Diseño, síntesis y estudio de "alfa, gamma"-nanotubos peptídicos

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
FACULTAD DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA
DISEÑO, SÍNTESIS Y ESTUDIO DE
α,γ-NANOTUBOS PEPTÍDICOS
TESIS DOCTORAL
MANUEL AMORÍN LÓPEZ
San iago de Compos ela, 2005
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA FACULTAD DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA
DISEÑO, SÍNTESIS Y ESTUDIO DE
α,γ-NANOTUBOS PEPTÍDICOS
Memo ia que, pa a op a al g ado de Doc o po la
Uni e sidad de San iago de Compos ela, p esen a
MANUEL AMORÍN LÓPEZ
San iago de Compos ela, 2005
D. JUAN R. GRANJA GUILLÁN, PROFESOR TITULAR DEL
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA DE LA UNIVERSIDAD DE
SANTIAGO DE COMPOSTELA:
INFORMA: Que la memo ia adjun a i ulada: “Diseño,
Sín esis y Es udio de α,γ-Nano ubos Pep ídicos” que, pa a
op a al g ado de Doc o en Ciencias Químicas, p esen a D.
Manuel Amo ín López, ha sido ealizada bajo mi di ección,
en los labo a o ios del Depa amen o de Química O gánica.
Conside ando que cons i uye abajo de Tesis, au o izo su
p esen ación en la Uni e sidad de San iago de Compos ela.
Y pa a que así cons e, se expide el p esen e ce i icado en
San iago de Compos ela, a 20 de Julio de 2005.
Fdo.: Manuel Amo ín López Fdo.: Juan R. G anja Guillán

AGRADECIMIENTOS:
Quisie a da las g acias y compa i es e abajo con odas aquellas pe sonas
que de una o ma más o menos ele an e han con ibuido a que es a esis
doc o al haya sido posible.
- En p ime luga , al P o . Juan G anja, po la di ección de es e abajo, su
ayuda, enseñanzas y buenos consejos du an e el e o que supuso el comenza
un p oyec o o almen e no edoso. También a los P o eso es Luis Cas edo, M.
Reza Ghadi i (The Sc ipps Resea ch Ins i u e, La Jolla, CA) y Hagan Bayley
(Uni e sidad de Ox o d) po habe me pe mi ido ene la expe iencia de abaja
en sus labo a o ios.
- Al Minis e io de Educación y Ciencia po la concesión de una beca FPU.
- A los Minis e ios de Educación y Ciencia, y Ciencia y Tecnología (PB97-0524,
SAF2001-3120, SAF2004-01044) y a la Xun a de Galicia
(PGIDT00PXI20912PR, PGIDT02BTF20901PR, PGIDT04BTF209006PR) po
la inanciación de es e abajo.
- A la Uni e sidad de San iago de Compos ela po sus ins alaciones y medios,
en e los que cabe des aca los se icios de apoyo a la in es igación, así como
al pe sonal que en ellos abaja: Se icio de Masas (Es eban, Isabel, e c), RMN
(Manuel, Ramón y Mencha) y Rayos X (An onio).
- A aquellas pe sonas con las que he pasado nume osas ho as en el
labo a o io: los in eg an es del g upo: (Robe o, Rebeca, Ma ía José, e c.), los
écnicos de labo a o io: (Ma ía, Rosa, Áu ea, Mu as, e c.), y odos aquellos que
me han acompañado en el labo a o io du an e es os años (Juan, Jo ge, Emilio,
Ve ónica, C is, Edua do, Iago, Checho, e c.).
- A mis amigos y a odos aquellos de los que me hubiese podido ol ida .
- A mis pad es y a mi he mana con los que he compa ido menos ho as de lo
que me gus a ía du an e es os años.
A mis pad es y a mi he mana.

ABREVIATURAS
δ desplazamien o químico (ppm)
Aa aminoácido
Aib ácido aminoisobu í ico
γ-Ach ácido 3-aminociclohexanoca boxílico
Aca ácido 3-aminocicloalcanoca boxílico
ACN ace oni ilo
Boc e -bu iloxica bonilo
(Boc)2O anhíd ido de di- e -bu oxica bonilo
β3-HAla β-Homoalanina
β3-HLeu β-Homoleucina
β3-HT p β-Homo ip ó ano
c cuad uple e
CD dic oísmo ci cula
Cys cis eína
d doble e
DIC N,N´-diisop opilca bodiimida
DCM diclo ome ano
DIEA diisop opile ilamina
DMAP N,N-dime ilaminopi idina
EDC 1-(3-dime ilaminop opil)-3-e ilca bodiimida
EM espec ome ía de masas
EMAR espec ome ía de masas de al a esolución
EM-IE espec ome ía de masas de impac o elec ónico
eq equi alen e
ES espec ome ía de masas de elec osp ay
FAB masas de bomba deo con á omos ápidos
Fm 9- luo enilme il
Fmoc 9- luo enilme iloxica bonilo
Hag homoalilglicina (ácido 2-aminohex-5-enoico)
HATU hexa luo o os a o de O-(7-azabenzo iazole-1-yl)-
1,1,3,3,- e ame ilu onio
HBTU hexa luo o os a o 2-(1H-benzo iazole-1-yl)-1,1,3,3,-
e ame ilu onio
HOB 1-hid oxibenzo iazol
HPLC c oma og a ía líquida de al a e iciencia
J cons an e de acoplamien o
IE impac o elec ónico
Maldi-To espec ome ía de masas de ionización median e
deso ción po láse asis ida median e ma iz
Maldi-To -A maldi de masas exac as
MBHA esina 4-me ilbenzohid ilamina
MOPS ácido 3-[N-Mo olino]p opanosul onico
MSAR masas de al a esolución
MHz megahe zio
MWNT nano ubo de ca bono o mado po múl iples nano ubos
coaxiales
NMM N-me ilmo olina
PAM esina 4-hid oxime il- enilace amidame ilo
ppm pa es po millón
py pi idina
R ac o de e ención
Rink amida ácido 4-(2´,4´-dime oxi enil-Fmoc-aminome il)
enoxiacé ico
RMN esonancia magné ica nuclea
s single e
SWNT nano ubo de ca bono o mado po un solo nano ubo
coaxial
iple e
TBTU O-(Benzo iazol-1-ilo)-N,N,N´,N´- e ame ilu onio
e a luo obo a o
TEM mic oscopía de ansmisión de elec ones
TFA ácido i luo acé ico
TIS T iisop opilsilano
Tos Tosilo
LEYENDA:
HC-núme o: ciclohexapép idos.
TC-núme o: ciclo e apép idos.
OC-núme o: ciclooc apép idos.
OC3:1-núme o: (3α,1γ)-ciclooc apép idos (3 α-Aa po cada γ-Aa).
CAPÍTULO 1: ESTRUCTURAS TUBULARES
Capí ulo 1
2
Es uc u as ubula es
El desa ollo de ma e iales y es uc u as de amaño cada ez meno cons i uye
uno de los mayo es e os de la ciencia y la ecnología ac uales. El obje i o es ob ene
ma e iales de dimensiones nanomé icas que posean nue as p opiedades ísicas,
elec ónicas o químicas. Las p ime as écnicas pa a p epa a es os ma e iales se basaban
en mé odos ísicos (nano ísica) que suponían la cons ucción de ma e iales median e la
deg adación de o os de mayo es dimensiones ( op-down). Sin emba go, al aumen a el
g ado de minia u ización y complejidad, su ge un p oblema: las pa ículas son de un
amaño demasiado pequeño pa a se ab icadas median e es os p ocesos. Po ello, en los
úl imos años, se ha ecu ido a nue os mé odos basados en p ocesos químicos
(nanoquímica),1 que p e enden su cons ucción median e la manipulación de moléculas
has a alcanza el amaño y la o ma adecuadas (bo om-up). No obs an e, es as
es uc u as son demasiado g andes pa a se sin e izadas median e la o mación
con olada de enlaces co alen es, usando las es a egias clásicas de los químicos
sin é icos, po lo que se ha ecu ido a su o mación a pa i de a ias unidades simples
que se o ganizan y se unen en e sí espon áneamen e median e enlaces no co alen es.
Es a écnica se conoce como au oensamblaje molecula ,2,3 y se basa en equilib ios de
asociación y disociación que conducen a la es uc u a e modinámicamen e más es able,
en la que las dis in as subunidades es án unidas median e ue zas de enlace débil
(puen es de hid ógeno, an de Waals, e c.). Pa a log a la o mación de es as
es uc u as sup amolecula es median e es a écnica, es undamen al el diseño acional
de la/s unidad/es básica/s y el con ol del p oceso de ensamblaje.
Du an e los úl imos ein a años los químicos o gánicos como C am4 y Lehn5
han es udiado las bases de los p ocesos de au oensamblaje, lo que ha pe mi ido
cons ui di e sas es uc u as de mayo o meno complejidad y asen a las bases de una
nue a ama de la química, la química sup amolecula . G acias a es os es udios ambién
se han podido es ablece las bases e modinámicas de los p ocesos de au oensamblaje,
lo que en muchos casos ha pe mi ido p edeci de o ma ap opiada la es uc u a
sup amolecula .
Pa a las cons ucciones sup amolecula es median e p ocesos de au oensamblaje
molecula se emplean odas aquellas ue zas de enlace débil que son esponsables del
es ado de ag egación de la ma e ia, así como de mul i ud de sis emas de au oensamblaje
exis en es an o en la na u aleza como en la química sin é ica. Todas las ue zas
in e molecula es son, en el ondo, in e acciones en e una ca ga posi i a y o a nega i a,
bien sean ca gas o males (iones) pa a da luga a sales, o bien sean dipolos
1) Wou e s, D.; Schube , U. S. “Nanoli hog aphy and Nanochemis y: P obe-Rela ed Pa e ning
Techniques and Chemical Modi ica ion o Nanome e -Sized De ices” Angew. Chem. In . Ed. 2004,
43, 2480-2495.
2) El au oensamblaje molecula consis e en el ensamblaje espon áneo de moléculas pa a o ma
es uc u as es ables y es á di igido po enlaces no co alen es; a di e encia de la au oo ganización,
que es la dis ibución espacial de las moléculas, á omos o iones, buscando un mínimo ene gé ico
donde las posiciones no son ijas ni es án con oladas po la na u aleza química de los mismos;
ejemplos de au oo ganización son: c is ales molecula es, c is ales líquidos, micelas, emulsiones, e c.
Pa a un es udio sob e es os p ocesos, éase: Whi esides, G. M.; Ma hias, J. P.; Se ho, C. T.
“Molecula Sel -Assemby and Nanochemis y: A Chemical S a egy o he Syn hesis o
Nanos uc u es” Science, 1991, 254, 1312-1319.
3) Pa a una isión gene al de la impo ancia de la química sup amolecula y de los p ocesos de
au oensamblaje: Science 2002, 295, 2395-2421 y P oc. Na l. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99, 4762-
5188.
4) C am, D. J. “The Design o Molecula Hos s, Gues s, and Thei Complexes (Nobel Lec u e)” Angew.
Chem. In . Ed. 1988, 27, 1009-1112.
5) Lehn, J.-M. “Sup amolecula Chemis y-Scope and Pe spec i es Molecules, Supe molecules, and
Molecula De ices (Nobel Lec u e)” Angew. Chem. In . Ed. 1988, 27, 89-112.
3

Capí ulo 1
pe manen es o inducidos.6 En e las dis in as ue zas no co alen es u ilizadas en
p ocesos de ensamblaje podemos menciona odas las ue zas no co alen es que se
conocen como débiles ( an de Waals, in e acciones π−π, ion-dipolo, dipolo-dipolo,
e c.); además de es as ue zas, una de las que más habi ualmen e se ha empleado en
química sup amolecula son los puen es de hid ógeno, g acias a su di eccionalidad e
in ensidad, haciéndola más e sá il en es e ipo de p ocesos. Debido a que odas es as
ue zas son muy débiles, los p ocesos de au oensamblaje es án gobe nados po un
conjun o de in e acciones que coope an conjun amen e. El balance ene gé ico es muy
impo an e, en el que la en opía juega un papel muy impo an e ya que los p ocesos de
au oensamblaje suponen la ag egación de múl iples moléculas, po lo que el ac o
en ópico es gene almen e nega i o.
H
R
R
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R
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H
N
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R
R
R
R
S
S
S
S
S
S
S
S
Figu a 1: De echa: Modelo de la es uc u a de los nano ubos de ca bono. Izquie da: Modelo de
au oensamblaje de un nano ubo pep ídico o mado po D,L-ciclopép idos.
Una de las nanoes uc u as de mayo in e és es aquella que posee o ma ubula -
los nano ubos (cilind os huecos de dimensiones nanomé icas)-, po su po encial
aplicación en á eas an di e sas como las ecnologías de sepa ación e inclusión
molecula , ca álisis, ab icación de nano ib as y alamb es mic oscópicos, uso en
disposi i os óp icos y elec ónicos, ehículos pa a la adminis ación de medicamen os,
canales ansmemb ánicos (que a a iesen la memb ana celula ), e c.7 En los úl imos
años se han p epa ado di e sos ipos de nano ubos -que se di e encian en su
composición química-, en e los cuales han adqui ido g an impo ancia los nano ubos de
ca bono y los pep ídicos ( igu a 1). Pa a los nano ubos de ca bono, que se o man po
desca gas eléc icas sob e ca bono g a i o, ya se han encon ado di e sas aplicaciones
ecnológicas como, po ejemplo, pun as de apa a os de AFM (mic oscopio de ue zas
6) Willians, D. H.; Wes well, M. “Aspec s o weak in e ac ions” Chemical Socie y Re iews 1998, 27,
57-62.
7) Ejemplos sob e aplicaciones bio ecnológicas de nano ubos: Ma in, C. R.; Kohli, P. “The Eme ging
Field o Nano ube Bio echnology” Na u e Re iews 2003, 2, 29-37.
4
Es uc u as ubula es
a ómicas) o como mic oconduc o es.8 Los nano ubos pep ídicos se p epa a on median e
p ocesos de au oensamblaje molecula a pa i de ciclopép idos sencillos.9
Hoy en día exis en o os ejemplos de nano ubos o gánicos, unos ob enidos
di ec amen e de la na u aleza y o os a pa i de un abajo de diseño en el labo a o io.
Las es uc u as ubula es más des acadas p epa adas úl imamen e son las o madas po
ciclopép idos10, ciclodex inas,11 oligo enilace ilenos,12 lípidos,13 e c. También exis en
nume osos ejemplos de nano ubos ino gánicos.14
8) Edelmann, F. T. “Fulle ene Pipes, Tube-in- ube Memb anes, and Ca bon-Nano ube Tips: Adding
New Dimensions o Molecula Technology” Angew. Chem. In . Ed. 1999, 38, 1381-1387.
9) a) B ea, R., J.; G anja, J. R. “Sel -Assembly o Cyclic Pep ides in Hyd ogen-Bonded Nano ubes”. In
Dekke Encyclopedia o Nanoscience and Nano echnology; Ma cel Dekke Inc.; 2004, pp 3439-
3457. b) Bong, D. T.; Cla k, T. D.; G anja, J. R.; Ghadi i, M. R. “Sel -Assembling O ganic
Nano ubes” Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 988-1011.
10) Ghadi i, M. R.; G anja, J. R.; Milligan, R. A.; McRee, D. E.; Khazano ich, N. “Sel -assembling
o ganic nano ubes based on a cyclic pep ide a chi ec u e” Na u e 1993, 366, 324-327.
11) Ha ada, A.; Li, J. y Kamachi, M. “Syn hesis o a ubula polyme om h eaded cyclodex ins”
Na u e 1993, 364, 506-518.
12) Moo e, J. S. “Shape-Pe sis en Molecula A chi ec u e o Nanoscale Dimension” Acc. Chem. Res.
1997, 30, 402-413.
13) Schnu , J. M. “Lipid Tubules: A Pa adigm o Molecula ly Enginee ed S uc u es” Science 1993,
262, 16691676.
14) G e a, R. P.; K umeich, F.; Nespe , R. “Oxidic Nano ubes and Nano ods-Aniso opic Modules o a
Fu u e Nano echnology” Angew. Chem. In . Ed. 2002, 41, 2446-2461.
5
Capí ulo 1
1.1. NANOTUBOS DE CARBONO
En 1991, Iijima15 obse ó la o mación de nano ubos de g a i o al p epa a
ule enos median e la e apo ación de ca bono po desca ga de un a co de co ien e
con inua en a mós e a de a gón a baja p esión. En el ex emo nega i o del elec odo de
g a i o apa ecían, además de las pa ículas es é icas espe adas, agujas de g a i o con
diáme os comp endidos en e 4 y 30 nm y longi udes mayo es de 1µm. Dichas agujas
se examina on median e mic oscopia de ansmisión de elec ones (TEM), esul ando
es a compues as cada una de ellas po a ios ubos coaxiales (en e 2 y 50), cuyos
ex emos po lo gene al se encon aban ce ados ( igu a 2). La es uc u a de las capas se
es udió median e mic oscopia de di acción de elec ones; obse ándose que cada ubo
es aba cons i uido po una lámina de hexágonos de ca bono en ollada de mane a
helicoidal ( igu a 2c). Además, la o ien ación de la lámina espec o al eje del cilind o
e a a iable ( igu a 2d). En 1992, el mismo labo a o io p opuso un modelo de
c ecimien o de es as es uc u as que jus i icaba, en e o os hechos, el cie e de los
ex emos de los ubos como causa de la p esencia de pen ágonos y hexágonos (simila es
a los que hay en los ule enos).16
Figu a 2: Supe io : Imagen de mic oscopio de e ec o únel, mos ando una es uc u a helicoidal de 1,3 nm
de diáme o de un nano ubo de ca bono de una única pa ed (SWNT), e imagen de un mic oscopio
elec ónico (TEM) de un nano ubo de ca bono. In e io : Esquema que mues a la disposición helicoidal
de un ubo de ca bono, desen ollado pa a mayo cla idad. Las líneas de hexágonos somb eados desc iben
una hélice al ededo del eje.
15) Iijima, S. “Helical mic o ubules o g aph ic ca bon” Na u e, 1991, 354, 56-58.
16) Iijima, S.; Ajayan, P. M.; Ichihashi, T. “G ow h model o ca bon nano ubes” Phys. Re . Le ., 1992,
69, 3100-3103.
6
Es uc u as ubula es
En 1992, Pede son y B ough on deduje on median e cálculos semiempí icos que
un de e minado ubo de g a i o e a capaz de succiona dos moléculas de HF
(nanocapila idad),17 y p opusie on el uso de es as es uc u as como con enedo es más o
menos selec i os (según las dimensiones de los cilind os) de dis in as moléculas. Al año
siguien e, Iijima y Ajayan consiguie on ellena nano ubos de g a i o con plomo g acias
a la capila idad de és os;18 pos e io men e, incluso se ob u ie on me ales
monodimensionales en el in e io de es os bucky ubos.19
En es os úl imos años se han desa ollado o as écnicas pa a la ob ención de
di e en es ipos de nano ubos.20 És os se clasi ican en dos g andes g upos a endiendo al
núme o de capas que los o man: nano ubos de ca bono o mados po un solo nano ubo
coaxial (SWNTs) y nano ubos de ca bono o mados po múl iples nano ubos coaxiales
(MWNTs). El núme o de capas y su ipo condicionan las p opiedades de los nano ubos,
pudiéndose compo a como ma e iales conduc o es o aislan es.21
Lo más des acable de es os nano ubos son sus po enciales aplicaciones
nano ecnológicas, como po ejemplo, en elec ónica (componen es de ci cui os
elec ónicos), ab icación de “nanocomposi es” (es o es, ib illas mic oscópicas
o madas po un núcleo de me al ecubie o de ca bono), moldes pa a la ob ención de
alamb es nanomé icos, encapsulación de pequeñas can idades de sus ancia (pa a
aisla la, bien de campos eléc icos, bien de la a mós e a), e c.6,22
17) Pede son, M. R.; B ough on, J. Q. “Nanocapilla i y in lu ellene ubules” Phys. Re . Le . 1992, 69,
2689-2692.
18) Ajayan, P. M.; Iijima, S. “Capilla i y-induced illing o ca bon nano ubes” Na u e, 1993, 361, 333-
334.
19) Gue e -Piecou , C.; Le Boua , Y.; Loiseau, A.; Pasca d, H. “Rela ion be ween me al elec onic
s uc u e and mo phology o me al compounds inside ca bon nano ubes” Na u e, 1994, 372, 761-765.
20) Rao, C. N. R.; Go inda aj, A.; Gundiah, G.; Vi ekchand, S. R. C. “Nano ubes and nanowi es” Chem.
Eng. Sci. 2004, 59, 4665-4671.
21) a) Louie, S. G. “Elec onic p ope ies, junc ions, and de ec s o ca bon nano ubes” Top. Appl. Phys.
2001, 80 (Ca bon nano ubes), 113-145. b) Baughman, R. H.; Zakhido , A. A.; de Hee , W. A.
“Ca bon Nano ubes- he Rou e Towa d Applica ions” Science 2002, 297, 787-792.
6) Ejemplos sob e aplicaciones bio ecnológicas de nano ubos: Ma in, C. R.; Kohli, P. “The Eme ging
Field o Nano ube Bio echnology” Na u e Re iews 2003, 2, 29-37.
22) a) Bach old, A.; Hadley, P.; Nakanishi, T.; Dekke , C. “Logic Ci cui s wi h Ca bon Nano ubes
T ansis o s” Science 2001, 294, 1317-1320. b) Ijima, S. “Ca bon nano ubes: pas , p esen , and
u u e” Physica B, 2002, 323, 1-5. Dal on, A. B.; Collins, S e e; Razal, J.; Munoz, E.; Eb on, V. H.;
Kim, Bog G.; Coleman, Jona han N.; Fe a is, John P.; Baughman, R. H. “Con inuous ca bon
nano ube composi e ibe s: p ope ies, po en ial applica ions, and p oblems” Jou nal o Ma e ials
Chemis y 2004, 14, 1-3.
7
Capí ulo 1
Figu a 8: Izquie da: α-hemolisina en una memb ana lipídica. De echa: Acuopo ina.
O o ejemplo na u al de la o mación de canales median e es a es a egia aunque
no de ipo p o eico, es el caso de la an o e icina. Se a a de un mac ociclo poliénico
polihid oxilado que se asocia con una molécula de e goes e ol pa a da un díme o; y a
su ez, es os díme os se asocian en e sí pa a da una sup amolécula compues a po
ocho unidades de an o e icina y e goes e ol ( igu a 9). Dos de es os oc áme os pe mi en
la gene ación de un canal en e los dos lados de una memb ana lipídica, que es la base
del mecanismo de acción de es e agen e an imic obiano. Dado que el e goes e ol no es á
p esen e en células animales, la an o e icina (a pesa de su al a oxicidad) se ha
con e ido en uno de los úl imos ecu sos hospi ala ios pa a el a amien o de
in ecciones sis émicas de hongos como po ejemplo el aspe gilus.
HO H
H
H
H
O
O
O
OH
H
2
N
OH
COOH
H
OHOH
OH
OHOHOHO CH
3
H
3
C
H
3
C
OH
OH
CH
3
H
Figu a 9: Izquie da supe io : An oce a acina. Izquie da in e io : E go es e ol. De echa: An o e icina y
e go es e ol, que se asocian pa a da canales al jun a se con o a unidad equi alen e.
Es e modelo de o mación de nano ubos ha inspi ado a un g an núme o de
químicos en el desa ollo de es a egias e icien es pa a la ob ención de es uc u as
ubula es. Un ejemplo in e esan e lo cons i uyen los abajos de Ma ile y colabo ado es
con polibis enoles, que en memb anas lipídicas se au oensamblan unos con o os
dejando en e ellos un canal cen al, lo que da luga a nano ubos capaces de anspo a
14

