Resumen

      La presente tesis doctoral titulada “Sensores cromo-fluorogénicos  para compuestos potencialmente peligrosos” está centrada en el diseño y la síntesis de dosímetros químicos colorimétricos y de nanopartículas híbridas orgánico-inorgánicas para la detección visual de simulantes de agentes nerviosos y por extensión de los propios agentes nerviosos. La detección de este tipo de sustancias es muy importante debido a su elevada toxicidad y a la posibilidad de que sean utilizadas indiscriminadamente por parte de grupos terroristas. Los ejemplos de sensores químicos para este tipo de sustancias descritos en la literatura son, en su mayoría, sensores o dosímetros químicos fluorogénicos y por tanto requieren para su utilización de equipos relativamente sofisticados. Es por ello que se decidió desarrollar nuevos sistemas colorimétricos que permitieran una detección visual “a simple vista” de este tipo de sustancias químicas. Los agentes nerviosos son compuestos organofosforados que tienen carácter electrofílico y por tanto reaccionan con nucleófilos. Así, en primer lugar, se diseñaron y evaluaron con éxito tres sistemas de recepción con grupos nucleófilos que fueron incluidos en cromóforos de tipo dador-aceptor y que permitieron el desarrollo de tres nuevas familias de reactivos o sondas colorimétricas para la detección de agentes nerviosos. 
      Las dos primeras familias de reactivos colorimétricos desarrollada en esta tesis doctoral esta basada en colorantes de tipo azoico. En la primera de ellas el sistema de recepción esta basado en dos reacciones consecutivas, fosforilación de un alcohol alifático primario y posterior reacción de ciclación intramolecular con un amina terciaria aromática, la N,N-dimetilanilina, para formar una sal de amonio. En este caso, y debido al carácter electrón-dador de la N,N-dimetilanilina, este sistema de recepción actúa como grupo dador en el colorante azoico. Siguiendo este enfoque se consiguió sintetizar y evaluar con éxito tres reactivos colorimétricos que permitieron una detección visual de los simulantes de agentes nerviosos tanto en disolución en medio orgánico como en mezclas acetonitrilo/agua. También se comprobó que estos reactivos colorimétricos pueden ser incluidos en soportes sólidos para la preparación de sistemas de detección de agentes nerviosos en fase gas. La segunda familia de colorantes azoicos, utilizada como reactivos colorimétricos para simulantes de agentes nerviosos, esta basada en la reactividad nucleofílica del átomo de nitrógeno de la piridina. Debido al carácter electrón-aceptor de la piridina esta actúa como grupo aceptor en el colorante azoico. Haciendo uso de esta nueva aproximación se diseñaron y sintetizaron distintos colorantes azoicos con piridinas como grupos aceptores y se comprobó que eran capaces de reaccionar y por tanto detectar los simulantes de agentes nerviosos empleados en el estudio. También se evaluó con éxito la detección en fase gas de los simulantes de agentes nerviosos empleados.
      La última familia de reactivos colorimétricos esta basada en derivados de diarilmetanol y triarilmetanol, conocidos como carbinoles, y permite una detección visual de los agentes nerviosos mediante la aparición de color a partir de disoluciones incoloras. El sistema de detección es la fosforilación de un alcohol alifático, secundario o terciario, y la posterior  eliminación del derivado de fosfato que se forma para generar un carbocatión. Esta secuencia de reacciones permite la aparición de una banda de transferencia de carga que cae dentro del rango visible del espectro electromagnético dado que se forma un producto coloreado. 
      Finalmente se describe la detección cromogénica de simulantes de agentes nerviosos mediante el control del transporte de masa a la superficie de nanopartículas de sílice bifuncionalizadas. El enfoque que se llevó a cabo para la detección cromogénica implica el uso de nanopartículas de sílice funcionalizadas con dos subunidades diferentes, grupos tiol y alcoholes alifáticos. El papel de los grupos tiol (inhibidor) es actuar como grupo reactivo frente a un colorante que actúa como indicador. Se eligió los grupos  hidroxilos como responsables del control del acceso del colorante al inhibidor, ya que son capaces de reaccionar con los simulantes de agentes nerviosos produciendo esteres fosfóricos. Estos son muy voluminosos y son capaces de impedir la reacción entre el indicador y los grupos tiol permitiendo la detección de los agentes nerviosos tanto en disolución como en fase gas.