CH2-CH2-), 1.75 (1 H, -CH2-CH-NH-CO-), 1.86 (1 H, -CH2-CH-NH-CO-), 2.11 (2 H, -CH-NH-CO-CH2- ), 2.40 (4 H, -CH2-S-CH2-), 3.02 (2 H, CH3-CH2-CH2-NH-), 4.85-4.94 (2 H, CH2=CH-), 5.73 (1 H, CH2=CH-), 7.68 (1 H, CH3-CH2-CH2-NH-CO-), 7.78 (1 H, -CH-NH-CO-). RMN de 13C (DMSO-d6, δ, ppm): 11.12 (C18, CH3-CH2-CH2-NH-), 22.16 (C17, CH3- CH2-CH2-NH-), 25.14 (C6, -CH-NH-CO-CH2-CH2-), 27.43-29.05 (C1, -S-CH2-CH2-CH-, C7-C13, -CH2-), 31.00 (C14, -CH2-S-CH2-CH2-CH-) 32.55 (C2, -S-CH2-CH2-CH-), 35.10 (C5, -CH-NH-CO-CH2-), 40.23 (C16, CH3-CH2-CH2-NH-), 51.68 (C3, -CH2-CH-NH-CO-), 170.90-172.06 (C15, - CH3-CH2-CH2-NH-CO-, C4, -CH-NH-CO-CH2-). - P ocedimen gene al pe a la polime i zació del monòme AB ipus 2 Pe a la polime i zació del monòme AB ipus 2 es a u ili za la ma eixa me odologia desc i a an e io men . En aques cas pe ò no es a aïlla cap p oduc e de na u alesa polimè ica. Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 17 3. Resul a s i discussió 3.1. Sín esi i ca ac e i zació dels monòme s AB ipus 1 i 2 L’objec iu que es a ixa inicialmen a se la sín esi de dos monòme s di uncionals AB de i a s de l’àcid undecenoic que es ca ac e i zen pe p esen a un doble enllaç C=C en un ex em de la cadena i una uni a de iolac ona de l’homocis eïna en l’al e. Pel que a al monòme AB ipus 1, aques es a p epa a en una sola e apa com es po eu e en l’Esquema 5. En aques cas el de i a de l’àcid undecenoic que es a u ili za a se el seu clo u d’àcid. Com a pas p e i a l’addició del clo u d’àcid al ma às de eacció s’a egeix la DIPEA pe desp o egi l’hid oclo u de la iolac ona de la D,L-homocis eïna i a la egada neu ali za l’àcid clo híd ic que es o ma. Esquema 5. Sín esi del monòme AB ipus 1. En aques cas el monòme aïlla , que con é un g up amida a la se a es uc u a, és sòlid a empe a u a ambien , e que a pe me e la se a pu i icació pe c is al·li zació en hexà. La ca ac e i zació è mica del monòme pe calo ime ia di e encial de as eig a mos a un pun de usió de 70ºC. L’es uc u a del compos ob ingu es a con i ma pe RMN de 1H i 13C. En l’espec e de 1H que es mos a a la Figu a 5 es poden obse a o es les assignacions dels senyals en e els quals cal des aca els senyals ca ac e ís ics del doble enllaç C=C així com els senyals dels p o ons dias e eo òpics dels me ilens de la uni a de iolac ona. El iple que apa eix a 2.23 ppm així com el senyal del ca bonil a 173.77 ppm que apa eix en l’espec e de 13C con i men la p esència de l’enllaç amida en e les dues uni a s (Annex A: Figu a 1A). Pàg. 18 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Figu a 5. Espec e de RMN de 1H (400 MHz, CDCl3, δ, ppm) del monòme 1. En e e ència al monòme 2, l’es a ègia sin è ica que es p oposa pe a l’ob enció d’aques es desc iu en l’Esquema 6. Esquema 6. Sín esi del monòme AB ipus 2. En una p ime a e apa es a po a a e me la sín esi del 2-b omoace a de 10-undecen-1-il a pa i del 10-undecenol, un de i a come cial de l’àcid 10-undecenoic, i b omu de b omoace il. En aques a eacció s’allibe a àcid b omhíd ic i es pe això que és con enien u ili za una base pe a neu ali za -lo. Inicialmen es a emp a com a base ie ilamina. Malau adamen , l’anàlisi pe c oma og a ia de capa ina (CCF) a mos a , a pa de la desapa ició o al del 10-undecenol i l’apa ició del p oduc e desi ja , la o mació