Es uc u as ubula es
iones u o as moléculas ( igu a 10).46 De cada enilo cuelga una cadena pep ídica con un
núme o a iable de Aa (3-5); las epulsiones en e los pép idos de e minan que los
enilos se o ien en dejando espacio pa a in e cala o a cadena pep ídica del siguien e
oligo. La o mación de es as hojas plegadas β conduce inalmen e al “ba il molecula ”
median e la asociación de 4 a 6 unidades de oligo enoles. Adicionalmen e, las cadenas
la e ales de los pép idos se disponen p oyec ándose hacia el in e io y el ex e io del
nano ubo de o ma al e na, de al o ma que se pueden modula las p opiedades in e nas
y ex e nas del canal. G acias a es e especial diseño, el g upo de Ma ile ha cen ado su
abajo en el desa ollo de sis emas de anspo e,47 biosenso es,48 sis emas ca alí icos,49
e c.46
Figu a 10: Supe io : Oligobis enoles u ilizados en la sín esis de los ba iles be a y modelo de uno de es os
nano ubos o mados, en el que las dis in as cadenas polipep ídicas se ep esen an median e una lecha.
In e io : Dis in os modelos de nano ubos en memb anas lipídicas p epa ados po el g upo de Ma ile.
46) Sakai, N.; Ma eda, J.; Ma ile, S. “Rigid-Rod Molecules in Biomemb ane Models: F om Hyd ogen-
Bonded Chains o Syn he ic Mul i unc ional Po es” Acc. Chem. Res. 2005, 38, 79-87.
47) a) Sakai, N.; Ma ile, S. “Syn he ic mul i unc ional po es: lessons om igid- od β-ba els” Chem.
Comm. 2003, 20, 2514-2523. b) Talukda , P.; Bollo , G.; Ma eda, J.; Sakai, N.; Ma ile, S “Syn he ic
Ion Channels wi h Rigid-Rod
π
-S ack A chi ec u e ha Open in Response o Cha ge-T ans e
Complex Fo ma ion” J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6528-6529.
48) Das, G.; Talukda , P.; Ma ile, S. “Fluo ome ic De ec ion o Enzyme Ac i i y wi h Syn he ic
Sup amolecula Po es” Science 2002, 298, 1600-1602.
49) Li inchuk, S.; Bollo , G.; Ma eda, J.; Som, A.; Ronan, D.; Shah, M. R.; Pe o e , P.; Sakai, N.;
Ma ile, S. “The modynamic and Kine ic S abili y o Syn he ic Mul i unc ional Rigid-Rod β-Ba el
Po es: E idence o Sup amolecula Ca alysis” J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10067-10075.
15
Capí ulo 1
O o de es os ejemplos u iliza la química de coo dinación como base del
au oensamblaje molecula de unidades ígidas de oligo(3,5-pi idinas) que, al
coo dina se con Pd (II), dan luga a una es uc u a con o ma de p isma hueco; la
longi ud del canal depende del núme o de pi idinas del oligo, mien as que el amaño
del conduc o iene de e minado po la endencia del Pd a adop a , cuando es á unida a
la 1,2-e anodiamina, ángulos de 90º en e las dos pi idinas a las que se coo dina
( igu a 11).50
Figu a 11: Oligo(3,5-pi idina)s de di e en e amaño que se coo dinan a Pd (II).
50) a) Aoyagi, M.; Bi adha, K.; Fuji a, M.; “Quan i a i e Fo ma ion o Coo dina ion nano ubes
Templa ed by Rodlike Gues ” J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7457-7458. b) Aoyagi, M.; Tashi o, S.;
Tominaga, M.; Bi adha, K.; Fuji a, M. “Spec oscopic and c ys allog aphic s udies on he s abili y o
sel -assembled coo dina ion nano ubes” Chem. Comm. 2002, 18, 2036-2037.
16
Es uc u as ubula es
1.3.3. SECCIONES DE UN DISCO QUE SE ENSAMBLAN EN TORNO A
UN EJE CENTRAL DEJANDO UN CANAL INTERNO
Es e e ce modelo se basa en la cons ucción de es uc u as ubula es a pa i de
moléculas capaces de asocia se o mando ose as, que pos e io men e p opaguen su
c ecimien o a lo la go del eje pe pendicula a dicha ose a. Uno de los ejemplos más
espec acula es es la cápside del i us del mosaico del abaco (TMV), que es á
compues o po 2130 subunidades p o eicas idén icas que se en ollan sob e una molécula
de ARN o mada po 6400 esiduos nucleo ídicos. El p oceso de o mación es an
a o able que, en condiciones isiológicas, las unidades básicas se au oensamblan pa a
ecompone un i us que posee in ac a su capacidad in ec i a ( igu a 12). El
au oensamblaje es á ín imamen e ligado a la idea del econocimien o molecula , ya que
el econocimien o de las subunidades guía la cons ucción de la sup amolécula. Las
unidades de p o eína TMV se ensamblan a g an escala con la ayuda del ARN que ac úa
como guía del p oceso.
Figu a 12: Esquema de un p oceso de au oensamblaje del i us del mosaico del abaco, en el que 2130
subunidades se an ensamblando en o no a un eje cen al (cadena de ARN) pa a da luga a las pa ículas
de i us con dimensiones de 300 nm de longi ud.
Los nano ubos de os olípidos13,51 han me ecido especial a ención, pues
cons i uyen o o ejemplo de o mación de nano ubos a pa i de componen es na u ales,
dando luga a la encapsulación de di e sos compues os.52 Dependiendo de las
condiciones y disol en es empleados, las cadenas pola es pueden o ien a se hacía el
ex e io mien as que las cadenas apola es quedan dispues as en el in e io o ice e sa.
La o mación de es os nano ubos es acili ada po las in e acciones hid ó obas en e
cadenas y po la o ma cónica de los os olípidos.
13) Schnu , J. M. “Lipid Tubules: A Pa adigm o Molecula ly Enginee ed S uc u es” Science 1993,
262, 1669-1676.
51) a) Masuda, M.; Shimizu, T. “Lipid Nano ubes and Mic o ubes: Expe imen al E idence o
Usymme ical Monolaye Memb ane Fo ma ion om Unsymme ical Bolaamphiphiles” Langmui
2004, 20, 5969-5977. b) Dang, T. X.; Fa ah, S. J.; Gas , A.; Robe son, C.; Ca aghe , B.; Egelman,
E.; Wilson-Kubalek, E. M. “Helical c ys alliza ion on lipid nano ubes: S ep a idin as a model
p o ein” J. S uc. Biol. 2005, 150, 90-99.
52) Yang, B.; Kamiya, S.; Shimizu, Y.; Koshizaki, N.; Shimizu, T. “Glycolipid Nano ube Hollow
Cylinde s as Subs a es: Fab ica ion o One-Dimensional Me allic-O ganic Nanocomposi es and
Me al Nanowi es” Chem. Ma e . 2004, 16, 2826-2831.
17
Capí ulo 1
Figu a 13: Modelo de nano ubo o mado po un lípido, quedando las cabezas pola es hacia el in e io y
las cadenas apola es hacia el ex e io , dejando un hueco que depende de las ca ac e ís icas de las
moléculas.
Basándose en es e modelo, Pe cec y colabo ado es han desa ollado moléculas
an ipá icas con o ma de cuña que poseen, al igual que los os olípidos, una cadena o
g upo pola en un ex emo del benceno mien as que en las posiciones 3, 4 y 5 se
disponen es cadenas alquílicas. Es as moléculas se ag upan de o ma hexagonal
quedando los g upos hid o ílicos hacia el in e io y los hid o óbicos hacia el ex e io ,
o mando una columna hexagonal que deja un canal in e no ( igu a 14).53
Figu a 14: Esquema del p oceso de au oensamblaje de moléculas an ipá icas con o ma de cuña
desa olladas po el g upo de Pe cec.
Es as es uc u as se au oo ganizan o iginando c is ales líquidos. De es a o ma la
u ilización de cadenas alquílicas adecuadamen e unciona izadas pe mi e su
53) a) Pe cec, V.; Johansson, G.; Unga , G.; Zhou, J. “Fluo ophobic E ec Induces he Sel -Assembly o
Semi luo ina ed Tape ed Monodend ons Con aining C own E he s in o Sup amolecula Columna
Dend ime s Which Exhibi a Homeo opic Hexagonal Columna Liquid C ys alline Phase” J. Am.
Chem. Soc. 1996, 118, 9855-9866. b) Pe cec, V.; Ahn, C.-H.; Be a, T. K.; Unga , G.; Yea dley, D. J.
P. “Coassembly o a Hexagonal Columna Liquid C ys alline Supe la ice om Polyme (s) Coa ed
wi h a Th ee-Cylind ical Bundle Sup amolecula Dend ime ” Chem. Eu . J. 1999, 5, 1070-1083.
18
Es uc u as ubula es
polime ización, dando luga a ma e iales ígidos y po osos que consolidan la es uc u a
ubula a lo la go de odo el sis ema ( igu a 15).54
Figu a 15: Modelos de nano ubos de i ados de 3,4,5- ihid oxibenzoico o mando c is ales líquidos y
pos e io polime ización dando luga a es uc u as po osas ígidas.
De modo simila a como imos en los abajos de Pe cec, las ose as
desa olladas po el g upo de Fenni i se au oensamblan en o no a un eje cen al
( igu a 16),55 o mando anillos de seis miemb os, g acias a la o mación de es puen es
de hid ógeno en e cada subunidad.
Figu a 16: Supe io : Diseño de di e sas moléculas que dan luga a ose as. In e io : Esquema del
au oensamblaje de las ose as desa olladas po el g upo de Fenni i, en el que además del o i icio in e no,
el nano ubo es á deco ado en su pa e ex e na con é e es co ona que pe mi en coo dina Na+.
54) a) Unga , G.; Liu, Y.; Zeng, X.; Pe cec, V.; Cho, W.-D. “Gian Sup amolecula Liquid C ys al
La ice” Science 2003, 299, 1208-1211. b) Zeng, X.; Unga , G.; Liu, Y.; Pe cec, V.; Dulcey, A. E.;
Hobbs, J. K. “Sup amolecula dend i ic liquid quasic ys als” Na u e 2004, 428, 157-160.
55) a) Fennini, H.; Ma hi anan, P.; Vidale, K. L.; She man, D. M.; Hallenga, K.; Wood, K. V.; S owell,
J. G. “Helical Rose e Nano ubes: Design, Sel -Assembly, and Cha ac e iza ion” J. Am. Chem. Soc.
2001, 123, 3854-3855. b) Fenni i, H.; Deng, B.-L.; Ribbe, A. E. “Helical Rose e Nano ubes wi h
Tunable Chi op ical P ope ies” J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11064-11072. c) Mo alez, J. G.; Raez,
J.; Yamazaki, T.; Mo ku i, K. “Helical Rose e Nano ubes wi h Tunable S abili y and Hie a chy” J.
Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8307-8309.
19

Capí ulo 1
O as moléculas que se ensamblan siguiendo es e modelo lo cons i uyen los
calixa enos. A wood y colabo ado es han sin e izado p-sul ona ocálix[4]a eno que se
au oensamblan dando luga a nano ubos, g acias a la adición de N-óxidos de pi idina, y
que se coo dinan con iones Na+ de los sul a os.56 El g upo de Kim ambién ha empleado
calixa enos en la o mación de sus nano ubos, que han sido usados como moldes pa a la
o mación de nanohilos de pla a. Las subunidades de cálix[4]hid oquinonas se an
au oensamblando a modo de ose as, g acias a la o mación de puen es de hid ógeno
en e los g upos enólicos. El bajo po encial de oxidación de las hid oquinonas se
emplea pa a induci la o mación de hilos me álicos de Ag de 0,4 nm de diáme o
cuando los nano ubos se ponen en p esencia de sales de pla a ( igu a 18).57
Figu a 17: Nano ubos o mados po calixa enos log ados en el g upo de A wood.56
Figu a 18: A: Visión de los nano ubos de cálix[4]hid oquinonas en base a los da os de ayos X. B:
Es uc u a de cálix[4]hid oquinonas. C y D: Visión supe io y la e al de los nanohilos de Ag y su
en ol o io o gánico o mado po las cálix[4]hid oquinonas.57
56) O , G. W.; Ba bou , L. J.; A wood, J. L. “Con olling Molecula Sel -O ganiza ion: Fo ma ion o
Nanome e -Scale Sphe es and Tubules” Science 1999, 285, 1049-1052.
57) a) Hong, B. H.; Bae, S. C.; Lee, C.-W.; Jeong, S.; Kim, K. S. “Ul a hin Single-C ys alline Sil e
Nanowi e A ays Fo med in an Ambien Solu ion Phase” Science 2001, 294, 348-351. b) Hong, B.
H.; Lee, J. Y.; Lee, C.-W.; Kim, J. C.; Bae, S. C.; Kim, K. S. “Sel -Assembled A ays o O ganic
Nano ubes wi h In ini ely Long One-Dimensional H-Bond Chains” J. Am. Chem. Soc. 2001, 123,
10748-10749.
20
Es uc u as ubula es
O o ejemplo sencillo lo con o man los abajos con di e sos pép idos
hid o óbicos, ales como: (Phe-Phe), (Leu-Phe), (Phe-Leu) y (Leu-Leu); que c is alizan
dejando un canal hid o ílico o mado po los NH y C=O; mien as que las cadenas
la e ales de los aminoácidos quedan hacia el ex e io de modo simila a los lípidos. El
núme o de dipép idos po uel a en los nano ubos a ía en e cua o y seis unidades,
siendo el diáme o de an de Waals del nano ubo de 10 Å.58
Figu a 19: Es uc u a de dipép idos Phe-Phe is a a lo la go del eje c. En el in e io hay moléculas de
agua ep esen adas como es e as.
58) Go bi z, C. H. “Nano ube Fo ma ion by Hyd ophobic Dipep ides” Chem. Eu . J. 2001, 7, 5153-5159.
21
Capí ulo 1
1.3.4. FORMACIÓN DE ESTRUCTURAS TUBULARES A PARTIR DE
MOLÉCULAS CON FORMA DE DISCO
La exis encia de anillos que se au oensamblan dando luga a canales, cons i uye
el úl imo diseño desa ollado pa a la cons ucción de nano ubos, cuyos únicos
ep esen an es has a aho a son los gene ados en el labo a o io. Uno de los p ime os
ejemplos publicados se basaba en ciclodex inas,11 que se ensamblan median e la
combinación de los p ocesos de au oensamblaje molecula con uniones co alen es. Las
ciclodex inas se ensamblan a lo la go de un polie ilénglicol pa a da luga a un
o axano, y a con inuación se hacen eacciona los g upos hid oxílicos de las
ciclodex inas con clo oepid ina pa a o ma uniones co alen es. Finalmen e, se
sup ime el “hilo di ec o ” median e la hid ólisis básica de los g upos dini oanilina que
ac úan como “nudos”. En es e caso, la química no co alen e nos pe mi e con ola el
amaño del nano ubo, ya que dicho amaño depende de la longi ud del oligóme o del
e ilénglicol y una ez o mado co alen emen e ya no a a a ia en sus dimensiones. De
es a mane a, su amaño no depende del p oceso alea o io de au oensamblaje, además de
o ma se un nano ubo con una ele ada es abilidad ciné ica.
Figu a 20: P oceso de o mación de los nano ubos median e la unión co alen e de ciclodex inas.
Los nano ubos pep ídicos a pa i de ciclopép idos son, sin luga a dudas, el
diseño de es e ipo que ha enido un mayo desa ollo en los úl imos años. Las dis in as
unidades ciclopep ídicas que o man el nano ubo es án unidas en e sí median e puen es
de hid ógeno a a és de los g upos amida de su esquele o pep ídico. Po an o, la
o mación del nano ubo se p oduce en las condiciones que a o ecen el au oensamblaje
molecula . El equisi o undamen al de es e p oceso es que el pép ido adop e una
con o mación plana y que exis a complemen a iedad en e g upos acep o es y dado es
de puen es de hid ógeno en e dis in as subunidades.59,60
11) Ha ada, A.; Li, J. y Kamachi, M. “Syn hesis o a ubula polyme om h eaded cyclodex ins”
Na u e 1993, 364, 506-518.
59) a) Bong, D. T.; Cla k, T. D.; G anja, J. R.; Ghadi i, M. R. “Sel -assembling o ganic nano ubes”
Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 988-1011. b) Ha ge ink, J. D.; Cla k, T. D.; Ghadi i, M. R.
“Pep ide nano ubes and beyond” Chem. Eu . J. 1998, 4, 1367-1372.
60) Ghadi i, M. R. “Sel -assembled nanoscale ubula ensembles” Ad . Ma e . 1995, 7, 675-677.
22
CAPÍTULO 2: NANOTUBOS PEPTÍDICOS
Capí ulo 2
Figu a 26: Nano ubo o mado po ciclooc apép idos de es e eoquímica opues a que se an al e nando a lo
la go del nano ubo.
Un caso pa icula de o mación de nano ubos que no cumple las eglas básicas
pa a su o mación, es el del ciclo[(L-Gln)5-]. Dicho pen apép ido se ensambla siguiendo
un modelo como el que se indica en la igu a 27. Los es udios ealizados median e
mic oscopía de ue zas a ómicas, han pe mi ido obse a una es uc u a ubula
lige amen e cu ada con dimensiones ap opiadas pa a un nano ubo pep ídico.70 El
p incipio de o mación de los nano ubos es muy di e en e al pos ulado pa a los
D,L-nano ubos, debiéndose dicha o mación no a la con o mación plana sino a una
es uc u a dis o sionada, es abilizada po puen es de hid ógeno in amolecula es, que le
pe mi en al ciclopép ido apila se con o as subunidades median e la o mación de
puen es de hid ógeno in e molecula es.
Figu a 27: Au oensamblaje pa alela de los nano ubos de ciclo[(L-Gln)5-].
70) a) Okamo o, H.; Takeda, K. “Molecula Design and Mo phology o Pep ide Nano ubes: owa d he
no el d ug deli e y ma e ials” J. D ugs Deli e y Science and Technology 2005, 15, 97-107.
b) Okamo o, H.; Nakanishi, T.; Nagai, Y.; Kasaha a, M.; Takeda, K. “Va ie y o he Molecula
Con o ma ion in Pep ide Nano ings and Nano ubes” J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2756-2769. c)
Okamo o, H.; Nakanishi, T.; Nagai, Y.; Takeda, K.; Oba aya, I.; Miha a, H.; Azeha a, H.; Mizu ani,
W. “Theo e ical P edic ion and A omic Fo ce Mic oscope Obse a ions o he P o ein Nano ube
Consis ing o Homo-1-Amino Acid Pen a-Pep ide Nano ings” Jpn. J. Appl. Phys. 2003, 42, 676-679.
30

