Síntesis verde de líquido iónico a base de quinolina
Summary
En el presente trabajo, dilucidamos la síntesis verde de líquido iónico (IL) a base de quinoleína, a saber, bromuro de 1-hexadecilquinolina-1-io {[C16quin]Br} mediante la mezcla de quinolina con un exceso de 1-bromohexadecano, junto con su caracterización detallada mediante resonancia magnética nuclear y mediciones espectroscópicas infrarrojas.
Abstract
La amenaza cada vez mayor de la resistencia a los antimicrobianos (RAM) pone en peligro la potencia de los antibióticos predominantes contra las infecciones que brotan incesantemente y que son generadas por bacterias, virus, parásitos y hongos, lo que representa una gran amenaza para la salud y el bienestar humanos. En este sentido, varias moléculas novedosas han demostrado su valía, siendo los líquidos iónicos (IL) una de las alternativas más ecológicas, no volátiles y térmicamente estables a los antimicrobianos existentes, con un alto potencial de solvatación y una baja presión de vapor. Además, la utilización de estas entidades tanto para estabilizar como para desestabilizar las estructuras de proteínas y mejorar la actividad enzimática ha aumentado aún más su potencial en la industria biomédica. Con esto en mente, presentamos la síntesis y caracterización verde de IL a base de quinoleína, debido a su inmensa potencia antimicrobiana, con baja citotoxicidad y gran actividad de chaperonas artificiales. En este caso, la maniobra del enfoque de síntesis de un solo recipiente en condiciones de reacción más ecológicas y sin disolventes no solo mejoró la eficiencia de la reacción, sino que también aumentó el rendimiento químico. La pureza de la IL sintetizada se corroboró mediante resonancia magnética nuclear (RMN) 1H, RMN 13C y espectroscopía infrarroja (IR). El potencial biológico del compuesto sintetizado se valida aún más mediante el análisis de sus propiedades de absorción, distribución, metabolismo, excreción y toxicidad (ADMET) y se autentifica mediante un ensayo de difusión en disco.
Introduction
El crecimiento monumental de la población mundial explica un tremendo incremento en el consumo de una amplia gama de productos básicos en los últimos años, incluidos alimentos, medicamentos y otros productos cruciales para el sustento de los organismos mortales. Esto ha vigorizado la búsqueda de nuevos compuestos químicos con propiedades excepcionalmente especializadas, ecológicamente racionales y beneficiosas en todo el mundo. Los líquidos iónicos (IL) han demostrado ser felices en este sentido. La implicación de estos compuestos en el ámbito científico ha impulsado nuevas iniciativas en la investigación de tecnologías químicas contemporáneas1. A diferencia de los enfoques convencionales, la utilización de IL no solo facilita condiciones de reacción progresivas, sino que también promueve una estrategia personalizada para abordar diversos desafíos bioquímicos relacionados con la investigación y el desarrollo experimentales2.
Típicamente, las IL son sales estables constituidas por cationes (orgánicos) y aniones (inorgánicos), que poseen un punto de fusión inferior a 100 °C3. Siguiendo los 12 principios de la química verde, empíricamente, estos son sustitutos convincentes de los disolventes orgánicos habituales4. Las asombrosas propiedades asociadas con la utilización de estos compuestos abarcan una gran conductividad intrínseca, polaridad, tendencia a la solvatación, estabilidad térmica, no volatilidad, acidez/basicidad, hidrofilicidad/hidrofobicidad y sintonización, lo que hace que los IL sean los más adecuados para la investigación experimental5.
Aparte de las aplicaciones expansivas de varias clases de IL en la síntesis orgánica moderna6, la catálisis7 y varios procesos electroquímicos que involucran sensores8, actuadores9, baterías10 y celdas de combustible11, en los últimos años, esta clase de compuestos ha recibido un reconocimiento trascendental en el campo de la biomedicina a la luz de la RAM. Las pruebas actuales revelan que las IL a base de imidazolio, piridina, colina y pirrol son extremadamente efectivas como agentes terapéuticos debido a su alta carga e hidrofobicidad12. Sin embargo, los homólogos a base de quinolina todavía se consideran los más potentes contra los microbios patógenos12. Las aplicaciones biomédicas adicionales que acompañan a esta clase de IL incluyen la actividad de chaperona artificial13, la citotoxicidad contra las células cancerosas14 , así como una excelente capacidad de transporte de fármacos15.
Convencionalmente, la fabricación de IL implica la utilización de medios solventes altamente tóxicos como el diclorometano, el benceno, el tetracloruro de carbono, el dicloroetileno, etc.16, lo que dificulta la biocompatibilidad y eleva la toxicidad del compuesto, haciéndolos indeseables para el uso biológico. Además, el uso de disolventes nocivos en los medios de reacción no solo ralentiza el tiempo de reacción, sino que también aumenta la producción no intencionada de subproductos de desecho liberados al medio ambiente17. Además, el disolvente utilizado en los medios de reacción también influye en el pH del producto final; Por lo tanto, su eliminación al final de la reacción es vital, especialmente cuando el compuesto deseado está destinado a ser utilizado para sistemas biológicos relacionados con proteínas. Por lo tanto, mantenerse alejado del uso de dicho solvente es favorable en el ámbito de la química verde.
En este estudio, reportamos la síntesis en un solo recipiente de un13 IL biocompatible y no tóxico, a saber, bromuro de 1-hexadecilquinolina-1-io, utilizando una ruta más verde. La estrategia actual omite la utilización de un solvente molecular, aprovechando la capacidad de auto-resolución del IL formado dentro de la mezcla de reacción, promoviendo una alta eficiencia de reacción y rendimiento químico. La reacción de Menschutkin18constituye la base de la metodología de síntesis actual. La pureza del compuesto sintetizado se sondea mediante RMN y espectroscopía IR. El perfil farmacocinético del compuesto y la toxicidad se investigaron a través de los estudios ADMET. Además, en el estudio también se ha demostrado el potencial antimicrobiano de la IL sintetizada contra la cepa patógena de Candida albicans .
Protocol
Representative Results
Discussion
Últimamente, los IL han divulgado varias implementaciones prometedoras en el campo de las ciencias bioquímicas, incluida la actividad de repliegue de proteínas/chaperonas, vehículos de administración de fármacos y/o catalizadores en varias reacciones orgánicas. Sus interesantes propiedades fisicoquímicas, como la sintonización, la biocompatibilidad, la solubilidad, la sostenibilidad, la estabilidad, etc., los han convertido en candidatos potenciales para el desarrollo de nuevos …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen el apoyo financiero de la subvención recibida de ICMR, Gobierno de la India, Delhi-110029 [No./ICMR/ 52/06/2022-BIO/BMS]. Los autores también desean agradecer a la Instalación Universitaria de Ciencia e Instrumentación (USIC) de la Universidad de Delhi por brindar la ayuda analítica. Kajal Sharma agradece el apoyo financiero recibido del Departamento de Ciencia y Tecnología a través del programa INSPIRE (IF200397).
Materials
| 1-bromohexadecane | Merck | CAS no.112-82-3 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |
| Ethyl acetate | Merck | CAS no. 205-500-4 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |
| Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectrometer | Jeol, Model: JNM-ECZ 400S | Nil | Nil |
| Quinoline | Merck | CAS no.91-22-5 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |
| Toluene | Merck | CAS no. 108-88-3 | 95% pure (as determined by HPLC analysis) |
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