Transition metal complexes for chromo-fluorogenic detection of carbon monoxide in environmental and biomedical applications

Abstract

La presente tesis doctoral titulada “Complejos metálicos de transición para la detección cromo-fluorogénica de monóxido de carbono en aplicaciones medioambientales y biomédicas” se basa en la utilización de los principios de la Química de la Coordinación para el diseño y desarrollo de nuevos compuestos químicos capaces de detectar monóxido de carbono en aire mediante cambios de color y/o de fluorescencia. La primera familia de sondas colorimétricas que se presenta en el capítulo 3 está basada en unos complejos dinucleares de rodio hexacoordinados con ligandos trifenilfosfina y distintos ácidos carboxílicos. Primeramente, se expone el trabajo desarrollado con el complejo A de fórmula [Rh2(C6H4PPh2)2(O2CCH3)2]·(HO2CCH3)2 capaz de detectar selectivamente y con alta sensibilidad CO tanto en disolución como en aire. En presencia de CO se produce un cambio de color de morado a amarillo, debido a la coordinación del CO en las posiciones axiales del complejo. A continuación se amplia el trabajo con una colección de cinco complejos de rodio (II) B-F adsorbidos en gel de sílice y se estudia su uso como sondas para la detección de CO en aire mediante cambios de color visibles a simple vista. En tercer lugar, se procede a depositar los complejos en papel de celulosa para facilitar su aplicación en la detección práctica de CO. Se elige el complejo D [Rh2[(C6H4)P(C6H5)2]2(O2CCF3)2]· (CF3CO2H)2 como el más sensible a CO en este nuevo soporte y se inserta dentro de un sistema opto-electrónico capaz de cuantificar el CO presente en el aire; mediante la transducción del cambio de color del complejo en una señal eléctrica, y esta señal en un valor de concentración de CO determinado. Finalmente, teniendo en cuenta el papel del CO como agente terapéutico y aprovechando que la coordinación de CO en los complejos de rodio presentados es reversible; se seleccionan los dos complejos dicarbonílicos con cinéticas de liberación de CO en disolución más lentas A·(CO)2 y F·(CO)2 de fórmulas [Rh2[(C6H4)P(C6H5)2]2(O2CCH3)2]·(CO)2 y [Rh2[(m-CH3C6H3)P(m- CH3C6H4)2]2(O2CCH3)2]·(CO)2) como posibles moléculas liberadoras de CO (CO-RMs) a utilizar en estudios sobre inhibición de agentes indicadores de inflamación celular (ver capítulo 4). En la segunda parte de esta tesis doctoral se ha preparado una colección de vinil complejos de rutenio y de osmio G-K funcionalizados con grupos dadores de electrones (pireno, tolueno y benceno) y con un grupo aceptor de electrones (2,1,3-benzotiadiazol (BTD)). Estos complejos son coloreados, ya que presentan una banda de transferencia de carga. En presencia de CO se produce el desplazamiento del BTD con el consiguiente cambio de color (ver capítulo 5). En primer lugar, para posibilitar la detección fluorogénica de CO, se ha preparado el complejo G mediante el anclaje del fluoróforo pirenilvinilo como ligando dador de electrones del complejo de rutenio (II). En presencia de CO y mediante el desplazamiento del BTD se consigue un aumento de fluorescencia observable incluso a simple vista. Para concluir la segunda parte de la tesis se han sintetizado cuatro complejos más, H-K, dos de rutenio y dos de osmio; que han sido utilizados también para detectar CO en aire. Para la preparación de estas sondas también se ha utilizado gel de sílice como soporte. En presencia de CO se produce el desplazamiento del BTD (colorante) y los complejos metálicos cambian de color, permitiendo así la semicuantificación del CO en los rangos de concentración en que el CO es altamente tóxico incluso para exposiciones cortas.