Nano ubos pep ídicos
Como se ha mencionado, son muchas las aplicaciones p opues as pa a los
nano ubos pep ídicos; po ello no so p ende que, desde su p ime a p epa ación, se
desa ollasen algunas aplicaciones ales como: biosenso es, ma e iales o osensibles,
agen es an imic obianos o sis emas de anspo e selec i o. Uno de es os ejemplos es el
p ime senso , que posee una ma cada selec i idad po amaños. Pa a ello, se o mó una
monocapa de o ganosul u o sob e una supe icie de o o en la que se pueden ensambla
los ciclopép idos que poseen aminoácidos hid ó obos, dando luga a nano ubos capaces
de de ec a y anspo a iones dependiendo del amaño. La de ección de es os iones se
ealiza median e ol ime ía y espec oscopia, mos ando, po ejemplo, una selec i idad
edox del [Fe(CN)6]-3 en e al [Mo(CN)8]-4. Los es udios ealizados han demos ado la
iabilidad de la di usión según el amaño.72 El g an po encial de es a es a egia se basa
en la posibilidad de que al a ia el ciclopép ido, su amaño o el ipo de aminoácidos
que lo componen, o las cadenas alquílicas de los o ganosul u ados se puede log a
modula los po enciales eléc icos, e c.
El g upo de Ghadi i ha in es igado la o mación y es abilización de nanoclus e s
me álicos en la supe icie de c is ales de nano ubos pep ídicos compues os po
ciclo[(L-Gln-D-Ala-L-Gln-D-Ala)2-],59 en el cual los g upos ca boxilo si en como
núcleo pa a la deposición de óxido de cob e (I). El nanocompues o esul an e se
ca ac e izó po TEM (mic oscópico elec ónico) y EELS (elec on ene gy loss scopy),
que a su ez ac uaban como núcleos pa a la c is alización de o os compues os.
Dadas las múl iples posibilidades de desa ollo de es as es uc u as
sup amolecula es como: cambios en la supe icie ex e na e in e na, amaño del ciclo,
e c.; es de espe a que se sigan aumen ando y mejo ando las aplicaciones de los
nano ubos incluyendo: ca álisis, nue as aplicaciones biológicas, p opiedades
elec ónicas,73 p opiedades óp icas, ingenie ía molecula , e c.
72) Mo esha ei, K.; Ghadi i, M. R. “Di usión-Limi ed Size-Selec i e Ion Sensing Based on SAM-
Suppo ed Pep ide Nano ubes” J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11306-11312. Mo esha ei, K.; Ghadi i,
M. R. “Di usion-limi ed size-selec i e ion sensing based on SAM-suppo ed pep ide nano ubes”
[E a um o documen ci ed in CA128:32011] J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1347.
59) a) Bong, D. T.; Cla k, T. D.; G anja, J. R.; Ghadi i, M. R. “Sel -assembling o ganic nano ubes”
Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 988-1011. b) Ha ge ink, J. D.; Cla k, T. D.; Ghadi i, M. R.
“Pep ide nano ubes and beyond” Chem. Eu . J. 1998, 4, 1367-1372.
73) a) Okamo o, H.; Kasaha a, M.; Takeda, K.; Shi aishi, K. In Theo e ical Possibili y o Semiconduc i e
P ope ies in Pep ide Nano ubes, P oceedings o he 25 h In e na ional Con e ence on he Physics o
Semiconduc o s, Osaka, Japan, Sep . 17-22, 2000; Miu a, N., Ando T., Eds.; Sp inge : Be lin, 2001;
ia457FC1 (I041). b) Okamo o, H.; Kasaha a, M.; Takeda, K.; Shi aishi, K. “Theo e ical possibili y o
semiconduc i e p ope ies in pep ide nano ubes” Sp inge P oceedings in Physics 2001, 87,
1637-1638.
31
Capí ulo 2
2.2. NANOTUBOS PEPTÍDICOS EN DISOLUCIÓN
Has a el momen o, los D,L-nano ubos pep ídicos se han ca ac e izado median e
TEM, di acción de elec ones y FT-IR, pe o ninguno de ellos a dado luga a c is ales de
o ma y amaño adecuados pa a su esolución a ni el a ómico a a és de es udios de
ayos X. Con la inalidad de es ablece las bases e modinámicas del p oceso de
au oensamblaje y ob ene monoc is ales ap os pa a di acción de ayos X, se sin e izó el
ciclo[(L-Phe-D-MeN-Ala)4-] (1) ( igu a 28). En és e, los g upos Me si uados en los
ni ógenos de las alaninas bloquean el c ecimien o del nano ubo al sus i ui en una de
las ca as del ciclopép ido los g upos dado es de puen es de hid ógeno, de al o ma que,
an o la al a de dichos g upos como los impedimen os es é icos o iginados po el
me ilo, impiden la o mación de edes de enlace de hid ógeno ca ac e ís icas de los
nano ubos. Dichos ciclopép idos es án, po an o, p edispues os a o ma díme os que
pueden se solubles en disol en es o gánicos y ob ene in o mación sob e la dinámica
del p oceso y sus bases e modinámicas.74 A pa i de los es udios en disol en es
apola es del ciclopép ido (1) se de e minó la cons an e de asociación y las di e en es
a iables e modinámicas del p oceso de au oensamblaje: [Ka(293)(CDCl3) =
1,26 x 103 M-1; Ka(293) (84% CCl4/16% CDCl3) = 1,4 x 104 M
-1;
∆
Hº(298)(CDCl3) =
-11,0 Kcal mol-1,
∆
Sº(298) (CDCl3) = -23,7 cal K-1 mol-1]. Es po an o, como cab ía de
espe a , un p oceso di igido en álpicamen e g acias a la o mación de ocho puen es de
hid ógeno, pe o en ópicamen e des a o able. Es impo an e menciona que la
con ibución de cada puen e de hid ógeno es únicamen e de en e 0,5 y 0,7 Kcal mol-1
(2,0 y 3,0 KJ mol-1), alo es que es án muy lejos de lo que cab ía espe a pa a es e ipo
de in e acciones en medios apola es.75
N
O
N
O
N
O
N
H
NN
O
N
N
CH3
OH O
CH3CH3
O
H
CH3
H
N
H
N
H
N
H
O
N
CH3
O
N
CH3
O
NN
CH3
O
N
O
O
O
O
O
H
CH3
N
CH3
NCH3
N
CH3
N
H3C
HN
N
H
NH
H
N
CH3
H3C
O
O
O
O
CH3
O
O
OCH3O
L-Phe
L
LL
LL-Phe
D-Ala
D-Ala
D-Ala
D-Ala
D
D
D
D
(1)
Figu a 28: Esquema de la o mación del díme o de ciclo[(L-Phe-D-MeN-Ala)4-] (1). Pa a mayo cla idad,
se ha omi ido la ep esen ación de algunos es os.
74) Ghadi i, M. R.; Kobayashi, K; G anja, J. R.; Chadha, R. K.; McRee, D. E. “The S uc u al and
The modinamic Basis o he Fo ma ion o Sel -Assembled Pep ide Nano ubes” Angew. Chem. In .
Ed. 1995, 34, 93-95.
75) a) Sa o ius, J.; Schneide , H.-J; “A gene al scheme based on empi ical inc emen s o he p edic ion
o hyd ogen-bond associa ions o nucleobases and o syn he ic hos -gues complexes” Chem. Eu . J.
1996, 2, 1446-1452. b) P ins, L. J.; Reinhoud , D. N.; Timme man, P. “Nonco alen syn hesis using
hyd ogen bonding” Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 2328-2426.
32
Nano ubos pep ídicos
Los da os en es ado sólido median e di acción de ayos X pe mi ie on
co obo a los an e io es es udios, obse ándose que los anillos adop aban una
con o mación plana, apilándose en láminas β an ipa alelas, de mane a que los g upos
amida de los enlaces pep ídicos se si uaban pa alelos al eje del ubo, dejando una
ca idad in e io de ap oximadamen e 7,5 Å de diáme o. Es os díme os quedaban
es abilizados po la o mación de ocho enlaces de hid ógeno en e cada pa de
ciclopép idos, con una dis ancia N…O de 2,90 Å. Además se obse ó que la ca idad
in e na con enía moléculas de agua deso denadas en su in e io , lo que suponía una cla a
e idencia del ca ác e hid o ílico del o i icio del nano ubo.
N
O
N
O
N
O
N
H
NN
O
N
N
CH3
OH O
CH3CH3
O
H
CH3
H
N
H
N
H
N
H
O
N
CH3
O
N
CH3
O
NN
CH3
O
N
O
O
O
O
O
H
CH3
N
O
N
O
N
O
N
H
NN
O
N
N
CH3
OH O
CH3CH3
O
H
CH3
H
O
N
N
N
O
O
NN
N
NN
H
O
CH3
H
O
CH3
HO
CH3O
HO
CH3
O
N
O
N
O
N
O
N
H
NN
O
N
N
CH3
OH O
CH3CH3
O
H
CH3
H
N
H
N
H
N
H
O
N
CH3
O
N
CH3
O
NN
CH3
O
N
O
O
O
O
O
H
CH3
N
CH3
NCH3
N
CH3
N
H3C
HN
N
H
NH
H
N
CH3
H3C
O
O
O
O
CH3
O
O
O
CH3O
N
CH3
NCH3
N
CH3
N
H3C
HN
H
N
NH
N
H
CH3
H3C
O
O
O
O
CH3
O
O
O
CH3O
D-Phe
D-Ala
L-Phe
L-Phe
D-Ala
D-PheD-Phe
L
LL
L
L
L
L
L
Ciclo[(L-Phe-D-MeNAla)4-] (1)
Ciclo[(D-Phe-L-MeNAla)4-] (2) 2-2 (an ipa alela)
1-2 (pa alela)
L-Phe
1-1 (an ipa alela)
D-Ala
D-Ala
D-Ala
D-Ala
L-Ala
L-Ala
L-Ala
L-Ala
L-Ala
D-Phe
D
D
D
D
D
DD
D
Figu a 29: Esquema que ilus a la es a egia seguida pa a medi las es abilidades ela i as de las láminas
β pa alela (1-2) y an ipa alela (1-1 y 2-2). Pa a mayo cla idad, se han omi ido las cadenas la e ales en los
dibujos de los díme os.
La p esencia de los me ilos unidos a los ni ógenos bloqueando una de las ca as
del anillo, de e minó que, al dime iza , los pép idos sólo podían adop a una lámina
β an ipa alela en la que los es os homoqui ales es aban en en ados: (1-1, igu a 29).
Sin emba go, los es udios ealizados con mezcla acémica o mada po los pép idos 1 y
2, mos aban que, además de o ma se los díme os homoqui ales 1-1 y 2-2, ambién se
o maba el he e odíme o de 1-2.76 La lámina β de es e úl imo díme o es pa alela, lo que
pe mi ió es udia la es abilidad ela i a de ambas láminas. En las disoluciones de 1 ó 2
se iden i icó en el 1H RMN la señal de los hid ógenos de los enlaces amida en láminas
an ipa alelas, siendo los ocho puen es de hid ógeno idén icos; y esonando a 8,73 ppm.
En la mezcla acémica se obse ó la apa ición de una nue a señal a δ 8,49 ppm que
co espondía a las láminas pa alelas (1-2). A pa i de las in ensidades ela i as de
ambas señales se de e minó que la lámina β an ipa alela e a 0,8 Kcal mol-1
(3,3 KJ mol-1) más es able que la pa alela.
76) Kobayashi, K.; G anja, J. R.; Ghadi i, M. R. “β-Shee Pep ide A chi ec u e: Measu ing he Rela i e
S abili y o Pa allel s. An ipa a el β-Shee ” Angew. Chem. In . Ed. 1995, 34, 95-98.
33
Capí ulo 2
L
D
LD
L
D
L
D
Ala
Phe
Ala
Phe
Ala
Phe
Ala
Phe
Ala
Ala
Phe
Ala
Phe
Phe
Ala
Phe
L
D
LD
L
D
L
D
Ala
Phe
Ala
Phe
Ala
Phe
Ala
Ala
Ala
Phe
Ala
Phe
Phe
Ala
Phe
Phe
L
D
LD
L
D
L
D
Ala
Phe
Ala
Phe
Ala
Phe
Ala
Phe
Phe
Ala
Phe
Ala
Ala
Phe
Phe
Ala
1-2
1-1 2-2
Figu a 30: Esquema que ep esen a los díme os donde se señalan las in e acciones en e sus cadenas
la e ales, pa a los díme os 1-1, 2-2 y 1-2.
Pa a demos a que el esul ado an e io no se debía a di e en es in e acciones
en e las cadenas la e ales en uno y o o díme o ( igu a 29), se sin e izó el pép ido
ciclo[(L-Phe-D-MeN-Ala-L-Leu-D-MeN-Ala)2-] (3) ( igu a 31). El eje de sime ía de es e
ciclopép ido es de o den 2 ( en e al eje C4 de 1 y 2), po lo que podía da luga a dos
díme os an ipa alelos dias e eomé icos, que se di e encian en las dis in as in e acciones
en e las cadenas la e ales ( igu a 31). Una mayo p opo ción de uno de esos díme os en
disolución indica ía que las in e acciones en e las cadenas la e ales juegan un papel
impo an e en la es abilización o deses abilización de los díme os. Sin emba go, el
espec o de 1H RMN de una disolución de 3 indica que la p opo ción de ambos díme os
es p ác icamen e la misma. Es deci , las in e acciones en e las cadenas la e ales no
con ibuyen de o ma signi ica i a a la es abilidad de las láminas β.
L
D
L
D
L
D
L
D
Ala
Phe
Ala
Leu
Ala
Phe
Ala
Leu
Ala
Ala
Phe
Ala
Leu
Phe
Ala
Leu
L
D
L
D
L
D
L
D
Ala
Phe
Ala
Leu
Ala
Phe
Ala
Ala
Ala
Leu
Ala
Phe
Leu
Ala
Leu
Phe
Ciclo[(L-Phe-D-MeN-Ala-L-Leu-D-MeAla-)2-]
3
Figu a 31: Esquema que ep esen a los dos posibles díme os que se o man a pa i del ciclopép ido 3.
34
Nano ubos pep ídicos
La exis encia de díme os ambién se ha es udiado median e luo escencia
empleando pa a ello un ciclopép ido como el ciclo[Ala-D-Leu-MeAla-D-Leu-LysNDI-Me-
D-Leu-MeAla-D-Leu], al que se le ha modi icado la cadena la e al de la lisina con un
luo ó o o (NDI).77 La p esencia del enómeno de ans e encia de luo escencia
(escíme os) en disolución del ciclopép ido en CHCl3 pe mi ió es ima una Ka ~ 102,
alo simila a los medidos median e RMN y que dis a mucho de los obse ados en los
an e io es ciclopép idos.
Figu a 32: La p oximidad en e los g upos c omó o os del ciclopép ido ciclo[Ala-D-Leu-MeAla-D-Leu-
LysNDI-Me-D-Leu-MeAla-D-Leu] “NDI = ácido 1,4,5,8-na alene e aca boxílico diimida” pe mi e
cuan i ica median e luo escencia la p opo ción de díme o/monóme o.
Una de las g andes en ajas que iene es a ecnología es que pe mi e, al menos
eó icamen e, con ola el diáme o in e no del nano ubo cambiando el núme o de Aa de
la unidad básica, siemp e y cuando se man engan los p incipios básicos del
au oensamblaje.78 Es po es o que se han ealizado di e sos es udios en disolución
u ilizando es os nano ubos ucados. Los abajos ealizados po el g upo de Lo enzi79
con hexáme os {ciclo[(D-Leu-L-Leu)2-D-Leu-L-MeN-Leu-] y ciclo[(D-Leu-L-MeN-
Leu)3-]} encon a on la o mación de díme os con una cons an e de asociación de
80 M-1, a pesa de que en pos e io es abajos del g upo de Ghadi i con ciclo[(L-Phe-D-
MeN-Ala)3-], és os no mos aban e idencias de au oensamblaje. Los es udios con anillos
mayo es a los oc apép idos, como decapép idos y dodecapép idos N-me ilados, ampoco
se ob u ie on e idencias de la o mación de díme os, debido a que se pliegan bien en
una o múl iples con o maciones. Como cab ía de espe a , los es udios de los
ciclo e apép idos empleando el pép ido ciclo[(D-Phe-L-AllN-Ala)2-] no ha mos ado
e idencias de au oensamblaje.
O o e ec o es udiado lo cons i uye la na u aleza del g upo alquilan e y la
sus i ución de los α-Aa, encon ándose que no exis en cla as di e encias en e Me, All,
P , e c. Po el con a io, cuando el aminoácido N-alquilado es di e en e a la Ala (o Leu
en los abajos de Lo enzi) no se encuen an e idencias de un p oceso de dime ización,
así el ciclo[(L-Phe-D-MeN-Ala)4-] posee una Ka = 1260 M-1 mien as que el
ciclo[(L-MeN-Phe-D-Ala)4-] no dime iza. La explicación de es e hecho se ha a ibuido a
los impedimen os es é icos en e las cadenas la e ales de los Aa y el me ilo.
O o e o, abo dado po el g upo de Ghadi i, ue la cap u a del díme o median e
uniones co alen es ( igu a 33) en e los dos ciclopép idos que lo componen, con lo que
se amplía la di e sidad y aplicaciones de es os ciclopép idos. Pa a ello, en es os díme os
77) Ho ne, W. S.; Ashkenasy, N.; Ghadi i, M. R. “Modula ing Cha ge T ans e h ough Cyclic D,L-α-
Pep ide Sel -assembly” Chem. Eu . J. 2005, 11, 1137-1144.
78) Cla k, T. D.; Bu iak, J. M.; Kobayashi, K.; Isle , M. P.; McRee, D. E.; Ghadi i M. R. “Cylind ical
β-Shee Pep ide Assemblies” J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8949-8960.
79) a) Sa iano, M.; Lomba di, A.; Pedone, C.; Di Blasco, B.; Sun, X. C.; Lo enzi, G. P. “A s uc u al
wo- ing e sion o a ubula s ack o β- ing in c ys als o a cyclic D,L-hexapep ide” J. Incl. Phenom.
1994, 18, 27-36. b) Sun, X. C.; Lo enzi, G. P. “On he S acking o β-Ring: The Solu ion Sel -
associa ion Beha io o Two Pa ially N-Me hyla ed Cyclo(hexaleucines)” Hel . Chim. Ac a 1994,
77, 1520-1526.
35

Capí ulo 2
co alen es, se a a de añadi una es abilidad ciné ica a las sup amoléculas,
ca ac e izados po su es abilidad e modinámica. Se es udia on dos ciclopép idos que se
di e enciaban en la es uc u a de los g upos eac i os esponsables de la o mación de
los enlaces co alen es, el p ime o de los cuales cons aba de dos homoalilglicinas (Hag),
mien as que el segundo con enía dos cis eínas. En el p ime o, se u ilizó una eacción de
me á esis pa a cap u a el díme o, que se eía a o ecida cuando dicho díme o
(ciclo[(D-MeAla-L-Phe-D-MeAla-L-Hag)2-]) en en a las Hag dejando las ole inas
p óximas, acili ando la eacción.80
Figu a 33: P oceso de cap u a co alen e del díme o: ciclo[(D-MeAla-L-Phe-D-MeAla-L-Hag)2-].
Es e diseño pod ía mejo a se, ya que la segunda eacción de me á esis no pa ece
especialmen e a o able, como lo demues a el hecho de que el p oduc o de la p ime a
eacción se pueda aisla y se necesi en iempos p olongados de eacción pa a comple a
la segunda ciclación. La impo ancia del au oensamblaje como ue za di ec o a del
p oceso se e idencia al comp oba que cuando es a eacción se lle a a cabo en p esencia
de disol en es que inhiben la o mación del díme o (DMF, E OH), no se obse a la
o mación de los p oduc os de me á esis.
El segundo ejemplo u iliza Cys y la oxidación en e los g upos ioles pa a o ma
disul u os. Es e p oceso, como en el caso an e io , es á di igido po el au oensamblaje
molecula que a o ece la o mación de díme os, aunque en es e caso se obse a la
o mación de o as especies como políme os o monóme os plegados. Son es as úl imas
especies las que al educi se inducen o acili an la o mación de los díme os co alen es.
Figu a 34: Pép ido ciclo[(L-Phe-D-MeN-Ala-L-Cys-D-MeN-Ala)2-], siendo el enlace co alen e o mado
S-S (X = S).
80) a) Cla k, T. H.; Kobayashi, K.; Ghadi i, M. R. “Co alen Cap u e and S abiliza ion o Cylind ical
β-Shee Pep ide Assemblies” Chem. Eu . J. 1999, 5, 782-792. b) Cla k, T. D.; Ghadi i, M. R.
“Sup amolecula Design by Co alen Cap u e. Design o a Pep ide Cylinde ia Hyd ogen-Bond-
P omo ed In e molecula Ole in Me a hesis” J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12364-12365.
36
Nano ubos pep ídicos
El desa ollo de in e up o es molecula es ambién ha sido es udiado con es e
ipo de díme os. En es e caso se han seleccionado, como conec o es co alen es de los
díme os, g upos azobenceno, con el obje i o de usa sus p opiedades óp icas como
senso es pa a el almacenamien o de da os. El azobenceno puede exis i en dos
con o maciones E-Z. En la con o mación Z los dos ciclopép idos unidos po el
azobenceno es án o ien ados de o ma que pueden da un díme o en e los dos
ciclopép idos unidos co alen emen e, mien as el isóme o E da luga a especies de
mayo peso molecula (políme os o oligóme os), donde cada ciclopép ido se encuen a
unido a dos pép idos di e en es. La in e con e sión en e E-Z se ealiza i adiando, con
la longi ud de onda adecuada, luz ul a iole a pa a los isóme os Z Æ E y luz isible
pa a el p oceso in e so. Es a in e con e sión es cla a en disolución; pe o no ocu e así
cuando se encuen a o mando películas en la in e ase ( igu a 35).81
Figu a 35: P oceso de in e con e sión en e los es ados E-Z del azobenceno y po an o o mación de
díme os o políme os.
81) a) Vollme , M. S.; Cla k, T. D.; S einem, C.; Ghadi i, M. R. “Pho oswi chable hyd ogen-bonding in
sel -o ganized cylind ical pep ide sys ems” Angew. Chem. In . Ed. 1999, 38, 1598-1601. b) S einem,
C.; Jansho , A.; Vollme , M.S.; Ghadi i, M. R. “Re e sible pho oisome iza ion o sel -o ganized
cylind ical pep ide assemblies a ai -wa e and solid in e aces” Langmui 1999, 15, 3956-3964.
37
Capí ulo 2
2.3. NANOTUBOS PEPTÍDICOS EN MEMBRANAS LIPÍDICAS
Hay que des aca que en la sín esis de nano ubos median e el au oensamblaje de
ciclopép idos es posible modi ica las p opiedades de los mismos dependiendo de las
ca ac e ís icas del ciclopép ido que lo cons i uye, de al o ma que se pueden es ablece
de an emano las p opiedades del nano ubo o las condiciones más ap opiadas pa a su
o mación simplemen e seleccionando la secuencia de los ciclopép idos p ecu so es. Po
ejemplo, el diáme o in e no del nano ubo es á de e minado po el amaño del
ciclopép ido, es o es, el núme o de aminoácidos que lo componen (7,5 Å pa a los
ciclooc apép idos y unos 13 Å pa a ciclos de 12 aminoácidos). O a p opiedad que
puede se modulada es la opología de la supe icie ex e na, que depende de las cadenas
la e ales de los aminoácidos u ilizados, ya que al ensambla se el ciclopép ido deja és as
expues as hacia el ex e io del nano ubo. Debido a es o, se p epa a on ciclopép idos
cons i uidos po aminoácidos con cadenas la e ales no pola es que se ensamblan en las
bicapas lipídicas, o mando nano ubos que a a iesan las bicapas y po las que se
anspo an de mane a muy e icaz iones pequeños como K+ y Na+.82 Los es udios
ealizados sob e modelos sin é icos de memb anas os olipídicas, an o en liposomas
como en memb anas planas, con i man es á disposición a la o mación de conduc os
ansmemb anosos y al desa ollo de un anspo e de iones al amen e e icien es. El
anspo e es selec i o en base al amaño y/o en unción de la pola idad de los
compues os, ya que el in e io de los nano ubos pep ídicos es hid o ílico.83
Figu a 36: Nano ubo inse ado en una bicapa lipídica.
82) Ghadi i, M. R.; G anja, J. R.; Buehle , L. K. “A i icial ansmemb ane ion channels om sel -
assembling pep ide nano ubes” Na u e 1994, 369, 301-304.
83) La di usión del agua en el in e io de los nano ubos se es udió eó icamen e: Engels, M.; Bash o d, D.
and Ghadi i, M. R. “S uc u e and Dynamics o Sel -Assembling Pep ide Nano ubes and he
Channel-Media ed Wa e O ganiza ion and Sel -Di usion. A Molecula Dynamics S udy” J. Am.
Chem. Soc. 1995, 117, 9151-9158.
38
Nano ubos pep ídicos
Los es udios de FT-IR lle ados a cabo con el ciclo[(L-T p-D-Leu)3-L-Gln-D-
Leu-], mos a on que la o ien ación del nano ubo no es pe pendicula a la memb ana
lipídica, sino que és e se des ía unos 15º de la pe pendicula ,84 siguiendo la inclinación
habi ual de las cadenas lipídicas.
El p ime ciclopép ido es udiado ciclo[L-Gln-(D-Leu-L-T p)3-D-Leu-] mos ó
una conduc i idad de 107 iones s-1 an o de los Na+ como de los K+. Los es udios de
pa ch clamp ( igu a 37) con i ma on que el anspo e de es os iones es es eces más
ápido que el que se p oduce a a és del canal que gene a un compues o na u al como
la g amidicina A.
Va iando el núme o de Aa de los ciclopép idos se pueden gene a canales de
di e en es dimensiones, pe mi iendo el anspo e de pequeñas moléculas que no pueden
se anspo adas po los ciclooc apép idos. El decapép ido ciclo[Gln-(D-Leu-T p)4-D-
Leu-] o ma canales en liposomas y es capaz de anspo a glucosa o ácido
glu ámico.85,86 Es e compo amien o se puede explica po el amaño del po o in e no
pa a los di e en es ciclopép idos: D-L-oc a-, deca-, dodecapép idos poseen un diáme o
in e no de an de Waals de unos ~7, ~10 y ~13 Å espec i amen e.
Figu a 37: En es e es udio de pach clamp se puede e la ape u a y cie e de los canales que gene an el
ciclo[L-Gln-(D-Leu-L-T p)3-D-Leu-].
84) Kim, H. S.; Ha ge ink, J. D.; Ghadi i, M. R. “O ien ed Sel -Assembly o Cyclic Pep ide Nano ubes
in Lipid Memb anes” J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4417-4424.
85) G anja, J. R.; and Ghadi i, M. R. “Channel-Media ed T anspo o Glucose ac oss Lipid Bilaye s”
J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10785-10786.
86) Sánchez-Quesada J.; Kim, H. S.; Ghadi i, M. R. “A Syn he ic Po e-Media ed T ansmemb ane
T anspo o Glu amic Acid” Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 2503-2506.
39
Capí ulo 2
Rangana han y colabo ado es han u ilizado como análogos de ciclopép idos
mac ociclos de bisu eas p epa adas a pa i de cis eínas.92 A pesa de su lexibilidad,
es as moléculas c is alizan como nano ubos, es ableciendo puen es de hid ógeno en e
las u eas al y como se ap ecia en la igu a 44.
Figu a 44: Esquema de un nano ubo o mado po dos u eas po mac ociclo.
También el g upo de Rangana han ha o mado nano ubos usando
ciclodepsipép idos en los que, en es ado sólido, se es ablecen in e acciones π-π en e los
enilos y las pi idinas que componen el depsipép ido, como o ma p omo o a del
apilamien o de los mismos sin que se obse e la o mación de puen es de hid ógeno que
es abilicen el nano ubo ( igu a 45).93 Tal como se mues a en la igu a 45, los g upos
amida se o ien an en el plano del mac ociclo y no in e ienen en la o mación de los
puen es de hid ógeno que es abilizan el nano ubo.
92) Rangana han, D.; Lakshmi, C.; Ka le, I. L. “Hyd ogen-Bonded Sel -Assembled Pep ide Nano ubes
om Cys ine-Based Mac ocyclic Bisu eas” J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6103-6107.
93) Rangana han, D.; Ha idas, V.; Gila di, R.; Ka le, I. L. “Sel -assembling a oma ic-b idged se ine-
based cyclodepsipep ides (se inophanes): a demons a ion o ubula s uc u es o med h ough
a oma ic π-π in e ac ions” J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10793-10800.
46