d’un subp oduc e. L’anàlisi del c u de eacció pe RMN de 1H i 13C a pe me e iden i ica -lo Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 19 i la se a es uc u a es po eu e a la Figu a 6. Aques a sal es o ma pe a ac nucleò il de la ie ilamina sob e l’-b omoès e . Figu a 6. Subp oduc e iden i ica du an la sín esi del 2-b omoace a de 10-undecen-1-il en p esència de ie ilamina. Pe al d’in en a soluciona aques p oblema, es a subs i ui la ie ilamina pe pi idina, base mol menys nucleò ila, obse an -se en aques cas únicamen la o mació del p oduc e desi ja . L’es uc u a del compos es a con i ma pe RMN de 1H i 13C (Annex A: Figu es 2A i 3A). En l’espec e de 1H RMN s’obse en els senyals co esponen s als p o ons ole ínics a 5.0 i 5.81 ppm en o ma de mul iple . El senyal dels p o ons del g up me ilè adjacen al g up ès e apa eix més desapan alla , a 4.16 ppm, que en el 10-undecenol, en el qual el iple co esponen als ma eixos p o ons apa eixia a 3.6 ppm. Un senyal que apa eix en o ma de single a 3.83 ppm co espon al g up me ilè que supo a l’à om de b om. Pel que a a l’espec e de RMN de 13C, aques és consis en amb l’es uc u a p oposada. En la segona e apa, el 2-b omoace a de 10-undecen-1-il es a e eacciona amb l’hid oclo u de la iolac ona de la D,L-homocis eïna en p esència de diisop opile ilamina (DIPEA). En aques a e apa s’u ili za un excés de base pe desp o egi el g up amina que es oba en o ma d’hid oclo u i p omou e així la subs i ució nucleò ila i a la egada neu ali za l’àcid b omhíd ic que es o ma. El p oduc e ob ingu es a pu i ica pe c oma og a ia de columna ob enin -se un endimen global de les dues e apes del 61%. L’es uc u a del compos ob ingu es a con i ma pe RMN de 1H i 13C enca a que la se a assignació inequí oca a eque i expe imen s de RMN bidimensionals. En les Figu es 7 i 8 es mos en els espec es COSY i HSQC del monòme 2. En l’espec e COSY es mos en els acoblamen s p o ó-p o ó, com pe exemple, l’acoblamen en e els p o ons a i b, co esponen s als p o ons ole ínics. Aques ipus d’expe imen s de RMN pe me en assigna de mane a inequí oca senyals com el co esponen als p o ons c, que apa eix a 1.98 ppm i que, a més, es à solapa amb el senyal d’un dels dos p o ons dias e eo òpics del g up me ilè (o/o’) uni al ca boni qui al de la uni a de iolac ona. També s’obse en els senyals co esponen s a la es a de p o ons de la uni a de iolac ona en Pàg. 20 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones o ma de mul iple . Apa eix un senyal en o ma de single a 2.23 ppm co esponen al p o ó del g up amina de la iolac ona. Figu a 7. Espec e de RMN COSY (CDCl3, δ, ppm) del monòme 2. En l’espec e HSQC es mos en els acoblamen s p o ó-ca boni. És a di , aques espec e ens mos a quins p o ons es an uni s a cada ca boni. Pe exemple, els p o ons a es an uni s al ca boni 1, men e que els p o ons b es an enllaça s al ca boni 2. En aques cas, es poden di e encia cla amen dos senyals que apa eixen mol p ope s en l’espec e de 13C, com són els senyals co esponen s al ca boni 11 i 14 espec i amen , g àcies als acoblamen s amb els espec ius p o ons. El senyal que apa eix a 65.2 ppm i s’acobla al iple a 4.07 ppm co espon al ca boni 11, que es oba uni al g up ès e , men e que el senyal que apa eix 66.20 ppm i s’acobla al mul iple a 3.43 ppm co espon al ca boni 14, que és el ca boni qui al de la uni a de iolac ona. Pe al a banda, el senyal del ca boni del g up me ilè si ua en e el g up ès e i el g up amina (ca boni 13), que s’acobla al single que apa eix a 3.48 ppm, ambé apa eix en l’espec e cla amen di e encia a 48.6 ppm. Com es po eu e en l’espec e de 13C, la es a de senyals apa eixen al ol an de 30 ppm. Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 21 Figu a 8. Espec e de RMN HSQC (CDCl3, δ, ppm) del monòme 2. 3.2. Es udi cinè ic d’ape u a de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna amb amines La eacció d’aminòlisi de la iolac ona de la D,L-homocis eïna se à la eacció clau en el p océs de polime i zació dels monòme s AB ipus 1 i 2 desc i s p è iamen ja que és el pas en que es gene a el g up iol que és d’espe a que desencadeni la polime i zació ia acoblamen iol-alquè (Esquema 7). Pàg. 22 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Esquema 7. Aminòlisi de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna pe a la gene ació de iols. Pe al d’es abli les condicions òp imes pe po a a e me aques a eacció es a u ili za benzilamina com a compos model. L’es udi cinè ic es a du a e me dins un ub de RMN u ili zan dime ilaminopi idina (DMAP) com a ca ali zado i ace oni il deu e a (CD3CN) com a dissol en . En o s els casos es a u ili za isooc à com a pa ó in e n. Es an es udia sis condicions de eacció di e en s modi ican l’es equiome ia dels eac ius i la empe a u a de eacció. Les condicions es udiades es esumeixen a la Taula 1. Taula 1. Reacció d’aminòlisi de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna amb benzilamina: condicions de eacció i con e sió. Con e sió (%) Expe imen Relació mola eac ius (Benzilamina/Tiolac ona/DMPA) T (ºC) 25min 5h 1 1/2/0.1 40 59% 93% 2 1/1/0.1 40 23% 69% 3 2/1/0.1 40 61% 100% 4 1/2/0.1 25 30% 85% 5 1/1/0.1 25 26% 59% 6 2/1/0.1 25 25% 94% L’anàlisi de l’e olució dels espec es de RMN de 1H du an el p océs d’aminòlisi a pe me e quan i ica l’ex ensió de la eacció. A all d’exemple a la Figu a 9 es po eu e l’e olució dels espec es de RMN 1H du an l’expe imen 3 (Taula 1). Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 23 Figu a 9. E olució de la eacció d’aminòlisi pe RMN de 1H (400 MHz, CD3CN, δ, ppm) en l’expe imen 3 (Taula 1). És impo an des aca la disminució p og essi a dels senyals ca ac e ís ics de l’anell de iolac ona, com pe exemple el p o ó del ca boni qui al h o els p o ons i/i’ del me ilè con igu al ma eix ca boni qui al. A la egada es po eu e l’apa ició dels senyals co esponen s al me ilè a p o inen de la benzilamina o del me í b qui al del p oduc e d’aminòlisi. U ili zan els senyals del pa ó in e n i el senyal h es a pode quan i ica l’ex ensió de la eacció d’aminòlisi so a cadascuna de les condicions de eacció. A la Taula 1 es mos en els alo s de con e sió a 25 min i 300 min, men e que a la Figu a 10 es mos en les co bes de con e sió comple es. Pàg. 30 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Inicialmen es a p ocedi a la polime i zació del monòme 1 u ili zan una quan i a es equiomè ica de p opilamina espec e el monòme . El dissol en u ili za a se ace oni il i la empe a u a 80ºC (Esquema 11). Esquema 11. Polime i zació del monòme AB ipus 1 iniciada pe aminòlisi amb