• agenti diagnostici
• alchini
• alkynes
• complessi metallo carbonile
• diagnostic agents
• metal carbonyl complexes
• renio
• rhenium
• three components
• tre componenti

Gli agenti diagnostici sono strumenti potenti e versatili che giocano un ruolo cruciale non solo nella diagnosi di molte malattie attraverso l’imaging anatomico o funzionale in vivo, ma anche nella ricerca biomedica e nell’ottimizzazione delle terapie. Queste sonde vengono utilizzate per rilevare, misurare e visualizzare specifiche biomolecole all’interno di cellule e tessuti. In questo contesto, i complessi metallo-carbonile emergono come potenziali strumenti per il bio-imaging. Questi complessi sono derivati organometallici caratterizzati dalla presenza di gruppi carbonile (CO) coordinati ad uno ione di un metallo di transizione (e.g. ferro, rutenio, tecnezio o renio) e possiedono diverse caratteristiche che li rendono interessanti per applicazioni in questo ambito come la stabilità e versatilità chimica e quindi la possibilità di essere legati a porzioni biorilevanti che potrebbero favorirne la selettiva distribuzione in particolari comparti dell’organismo per evidenziarne eventuali stati patologici. Una delle tecniche ancora poco studiate per il bio-imaging è la spettroscopia a infrarossi (IR), un metodo non invasivo e con una buona risoluzione, che sfrutta il fatto che i tessuti biologici e le cellule presentano una zona di “trasparenza” nello spettro IR fra 1800 e 2200 cm-1. In questo contesto, i complessi metallo-carbonile, mostrando intense bande di assorbimento in questa regione di “trasparenza” dovute al legame CO, possono essere considerati una valida strategia da sfruttare nel bio-imaging tramite spettroscopia IR. Il mio lavoro di tesi si è incentrato sullo sviluppo di potenziali sonde molecolari che assorbono in questa finestra di “trasparenza”, studiando nel dettaglio i complessi di renio-tricarbonile e la loro sintesi mediante la reazione a “tre componenti”. Questa reazione è un approccio innovativo e rapido che prevede in un singolo passaggio sintetico la reazione tra una specie fac-Re(CO)3+, un donatore di ciclopentadiene ed un nucleofilo (Nu-), in modo tale da ottenere dei complessi ciclopentadienil renio tricarbonile (η5-CpRe(CO)3). In letteratura sono riportati diversi esempi di nucleofili efficaci per questo tipo di reazione come gli acidi carbossilici e soprattutto gli acidi boronici che consentono di formare nuovi legami C-C stabili, permettendo l’attacco di porzioni biorilevanti al complesso di renio. Tuttavia, gli acidi carbossilici forniscono legami esterei con i complessi CpRe(CO)3, che sono di conseguenza labili dal punto di vista metabolico. Gli acidi aril/vinilboronici, invece, portano alla formazione di legami carbonio-carbonio fra la porzione biorilevante ed il complesso; tuttavia, risultano a volte piuttosto complicati da sintetizzare. Pertanto, vi è ancora un ampio spazio per la scoperta di nuovi nucleofili da impiegare in questa reazione. L’oggetto di questa tesi è stato quello di studiare il possibile impiego di alchini terminali come nucleofili al carbonio non funzionalizzati, direttamente nella reazione a “tre componenti”; inoltre ho lavorato all’ottimizzazione della procedura sintetica della reazione a “tre componenti” e parallelamente ho confrontato l’esito derivante da un’altra importante reazione sintetica fornita dalle porzioni alchiniche, rappresentata dalla nota reazione di cross-coupling di Sonogashira, analizzandone i vantaggi, i limiti e le possibili applicazioni.

Diagnostic agents are powerful and versatile tools that play a crucial role not only in diagnosing many diseases through anatomical or functional imaging in vivo but also in biomedical research and therapy optimization. These probes are used to detect, measure, and visualize specific biomolecules within cells and tissues. In this context, metal-carbonyl complexes are emerging as potential tools for bio-imaging. These complexes are organometallic derivatives characterized by the presence of carbonyl (CO) groups coordinated to a transition metal ion (e.g., iron, ruthenium, technetium, or rhenium) and possess several characteristics that make them interesting for applications in this field, such as chemical stability and versatility, enabling them to be linked to bio-relevant moieties that could promote selective distribution in particular compartments of the organism to highlight potential pathological states. One of the less studied techniques for bio-imaging is infrared (IR) spectroscopy, a non-invasive method with good resolution that exploits the fact that biological tissues and cells have a "transparency" window in the IR spectrum between 1800 and 2200 cm-1. In this context, metal-carbonyl complexes, showing intense absorption bands in this "transparency" region due to the CO bond, can be considered a valid strategy for bio-imaging via IR spectroscopy. My thesis work focused on developing potential molecular probes that absorb in this "transparency" window, studying in detail rhenium-tricarbonyl complexes and their synthesis via the "three-component" reaction. This reaction is an innovative and rapid approach that, in a single synthetic step, involves the reaction between a fac-Re(CO)3+ species, a cyclopentadiene donor, and a nucleophile (Nu-), to obtain cyclopentadienyl rhenium tricarbonyl complexes (η5-CpRe(CO)3). The literature reports several examples of effective nucleophiles for this type of reaction, such as carboxylic acids and especially boronic acids, which allow the formation of new stable C-C bonds, enabling the attachment of bio-relevant moieties to the rhenium complex. However, carboxylic acids provide ester bonds with CpRe(CO)3 complexes, which are consequently labile from a metabolic point of view. Aryl/vinylboronic acids, on the other hand, lead to the formation of carbon-carbon bonds between the bio-relevant moiety and the complex; however, they are sometimes rather complicated to synthesize. Therefore, there is still ample room for the discovery of new nucleophiles to be used in this reaction. The aim of this thesis was to study the possible use of terminal alkynes as unfunctionalized carbon nucleophiles directly in the "three-component" reaction; furthermore, I worked on optimizing the synthetic procedure of the "three-component" reaction and, in parallel, compared the results derived from another important synthetic reaction provided by alkyne moieties, represented by the well-known Sonogashira cross-coupling reaction, analyzing its advantages, limitations, and possible applications.