Nano ubos pep ídicos
Figu a 45: (a) y (b) ep esen an dos depsipép idos di e en es que dan luga a nano ubos.
47
Capí ulo 2
48
CAPÍTULO 3: OBJETIVOS
Capí ulo 3
50
Obje i os
El obje i o de es e abajo es el diseño, sín esis y es udio de las p opiedades de
nue os nano ubos pep ídicos cuya ca idad in e io sea di e en e a la de los p epa ados
has a el momen o y que además puede pe mi i en un u u o su modi icación. Es os
nano ubos posibili a ían el desa ollo de sis emas de anspo e molecula es más
selec i os en base a sus p opiedades ísicas y químicas, y no sólo po amaño; así como
el desa ollo de nue os con enedo es molecula es o nano ubos con p opiedades
ca alí icas o capaces de econoce dis in os ipos de moléculas. Los nano ubos
pep ídicos p epa ados has a aho a (capí ulo 2) no pe mi en modi ica las p opiedades
del nano ubo median e la in oducción de di e en es g upos uncionales sin dis o siona
la es uc u a ni la con o mación plana necesa ia pa a la o mación de nano ubos.
Los nano ubos de al a y be a Aa ienen una ca idad in e io de ca ác e
hid o ílico que se debe a la p esencia de los g upos amida que o man puen es de
hid ógeno con o as subunidades ( igu a 22, capí ulo 2). Se c ee que las in e acciones de
es a ed de puen es de hid ógeno con los pa es elec ónicos del oxígeno del H2O, son las
esponsables de la hid o ilia del nano ubo, como lo demues a el hecho de que sean
capaces de anspo a iones82 y azúca es85 o la p esencia de moléculas de H2O en los
c is ales de es os nano ubos.74,94 La especial composición de es os ciclopép idos, en los
que se al e nan L- y D-Aa,95 de e mina que odas las cadenas la e ales de los dis in os
Aa queden o ien ados hacia el ex e io del nano ubo, mien as que el Hα queda
o ien ado pa alelamen e al eje del ubo, dejando hueco el in e io de la supe molécula.
Po an o, no es posible modi ica el ca bono α u o ien a la cadena la e al de los α-Aa
sin dis o siona la con o mación plana con el obje i o de cambia las p opiedades
in e nas del nano ubo L,D-.
H
RR
N
O
N
O
N
O
N
H
N
N
O
N
N
H
OH O
H
O
H
H
H
O
Figu a 46: Disposición plana de los ciclopép idos necesa ia pa a la o mación de nano ubos, donde las
cadenas la e ales de los α-Aa quedan hacia el ex e io pa a no in e e i en la o mación de és os, y
ninguno de los g upos se p oyec a hacia el in e io .
Nues o p ime obje i o ue diseña un ciclopép ido que pudiese o ma
nano ubos median e un p oceso de au oensamblaje molecula , que a su ez pe mi iese
82) Ghadi i, M. R.; G anja, J. R.; Buehle , L. K. “A i icial ansmemb ane ion chanels om sel -
assembling pep ide nano ubes” Na u e 1994, 369, 301-304.
85) G anja, J. R.; and Ghadi i, M. R. “Channel-Media ed T anspo o Glucose ac oss Lipid Bilaye s”
J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10785-10786.
74) Ghadi i, M. R.; Kobayashi, K; G anja, J. R.; Chadha, R. K.; McRee, D. E. “The S uc u al and
The modinamic Basis o he Fo ma ion o Sel -Assembled Pep ide Nano ubes” Angew. Chem. In .
Ed. 1995, 34, 93-95.
94) Cla k, T. D.; Bu iak, J. M.; Kobayaski, K.; Isle , M. P.; McRee, D. R.; Ghadi i, M. R. “Cylind ical
β-shee Pep ide Assemblies” J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8949-8962.
95) Los β-aminoácidos que o man los ciclopép idos pueden se odos de la misma qui alidad o de
quila idad al e nada, ya que en ambos casos los ciclopép idos dan luga a la con o mación plana
necesa ia pa a la o mación de nano ubos: a) Seebach, D.; Ma hews, J. L.; Meden, A.; Wessels, T.;
Bae loche , C.; McCuske , L. B.; “Cyclic-β-pep ides. S uc u e and ubula s acking o cyclic
e ame s o 3-aminobu anoic acid as de e mined om powde di ac ion da a” Hel . Chim. Ac a
1997, 80, 173-182. b) Cla k, T. D.; Buehle , L. K., Ghadi i, M. R. “Sel -Assembling Cyclic
β3-Pep ide Nano ubes as A i icial T ansmemb ane Ion Channels” J. Am. Chem. Soc. 1998, 120,
651-656.
51

Capí ulo 3
uncionaliza su in e io . Pa a ello, pensamos en u iliza ciclopép idos compues os po
γ-aminoácidos, como po ejemplo el 4-aminobu í ico, que pe mi i ía modi ica las
p opiedades del nano ubo si el ca bono 3, en la con o mación plana que da luga al
nano ubo, quedase p oyec ado hacia el in e io de la ca idad ( igu a 47).96 Las
modi icaciones de es e ca bono (R2 di e en e de H) pe mi i ían po an o a ia las
p opiedades del nano ubo. Sin emba go, es a con o mación, con R2 o ien ado hacia el
in e io de la ca idad, no es la más es able; y p obablemen e, en disolución, es e pép ido
se plega ía pa a adop a una con o mación di e en e a la deseada. La in oducción de
sus i uyen es en los ca bonos 2 y 4 del aminoácido pod ía a o ece es a con o mación,
aunque p obablemen e induci ía al ciclopép ido hacia o os ipos de plegamien os no
deseados o di icul a ía su apilamien o pa a la o mación de nano ubos. Pa a p e eni
es os plegamien os decidimos u iliza ácidos 3-aminociclicoalcanoca boxílicos de
geome ía cis (γ-Aca) ( igu a 48). En conc e o, pensamos en usa el ácido
3-aminociclohexanoca boxílico (γ-Ach) (n = 1), que en su con o mación silla más
es able deja ía a ambos sus i uyen es o ien ados ecua o ialmen e, a o eciendo la
con o mación plana del ciclopép ido necesa ia pa a la o mación de nano ubos
( igu a 48). El sus i uyen e del ca bono C2 del anillo, en disposición ecua o ial,
queda ía o ien ado hacia el in e io del canal sin in e eni en el p oceso de
au oensamblaje.
H
OHO
O
N
N
O
H
N
N
H
OH
N
O
H
N
HN
HN
NH
H
N
N
H
NH
O
O
O
O
O
OR
1
R
1
R
1
R
2
R
2
R
2
23
4
1
R
2
R
2
R
2
Figu a 47: Ciclopép ido o mado po el ácido 4-aminobu í ico y α-Aa.
OH
N
R
2
C3
C2
C1
( )
n
Figu a 48: Modelo de la disposición de los γ-Aca en la es uc u a de los α,γ-ciclopép idos.
El p ime mo i o es uc u al p opues o pa a es e es udio ue la al e nancia de
α,γ-aminoácidos: un ciclopép ido en el que se al e nasen los α-Aa con los γ-Aca, y en el
que es os úl imos debe ían a o ece la con o mación plana.
96) Re isión de la nomencla u a de pép idos y ciclopép idos: Jones, J. H. “A sho guide o abb e ia ions
and hin use in pep ide science” In . J. Pep ide Sci. 1999, 5, 465-471.
52
Obje i os
H
H
OHO
O
N
N
OH
N
N
H
OH
N
O
N
123
HN
HN
NH
H
N
N
H
NH
O
O
O
O
O
O
R
1
R
1
R
1
R
2
R
2
R
2
D
D
D
S
S
S
R
R
R
Figu a 49: En la izquie da se ep esen a un ciclopép ido o mado po α-Aa y γ-Ach, mien as que en la
de echa se mues a el modelo en pe spec i a de la con o mación plana p ecu so a de nano ubos. Las
in e acciones puen e de hid ógeno en e los C=O y los NH del esquele o pep ídico con o as subunidades
debe conduci a la o mación de nano ubos. Pa a acili a la isión de es e modelo se han sup imido las
cadenas la e ales de los α-Aa.
La qui alidad de los Aa es al amen e impo an e, ya que sólo ciclopép idos en los
que los α-aminoácidos de con igu ación na u al -L- se al e nan con γ-aminoácidos
cíclicos (γ-Aca) de con igu ación (1S,3R) pueden adop a la con o mación plana
necesa ia pa a la o mación de nano ubos ( igu a 49). En ealidad, dado que los γ-Aca
poseen un núme o impa de á omos (5) al igual que los α-Aa (3) ( igu a 48), en
p incipio pod íamos sus i ui cualquie α-Aa de los D,L-α-pép idos po un γ-Aca,
siemp e y cuando los α-Aa de con igu ación na u al (L) los sus i uyamos po el isóme o
(1R,3S) y los D-Aa los in e cambiemos po el (1S,3R) ( igu a 49).97 Po ello, en es e
abajo nos plan eamos, como obje i o simul áneo, con i ma la hipó esis de que el
anillo cicloalcánico del γ-Aca es equi alen e a un Cα oluminoso. Es a hipó esis la
pod íamos con i ma median e el desa ollo de o os mo i os es uc u ales, ales como
(3 α-Aa po cada 1 γ-Aca), en el cual 2 α-Aa (D, po ejemplo) de un
D,L-ciclooc apép ido se sus i uyen po 2 γ-Aca de con igu ación (1S,3R), y ob ene
nano ubos pep ídicos.
97) Dada es a equi alencia es e eoquímica, a lo la go de es e abajo u iliza emos la nomencla u a
D-γ-Ach pa a e e i nos al (1S,3R)-3-aminociclohexanoca boxílico y la L-γ-Ach pa a e e i nos al
isóme o (1R,3S).
53
Capí ulo 3
NH
NH
HN
HN N
H
NH
H
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
R
3
OR
1
R
3
R
1
R
2
R
2
Ciclo[(D-γ -Ach-L-Aa-D-Aa-L-Aa)
2-]
O
R
2
O
R
1
O
O
R
1
R
2
O
R
1
O
O
O
R
2
R
1
R
2
H
NH
N
NH
NH
N
H
HN
HN
HN
L
LL
L
D
D
D
D
Ciclo(L-Aa-D-Aa)4-]
D
LL
Ciclo(L-γ-Ach-D-Aa)3-]
HN
HN
NH
H
N
N
H
NH
O
O
O
O
O
O
Ciclo(L-Aa-D-Aa)3-]
HN
HN
NH
H
N
N
H
NH
O
O
O
O
O
O
R
2
R
2
R
2
R
1
R
1
R
1
1
2
3
4
51
2
3
1
2
3
N
O
O
N
D
L
RN
O
O
N
H
H
H
H
H
Figu a 50: Esquema de ciclopép idos o mados po α-aminoácidos (izquie da) y de o os o mados po
α,γ-ciclopép idos (de echa). Los R pueden co esponde a iguales o a di e en es Aa, pe o siemp e
espe ando la es e eoquímica.
54
Obje i os
3.1. MODOS DE ESTUDIO
Pa a es udia es as nue as es uc u as sup amolecula es se pueden plan ea es
es a egias di e en es. La p ime a consis i ía en un es udio en es ado sólido, pa a lo cual
se p epa a ían ciclopép idos que se au oensamblen median e un cambio de las
condiciones del medio en las que se disuel e el pép ido (cambio de pH, pola idad, e c.),
al como ealizó Ghadi i en sus p ime os es udios.10,67 Po ejemplo, ciclopép idos
o mados po Gln y γ-Ach pod ían se solubles en disoluciones ue emen e ácidas,
mien as que una len a basi icación conduci ía a la o mación del nano ubo. El es udio
de es os nano ubos se end ía que ealiza median e mic oscopía elec ónica, di acción
de elec ones o ayos X si se o masen c is ales de amaño adecuado. O a posibilidad
se ía ancla y hace c ece los nano ubos sob e supe icies de o o o mica y es udia los
median e mic oscopio de ue zas a ómicas (AFM).98 Pa a es os es udios se eque i ía al
menos una Cys en la secuencia del ciclopép ido pa a acili a su anclaje ( igu a 51 A).72
La segunda al e na i a se basa ía en el es udio de los p ocesos de
au oensamblaje en disolución con ciclopép idos que u iesen bloqueada una de sus
ca as, po ejemplo, con g upos me ilo que sus i uyesen a los p o ones de las amidas y
po an o que sólo pudiesen da luga a díme os ( igu a 51 B).74,78 La adecuada elección
de los aminoácidos pe mi i ía es udia es as especies en disolución y de e mina los
ac o es e modinámicos y es uc u ales que gobie nan es os p ocesos, u ilizando pa a
ello la esonancia magné ica nuclea . Los es udios en disolución nos p opo ciona ían
además una g an in o mación sob e la dinámica del au oensamblaje, aunque menos
in o mación sob e los nano ubos p opiamen e dichos.
La e ce a es a egia supond ía es udia la o mación de nano ubos median e la
pues a a pun o de alguna de las p opiedades ca ac e ís icas de los mismos, como po
ejemplo, el anspo e molecula o iónico ( igu a 51 C).82,85 Pa a ello, se sin e iza ían
ciclopép idos compues os po Aa hid o óbicos (como T p o Leu) capaces de
solubiliza se en bicapas os olipídicas y de ensambla se en el in e io de las mismas
dando luga a canales ansmemb anales. El anspo e de iones u o as especies de un
lado a o o de la bicapa, impulsadas po la p esión osmó ica o la di e encia de po encial
elec os á ico, se ía un cla o indicio de la o mación de nano ubos.
En es e abajo hemos abo dado es as es es a egias pa a de e mina la
o mación de nano ubos, aunque hemos dedicado un mayo es ue zo al es udio en
10) Ghadi i, M. R.; G anja, J. R.; Milligan, R. A.; McRee, D. E.; Khazano ich, N. “Sel -Assembling
o ganic nano ubes based on a cyclic pep ide a chi ec u e” Na u e 1993, 366, 324-327.
67) Ha ge ink, J. D.; G anja, J. R.; Milligan, R. A.; Ghadi i, M. R.; “Sel -Assembling pep ide
Nano ubes” J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 43-50.
98) Song, S. H.; Pa k, K. M.; Chang, S. M.; Nakamu a, C.; Miyake, J.; Kim, W. S. “Analysis o he
S uc u e and Mo phology o Oligopep ide SAM using XPS and AFM” Molecula C ys als and
Liquid C ys als 2003, 407, 531-536.
72) Mo esha ei, K.; Ghadi i, M. R. “Di usión-Limi ed Size-Selec i e Ion Sensing Based on SAM-
Suppo ed Pep ide Nano ubes” J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11306-11312. Mo esha ei, K.; Ghadi i,
M. R. “Di usion-limi ed size-selec i e ion sensing based on SAM-suppo ed pep ide nano ubes”
[E a um o documen ci ed in CA128:32011] J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1347.
74) Ghadi i, M. R.; Kobayashi, K; G anja, J. R.; Chadha, R. K.; McRee, D. E. “The S uc u al and
The modinamic Basis o he Fo ma ion o Sel -Assembled Pep ide Nano ubes” Angew. Chem. In .
Ed. 1995, 34, 93-95.
78) a) Cla k, T. D.; Bu iak, J. M.; Kobayashi, K.; Isle , M.; P.; McRee, D. E.; Ghadi i M. R. “Cylind ical
β-Shee Pep ide Assemblies” J. Am. Chem. Soc. 1998, 35, 8949-8960.
82) Ghadi i, M. R.; G anja, J. R.; Buehle , L. K. A i icial ansmemb ane ion channels om sel -
assembling pep ide nano ubes. Na u e 1994, 369, 301-304.
85) G anja, J. R.; and Ghadi i, M. R. “Channel-Media ed T anspo o Glucose ac oss Lipid Bilaye s”
J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10785-10786.
55
Capí ulo 5
62

