Determinación de constantes de acidez de compuestos piperidínicos, morfolínicos y tiomorfolínicos con propiedades antihipertensivas y evaluación de su capacidad antioxidante - Islas Martínez, José Manuel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2014)
In this work, physico-chemical characterization studies of piperidinic, morpholinic and thiomorpholinic derivatives of phenol compounds with antihypertensive and antiarrhythmic properties (LQMs) were undertaken. In the first place a systematic study (experimental and theoretical) of the pKa vaues of four piperidinic LQMs was carried out in order to describe the behavior of the substituents in the para- position to phenol group on the acidity and deprotonation order of the molecules. In the second place, the acidity constants and antioxidant properties of piperidinic, morpholinic and thiomorpholinic derivatives LQMs, bis and tris phenolic, were determined to investigate other possible applications of these kind of compounds. Stability tests of all LQM’s compounds were performed in order to find the time interval of work, besides the optimum working concentrations were obtained in order to have good absorbency readings. The acidity constants for the four piperidinic compounds LQM344, LQM345, LQM346 and LQM351 were determined by UV-Vis spectrophotometry (acid-base titration) at pseudo-physiological conditions (37°C and 0.15 M ionic strength). The acidity constants of the four compounds were determined by the Capillary Zone Electrophoresis (CZE) technique, in order to compare the values determined with those obtained by UV-Vis spectroscopy. In general, a good agreement between both techniques was found. The theoretical study of the four piperidinic compounds was also carried out by DFT to discuss the relative acidity of the protons the molecules. A methodology to calculate the pKa values was established, that can be extended to other LQM compounds; and the calculated values have a correlation with the experimental values. The deprotonation mechanisms were obtained by the theoretical study of the four compounds. The presence of the nitro group in the para- position to the phenol site significantly increases the acidity of the phenolic proton, which is due to the electron acceptor character of the substituent. Moreover, the entire set of pKa values decreases when this substituent, suggesting that also influences the acidity of the protons on the N atoms of the piperidine group, despite of the presence of a methylene group between piperidines and the phenolic ring. The neutral species LQM344 and LQM35 are zwitterionic and, while in the case of LQM346 and LQM351 are neutral molecular species. In addition, the different character can play a significant role in the efficiency of the molecules studied to cross the lipid membrane. Furthermore, the pKa values of other two piperidinic compounds (LQM335 y LQM336): morpholinic compounds (LQM310 y LQM323), tihiomorpholinnic compounds (LQM322 y LQM329); using UV-visible spectrophotometry and CZE techniques. The pKa values were obtained with the aid of SQUAD program for both UV-Vis Spectrophotometry and CZE, the experimental conditions for the first technique are as follows: T= 37 °C and 0.15 M ionic strength (I), for the second T=37 °C and 0.05 M (I) providing a good correlation between values obtained from pKa with both techniques. Finally, the antioxidant capacity of the piperidinic, morpholinic and thiomopholinic compounds was evaluated, using the 1,1-difenil-2-picril-hidrazilo (DPPH) as free radical. From all the LQMs, the LQM322 compound (the thiomorpholinic derivative of pyrogallol) show the best antioxidant capacity in relation with the 6-hidroxi-2,5,7,8-tetrametilcomo-2- carboxylic acid (troxol), the antioxidant of reference.; En este trabajo se realizaron estudios de caracterización físico-química de derivados piperidínicos, morfolínicos y tiomorfolínicos (LQMs) con propiedades antihipertensivas y antiarrítmicas. En primer lugar, se realizó un estudio sistemático (experimental y teórico) de los valores de pKa de cuatro LQMs piperidínicos, este estudio fue llevado a cabo para describir el efecto de los sustituyentes en la posición para del grupo del fenol en la acidez y orden desprotonación de las moléculas. En segundo lugar, las constantes de acidez y propiedades antioxidantes de los derivados LQMs piperidínicos, morfolínicos y tiomorfolínicos, de dos y tres OH fenólicos, fueron determinadas para investigar otras posibles aplicaciones de estas clases de compuestos. Las pruebas de estabilidad de todos los compuestos LQMs fueron realizadas para encontrar el intervalo de tiempo de trabajo, así como las concentraciones de trabajo óptimas, éstas últimas con el objetivo de tener buenas lecturas de absorbancia. Las constantes de acidez de los cuatro compuestos piperidínicos LQM344, LQM345, LQM346 y LQM351 fueron determinadas por Espectrofotometría UV-Vis (valoraciones ácido-base) a condiciones pseudofisiológicas (37°C y fuerza iónica 0.15 M). Las constates de acidez de los cuatro compuestos fueron determinadas por la técnica Electroforesis Capilar de Zona (CZE) para comparar los valores determinados con aquellos obtenidos con Espectrofotometría UV-Vis. En general, se encontró una buena relación entre ambas técnicas. El estudio teórico de los cuatro compuestos piperidínicos fue llevado a cabo por DFT para discutir la acidez relativa de los protones en las moléculas. Una metodología para calcular los valores de pKa fue establecida para ser extendida a otros compuestos LQMs; los valores calculados tienen una correlación con los valores experimentales. Los mecanismos de desprotonación fueron obtenidos a partir del estudio teórico de los cuatro compuestos. La presencia del grupo nitro en el sitio para del fenol, aumenta significativamente la acidez del protón fenólico, que se explica por el carácter electrónaceptor de este sustituyente. Por otra parte, todo el conjunto de valores de pKa disminuye cuando este sustituyente está presente, lo que sugiere que también influye en la acidez de los protones en los átomos de N de los grupos piperidínicos, a pesar de la presencia de un grupo metileno entre piperidinas y el anillo fenólico. Las especies neutras del LQM344 y LQM345 son zwiteriónicos, mientras que en el caso del LQM346 y LQM351 son especies neutras moleculares. Además, este carácter diferente puede desempeñar un papel significativo en la eficiencia de las moléculas estudiadas para el cruce de la membrana lipídica. Además los valores de pKa de otros dos compuestos piperidínicos (LQM335 y LQM336): compuestos morfolínicos (LQM310 y LQM323), compuestos tiomorfolínicos (LQM322 y LQM329); se obtuvieron empleando las técnicas Espectrofotometría UV-visible y CZE. Los valores de pKa se obtuvieron con el programa SQUAD para Espectrofotometría UVVis y CZE, las condiciones experimentales para la primera técnica son las siguientes, T= 37 °C y 0.15 M fuerza iónica (I), para la segunda T=37 °C y 0.05 M (I) obteniendo buena correlación entre los valores obtenidos de pKa con ambas técnicas. Finalmente, la capacidad antioxidante de los compuestos piperidínicos, morfolínicos y tiomorfolínicos, fueron evaluados usando el radical libre 1,1-difenil-2-picril-hidrazilo (DPPH). De todos los LQM´s el compuesto LQM322 presentó la mejor capacidad antioxidante en relación con el antioxidante de referencia 6-hidroxi-2,5,7,8- tetrametilcromo-2-ácido carboxílico (trolox).