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Sono stati utilizzati ed ottimizzati metodi spettroscopici di risonanza magnetica nucleare (NMR) per lo studio dei fenomeni di riconoscimento molecolare chirale originati da selettori di varie classi, di origine naturale o di sintesi. Sono stati presi in considerazione ausiliari chirali di tre classi principali, ciclodestrine, resorcareni e alcaloidi, in connessione con le loro ormai consolidate applicazioni in ambito analitico o biotecnologico o nella prospettiva di loro possibili applicazioni negli stessi settori.
Tra le ciclodestrine, sono state indagate ciclodestrine a carattere lipofilico (octakis(3-O-butanoil-2,6-di-O-pentil)-γ-ciclodestrina, (2,3-di-O-acetil-6-O-terz-butildimetilsilil)-α-, β-, e γ-ciclodestrine) e idrofilico (eptakis(6-deossi-6-tio)-β-ciclodestrina, 6-monodeossi-6-mono(N-(L)-tirosinil)-β-ciclodestrina, carbossimetil-β-ciclodestrina.
Le prime sono state studiate in relazione alla loro ampia diffusione in gas-cromatografia. Ne sono state studiate le caratteristiche conformazionali e i meccanismi d’interazione con enantiomeri di composti fluorurati e non, in solventi apolari. In questo modo è stato puntualizzato il peso relativo di processi di inclusione e processi di interazione superficiale, evidenziando il ruolo della presenza di tracce di umidità sull’enantioselettività, in connessione con gli analoghi effetti riscontrati in ambito gas-cromatografico e impiegando sensori capacitivi. Gli studi NMR hanno anche permesso di sviluppare un metodo veloce ed efficiente per la determinazione della purezza enantiomerica e configurazione assoluta di composti fluorurati.
Tra le ciclodestrine idrofiliche, la eptakis(6-deossi-6-tio)-β-ciclodestrina è stata utilizzata per la preparazione di nanoparticelle di oro, solubili in acqua, ed è stata studiata tramite la tecnica NMR DOSY la dipendenza delle dimensioni di nanoparticelle coniugate alla ciclodestrina dalla concentrazione del metallo e dal rapporto metallo/ciclodestrina. Sono state anche condotte prove di complessazione della 2’-deossicitidina a confronto con la eptakis(6-deossi-6-tio)-β-ciclodestrina pura e con 1-tio-β-D-glucosio, modello della unità strutturale della ciclodestrina. Della ciclodestrina contenente il pendaglio tirosinile (6-monodeossi-6-mono(N-(L)-tirosinil)-β-ciclodestrina) è stata accuratamente definita la conformazione in soluzione e ne sono state studiate le proprietà complessanti ed enantiodiscriminanti in presenza di miscele enantiomeriche di amminoacidi e dipeptidi. La ciclodestrina mostra particolare affinità per l’amminoacido tirosina. La carbossimetil-β-ciclodestrina è stata studiata a confronto con la β-ciclodestrina nativa in soluzioni contenenti ketotifene fumarato in relazione alla loro capacità di agire nel trasporto e rilascio controllato di farmaci.
Di tutte le suddette ciclodestrine è stata accuratamente definita la conformazione in soluzione impiegando metodi mono e bidimensionali di rilevazione degli effetti NOE oltre a tecniche di misura delle velocità di rilassamento mono e biselettivo. Metodi spettroscopici NMR sono stati inoltre utilizzati e di volta in volta ottimizzati per lo studio dei fenomeni di riconoscimento molecolare chirale originati da tali selettori.
Relativamente ai selettori di tipo resorcarenico è stato invece realizzato uno studio volto a razionalizzare i risultati di studi di cinetica in fase gassosa riguardanti, in particolare, i complessi formati dai due resorc[4]areni enantiomerici (R,R) ed (S,S)R(C)dpeda con la 2’-deossicitidina (DC). I modelli di interazione derivanti dallo studio NMR hanno evidenziato la possibile origine della reattività assai differenziata che è stata riscontrata in fase gassosa.
Al fine di valutare l’eventuale influenza sui processi di aggregazione da parte di variazioni nella struttura del substrato chirale, sono state indagate anche le caratteristiche dei complessi formati da suddetti resorcareni enantiomerici
R(C)dpeda con alcuni analoghi strutturali della deossicitidina.
Infine, la prospettiva di ottenere selettori sempre più versatili ed efficienti per spettroscopia NMR ha suggerito di coniugare le capacità enantiodiscriminanti degli alcaloidi con quelle di selettori di tipo diammidico. Sono state, quindi, esplorate due diverse vie di coniugazione chinina-selettore diammidico che hanno permesso di ottenere quattro selettori chirali, due derivati diastereoisomerici nei quali una catena diammidica è stata legata covalentemente al sito C9 della chinina ((S)-QuiPhe ed (R)-QuiPhe covalenti) e due derivati diastereoisomerici di tipo ionico (S)-QuiPhe ed (R)-QuiPhe ionici) ottenuti per salificazione dell’azoto chinuclidinico. Tali derivati della chinina sono stati impiegati quali agenti solvatanti chirali per spettroscopia NMR in esperimenti di enantiodiscriminazione di α-amminoacidi N-trifluoroacetilati e l’influenza della variazione di configurazione assoluta del centro chirale del gruppo derivatizzante diammidico nei processi di riconoscimento molecolare è stata accuratamente valutata per le due coppie di CSA diastereoisomerici. Uno studio NMR in soluzione dei meccanismi d’interazione selettore/substrato chirale ha permesso di razionalizzare i risultati degli esperimenti di riconoscimento molecolare.