Sín esis de γ-aminoácidos y me odología de sín esis de ciclopép idos
63
5.1. SÍNTESIS DEL N-Boc-cis-3-AMINOCICLOHEXANOCARBOXÍLICO
(Boc-γ-Ach-OH)
Los obje i os plan eados pa a es e abajo consis ie on en la p epa ación de
nue os nano ubos pep ídicos a pa i de ciclopép idos que con u iesen gamma
aminoácidos cíclicos. La o ien ación del ca bono C2 del anillo hacia el in e io del
o i icio cen al del nano ubo debía con e i le un ca ác e hid o óbico que los
di e encia ía de los α-nano ubos.
Con es e p opósi o se diseña on pép idos cíclicos o mados po γ-Ach al e nados
con α-Aa. En dicho diseño, pa a que el ciclopép ido pudiese adop a la con o mación
plana necesa ia pa a el p oceso de au oensamblaje, e a undamen al el empleo del
(1R,3S)-3-aminociclohexanoca boxílico = L-γ-Ach al e nado con α-aminoácidos de
con igu ación D [o bien la combinación: (1S,3R)-3-aminociclohexanoca boxílico
(D-γ-Ach) con α-aminoácidos de con igu ación L]. Sólo es a especial al e nancia de
enan ióme os pe mi i ía la con o mación plana del ciclopép ido, necesa ia pa a el
p oceso de au oensamblaje y pa a que las cadenas la e ales de los dis in os aminoácidos
no in e i ie an en el apilamien o de los ciclopép idos.
La sín esis enan iomé icamen e pu a del γ-Ach p opues o pa a es e p oyec o ue
nues o p ime obje i o. Según los p eceden es bibliog á icos exis ían dos mé odos
al e na i os pa a la p epa ación del γ-Ach. El p ime o de ellos, ealizado po el g upo de
Allan, se basaba en la educción del ácido 3-me oxibenzoico con Na en NH3, pa a da
luga a la 3-ca boxiciclohexanona ( igu a 53). El pos e io a amien o de es a
ciclohexanona con hid oxilamina, seguido de una nue a educción con Na en NH3 de la
oxima esul an e, conducía al 3-aminociclohexanoca boxílico que esul aba se
mayo i a iamen e el isóme o cis. Los au o es ambién lle a on a cabo una esolución del
ácido 3-oxociclohexaneca boxílico median e la c is alización en p esencia de b ucina.105
Figu a 53: Sín esis del 3-aminociclohexanoca boxílico a pa i del 3-me oxibenzoico.105
En el segundo mé odo ( igu a 54) se empleó como sus ancia de pa ida el
3-ni obenzoico que se hid ogenó en medio básico acuoso en p esencia de Ni Raney a
100 a mós e as de p esión de H2 y 150 ºC, ob eniéndose el ácido
3-aminociclohexanoca boxílico con un endimien o del 76%. Es in e esan e menciona
que en es as condiciones se ob enía mayo i a iamen e el isóme o cis. Pa a con i ma
dicha ob ención y acili a su pu i icación, se a ó el compues o con hid óxido de ba io
pa a induci la o ma de la lac ama bicíclica (sólo es posible en los isóme os cis), que
pos e io men e se hid olizó po calen amien o con HCl.106
105) Allan, R. D.; Johns on, G. A.; Twi chin, B. “Syn hesis o Analogues o cis-3-
aminocyclohexaneca boxilic Acid” Aus . J. Chem. 1981, 34, 2231-2236.
106) Palaima, A.; S aniuly e, Z.; Podeniene, D. “Syn hesis o de i a i es o cis-3-
aminocyclohexaneca boxylic acid” Chemija 1997, 54, 92-96.
1) Na/NH3
2) b ucina
Na/NH3
OMe
COOH
O
COOH
NH2
COOH
NOH
COOH
NH2OH
NH2
COOH
+
Capí ulo 5
64
Figu a 54: Sín esis del 3-aminociclohexanoca boxílico a pa i del 3-ni obenzoico.106
Debido a la sencillez que en añaba es e segundo mé odo, basado en la
hid ogenación del m-ni obenzoico come cial, se op ó po él, pe o pa iendo del
m-aminobenzoico come cial, disponible en nues o labo a o io en g an can idad. El
p incipal incon enien e de es a es a egia e a que debíamos pone a pun o la esolución
del aminoácido, ya que la an e io es a egia basada en la esolución del ácido
3-oxociclohexanoca boxílico con b ucina no e a aplicable en és a. Pa a pode ealiza
es a hid ogenación a más de 100 a mós e as y a 150 ºC de empe a u a se empleó un
eac o Pa . Así, se some ió una disolución de m-aminobenzoico que con enía 1 eq. de
NaOH y Ni Raney con H2 a una p esión de 100 a m, y a 150 ºC de empe a u a. Se
obse ó que as 4 h la p esión disminuía a 80 a m, aunque po cc se podía cons a a
aún la p esencia de la sus ancia de pa ida, po lo que se ol ió a eca ga con H2 has a
las 100 a m, dejando la mezcla a 150 ºC du an e 8 h adicionales. Una ez concluida la
eacción, la mezcla se il ó sob e celi a y se acidi icó con HCl (10%) has a pH 2 pa a
e i a la o mación de la lac ama. El p oduc o se es udió po RMN de p o ón, y aunque
no se pudo de e mina la elación en e dias e eoisóme os cis- as debido a la
complejidad de su 1H RMN, decidimos p ocede a la p o ección sin mayo pu i icación.
Figu a 55: Sín esis p opues a pa a la ob ención del γ-Ach.
La p o ección del g upo amino se ealizó con anhíd ido de Boc en medio básico,
sin emba go, la eacción eque ía de una g an p opo ción de és e pa a comple a el
p oceso. Es e p oblema con la p o ección su gía siemp e que in en ábamos ealiza la sin
elimina las sales que acompañan al aminoácido. Sin emba go, es as di icul ades
desapa ecían cuando se eliminaban las sales, lo cual se lle ó a cabo median e una
columna de in e cambio iónico (Dowex AG 50 WX 8). La pos e io p o ección en
dioxano/agua empleando como base DIEA condujo al compues o deseado con un
endimien o global del 65%. El aminoácido esul an e se c is alizó de una mezcla 2:1
CH2Cl2/hexano, esal ando que en es a p ime a c is alización se ob enía únicamen e el
isóme o cis con un endimien o del 50%, mien as que de las aguas mad es se
ecupe aba una mezcla de isóme os cis/ ans en una elación ap oximada de 2:1. Es o
nos pe mi ió es ablece que la hid ogenación da luga a ambos isóme os en una elación
ap oximada de 85:15.
106) Palaima, A.; S aniuly e, Z.; Podeniene, D. “Syn hesis o de i a i es o cis-3-
aminocyclohexaneca boxylic acid” Chemija 1997, 54, 92-96.
NH2
COOH
Ni Raney
100 a m H2
150 ºC
NH2
COOH
NHBoc
COOH
(Boc)2O
H2O/dioxano
Base
+
NHBoc
COOH
Ni/Raney
100 a m H2
150ºC CO
HCl
NH
NO2
COOH
NH2
COOH
NH2
COOH
10% BaOH
Sín esis de γ-aminoácidos y me odología de sín esis de ciclopép idos
65
Una ez sin e izado el Boc-γ-Ach-OH se p ocedió a es udia su esolución. Pa a
ello se hicie on di e en es in en os de c is alización con di e sas aminas qui ales. En la
abla 1 se mues a un esumen de los es udios ealizados.
Figu a 56: Esquema de la esolución del ácido cis-3-aminociclohexoca boxílico con
(+)R-1- enile anamina.
Amina qui al Disol en es en que
se c is aliza P opo ción
disol en es [α]D20 (c=1,0 en
MeOH)
B ucina Di e en es
disol en es Va ias +0
Quinina Di e en es
disol en es Va ias +0
(-)e ed ina AcOE /é e 1:1 +7
(-) enile anamina CHCl/hexano 2:1 + 49,8
(+) enile anamina CHCl/hexano 2:1 - 50,5
Tabla 1: Resul ados de la esolución ob enidos con di e en es aminas.
La u ilización de b ucina en las condiciones de esolución desc i as po el g upo
de Allan, no dio ningún esul ado posi i o, y no se ob u o bajo ninguna de las
condiciones es udiadas, c is ales de pu eza adecuada. Tampoco esul a on posi i os los
es udios ealizados con quinina, con la que no conseguimos que c is alizase el
Boc-γ-Ach-OH. Con e ed ina se ob u ie on unos c is ales en los que la o ación óp ica
del Aa, una ez eliminada la amina qui al, e a de [α]D20= +7. El p incipal incon enien e
de es e mé odo e a la baja solubilidad de la e ed ina en los disol en es es udiados
(CHCl3, CH2Cl2, e c.), lo que hacía muy di ícil ep oduci o mejo a es os esul ados.
Finalmen e se encon ó que la u ilización de 1 eq de (+)R-1- enile anamina en
DCM/hexano daba luga a c is ales cuyas o aciones óp icas, después de elimina la
amina, egis aban un alo p omedio de [α]D20= -35; sin emba go, es as o aciones se
co espondían con excesos enan iomé icos no supe io es al 66%. Pa a mejo a la pu eza
óp ica e a necesa io epe i el p oceso de c is alización un pa de eces, ob eniéndose
inalmen e c is ales que con enían el Boc-γ-Ach-OH con una ac i idad óp ica de
[α]D20= -50 (c=1,0 en MeOH).
Pa a de e mina la pu eza enan iomé ica y el enan ióme o esuel o, ue necesa io
desp o ege el g upo Boc pa a compa a lo con los da os del Aa desp o egido publicado.
El a amien o con TFA del Boc-γ-Ach-OH, seguida de la eliminación de sales median e
una columna de in e cambio iónico, dio luga al ácido 3-aminociclohexanoca boxílico
(γ-Ach), con una o ación óp ica de ([α]D20 = -5,3 (c=1,0 en H2O)), simila a la
E
Ph
NHBoc
COOH
(+)R-1- enile anamina
CHCl3/hexano
2:1
NHBoc
COO
ácido
ci ico 5%
H3N
NHP
COOH
P = Boc
P = Fmoc
1) TFA/CH2Cl2
2) FmocCl, Na2CO3
Capí ulo 5
66
publicada an e io men e, y que nos pe mi ió conclui que el isóme o le o o a o io se
co esponde con el (1R,3S)-γ-Ach.105
Una en aja de es e mé odo en e a la esolución con b ucina es que es posible
ob ene ambos enan ióme os, ya que la (-)S-1- enile anamina ambién es come cial y
económicamen e asequible. Es e mé odo ambién pe mi e la ecupe ación de la amina,
ya que los c is ales de la esolución se disuel en en CH2Cl2 y se la an con ácido cí ico
al 10% pa a elimina la amina, la cual se pod ía ecupe a de las aguas de la ado,
aunque pa a es e abajo no se lle ó a cabo.
Una de e minación de la pu eza enan iomé ica más p ecisa se lle ó a cabo
median e el mé odo de Ma ey ( igu a 57),107 que consis e en la de i a ización
(median e una eacción de sus i ución nucleó ila a omá ica) del aminoácido con el
eac i o 2-(5- luo o-2,4-dini o enilamino)p opanamida. La pos e io sepa ación de la
mezcla dias e omé ica esul an e median e el HPLC pe mi ió cuan i ica la elación
dias e omé ica y con ello la elación en e ambos enan ióme os.
La de i a ización con el eac i o de Ma ey de la mezcla acémica del γ-Ach
pe mi ió ob ene las condiciones de sepa ación de ambos dias e oisóme os (RS y SS).
Pos e io men e se inyec ó el enan ióme o esuel o, cuya o ación óp ica e a de
[α]D20 = -50 (c=1,0 en MeOH), esul ando una elación 97,5:2,5 y po an o un e.e. del
95%. Como se ap ecia en los c oma og amas de la igu a 58, cuando el
(+) (1S,3R)-γ-Ach se de i a iza iene un iempo de e ención de 23,5 min, mien as que
el del de i a izado del (-) (1R,3S)-γ-Ach es de 15,5 min.
NH
2
COOH
+
H
NCH
C
CH
3
NH
2
O
F
O
2
N
O
2
N
NH
CHC
H
3
CNH
2
O
NO
2
O
2
N
N
H
HOOC
S
S
Figu a 57: Reacción del γ-Ach con el eac i o de Ma ey median e una sus i ución nucleó ila a omá ica,
pa a da luga al co espondien e dias e oisóme o.
La sín esis del Fmoc-γ-Ach-OH se ealizó a pa i de la desp o ección del
Boc-γ-Ach-OH ya esuel o con TFA/CH2Cl2 y pos e io men e se p o egió empleando
FmocCl y Na2CO3 en dioxano/H2O (capí ulo 11).
105) Allan, R. D.; Johns on, G. A.; Twi chin, B. “Syn hesis o Analogues o cis-3-
aminocyclohexaneca boxilic Acid” Aus . J. Chem. 1981, 34, 2231-2236.
107) Ma ey, P. “De e mina ion o D-amino acids. II. Use o a bi unc ional eagen 1,5-di luo o-2,4-
dini obencene” Ca lsbe g. Res. Commun. 1984, 49, 591-596.
Sín esis de γ-aminoácidos y me odología de sín esis de ciclopép idos
67
Figu a 58: C oma og ama del HPLC de cada uno de los enan ióme os de i a izados con el eac i o de
Ma ey. El dias e oisóme o ob enido del aminoácido dex o o a o io [(1S,3R)-γ-Ach] posee un iempo de
e ención de 23,5 min, mien as que el ob enido del le o o a o io [(1R,3S)-γ-Ach] es de 15,5 min.
Condiciones: 20% a 40% de MeCN/H2O en 40 min. (0,1% de TFA).
La N-me ilación del Boc-γ-Ach-OH se lle ó a cabo po a amien o con NaH y
yodome ano sob e el Boc-γ-Ach-OH esuel o. Es impo an e asegu a se de que la
alquilación del γ-Ach iene luga de o ma o al, ya que esul a muy complicada la
sepa ación de la sus ancia de pa ida y del p oduc o de eacción. En el espec o de RMN
hay que des aca el desdoblamien o del p o ón Hγ, debido al equilib io con o macional
de los g upos ca bama o (cis/ ans). Es a isome ización cis/ ans complica en g an
medida el espec o y desg aciadamen e di icul a la pos e io ca ac e ización de los
pép idos lineales sin e izados.108
Figu a 59: Equilib io del enlace amida en e las o mas cis y ans.
108) La alquilación del ni ógeno de la amida educe la ene gía en e las o mas cis y ans a
ap oximadamen e 2,1 KJ/mol, mien as que es a di e encia es de 10,9 KJ/mol pa a los aminoácidos
con encionales: S ewa , D. E.; Sa ka , A.; Wample , J. E. “Occu ence and ole o cis pep ide bonds
in p o ein s uc u es” J. Mol. Biol. 1990, 214, 253-260.
N
COOH
Me
O
O
N
COOH
Me
O
O

Capí ulo 5
68
5.2. SÍNTESIS DEL N-Boc-cis-3-AMINO-2-METILCICLOHEXANO-
CARBOXÍLICO
Un segundo obje i o sin é ico que nos ijamos en es e abajo ue la p epa ación
de algún de i ado del γ-Ach que es u iese sus i uido en el ca bono 2 del ciclohexilo.
Po su sencillez sin é ica, nos plan eamos la p epa ación del ácido 3-amino-2-
me ilciclohexanoca boxílico (2-MeAch), ya que és a se podía lle a a cabo a pa i del
ácido 3-amino-2-me ilbenzoico u ilizando una es a egia sin é ica simila a la aplicada
en la ob ención del γ-Ach.
Figu a 60: Sín esis p opues a pa a la ob ención de los di e en es dias e oisóme os del ácido
N-Boc-3-amino-2-me ilciclohexanoca boxílico.
Con iábamos en que, en es as condiciones de eacción, la e modinámica del
p oceso podía a o ece la o mación del p oduc o más es able, el isóme o ans- ans
en e al ciné ico cis-cis ( igu a 61). Es e segundo isóme o ambién iene un g an
in e és, pues pe mi i ía desa olla apas molecula es de nano ubos man eniendo in ac o
el esquele o pep ídico del ciclopép ido, ya que dicho g upo pod ía impedi la
ap oximación de o a subunidad ciclopep ídica a una dis ancia que pe mi iese o ma los
puen es de hid ógeno.
Figu a 61: La hid ogenación del ácido 3-amino-2-me ilciclohexanoca boxílico conduce a una mezcla de
cua o dias e oisóme os. Modelos de los ciclopép idos esul an es que con ienen los 2-MeAch ans- ans
y cis-cis en los que se puede obse a la di e en e o ien ación del me ilo.
NO2
COOH
Ni Raney
100 a m H2
150 ºC
NH2
COOH
NHBoc
COOH
(Boc)2O
H2O/dioxano
DIEA C1
C2
C3
Me
NO2
COOH
NH2
COOH
NH2
COOH
ans- ans
NH2
COOH
NH2
COOH
cis-cis ans-cis cis- ans
NH2
COOH
NH2
Me
COOH
N
H
NN
O
N
O
N
H
O
N
OO
O
H
Me Me Me
HH
H
H2
Ni Raney +++
N
H
NN
O
N
O
N
H
O
N
OO
O
HMe Me Me
HH
H
Epime ización Epime ización
Sín esis de γ-aminoácidos y me odología de sín esis de ciclopép idos
69
Los o os dos isóme os end ían un meno in e és sin é ico, aunque pod ían se
ans o mados en los co espondien es isóme os cis-cis o ans- ans, a a és de
epime izaciones en medio básico ( igu a 61).
El a amien o del 3-ni o-2-me ilbenzoico en las condiciones an e io men e
desa olladas (H2 100 a m, Ni (Raney), NaOH) condujo a una mezcla compleja de
isóme os, cuyo espec o de RMN no pe mi ía de e mina ni la elación de isóme os ni
su iden i icación. Po ello p ocedimos a la p o ección del g upo amino (anhíd ido de
Boc, DIEA, dioxano/agua) de la mezcla p e iamen e pasada a a és de una columna de
in e cambio iónico, pa a elimina las sales.
El RMN de p o ón pe mi ió iden i ica la exis encia de los cua o
dias e oisóme os a los que designamos A:B:C:D, y que se encon aban en elación
ap oximada 3:3:1:3 (o os in en os de hid ogenación a iando la p esión y la
empe a u a no p opo ciona on una elación de dias e oisóme os signi ica i amen e
di e en e). La iden i icación se ealizó en base a los Me en C2 del p oduc o p o egido
con Boc, los cuales p esen aban unos desplazamien os de 1,03 (A), 0,98 (B y C, en un
p incipio se pensó que se a aba de un único isóme o) y 0,84 ppm (D) en CDCl3.
Su sepa ación median e columna de gel de sílice no ue posible. Los isóme os A
y D e an poco solubles en CH2Cl2 o CHCl3; es a meno solubilidad en es os disol en es
pe mi ió hace ex acciones selec i as de los isóme os B y C median e epe idos la ados
de la mezcla de los cua o dias e oisóme os, ob eniéndose acciones en iquecidas en A
y D, po un lado, y o as en B y C, co espondien es a las disoluciones clo adas. La
c is alización en MeOH de la mezcla A-D condujo al isóme o D pu o, mien as que de
las aguas mad es se ob u o el isóme o A en elación 9:1 con D. De igual mane a, po
c is alización en CHCl3/hexano de la mezcla de B y C, se log a on c is ales pu os de B,
y o os c is ales de di e en e aspec o y ex u a que se iden i ica on como el isóme o C,
po lo que al inal se ob u ie on en e 2-150 mg pu os o casi pu os de cada uno de los
dias e oisóme os.
El es udio de dichos dias e oisóme os median e RMN y ayos X nos pe mi ió
de e mina su es uc u a. La esonancia magné ica nuclea de 13C esul ó se una écnica
que apo ó g an in o mación es uc u al pa a la iden i icación de cada uno de los
es e oisóme os. En la abla 2 se de allan los desplazamien os químicos es imados pa a
dichos ca bonos dependiendo de la o ien ación de los sus i uyen es.109 Dicha
iden i icación se basó en que la o ien ación axial de cada uno de los es g upos da luga
a un mayo apan allamien o del ca bono del anillo. Así, el ca bono C1 end ía
eó icamen e su señal a mayo campo pa a el isóme o cis- ans. Al isóme o ans-cis le
co esponde ía un C3 a mayo campo y se ía el cis-cis el que end ía el C2 más
apan allado.
Una de enida obse ación de los dis in os 13C nos lle ó a plan ea como posibles
es uc u as: cis- ans = A, ans- ans = B, ans-cis = C y cis-cis = D ( igu a 62). La
o ien ación axial de los me ilos del C2 ambién es á basada en el desplazamien o
químico; el isóme o D es el único que es á o ien ado axialmen e y que apa ece a un
campo de 8,2 ppm, mien as que pa a los o os es apa ece en e 14,7 y 15,9 ppm.
109) P e sch, E.; Cle , T.; Seibl, J.; Simon, W. Ve sión española: Cas ells. J.; Camps, F. “Tablas pa a la
elucidación es uc u al de compues os o gánicos po mé odos espec oscópicos.” Ed. Alhamb a,
Mad id, 1980.
Capí ulo 5
70
COOH
Me
COOH
NHBoc Me
COOH
NHBoc
Me
COOH
NHBoc
Me
NHBoc
cis- ans (A) ans- ans (B) ans-cis (C)cis-cis (D)
Figu a 62: Con igu ación p opues a pa a cada dias e oisóme o (del ácido N-Boc-3-amino-2-
me ilciclohexanoca boxílico) en base a los 13C RMN.
De e minación eó ica109 Da os expe imen ales
cis-
ans ans-
ans ans
-cis cis-cis A exp.
DMSO B exp.
CDCl3 C exp.
DMSO D exp.
CDCl3
Cα(COOH)
C1 45,6 49,5 46,0 46,0 42,9 50,0 44,2 45,8
Cα(Me)
C2 40,5 42,5 40,0 38,0 36,4 39,6 36,0 33,7
Cα(NH)
C3 60,4 63,0 58,0 60,0 49,9 54,0 49,1 51,9
Me 14,7 16,5 15,9 8,2
Tabla 2: Da os expe imen ales y eó icos de los ca bonos C1, C2 y C3 del anillo de los di e en es
dias e oisóme os. En neg i a, los da os a mayo campo pa a cada dias eoisóme o, que en un p incipio se
asigna on a una o ien ación axial.
Todo pa ece indica que los isóme os de mayo in e és son B y D, que po
o una pudimos con i ma g acias a la ob ención de c is ales de amaño adecuado de
ambos dias e oisóme os. El dias e oisóme o B c is alizó de una mezcla CHCl3/hexano
(2:1), mien as que el dias e oisóme o D c is alizó de e anol. La di acción de ayos X
con i mó las es uc u as p opues as, como se puede ap ecia en las igu as 63 y 64.
Figu a 63: O ep del dias e oisóme o B ( ans- ans).
109) P e sch, E.; Cle , T.; Seibl, J.; Simon, W. Ve sión española: Cas ells. J.; Camps, F. “Tablas pa a la
elucidación es uc u al de compues os o gánicos po mé odos espec oscópicos.” Ed. Alhamb a,
Mad id, 1980.
Sín esis de γ-aminoácidos y me odología de sín esis de ciclopép idos
71
Figu a 64: O ep del dias e oisóme o D (cis-cis).
También ealizamos un in en o de esolución de B con (-)S-1- enile anamina,
ob eniendo unos c is ales que, una ez il ados y ex aída la amina, p esen aban un
[α]D20 = +20,4 (c=1,0 en MeOH). Dado que sólo disponíamos de unos pocos mg no ue
posible ealiza una segunda esolución; sin emba go, es e p ime in en o e a su icien e
pa a comp oba que la esolución con enile anamina e a ambién ac ible.
De es a mane a se demos ó que es posible la ob ención de los di e en es
dias e oisómo es del ácido 3-amino-2-me ilciclohexanoca boxílico y que además, los
dos que más nos in e esaban (B y D), podían se ob enidos median e c is alizaciones
selec i as.
Capí ulo 6
78