p opilamina. En pocs minu s es a pode obse a l’apa ició d’un sòlid a les pa e s del ma às. L’e olució de la polime i zació es a moni o i za pe RMN de 1H obse an -se l’obe u a de l’anell de iolac ona així com l’apa ició de senyals que con i ma en que l’acoblamen iol- alquè enia lloc. Malau adamen , so a aques es condicions només es a assoli un 50% d’aminòlisi i pos e io acoblamen adicala i. D’aco d amb els esul a s dels es udis p e is, es a dobla la p opo ció de p opilamina. En pocs minu s es a obse a la o mació d’un p ecipi a anspa en al ons del ma às. En aques cas es a assoli una con e sió d’ap oximadamen el 85%. L’anàlisi del p océs de polime i zació pe SEC només es a pode po a a e me de o ma quali a i a, ja que una egada el políme p ecipi a a de l’ace oni il, aques e a insoluble en THF. To i això, com es po eu e a la Figu a 13, els c oma og ames de la acció soluble du an la p ime a ho a de eacció mos en la disminució del pic de monòme i l’apa ició d’oligòme s a emps de e enció més pe i s, con i man que la polime i zació é lloc. Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 31 0 5 10 15 20 25 30 35 Volum d'elució (ml) Monòme 15 min 60 min Pa ó in e n Monòme 1 Figu a 13. E olució de la eacció de polime i zació del monòme AB ipus 1 pe SEC. El políme ob ingu es a p ecipi a en me anol i es a p ocedi a la se a ca ac e i zació es uc u al. Els senyals amples que es poden eu e en l’espec e en CDCl3/DMSO-d6 del políme que es po eu e a la Figu a 14 con i men la na u alesa polimè ica del p oduc e. L’espec e ob ingu , que a se assigna amb l’ajuda dels compos os model sin e i za s p è iamen , és consis en amb l’es uc u a del políme lineal amb g ups N-p opilamida la e als p oposada. El pes molecula del políme es a es ima pe compa ació dels senyals dels g ups inals espec e els senyals de la cadena p incipal ob enin -se un pes molecula de 7000 Da (senyals * i ** en la Figu a 14). Pàg. 32 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Figu a 14. Espec e de RMN de 1H (400 MHz, CDCl3/DMSO-d6, δ, ppm) del políme ob ingu . L’anàlisi pe MALDI-TOF del políme ob ingu a dona un espec e amb una dis ibució de pics majo i à ia sepa ada pe 343 uni a s de massa, alo consis en amb la uni a epe i i a del políme lineal que es p oposa. L’anàlisi a de ec a senyal ins ap oximadamen 11000 Da, massa co esponen a un g au de polime i zació de 32. L’anàlisi pe calo ime ia di e encial de as eig del políme ob ingu es po eu e a la Figu a 15. El políme p esen a una empe a u a de ansició í ia (Tg) de 60ºC i una empe a u a de usió (T ) de 97ºC. Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 33 30 60 90 120 150 -1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 T Flux de calo (W/g) Tempe a u a (°C) Tg Figu a 15. DSC del políme de i a del monòme AB ipus 1. La solubili a d’aques a poliamida amb DMF a pe me e l’ob enció de ilms pe càs ing. Aques s ilms p esen a en bona anspa ència òp ica i mol bona lexibili a com es po eu e a la Figu a 16. Figu a 16. Film ob ingu pe càs ing del políme amb DMF. Pe po a a e me la polime i zació del monòme 2 es an u ili za les ma eixes condicions que an se exi oses pel monòme 1. Inespe adamen en aques cas no es a eu e l’apa ició de cap p ecipi a polimè ic. L’anàlisi del c u de eacció pe RMN de 1H indica a