α,γ-Ciclopép idos N-me ilados
79
Los p ime os es udios los ealizamos con ciclopép idos especialmen e diseñados
pa a la o mación de díme os, de al mane a que pudie a analiza se el p oceso de
au oensamblaje en disolución y es ablece se las bases e modinámicas y es uc u ales de
los mismos.
Nues o p ime obje i o ue es udia un hexapép ido en el que se al e nasen los α
y γ-aminoácidos. Es a elección se basaba en que el amaño del ciclopép ido esul an e,
24 eslabones, es simila al de los es udiados pa a D,L-ciclooc apép idos, aunque el
núme o de g upos dado es y acep o es de puen es de hid ógeno es únicamen e seis.
La adecuada p eo ganización de los ciclopép idos esul a de g an impo ancia en
los p ocesos de au oensamblaje. Nó ese que pa a compues os con g upos capaces de
o ma cua o puen es de hid ógeno y dependiendo de la o ien ación ADAD (Acep o -
Dado - Acep o -Dado ), se puede llega a alo es >104 M
-1,75 mien as que los
D,L-ciclooc apép idos que dan luga a díme os o mados po ocho puen es de hid ógeno
p esen an en el mejo de los casos una cons an e de asociación de 2500 M-1. Es o
implica que la p eo ganización de los ciclopép idos, pa a da luga a los díme os, iene
un ele ado cos e en ópico que no poseen o os sis emas más ígidos. Además, ni la
o ien ación de los puen es de hid ógeno es la más idónea ni la dis ancia in e molecula
en e los dos pép idos que o man el díme o es la más adecuada pa a o ma un puen e
de hid ógeno. Po odo ello la con ibución de cada puen e de hid ógeno es únicamen e
de 2,0 KJ/mol (0,5 Kcal/mol), un alo demasiado pequeño pa a es e ipo de
in e acciones.76
HN
HN
NH
H
N
N
H
NH
O
O
O
O
O
OR
1
R
1
R
1
Ciclo[(D-Aa-L-γ-Ach)
3
-]
in e acción γ
in e acción α
O
HOH
N
H
N
N
H
O
N
O
N
HO
N
H
O
ca a γ
ca a α
O
HOH
N
H
N
N
H
O
N
O
N
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N
H
O
H
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O
N
N
N
HO
N
O
H
O
N
H
N
O
H
O
HOH
N
H
N
N
H
O
N
O
N
HO
N
H
O
H
HO
O
N
N
N
HO
N
O
H
O
N
H
N
O
H
Figu a 69: Supe io de echa: Esquema que mues a la o ien ación de los g upos dado es y acep o es de
los α y γ-aminoácidos hacia ca as di e en es del ciclopép ido, cuando la secuencia en e α y γ-Aa es
al e nada. Izquie da: Nano ubo al que da ía luga el ciclohexapép ido de la de echa. Pa a mayo cla idad,
las cadenas la e ales han sido sup imidas.
En el diseño de es os ciclopép idos es impo an e ene en cuen a las no edosas
ca ac e ís icas de es os nano ubos, en los que exis en dos ipos de in e acciones debido a
75) a) Sa o ius, J.; Schneide , H.-J; “A gene al scheme based on empi ical inc emen s o he p edic ion
o hyd ogen-bond associa ions o nucleobases and o syn he ic hos -gues complexes” Chem. Eu . J.
1996, 2, 1446-1452. b) P ins, L. J.; Reinhoud , D. N.; Timme man, P. “Nonco alen syn hesis using
hyd ogen bonding” Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 2328-2426.
76) Kobayashi, K.; G anja, J. R.; Ghadi i, M. R. “β-Shee Pep ide A chi ec u e: Measu ing he Rela i e
S abili y o Pa allel s. An ipa allel β-Shee s” Angew. Chem. In . Ed. 1995, 34, 95-98.
Capí ulo 6
80
que los ciclopép idos es án o mados po α y γ-aminoácidos. Tan o los α como los
γ-aminoácidos es án compues os po un núme o impa de á omos, lo que implica que
cuando el pép ido adop a la con o mación plana necesa ia pa a el au oensamblaje, los
aminoácidos disponen sus g upos C=O y NH o ien ados hacia el mismo lado del plano.
La disposición al e nada de α y γ-Aa p o oca que odos los g upos C=O y NH de los
γ-aminoácidos queden o ien ados hacia una ca a del ciclopép ido, mien as que hacia la
o a ca a se si ua ían los g upos co espondien es a los α-aminoácidos ( igu a 69). Así, a
la ho a de in e acciona es os ciclopép idos median e una hoja β plegada an ipa alela,
los g upos C=O y NH de la ca a α lo ha ían con los α-Aa de la siguien e subunidad y de
la misma o ma la ca a γ in e acciona ía con la ca a γ de la o a subunidad ( igu a 70).
Po lo an o, el nano ubo se basa ía en la al e nancia de in e acciones de las ca as α con
las in e acciones de las ca as γ a lo la go del mismo. O a isión de los nano ubos
mues a que es án o mados po unidades dimé icas unidas en e sí median e hojas
plegadas β an ipa alelas. Así, po ejemplo, en e las ca as γ de los ciclopép idos se
o man díme os y es as unidades dimé icas se unen en e sí median e hojas plegadas β
an ipa alelas a a és de sus ca as α o ice e sa.
α,γ-Ciclohexapép idos N-me ilados
81
6.1. α,γ-CICLOHEXAPÉPTIDOS N-METILADOS118
Decidimos comenza el es udio de es e nue o diseño de nano ubos pep ídicos
analizando los hexáme os o mados po es aminoácidos α y es γ al e nados. Pa a
es ablece las bases es uc u ales de es os nano ubos e a necesa io diseña dos
ciclopép idos di e en es que pe mi iesen analiza ambos ipos de in e acciones. Las
in e acciones γ-γ se podían es udia con ciclopép idos en los que el p o ón amida de los
α-aminoácidos se sus i uye po g upos me ilo. De la misma o ma, las in e acciones
α-α podían se es udiadas median e ciclopép idos con γ-aminoácidos N-me ilados
( igu a 70).
N
N
O
HO HO
O
N
N
Me
N
N
Me
OMe
N
O
H
N
O
O
H
H
N
ON
Me O
N
H
N
Me
O
Me
O
Ciclo[(L-γ-Ach-D-
Me
N-Ala)
3
-] (HC-1)
HN
N
NH
N
N
H
N
O
O
O
O
O
O
Me
Me
Me
Me
Me
N
H
NN
O
N
O
N
H
O
N
O
Me Me
OO
NNN
H
O
N
H
O
NN
O
Me
Me
O
O
H
Ciclo[(L-
Me
N-γ-Ach-D-Phe)
3
-] (HC-2)
N
HN
N
H
N
NNH
O
O
O
O
O
O
Me
Me
Me
H
O
a
b
Figu a 70: Supe io : Ciclohexapép ido con los α-Aa (Ala) N-me ilados, que da ía luga a díme os que
pe mi i ían es udia el puen e de hid ógeno dado po los γ-Ach. In e io : Ciclohexapép ido con los γ-Ach
N-me ilados, que da ía luga a díme os que pe mi i ían es udia el puen e de hid ógeno dado po los
α-Aa.
Nues o p ime obje i o ue el hexapép ido ciclo[(L-γ-Ach-D-MeN-Ala)3-]
(HC-1) ( igu a 70 a), que se p epa ó siguiendo el esquema sin é ico comen ado
118) a) Amo ín, M.; Cas edo, L. G anja, J. R. “New Cyclic pep ide Assemblies wi h Hyd ophobic
Ca i ies: The S uc u al and The modynamic Basic o a New Class o Pep ide Nano ubes” J. Am. Chem.
Soc. 2003, 125, 2844-2845. b) Amo ín, M.; Villa e de, V.; Cas edo, L. G anja, J. R. “New α,γ-pep ide
ubule s” D ug Del. Sci. Tech. 2005, 15, 87-92. c) B ea, R. J.; Amo ín M.; Cas edo, L.; G anja, J. R.
“Me hyl-Blocked Dime ic α,γ-Pep ide Nano ube Segmen s: Fo ma ion o a Pep ide He e odime h ough
Backbone–Backbone In e ac ions” Angew. Chem. In . Ed. 2005, 44, 5710-5713.
Capí ulo 6
82
an e io men e (capí ulo 5, página 76). Como sus ancia de pa ida empleamos el
Boc-MeN-Ala-OFm. Hay que sub aya ambién los buenos endimien os (69%)
obse ados en la e apa de ciclación, lle ada a cabo a una concen ación de 6 mM.
Además, es á ciclación esul ó se so p enden emen e ápida, a pesa de que es ábamos
o mando un mac ociclo de 24 eslabones.119 La elección de la MeN-Ala se debió a los
p eceden es an e io es,76,78 en los que la des a o able in e acción en e el g upo
N-me ilo y los sus i uyen es del ca bono β de las cadenas la e ales de los aminoácidos
di icul aba la o mación de díme os.
Figu a 71: La p opo ción de monóme o-díme o a ía con la concen ación de HC-1 (25 ºC).
Los p ime os análisis de 1H RMN, an o en disol en es apola es como pola es,
mues an que el ciclopép ido adop a una con o mación plana al amen e simé ica, dada
la simplicidad de su RMN, ya que sólo se pueden obse a las señales co espondien es
a una MeN-Ala y a un γ-Ach, es deci , los es MeN-Ala y los es γ-Ach son equi alen es.
La cons an e de acoplamien o (J) posee un alo en e 7,5 y 8,2 Hz que se ajus a a la
o ien ación ans (en e los p o ones Hγ y NH) an o en disol en es pola es como
apola es (CCl4, CDCl3, MeOH y DMSO).120 En disol en es apola es se obse a que el
desplazamien o químico de algunas señales (especialmen e los p o ones de las amidas)
depende de la concen ación ( igu a 71), desapan allándose cuando aumen a la
concen ación; así po ejemplo, la señal de amida se desplaza de 7,05 ppm (2,43 mM) a
119) La eacción de ciclación se siguió median e HPLC analí ico, obse ándose que una ez añadido el
agen e de acoplamien o ya no se de ec aba la sus ancia de pa ida en el c oma og ama.
76) Kobayashi, K.; G anja, J. R.; Ghadi i, M. R. “β-Shee Pep ide A chi ec u e: Measu ing he Rela i e
S abili y o Pa allel s. An ipa allel β-Shee s” Angew. Chem. In . Ed. 1995, 34, 95-98.
78) Cla k, T. D.; Bu iak, J. M.; Kobayashi, K.; Isle , M. P.; McRee, D. E.; Ghadi i M. R. “Cylind ical
β-Shee Pep ide Assemblies” J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8949-8960.
120) Smi h, L. J.; Bolin, K. A.; Schawalb, E. H.; MacA hu , M. W.; Tho n on, J. M.; Dobson, C. M.
“Analysis o main chain o sion angles in p o eins: p edic ion o NMR coupling cons an s o na i e
and andom coil con o ma ions” J. Mol. Biol. 1996, 255, 494-506.
8.0 6.0
C = 0,97 mM
C = 4,8 mM
C = 9,7 mM
C = 27,8 mM
NH H
α
(Ala)
α,γ-Ciclohexapép idos N-me ilados
83
7,47 ppm (27,78 mM). Se puede en ende que es e desplazamien o químico es debido a
un equilib io ápido en e monóme o y díme o, dando una señal p omedio según la
con ibución de cada especie. Las señales del p o ón de la amida se desplazan más de
1 ppm en e la más diluida (2,43 mM) y la más concen ada. La o mación de díme os
implica la o mación de puen es de hid ógeno y po an o los p o ones de la amida se
desapan allan. También se obse a que el Hα de la Ala y el Hγ del γ-Ach, al queda
si uados p óximos al g upo ca bonilo, se desplazan lige amen e a campo más bajo al
aumen a la concen ación, aunque en es e caso el desplazamien o es únicamen e de
0,15 ppm.121
H
H
N
N
Me O
O
O
N
N
O
H
H
H
H
H
H
Me
Figu a 72: Disposición de los puen es de hid ógeno que se o man en e los γ-aminoácidos del
ciclopép ido ciclo[(L-γ-Ach-D-MeN-Ala)3-] (HC-1).
O a e idencia de la exis encia de un p oceso de equilib io en e monóme o y
díme o se ob u o al ealiza un RMN a baja empe a u a (189 K) y baja concen ación
(0,5 mM) en CH2Cl2 ( igu a 73). A es a empe a u a el equilib io es más len o que la
escala de iempo del RMN, po lo que se puede obse a ambas especies, monóme o y
díme o, en equilib io. Así po ejemplo, la señal del NH del díme o apa ece a un campo
de 7,79 ppm, mien as que la señal del monóme o esuena a 6,49 ppm. La señal del Hα
de la Ala de la especie dimé ica apa ecen a 5,31 ppm, solapada po el disol en e,
mien as que a 4,80 ppm se obse a la señal co espondien e a la especie monomé ica.
121) La a iación del campo de los CαH es ca ac e ís ica de láminas β. a) Mayna d, A. J.; Sha man, G. J.
Sea le, M. S. “O igin o β-Hai pin S abili y in Solu ion: S uc u al and The modynamic Analysis o
he Folding o a Model Pep ide Suppo s Hyd ophobic S abiliza ion in Wa e ” J. Am. Chem. Soc.
1998, 120, 1996-2007. b) Haque, T. S.; Gellman, S. H. “Insigh s on β-Hai pin S abili y in Aqueous
Solu ion om Pep ides wi h En o ced Type I´ and Type II´ β-Tu ns” J. Am. Chem. Soc. 1997, 119,
2303-2304.

Capí ulo 6
84
Figu a 73: 1H RMN del ciclo[(L-γ-Ach-D-MeN-Ala)3-] (HC-1) (0,5 mM) en CH2Cl2 y a 198 K. En es as
condiciones se pueden ap ecia las señales de monóme o y de díme o, al como apa ecen ma cados en el
espec o.
Pa a el cálculo de las a iables e modinámicas se midie on los desplazamien os
de los NH a di e en es empe a u as (a in e alos de 10 K en un ango de empe a u as
comp endido en e 243-313 K) y a di e en es concen aciones (3 × 10-2 - 5 × 10-4 M)
usando la ecuación de eg esión no lineal, que co elaciona los desplazamien os de los
NH con la cons an e de asociación pa a un p oceso en equilib io en e monóme o y
díme o (modelo de LaPlanche)122: δobs = δdim + (δmon-δdim)[-1 + (1 + 8KaC)½]/(4KaC)
[donde C co esponde a la concen ación del expe imen o, mien as que Ka, δmon y δdim
son alo es calculados a pa i de los da os obse ados (δobs)]. Pa a las condiciones
es udiadas se calcula on los alo es de las Ka a di e en es empe a u as. La co elación
en e el log Ka con el in e so de la T (conocido como ep esen aciones de Van´ Ho )
nos pe mi e ob ene una ec a a pa i de la cual se elaciona la
∆
H con la pendien e y la
∆
S con la coo denada en el o igen.
Los alo es e modinámicos de es e p oceso son:
∆
Hº298 = -34,1 KJ mol-1 y
∆
Sº298 = -69,8 J K-1 mol-1. Es po an o un p oceso di igido en álpicamen e, aunque
en ópicamen e des a o able, ya que el paso de monóme o a díme o implica un
aumen o del o den.123,124
122) LaPlanche, L. A.; Thompson, H. B.; Roge s, M. T.; “Chain Associa ion Equilib ia. A Nuclea
Magne ic Resonance S udy o he Hyd ogen Bonding o N-Monosubs i u ed Amides” J. Phys. Chem.
1965, 69, 1482-1488.
123) Sea le, M. S.; Wes well, M. S.; Williams, D. H. “Applica ion o a gene alized en halpy-en opy
ela ionship o binding co-ope a i i y and weak associa ions in solu ion” J. Chem. Soc., Pe kin T ans.
1995, 2, 141-151.
124) Duni z; J. D. “Win some, lose some: en halpy-en opy compensa ion in weak in e molecula
in e ac ions” Chem. Biol. 1995, 2, 709-712.
pp
m
(
1
)
1.02.03.04.05.06.07.08.0
NH díme o
NH monóme o H
α
Ala
monóme o
Hα Ala díme o
y CH2Cl2
α,γ-Ciclohexapép idos N-me ilados
85
La Ka 298 = 230 M-1 es lige amen e supe io a las encon adas po Lo enzi en sus
hexáme os (en los que ambién se o maban 6 puen es de hid ógeno),79 pe o lige amen e
in e io es a los mejo es da os ob enidos pa a los α-ciclooc áme os. La con ibución po
puen e de hid ógeno es simila a las epo adas po Ghadi i,74,78 es imadas en o no a
2,0-3,0 KJ/mol (0,5-0,7 Kcal/mol) po puen e de hid ógeno, ya que se es ima una
con ibución de 2,20 KJ mol-1 (0,53 Kcal mol-1) po puen e de hid ógeno en la
o mación de es os díme os, alo simila a los ob enidos pa a los D,L-ciclooc áme os.
Como cab ía espe a pa a es e ipo de p ocesos, una disminución de la cons an e
dieléc ica del medio conduce a mayo es Ka, al como se obse a en el es udio ealizado
con la mezcla de CDCl3/CCl4 2:3 en el que la cons an e de asociación es
ap oximadamen e de 2,5 x 104 M-1.
Figu a 74: Izquie da: G á ica en la que se han ep esen ado los desplazamien os químicos obse ados en
el RMN en e a la concen ación, las líneas ep esen adas co esponden al ajus e según la ecuación (1).
De echa: Rep esen ación de Van´ Ho de las Ka obse adas en e al in e so de la empe a u a.
La écnica de IR pe mi e ca ac e iza de o ma bas an e p ecisa el ipo de
es uc u a secunda ia que adop an los pép idos. Los abajos de K imm125 y o os
pos e io es han demos ado que las señales de ib ación de los g upos C=O y los N-H
pueden desc ibi el ipo de mo i o es uc u al del que o man pa e, ya que las bandas
IR de α-hélice (n+4), 310 α-hélice (n+3), β-lámina (n+2) o gi o (n+1) son ca ac e ís icas
79) a) Sa iano, M.; Lomba di, A.; Pedone, C.; Di Blasco, B.; Sun, X. C.; Lo enzi, G. P. “A s uc u al
wo- ing e sion o a ubula s ack o β- ing in c ys als o a cyclic D,L-hexapep ide” Incl. Phenom.
1994, 18, 27-36. b) Sun, X. C.; Lo enzi, G. P. “On he S acking o β-Ring: The Solu ion Sel -
associa ion Beha io o Two Pa ially N-Me hyla ed Cyclo(hexaleucines)” Hel . Chim. Ac a 1994,
77, 1520-1526.
74) Ghadi i, M. R.; Kobayashi, K.; G anja, J. R.; Chadha, R. K.; McRee, D. E. “The S uc u al and
The modinamic Basis o he Fo ma ion o Sel -Assembled Pep ide Nano ubes” Angew. Chem. In .
Ed. 1995, 34, 93-95.
78) Cla k, T. D.; Bu iak, J. M.; Kobayashi, K.; Isle , M. P.; McRee, D. E.; Ghadi i, M. R. “Cylind ical
β-Shee Pep ide Assemblies” J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8949-8962.
125) a) K imm, S.; Bandeka , J. “Vib a ional spec oscopy and con o ma ion o pep ides, polypep ides
and p o eins” In Ad ances in p o ein Chemis y; An insen, C. B.; Edsall, J. T., Richa ds, F.M., Eds.;
Academic P ess: O lando, FL, 1986; pp 181-364. b) Demi dö en, N.; Chea um, C. M.; Chung, H. S.;
Khalil, M.; Knoes e , J.; Tokmako , A. “Two-Dimensional In a ed Spec oscopy o An ipa allel
β-Shee Seconda y S uc u e” J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7981-7990.
δobs = δdim + (δmon-
δ
dim)[-1 + (1 + 8KaC)½]/(4KaC) (1)
Capí ulo 6
86
de cada es uc u a. Las bandas más impo an es co esponden a: el modo de ib ación
llamado amida Ia ( ib ación del C=O en la componen e pe pendicula al plano de la
amida), la ib ación amida Ib (que co esponde al C=O en su componen e pa alela), que
suele se más débil y ambién es á elacionada con la ib ación del ca bonilo lib e,
mien as que la llamada amida IIII es la ib ación en el plano del N-H y es la ib ación
del C-N. Finalmen e la ib ación amida A es el s e ching del g upo amida.
A modo de ejemplo, en la abla 3, se mues an los esul ados de a ios es udios
hechos con di e en es mo i os es uc u ales.
Mo i o es uc u al Modo de ib ación:
Amida Ia
(pe pendicula )
Modo de ib ación:
Amida Ib (pa alela) Modo de ib ación:
Amida II (pa alela)
Lámina
β
an ipa alela, pa a
β
-Poli(L-alanina)
1632 (S) 1694 (W) 1524 (S)
(pa alela)
1545 (W)
(pe pendicula )
Lámina
β
,
an ipa alela pa a
GlynI
1636 (S) 1685 (W) 1517 (W)
(pa alela)
Lámina
β
,
An ipa alela pa a
β
-(GluCa)n
1624 (S) 1693 (W) 1560 (S)
(pe pendicula )
Hélice α,
pa a Poli(L-alanina) 1658 (S) 1516 (W)
(pa alela)
1545 (S)
(pe pendicula )
Hélice α,
pa a Poli(L-
glu ámico)
1653 (S) 1510 (W)
(pa alela)
1550 (S)
(pe pendicula )
Hélice 310,
pa a α-Poli(L-
aminoisobu í ico)
1656 (S) 1545 (S)
(pe pendicula )
Tabla 3: Ejemplos de di e en es es uc u as secunda ias de pép idos y sus espec i as bandas de IR, que
e lejan el mo i o es uc u al que o man. S ( ue e), M (media) y W (débil).125
El pép ido HC-1 mues a en su IR (293 K, CHCl3, e anexo 1) las bandas
ípicas de una hoja plegada β an ipa alela: amida Ib 1669 cm-1,126 amida Ia a 1626 cm-1
y la banda de la amida IIII a 1542 cm-1 con i man la es uc u a p opues a de lámina β
an ipa alela.
O a in o mación impo an e que nos apo a el IR es la banda del N-H (amida
A), que se puede co elaciona con la dis ancia N…O (de un puen e de hid ógeno) a
a és de la ecuencia de la amida A, de al o ma que la ecuencia aumen a a medida
125) a) K imm, S.; Bandeka , J. “Vib a ional spec oscopy and con o ma ion o pep ides, polypep ides
and p o eins” In Ad ances in p o ein Chemis y; An insen, C. B.; Edsall, J. T., Richa ds, F.M., Eds.;
Academic P ess: O lando, FL, 1986; pp 181-364. b) Demi dö en, N.; Chea um, C. M.; Chung, H. S.;
Khalil, M.; Knoes e , J.; Tokmako , A. “Two-Dimensional In a ed Spec oscopy o An ipa allel
β-Shee Seconda y S uc u e” J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7981-7990.
126) Relacionado con la ib ación del ca bonilo no implicado en la o mación de puen es de hid ógeno.
α,γ-Ciclohexapép idos N-me ilados
87
que lo hace la ue za del puen e de hid ógeno (po an o meno longi ud de onda (λ)). El
alo de es a banda, cuando es á implicado un enlace puen e de hid ógeno, apa ece en
o no a 3300 cm-1, mien as que cuando és e no es á implicado el alo de la banda es de
unos 3400 cm-1. El HC-1 mues a una banda p opia de ib ación a 3318 cm-1 del N-H,
ca ac e ís ica de una asociación puen e de hid ógeno N-H … O=C.
Sin emba go, es a banda que se obse a expe imen almen e no nos pe mi e
medi la dis ancia di ec amen e, ya que dicha banda es á desdoblada, po el e ec o
conocido como esonancia de Fe mi, con la amida II, apa eciendo una banda amida B
de pequeña in ensidad en e 3100-3000 cm-1. A pa i de la in ensidad de es as señales y
de la di e encia de longi ud de onda se pueden calcula los alo es undamen ales de
νAº, que es lo que pe mi e de e mina dis ancias d-(N…O) según K imm. Po ejemplo,
la α-Ply(L-alanina) p esen a las bandas νA 3307 cm-1 y νB 3058 cm-1; es o da νAº no
pe u bada de 3279 cm-1 y po lo an o la dis ancia es de 2,84 Å. En nues o caso, no
hemos podido hace es a disc iminación en e las dos bandas, sin emba go es e alo es
bas an e simila al eal, po lo que es imamos que una banda de 3318 cm-1
co esponde ía a una dis ancia en e 2,85-2,95 Å.
Finalmen e se a ó de ob ene o a p ueba de la exis encia de díme os. Pa a ello
se consiguió c is aliza el ciclopép ido HC-1 en CHCl3 equilib ado en una a mós e a de
hexano después de 2-4 días. Los c is ales incolo os esul an es di ac a on con una
buena calidad, sin emba go esul ó que dichos c is ales ob enidos bajo es as condiciones
es án maclados en una p opo ción p óxima al 50%, no siendo posible su esolución.
O os in en os de c is alización en dis in as condiciones y disol en es esul a on
in uc uosos.
Pa a el es udio de las in e acciones en e los α-Aa, es deci , de las ca as α,
decidimos sin e iza el ciclo[(D-Phe-L-MeN-γ-Ach)3-] (HC-2), pa a lo cual u ilizamos la
misma es a egia indicada en el capí ulo 5 (página 76), pa iendo en es e caso del
Boc-γ-MeN-Ach-OH. Es e pép ido ambién adop a una con o mación plana y al amen e
simé ica (C3), an o en disol en es pola es como apola es, con una cons an e de
acoplamien o (JNH,Hα = 9,0-9,5 Hz) que es ca ac e ís ica de una disposición ans del
enlace amida.120 En CDCl3, la señal co espondien e a los NH de la Phe es cons an e a
8,7 ppm, incluso a concen aciones an diluidas como 2 x 10-4 M (0,2 mM), o
calen ando a 60 ºC. En los RMN ealizados en p opo ciones de me anol p óximas al
90%, condiciones en las que el pép ido p ecipi a, la señal de la amida ambién se
obse a a simila desplazamien o químico. Todo es o implica la exis encia de un díme o
con una al ísima cons an e de asociación, que es imamos supe io a 106 M-1 en CDCl3,
que es la mayo Ka encon ada has a el momen o pa a es e ipo de es uc u as
sup amolecula es.
El IR (293 K, CHCl3, e anexo 1) del HC-2 mues a la banda de la amida A
(co espondien e a una in e acción de los NH con los ca bonilos) a 3303 cm-1,
ca ac e ís ica de un enlace puen e de hid ógeno que sugie e una meno dis ancia en e
las dos subunidades pep ídicas que la exis en e en e las del díme o del HC-1. El
pép ido ambién mues a las bandas ípicas de una hoja plegada β a 1665 cm-1 y
1625 cm-1 de la amida I y a 1527 cm-1 de la amida IIII.
La ue za de es a in e acción ambién ue con i mada po la espec ome ía de
masas (EM-FAB) en la que se obse an las señales co espondien es al díme o a
[2MH]+ 1718,3 umas y al monóme o a [MH]+ 859,3 umas.
120) Smi h, L. J.; Bolin, K. A.; Schawalb, E. H.; MacA hu , M. W.; Tho n on, J. M.; Dobson, C. M.
“Analysis o main chain o sion angles in p o eins: p edic ion o NMR coupling cons an s o na i e
and andom coil con o ma ions” J. Mol. Biol. 1996, 255, 494-506.
Capí ulo 6
94
El segundo pép ido sin e izado ciclo[(D-Phe-L-MeN-γ-Ach)2-] TC-2 mues a en
su espec o de p o ón una con o mación plana con sime ía C2 ca ac e ís ica del
ciclopép ido. Es a con o mación plana se ap ecia an o en disol en es pola es como
apola es, mos ando una JNH,Hα = 10,0 Hz. En clo o o mo, el espec o mues a que los
NH de la Phe se desplazan a campo bajo al inc emen a se la concen ación del pép ido y
al baja la empe a u a ( igu a 81). Es o es ca ac e ís ico, al igual que ocu ía con el
hexáme o HC-1, de un p oceso de asociación en e monóme o y díme o más ápido que
la escala de iempos de RMN; y po an o lo que obse amos es una señal p omedio de
los NH en e el monóme o y el díme o. Dicha señal apa ece en e δ 6,0-7,8 ppm según
la concen ación y empe a u a.
Figu a 81: Ampliación (8,5-4,0 ppm) del espec o 1H RMN en CDCl3 a 25 ºC del pép ido TC-2 a cua o
concen aciones di e en es.
A pa i de los desplazamien os de los NH de las Phe a di e en es
concen aciones (50-2 mM) y empe a u as (233-313) y usando la ecuación median e
eg esión no lineal an e io men e u ilizada,130 se pudo ob ene la cons an e de
asociación, encon ando que a 298 K, en CDCl3, la Ka es de 15,0 M-1. Además median e
ep esen aciones de Van´ Ho (log Ka en e a 1/T) se ob u ie on las a iables
e modinámicas del p oceso de dime ización pa a TC-2: ∆H° 298 = - 30,8 KJ mol-1 y
∆
S
°
298 = - 82,0 J K-1 mol-1.131
El IR (CHCl3 a 293 K)125 de es e pép ido mues a dos bandas ca ac e ís icas de
una ib ación amida A de los N-H. Una de ellas, a 3411 cm-1, es ca ac e ís ica de un
130) {δobs = δdim+ (δmon - δdim)[-1 + (1+8KaC)½] /(4KaC); δ(NH) son los desplazamien os de los 1H NMR y
C la concen ación o al de pép ido.
131) Valo que co esponde a una con ibución de 0,5 Kcal mol-1 po enlace puen e de hid ógeno, un
alo simila al ob enido pa a los D,L-ciclooc apép idos.
125) a) K imm, S.; Bandeka , J. “Vib a ional spec oscopy and con o ma ion o pep ides, polypep ides
and p o eins” In Ad ances in p o ein Chemis y; An insen, C. B.; Edsall, J.T., Richa ds, F.M., Eds.;
Academic P ess: O lando, FL, 1986; pp 181-364. b) Demi dö en, N.; Chea um, C. M.; Chung, H. S.;
C = 200 mM
C = 80,4 mM
C = 20,1 mM
C = 5,0 mM

α,γ-Ciclo e apép idos N-me ilados
95
N-H lib e (especie monomé ica), mien as que la o a a 3300 cm-1, es p opia de un N-H
que o ma puen es de hid ógeno (díme o). También se obse a on las bandas a 1673
cm-1 (amida Ib), 1627 cm-1 (amida Ia) y 1522 cm-1 (amida IIII), que son ípicas de una
es uc u a de lámina β.
Una p ueba concluyen e de que el ciclopép ido TC-2 da luga a díme os, la
p opo cionó la esolución po di acción de ayos X de un c is al del pép ido que
c is aliza o mando díme os. El c is al se ob u o po c is alización en e aclo oe ano,
equilib ado median e di usión con una a mós e a de hexano. Los c is ales incolo os
mues an la exis encia de ciclo e apép idos con una con o mación plana y o mando
díme os unidos po cua o puen es de hid ógenos, con una dis ancia N…O comp endida
en e 2,91-3,08 Å ( igu a 82). El olumen de an de Waals den o del ciclopép ido es
de sólo 10 Å3, no dejando espacio en su in e io pa a la encapsulación de alguna
molécula. Como se puede obse a , los g upos amida se o ien an lige amen e hacia el
in e io de la ca idad, no siendo lineales los puen es de hid ógeno, lo que pod ía
explica la pequeña cons an e de asociación obse ada.
Figu a 82: Izquie da: Visión supe io del díme o del TC-2. De echa: Visión la e al del díme o, donde se
ap ecia la exis encia de cua o puen es de hid ógeno en e ambos ciclopép idos.
Un segundo ipo de c is al se ob u o po c is alización del pép ido de una
disolución de MeOH, equilib ada en a mós e a de hexano. En es e caso, p obablemen e
debido a que el disol en e compi e po los puen es de hid ógeno, no se obse a la
o mación del díme o ( igu a 83). La es uc u a c is alina es á o mada po el
ciclopép ido en una con o mación plana simila a la mos ada en el díme o c is alizado
en clo o o mo. No obs an e los C=O y NH del esquele o pep ídico c ean puen es de
hid ógeno con seis moléculas de H2O y una de me anol po ciclopép ido; es de es as
moléculas de H2O es án deso denadas en la es uc u a c is alina en e seis posiciones
di e en es, mien as que la molécula de me anol exis e en dos posiciones di e en es.
Khalil, M.; Knoes e , J.; Tokmako , A. “Two-Dimensional In a ed Spec oscopy o An ipa allel
β-Shee Seconda y S uc u e” J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7981-7990.
Capí ulo 6
96
Figu a 83: Visión de la es uc u a c is alina ob enida po di acción de ayos X del c is al del TC-2 en
MeOH. Los pun os ojos co esponden a los oxígenos del H2O.
En esumen, hemos demos ado que ciclopép idos o mados po dos α-Aa y dos
γ-Ach al e nados pueden da luga a puen es de hid ógeno a a és de las in e acciones
α-α. La o mación de nano ubos no pa ece ac ible debido a la imposibilidad de o ma
in e acciones es ables a a és de las ca as γ. Sin emba go, es e hecho pod ía debe se a
la dis o sión gene ada po los g upos me ilo que bloquean la ca a α, enómeno ya
obse ado en el hexapép ido, y que puede es a ampli icado po la ensión anula del
ciclopép ido, pues se a a de un mac ociclo de 16 eslabones con ue es es icciones
geomé icas.
α,γ-Ciclooc apép idos N-me ilados
97
6.3. α,γ-CICLOOCTAPÉPTIDOS N-METILADOS132
A con inuación abo damos el es udio de los oc áme os cíclicos, con la espe anza
de que el aumen o del amaño del anillo a 32 eslabones y la mayo libe ad
con o macional, no di icul en la disposición del pép ido a adop a la con o mación
plana eque ida pa a el au oensamblaje. Po o o lado, la o mación de los ocho puen es
de hid ógeno debe ía a o ece su asociación ( igu a 84).
Los p incipios de o mación de es os nano ubos son idén icos a los ya desc i os
an e io men e, exis iendo dos ipos de in e acciones al e nadas a lo la go del nano ubo,
las α-α y las γ-γ. Po an o, sin e izamos los modelos pep ídicos sencillos pa a
es udia po sepa ado dichas in e acciones. Siguiendo la es a egia sin é ica
an e io men e mencionada (capí ulo 5, página 76) se p epa a on los ciclopép idos
ciclo[(L-γ-Ach-D-MeN-Ala)4-] (OC-1) como modelo de la in e acción γ-γ y el
ciclo[(D-Phe-L-MeN-γ-Ach)4-] (OC-2) como modelo de la in e acción α-α ( igu a 85).
Ciclo[(D-γ-Ach-L-Aa)
4
-]
N
H
NH
NH
O
OR
HN
O
OR
H
N
HN
HN
O
O
RNH
O
O
R
N
H
N
H
N
OO
O
N
H
NN
HO
N
O
HO
N
N
NN
H
OH
H
O
H
H
H
N
H
N
HO
N
H
O
N
O
O
O
O
N
O
O
H
H
N
H
N
H
N
OO
O
N
H
NN
HO
N
O
HO
N
N
NN
H
OH
H
O
H
H
H
N
H
N
HO
N
H
O
N
O
O
O
O
N
O
O
H
H
Figu a 84: Nano ubo al que da ían luga los ciclooc apép idos. Pa a mayo cla idad, las cadenas la e ales
han sido sup imidas.
132) Amo ín, M.; Cas edo, L.; G anja, J. R. “Sel -Assembled Pep ide Tubele s wi h 7 Å Po es” Chem.
Eu . J. 2005, 11, 6539-6547.
Capí ulo 6
98
N
O
Ciclo[(L-γ-Ach-D-
Me
N-Ala)
4
-] (OC-1)
N
H
N
NH
O
OMeMe
N
O
O
MeMe
H
N
N
HN
O
O
Me
Me N
O
O
Me
Me
Ciclo[(L-
Me
N-γ-Ach-D-Phe)
4
-] (OC-2)
N
NH
N
O
O
HN
O
O
N
HN
N
O
ONH
O
O
O
O
H
N
H
N
HO
NN
OH
N
Me
OMe
N
O
N
Me O
O
Me
O
O
N
OO
ON
H
N
Me
N
N
NN
H
Me
H
Me
NN
H
Me
O
O
O
O
OO
ON
Me
NO
H
N
N
N
Me
H
Me
H
NN
H
O
O
Me
N
Me
N
MeO
NN
OMe
N
H
OH
N
O
N
H O
O
H
O
N
Me
Me
Me
Me
Me
Figu a 85: Supe io : Ciclooc apép ido OC-1 compues o po 4 N-Me il Ala, que da ía luga a díme os que
pe mi i ían es udia la hoja plegada β an ipa alela en la que pa icipan los g upos amida de los γ-Ach
(ca a γ-γ). In e io : Ciclooc apép ido OC-2 o mado po 4 γ-Ach N-Me ilados, que da ía luga a díme os
que pe mi i ían es udia los puen es de hid ógeno dados po los g upos amida de las Ala (ca a α-α).
Una ez p epa ado el pép ido ciclo[(L-γ-Ach-D-MeN-Ala)4-] (OC-1) se pu i icó
po HPLC usando ase no mal y un g adien e de (MeOH/CH2Cl2) y se ca ac e izó
median e MS, FTIR, RMN y ayos X. Es e pép ido mues a en disolución,
independien emen e de su pola idad, una con o mación mayo i a iamen e plana, siendo
la cons an e de acoplamien o JNH,Hγ = 7,4-8,2 Hz. En disol en es como el clo o o mo, el
espec o se complica po el desdoblamien o de muchas de las señales ca ac e ís icas del
mismo. La in ensidad de es as señales depende de la concen ación y de la empe a u a.
Se obse a que las señales más desapan alladas ( igu a 86) aumen an al inc emen a se la
concen ación o al disminui la empe a u a. Siendo es e compo amien o ca ac e ís ico
de un equilib io len o en la escala de iempos del RMN en e el monóme o -en el que las
señales es án más apan alladas, y que es la especie mayo i a ia a bajas concen aciones-
y su díme o -en el que la p oximidad de los dos ciclopép idos y la o mación de los
puen es de hid ógeno desapan alla las señales más ca ac e ís icas, siendo és a la especie
mayo i a ia a ele adas concen aciones o bajas empe a u as-. A empe a u a ambien e
las señales son más anchas, p obablemen e debido a que a es as empe a u as es amos
p óximos a la coalescencia; sin emba go, a 283 K las señales esul an bas an e a iladas y
bien esuel as ( igu a 86).
α,γ-Ciclooc apép idos N-me ilados
99
Figu a 86: 1H RMN a di e en es empe a u as del OC-1 en CDCl3, donde se ap ecia el equilib io en e la
especie monomé ica y su díme o.
P o ón Díme o (ppm) Monóme o (ppm)
NH 8,12 6,76
Hα Ala 5,59 5,31
Hγ γ-Ach 3,82 3,59
Tabla 4: Desplazamien os de los di e sos p o ones del ciclopép ido OC-1 pa a el monóme o y el díme o.
En base a los expe imen os de RMN calculamos la elación en e díme o y
monóme o a di e en es concen aciones (30-2 mM) y empe a u as (243-283 K), lo cual
nos pe mi ió es ima las Ka a di e en es empe a u as median e ajus e no lineal usando la
ecuación [P] = {∆Iobs/Ka}·{2∆Isa (1-(∆Iobs/∆Isa ))2}, donde P co esponde a la
concen ación o al de pép ido de cada expe imen o, Ka es la cons an e de asociación
calculada, ∆Iobs es la elación de pép ido que es á como díme o y ∆Isa es odo el pép ido
es á en o ma de díme o, siendo la Ka 298 = 60 M-1 (Ka 273 = 340 M-1).
A pa i de las Ka a di e en es empe a u as y ealizando ep esen aciones de log
Ka en e a 1/T (K) (análisis de Van´ Ho ), calculamos los pa áme os e modinámicos
pa a el p oceso de dime ización de OC-1: ∆H°298 = -38,2 KJ mol-1 y ∆S°298 =
-94,2 J K-1 mol-1.
La ene gía lib e po cada puen e de hid ógeno es 1,27 KJ mol-1 (0,3 Kcal mol-1),
lo que implica que el enlace es más débil que el del hexáme o HC-1 [2,20 KJ mol-1
(0,5 Kcal mol-1)]. Es o puede se debido a la con ibución en ópica, causada po la g an
lexibilidad del anillo.
El es udio de IR (CHCl3 a 293 K)125 mues a una banda a 3315 cm-1
ca ac e ís ica de una ib ación asociada al N-H que co esponde a la o mación de un
puen e de hid ógeno, lo que nos hacía supone la exis encia de díme os. El IR ambién
mues a las bandas ípicas de una hoja plegada β a 1672 y 1627 cm-1 (amida I) y
1540 cm-1 (amida IIII).
125) K imm, S.; Bandeka , J. “Vib a ional spec oscopy and con o ma ion o pep ides, polypep ides and
p o eins” In Ad ances in p o ein Chemis y; An insen, C. B.; Edsall, J.T., Richa ds, F.M., Eds.;
Academic P ess: O lando, FL, 1986; pp 181-364.
8.0 7.0 4.0
6.0 5.0
263 K
4 mM
243 K
283 K
NHdíme o
NHmonóme o
Η
αdíme o
Η
αmonóme o
Ηγ
díme o
Ηγmonóme o