que la eacció d’aminòlisi ha ia ingu lloc en una ex ensió p ope a al 90% pe ò que l’acoblamen iol-alquè no ha ia ingu lloc en cap momen . A més, e a signi ica i a la desapa ició del single co esponen al me ilè que hi ha en e el g up ca bonil de l’ès e i el Pàg. 34 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones g up amina en el monòme de pa ida, indican que ha ia ingu lloc algun ipus de modi icació/ agmen ació en aques a pa de l’es uc u a. Di e sos in en s d’a a o i el p océs adicala i augmen an la quan i a de o oiniciado o augmen an la po ència de les làmpades UV u ili zades an po a al ma eix esul a . La aó pe la qual el monòme 2 no polime i za so a les ma eixes condicions que an se exi oses pe al monòme 1 la podem oba en l’es uc u a del p opi monòme . En el monòme 2 la unió de la uni a iolac ona de l’homocis eïna amb la cadena ca bonada és a a és d’un enllaç amina. Pe an ens obem en una si uació mol simila a la que es desc iu en la li e a u a pe p o eïnes modi icades amb la iolac ona de la D,L-homocis eïna (no amb el seu homòleg ace ila ). Nomb osos au o s p oposen que uni a s homocis amida gene ades quan es a eacciona el g up amino de la p o eïna amb la iolac ona de l’homocis eïna poden se l’inici de p ocessos adicala is de deg adació en p o eïnes.25,26 Com es po eu e en l’Esquema 12a) es desc iu que adicals iil en homocis amides es desac i en espon àniamen a a és d’un p océs a a o i cinè icamen d’abs acció d’hid ogen sob e el ca boni  al g up amino que ansco e a a és d’un in e medi cíclic de cinc memb es. Aques p océs é lloc en condicions isiològiques i inclús en absència d’oxidan s o iniciado s adicala is. La semblança del monòme 2 a aques ipus de sis emes ens a pensa que en el nos e cas, una egada é lloc la eacció d’aminòlisi i la gene ació del adical iil, aques es desac i a immedia amen ans e in el adical al ca boni  al g up amina impedin el p océs d’addició adicalà ia iol-alquè. Aques e explica ia la desapa ició del single co esponen al me ilè que hi ha en e el g up ca bonil de l’ès e i el g up amina en el monòme de pa ida i l’apa ició d’un nou single a ap oximadamen 2 ppm. Aques s esul a s demos en que la me odologia p oposada d’aminòlisi i pos e io acoblamen iol-alquè no esul a adequada pe a la polime i zació del monòme AB ipus 2 sin e i za . Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 35 Esquema 12. Mecanisme del a) p océs d’es abili zació de adicals iil en agmen s de cis amida pe ans e ència d’hid ogen al ca boni α al g up amina de l’aminoàcid i b) hipò esi del mecanisme de eacció que é lloc du an l’aminòlisi del monòme 2. Pàg. 36 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 37 Conclusions S’han sin e i za i ca ac e i za dos monòme s AB de i a s de l’àcid 10-undecenoic i la iolac ona de l’homocis eïna. La eacció d’aminòlisi de la iolac ona de la D,L-ace ilhomocis eïna amb p opilamina pe me po a a e me el p océs seqüencial d’aminòlisi i acoblamen iol-alquè sob e l’undecenoa de me il. La ma eixa seqüència de eaccions aplicada sob e el monòme AB ipus 1 pe me ob eni poliamides amb g ups la e als de na u alesa de e minada pe l’amina. Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 39 Ag aïmen s M’ag ada ia exp essa els meus ag aïmen s a les pe sones que an con ibui a aques eball: En p ime lloc ull ag ai al D . Ge a d Lligadas pel seu supo en aques eball, pe la se a comp ensió, consells, dedicació i l’apo ació de solucions. També la me a g a i ud al P o . Joan Ca les Ronda pe la se a disponibili a incondicional d’ajuda i aconsella . Ag aeixo el supo i dedicació de o l’equip del labo a o i: Ma c, Ignasi, Rodol o, Ale , Zeynep, Ma y Luz, Camilo i C is ina. Finalmen , ag ai ambé a la me a amília el seu supo incondicional en o momen . Pàg. 46 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Figu a 9A. Espec e de RMN de 13C (100 MHz, DMSO-d6, δ, ppm) del políme ob ingu . Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones Pàg. 47 Bibliog a ia Re e ències bibliog à iques [1] Bie mann, U.; F ied , W.; Lang, S.; Lühs, W.; Machmülle , G.; Me zge , J. O.; Rüsch gen. Klaas, M.; Schä e , H. J.; Scheide , M. P. Angew. Chem. In . Ed. 2000, 39, 2206-2224 [2] Meie , M. A. R.; Me zge , J. O.; Schube , U. S. Chem. Soc. Re . 2007, 36, 1788-1802 [3] Güne , F. S.; Yagci, Y.; E ciyes, A. T. P og. Polym. Sci. 2006, 31, 633-670 [4] Galià, M.; Mon e o de Espinosa, L.; Ronda, J. C.; Lligadas, G.; Cádiz, V. Eu . J. Lipid Sci. Technol. 2010, 112, 87-96 [5] Kolb, H. C.; Finn, M. G.; Sha pless, K. B. Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 2004-2021 [6] Polaske, N. W.; McG a h, D. V.; McElhanon, J. R. Mac omolecules 2010, 43, 1270-1276 [7] Kade, M. J.; Bu ke, D. J.; Hawke , C. J. J. Polym. Sci. Pa A: Polym. Chem. 2010, 48, 743-750 [8] Cla k, T.; Kwisnek, L.; Hoyle, C. E.; Naza enko, S. J. Polym. Sci. Pa A: Polym. Chem. 2009, 47, 14-24 [9] Lowe, A. B.; Hoyle, C. E.; Bowman, C. N. J. Ma e . Chem. 2010, 20, 4745-4750 [10] Fai banks, B. D.; Sco , T. F.; Kloxin, C. J.; Anse h, K. S.; Bowman, C. N. Mac omolecules 2009, 42, 211-217 [11] Hoyle, C. E.; Bowman, C. N. Angew. Chem. In . Ed. 2010, 49, 1540-1573 [12] Jones, M.; Man o ani, G.; Ryan, S.; Wang, X.; B ay, D.; Haddle on, D. Chem. Commun. 2009, 5272-5274 [13] Dondoni, A. Angew. Chem. In . Ed. 2008, 47, 8995-8997 [14] Black, M.; Rawlins, J. Eu . Polym. J. 2009, 45, 1433-1441 Pàg. 48 Explo an no es ies pe a la polime i zació d’àcids g assos: Tiolac ones [15] Li, Q.; Zhou, H.; Hoyle, C. Polyme 2009, 50, 2237-2245 [16] Tü unz, O,; Meie , M. A. R. Mac omol. Rapid Commun. 2010, 31, 1822-1826 [17] Des oches, M.; Caillol, S.; Au e gne, R.; Bou e in, B.; Da id, G. Polym. Chem. 2012, 3, 450-457 [18] Lluch, C.; Lligadas, G.; Ronda, J. C.; Galià, M.; Cádiz, V. Mac omol. Rapid Commun. 2011, 32, 1343-1351 [19] Van de S een, M.; S e ens, C. V. ChemSusChem. 2009, 2, 692-713 [20] González-Paz, R. J.; Lluch, C.; Lligadas, G.; Ronda, J. C.; Galià, M.; Cádiz, V. J. Polym. Sci. Pa A: Polym. Chem. 2011, 49, 2407-2416 [21] Espeel, P.; Goe hals, F.; Du P ez, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1678-1681 [22] He manson, G. T. Func ional Ta ge s in Bioconjuga e Techniques: Bioconjuga e chemis y, 2ª Edició; Else ie , Ox o d, 2008; 3-32 [23] Kha asch, M. S.; Read, R. J.; Mayo, F. R. Chem. Ind. 1938, 57, 752-754 [24] Duan, G.; Smi h J V. H.; Wea e , D. F. Molec. Phys. 2001, 99, 1689-1699 [25] Sib ian-Vazquez, M.; Escobedo, J. O.; Samoei, G. K.; S ongin, R. M. P oc. Na l. Acad. Sci. 2009, 107, 551-554 [26] Schöneich, C. Chem. Res. Toxicol. 2008, 21, 1175-1179