Capí ulo 6
100
En un in en o po con i ma la es uc u a dimé ica median e di acción de ayos
X, se some ió el ciclopép ido OC-1 a las condiciones de c is alización an e io men e
desc i as (clo o o mo/a mós e a de hexano), ob eniéndose unos c is ales de amaño y
consis encia adecuada pa a su esolución. Pa a g an so p esa nues a, el pép ido no
c is alizó o mando es uc u as dimé icas sino que se plegó, en una con o mación ipo
“silla de mon a ”, con los cua o ciclohexanos si uados en los cua o é ices de dicha
es uc u a ( igu a 87). Las dis in as subunidades empaque an sus ca as con exas:
dejando una subunidad en e las ca as con exas de o as dos subunidades ( is a desde
los ejes c y a; igu a 87 y 88) sin que en e ellas se es ablezca ningún puen e de
hid ógeno, sino que la es uc u a p esen a moléculas de H2O que o man puen e de
hid ógeno con los ciclopép idos. Es a especial disposición del ciclopép ido y su
empaque amien o con las o as subunidades da luga a canales con inuos a lo la go de
los es ejes, gene ando una es uc u a po oso ipo zeoli a o gánica.133 Los canales que
dan luga a es a es uc u a es án ocupados po H2O (a pesa de no usa se como
disol en e). El agua se encuen a o denada o mando clus e s, en los que las moléculas
c ean una ed idimensional de puen es de hid ógeno en e ellas y los C=O y los NH de
los ciclopép idos.
Figu a 87: Rep esen ación median e modelo de a illas de es OC-1, ob enidos al c is aliza en CHCl3.
A pesa de que el agua ha ecibido más a ención cien í ica, an o expe imen al
como eó ica y ecnológica, que cualquie o a sus ancia, no se en ienden
comple amen e las in e acciones de una molécula de H2O con sus ecinas.134 Po ello,
se equie e una in o mación de allada de pequeños clus e s de H2O que pe mi a
133) Ba en, S. R.; Robson, R. “In e pene a ing Ne s: O de ed, Pe iodic En anglemen ” Angew. Chem.
In . Ed. 1998, 37, 1460-1494.
134) Ludwig, R. “Wa e : F om Clus e s o he Bulk” Angew. Chem. In . Ed. 2001, 40, 1808-1827.
α,γ-Ciclooc apép idos N-me ilados
101
en ende el compo amien o mac oscópico del agua. G acias al abajo ealizado en
es os úl imos años se ha conseguido ca ac e iza ag upaciones de 6,135 8,136 10,137 e c.138
moléculas de agua, con inadas en el in e io de di e sos sus a os, encon ándose
con igu aciones muy di e en es como pequeños ag egados de agua/hielo o políme os
que se encuen an en el paso in e medio en e los clus e s y el agua mac oscópica. Sin
emba go, el c ecimien o de g andes clus e s de agua y cómo se unen pa a o ma las
edes idimensionales es oda ía un g an e o.
La es uc u a del agua aquí p esen e puede apo a un mayo en endimien o de la
es uc u a del agua y del c ecimien o de los clus e s. Po cada dos moléculas de
ciclopép ido exis en 33,5 moléculas de agua en 34 posiciones. Es as moléculas o man
edes idimensionales en las que se ha podido de e mina la posición de la mayo pa e
de los oxígenos. Las moléculas de agua c ean puen es de hid ógeno en e ellas, y o as
los gene an ambién con los ciclopép idos; además, una de las moléculas ac úa de unión
en e los canales de agua.139
135) Moo hy, J. N.; Na a ajan, R.; Venugopalan, P. “Cha ac e iza ion o a Plana Cyclic Fo m o Wa e
Hexame in an O ganic Sup amolecula Complex: An Unusual Sel -Assembly o Bimesi yl-3,3´-
Dica boxylic Acid” Angew. Chem. In . Ed. 2002, 41, 3417-3420.
136) a) A wood, J. L.; Ba bou , L. J.; Ness, T. J.; Ras on, C. L.; Ras on, P. L. “A well-Resol ed Ice-like
(H2O)8 Clus e in an O ganic Sup amolecula Complex” J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7192-7193.
b) Blan on, W. B.; Go don-Wylie, S. W.; Cla k, G. R.; Jo dan, K. D.; Wood, J. T.; Geise , U.;
Collins, T. J.“Syn hesis and C ys allog aphic Cha ac e iza ion o an Oc ame ic Wa e Complex,
(H2O)8” J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3551-3552.
137) Haug, G. H.; Tiedemann, R. “An in e molecula (H2O)10 clus e in a solid-s a e sup amolecula
complex” Na u e 1998, 393, 671-673.
138) Pa a un amplio es udio sob e clus e s de agua: a) In an es, L.; Mo he well, S. “Wa e clus e s in
o ganic molecula c ys als” C ys Eng Comm, 2002, 4, 454-461. b) In an es, L.; Chisholm, J.;
Mo he well, S. “Ex ended mo i s om wa e and chemical unc ional g oups in o ganic molecula
c ys als” C ys Eng Comm, 2003, 5, 480-486.
139) a) Ball, P. “H2O: A Biog aphy o Wa e ” Welden eld and Niclolsa , London, 1999. b) Chem. Re .
2002, 102 núme o especial. c) Zuba icus, Y.; G unze, M. “New Insigh s in o he S uc u e o Wa e
wi h Ul a as P obes” Science 2004, 304, 974-976.
Capí ulo 6
102
Eje a:
Eje b:
Eje c:
Figu a 88: Es uc u a del OC-1, ob enido median e esolución de ayos X del c is al o mado a pa i de
una disolución de CHCl3 y a mós e a de hexano. Vis a idimensional de dicha es uc u a a lo la go de los
ejes a, b y c. La p ime a columna ep esen a únicamen e los ciclopép idos, en los que se pueden ap ecia
los canales o mados; la segunda columna ep esen a el olumen ocupado po las moléculas de H2O
incluidas en los po os; y la e ce a mues a el pép ido con el agua.
La adición de CCl4 a una disolución del OC-1 en CHCl3 dio luga a un c is al
(monoclínico) cuya esolución pe mi ió con i ma la p edisposición de es os
ciclopép idos pa a o ma díme os. En dicho c is al las dos subunidades ciclopep ídicas
es án unidas en e sí a a és de ocho puen es de hid ógeno cuyas dis ancias N…O
a ían en e 2,84 y 2,93 Å. El ciclopép ido adop a una con o mación plana pe o con
o ma o alada, cuya dis ancia Cα-Cα es de 8,06 Å pa a el eje meno y de 12,05 Å pa a
el mayo . Los g upos C=O y NH que in e ienen en el puen e de hid ógeno no se
disponen pe pendicula men e al eje del ciclopép ido, sino que apa ecen apun ando hacia
el in e io de la ca idad. Es a dis o sión de los puen es de hid ógeno puede explica la
baja cons an e de asociación encon ada en es os pép idos.
α,γ-Ciclooc apép idos N-me ilados
103
Figu a 89: Visión supe io y la e al del OC-1, ob enido po esolución de los c is ales del ciclopép ido
c is alizado en CHCl3/CCl4.
El o i icio in e io del díme o, con un olumen de an de Waals de
ap oximadamen e 230 Å3, pa ece es a ocupado po moléculas de CCl4 o CHCl3
deso denadas, aunque pa a el e inado de la es uc u a se ecu ió a la eliminación de la
con ibución del disol en e, de al mane a que se consiguió un R inal de 0,11 (pa a
dicha eliminación se usó la unción SQUEEZE del p og ama PLATON,140 siendo el R
inicial de 0,18). La es uc u a del c is al es á o mada po capas de díme os, uno de los
cuales se encuen a sob e cua o díme os de la siguien e capa, de al o ma que da luga
a canales hid o óbicos a lo la go del eje b, en el que se al e nan los dominios
hid o óbicos de las ca idades in e nas del díme o con los o i icios gene ados po los
me ilos de las Ala y ciclohexilos de las cua o unidades pep ídicas de la siguien e capa,
siendo la dis ancia en e planos equi alen es de 10,5 Å.
Figu a 90: Visión de los díme os a lo la go del eje b (izquie da) y c (de echa) de los c is ales del
ciclopép ido OC-1.
El ciclo[(L-MeN-γ-Ach-D-Phe)4-] (OC-2), p epa ado a pa i del Boc-MeN-Ach-
OFm, ue el pép ido seleccionado pa a es udia la in e acción α-α ca ac e ís ica de los
nano ubos o mados po α,γ-ciclooc apép idos. Una ez ciclado en disolución y
pu i icado po HPLC, el pép ido ue ca ac e izado po espec oscopia de masas, IR y
140) Pa a la unción SQUEEZE del p og ama PLATON, e : Spek, A. L. 2001, PLATON, Uni e sidad
de U ech , Holanda; an de Sluis, P.; Spek, A. L. Ac a C ys . 1990, A46, 194-201. “R es una
medida del g ado de cue do en e los ac o es de es uc u a expe imen ales y los ac o es de
es uc u a calculados con el modelo esuel o.”
Capí ulo 6
110
Figu a 97: Rep esen ación de los da os de la abla ajus ados median e una ec a. Valo de la in ensidad de
la ans e encia de NOE en e díme os “y” en e a los iempos de mezcla “x” pa a calcula la elocidad
de in e con e sión en e díme os.
La amida A (293 K, CHCl3) del HC-5 a 3303 cm-1 es ípica de la exis encia de
un enlace puen e de hid ógeno, y las bandas a 1664 y 1627 cm-1 de la amida I y a
1529 cm-1 de la amida IIII son ípicas de una hoja plegada β. El HC-6 ambién mues a
bandas simila es a 3303, 1661, 1624 y a 1525 cm-1.
De igual modo que en los o os pép idos (HC-2 y HC-3), ambién el HC-5
(EM-FAB+) mues a el pico co espondien e al díme o a 1777,8 [2MH+] y al monóme o
889,4 [MH+]; el HC-6, sin emba go, no p esen a el pico del díme o.
La c is alización del HC-6 en CHCl3 equilib ado con a mós e a de hexano dio
luga a un c is al en el que se ap ecia la exis encia de un único díme o de los es
posibles o áme os. El díme o esul an e es aquel en el que una Se se solapa con una
Phe y cada OH de la Se gene a un enlace puen e de hid ógeno con el ca bonilo de un
ciclopép ido que o ma pa e de o o díme o. Los dos ciclopép idos dan luga a un
díme o asimé ico o ien ado de o ma an ipa alela e in e accionando a a és de seis
puen es de hid ógeno con una dis ancia N…O que a ía en e 2,89-2,99 Å, p esen ando
uno de los anillos del γ-Ach dos con o maciones di e en es den o de la es uc u a
c is alina. El in e io del díme o lo ocupa una molécula de CHCl3 ( igu a 98). En el
es o de la es uc u a hay 7,8 moléculas de CHCl3 deso denadas en múl iples
posiciones; es de ellas es án ijas, mien as que la del in e io del díme o apa ece
deso denada en es posiciones.
0,100 0,225
0,090 0,210
0,075 0,170
0,050 0,120
0,025 0,060
0,020 0,045
0,010 0,000
x = iempo
de mezcla
(s)
y = in ensidad
ans e ida

α,γ-Ciclooc apép idos N-me ilados
111
Figu a 98: De echa: Imagen supe io del díme o HC-6. In e io : Imagen la e al del díme o, en cuyo
in e io se ap ecia una molécula de CHCl3.
Pa a el es udio de la in luencia de la cadena la e al en los ciclooc apép idos se
pensó en el ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach-L-Phe-D-MeN-γ-Ach]2-} (OC-5) que posee
sime ía C2, de al mane a que en es e caso pueden da se dos díme os: uno es el díme o
al e nado en el que los enilos de las Phe se en en an a las Se del o o ciclopép ido;
mien as que en el segundo las Phe y las Se de cada díme o es a ían en en ados con
sus homólogas ( igu a 99). Espe ábamos que es a segunda con o mación, se iese
a o ecida po la exis encia de puen es de hid ógeno en e las cadenas la e ales de las
Se desp o egidas.
Una ez sin e izado, siguiendo la es a egia ya mencionada (capí ulo 5, página
76) se ob u o el pép ido ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach-L-Phe-D-MeN-γ-Ach]2-}
(OC-5), cuyo espec o de esonancia magné ica nuclea de p o ón con i ma la es uc u a
plana y la o mación de dos díme os: donde los p o ones de la amida esuenan a: NHSe
a 8,67 ppm y NHPhe a 8,59 ppm, jun o con o o conjun o de señales en meno in ensidad
(6:1), cuyos p o ones amida apa ecen a: NHSe a 8,59 ppm y NHPhe a 8,28 ppm,
mos ando cla amen e una p edisposición mayo i a ia pa a uno de los díme os.
Capí ulo 6
112
N
NH
N
O
O
HN
O
O
N
HN
N
O
O
NH
O
O
OR
RO
R = Bn; OC-5
R = OH; OC-6 Pd/C,
H
2
Me
Me
Me
Me
Figu a 99: Rep esen ación de los dos posibles o áme os a los que da ía luga el ciclooc apép ido OC-6.
La in e acción puede se : Phe-Phe y Se -Se (Izquie da) o Phe-Se (De echa).
La p esencia del NOE en e los Hβ de la Se con Hβ de la Phe sugie e que el
díme o mayo i a io es aquel en el que se en en an las Se con las Phe (anexo 1).
Figu a 100: NOESY donde se ap ecia el NOE en e los p o ones β de la Se y de la Phe del ciclopép ido
OC-5.
N
H
O
N
H
N
O
Me
N
O
O
N
H
O
Me
N
N
H
O
Me
N
OMe O
N
O
Me Me
N
O
N
HHO
O
N
N
H
O
ON
Me
Me O
N
HON
O
O
H
H
N
H
O
N
H
N
O
Me
N
O
O
N
H
O
Me
N
N
H
O
Me
N
OMe O
N
O
Me Me
N
O
N
HHO
O
N
N
H
O
ON
Me
Me O
N
HON
OH
ppm
(
2
)
3.003.50
3.00
3.50
ppm ( 1
Η
β
Phe
Η
β
Phe
Η
β
Se Η
β
Se
α,γ-Ciclooc apép idos N-me ilados
113
El a amien o con H2 en p esencia de 10% de Pd/C pe mi e elimina el g upo
p o ec o (Bn) de la se ina. En el RMN de p o ón uel e a apa ece una especie
mayo i a ia, en la cual el ciclopép ido adop a la con o mación plana, o mando puen es
de hid ógeno con o a subunidad. En es e caso ambién exis e una segunda especie en
una elación simila a la obse ada pa a el pép ido bencilado (6:1). Espe ábamos que la
eliminación del Bn diese luga a un nue o equilib io, en el que aho a la especie
dominan e uese el díme o eclipsado, g acias a la o mación de puen es de hid ógeno
Se -Se , pe o los espec os bidimensionales indican que la especie mayo i a ia uel e a
se el díme o al e nado (Se -Phe), obse ándose señales ca ac e ís icas de es a o ma
( igu a 102). Se ap ecian las señales del díme o mayo i a io: NHSe a 8,96 ppm y NHPhe
a 8,65 ppm, y las del díme o mino i a io: NHSe a 8,14 ppm y NHPhe a 8,49 ppm.
Una posible explicación de es a o ma mayo i a ia pod ía halla se en la
o mación de puen es de hid ógeno en e el g upo hid oxilo de la se ina y el anillo
a omá ico.143 Sin emba go, es a in e acción no es á p esen e en el OC-5, en el que
ambién es la o ma mayo i a ia. Po o o lado, sí igu a en el hexáme o HC-6, en el que
la especie mayo i a ia co esponde al díme o en el que Se y Se pueden o ma puen e
de hid ógeno. O a explicación más plausible iene en cuen a los di e en es
impedimen os es é icos en e cadenas la e ales de las Phe y las Se ; p o ocando que la
con o mación plana más es able es é lige amen e cu ada, de al o ma que los dos
díme os esul an es o men puen es de hid ógeno de di e en e longi ud.
Figu a 102: Izquie da: 1H RMN del ciclopép ido OC-6. De echa supe io : NOESY donde se ap ecian los
picos de los NH del díme o mayo i a io (NOE) y del díme o mino i a io, así como los picos de
in e con e sión en e ambos díme os. De echa in e io : NOESY donde se mues an los picos NOE en e
HβPhe-HβSe . (*: señales del díme o mino i a io, Se -Se ).
De es e modo, el díme o eclipsado end ía unos puen es de hid ógeno Phe-Phe
lige amen e más co os que los Se -Se . Es a in e p e ación es á de acue do con los
desapan allamien os químicos obse ados pa a los p o ones amida, en los que los NH de
la Se -Se cons i uyen las señales más apan alladas que pod ían co esponde a un
puen e de hid ógeno de mayo longi ud ( igu a 103).
En la segunda o ma, los dos ciclopép idos acomodan mejo sus puen es de
hid ógeno, apa eciendo aho a mucho más p óximos y desapan allados los NH. Como se
143) Un puen e de hid ógeno en e OH y anillos a omá icos supone una es abilización de 12,5 Kcal mol-1
(3 Kcal mol-1): Cheney, B. V.; Schulz, M. W.; Cheney, J.; Richa ds, W. G. “Hyd ogen-Bonded
Complexes In ol ing Benzene as a H Accep o ” J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 4195-4198.
Capí ulo 6
114
puede ap ecia en la igu a 102, el p o ón de la amida de la Phe se encuen a
lige amen e más apan allada que en el díme o mayo i a io, pe o es o se compensa con
una mayo in e acción del NH de la Se con el ca bonilo de la Phe.
El pico de in e cambio median e NOE con ans e encia de sa u ación (STD)
pe mi ió es ima la elocidad de in e con e sión en e díme os con una elocidad de
1,5-10 ms, ya que a 10 ms se obse ó un NOE de in ensidad del 100%; y el da o de
1,5 ms se es imó a pa i de la sepa ación de las señales de ambos díme os en un campo
de 750 MHz (que co esponde a 1,5 ms).
Figu a 103: Posible es uc u a plegada de los pép idos OC-5 y OC-6. Izquie da: Enlaces en e Se -Se y
Phe-Phe. De echa: Enlaces en e Se -Phe.
Los IR (CDCl3 a 293 K) con i man la es uc u a ipo β de los pép idos OC-5
[1660, 1625 (amida I); 1523 cm-1 (amida IIII)] y OC-6 [1660, 1620 (amida I); 1524 cm-1
(amida IIII)]. La banda del N-H a 3311 cm-1 pa a el OC-5 y a 3317 cm-1 pa a el OC-6
coinciden con lo espe ado pa a es os pép idos que o man díme os ue es.
A pesa de múl iples in en os de c is alización, y del buen aspec o de los
c is ales p epa ados a pa i de OC-5 y OC-6, és os no llega on a di ac a , y po an o
no pudimos ob ene in o mación en es ado sólido.
(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
6.4. (3α,1γ)-CICLOOCTAPÉPTIDOS N-METILADOS
Uno de los obje i os plan eados en es e abajo e a demos a una equi alencia
en e α-Aa y γ-Aa (que pod íamos conside a como “α-Aa oluminoso”, en el que el
ca bono α se ía el anillo cicloalcánico), así como el desa ollo de nue as es uc u as
ciclopep ídicas capaces de au oensambla se en es uc u as sup amolecula es de o ma
ubula cuyas ca idades in e nas ienen di e en es p opiedades. Además, nos in e esaba
el es udio de un nue o mo i o pep ídico, en el que sus i uyésemos los dos α-Aa de los
D,L-oc apép idos po dos γ-Aa. Es e ipo de es uc u as, a las que hemos denominado
3α,1γ, p esen a como p incipales no edades: un amaño de anillo de 28 eslabones
in e medio en e los D,L-ciclooc apép idos (24 eslabones) y los α,γ-ciclooc apép idos
(32 eslabones) y una ca idad in e io que p oyec a únicamen e dos me ilos de los
g upos ciclohexilos, lo que da luga una sime ía C2 en e a la sime ía C3 del
hexáme o y a la C4 del oc áme o.
NH
NH
HN
HN N
H
NH
H
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
R
3
OR
1
R
3
R
1
R
2
R
2
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Aa-L-Aa-D-Aa)
2
-]
O
R
2
O
R
1
O
O
R
1
R
2
O
R
1
O
O
O
R
2
R
1
R
2
H
NH
N
NH
NH
N
H
HN
HN
HN
LL
D
DD
D
Ciclo[(L-Aa-D-Aa)
4
-]
L
N
H
NH
NH
O
OR
HN
O
OR
H
N
HN
HN
O
O
RNH
O
O
R
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Aa)
4
-]
D
D
Figu a 104: Diseño de di e en es ciclopép idos o mados po α-Aa y po α,γ-Aa.
Como se puede obse a en la igu a 105, la o mación de nano ubos a pa i de
es os ciclopép idos se basa ía en la o mación de puen es de hid ógeno en e los g upos
amida del esquele o pep ídico. Al igual que ocu ía con los α,γ-ciclopép idos, los
3α,1γ-ciclopép idos p esen an dos ca as no equi alen es. En una de ellas los g upos
115

Capí ulo 6
dado es y acep o es de puen es de hid ógeno son de los D-α-Aa (ca a α-α), mien as
que en la o a se encuen an el L-γ-Ach y el L-α-Aa (ca a α-γ) o sus enan ióme os.
Debido a ello, la o mación de nano ubos se basa en in e acciones en e láminas
β an ipa alelas en las que in e accionan la ca a α de uno de los ciclopép idos con la ca a
α del siguien e; o las ca as α-γ en e sí. Po an o, siguiendo con la me odología de los
es udios en disolución de ciclopép idos p edispues os pa a o ma únicamen e
es uc u as dimé icas, se hace necesa io p epa a dos pép idos di e en es. Nos
p opusimos, po an o, la p epa ación de ciclopép idos en los que bloquea íamos la ca a
α-γ con el ciclo[(L-MeN-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-1), mien as que la
in e acción en e la ca a α-α las es udia íamos con el pép ido ciclo[(L-Se (Bn)-D-MeN-
Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala)2-] (OC3:1-2) ( igu a 106).
N
N
Ciclo[(D-γ-Ach-L-Aa-D-Aa-L-Aa)
2
-]
N
N
H
O
N
H
H
O
O
O
O
N
H
NH
H
OO
N
HO
N
OH
NH
NH
HN
HN N
H
NH
H
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
R
1
OR
1
R
1
R
1
R
1
R
1
NN
H
H
O
O
N
H
N
O
H
O
H
NN
H
O
HO
N
N
H
O
N
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N
H
N
H
H
O
O
O
O
N
H
O
H
NH
O
N
HO
N
OH
N
H
N
H
O
O
H
O
H
N
H
N
O
O
NN
H
O
HO
N
N
H
Figu a 105: Modelo de (3α,1γ)-nano ubos pep ídicos o mados po au oensamblaje molecula de
ciclopép idos del ipo ciclo[(D-γ-Ach-L-Aa-D-Aa-L-Aa)2-]. En el nano ubo se pueden obse a dos ipos
de puen es de hid ógeno di e en es, las in e acciones an ipa alelas en e las ca as (α-α) y las (α-γ). Pa a
mayo cla idad, las cadenas la e ales han sido sup imidas.
116
(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
Ciclo[(L-
Me
N-γ-Ach-D-Phe-L-
Me
N-Ala-D-Phe)
2
-]
(OC
3:1
-1)
NH
N
HN
HN N
NH
N
N
O
O
O
O
O
O
O
O
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-
Me
N-Ala-L-γ-Ach-D-
Me
N-Ala]
2
-}
(OC
3:1
-2)
N
O
N
O
H
Me
Me
N
NH
N
NN
H
N
H
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
O
NN
O
O
H
Me
O
H
O
N
O
Me
N
H
N
O
N
O
N
H
N
H
OO
N
N
O
Me Me
OMe
N
N
HO
O
N
Me
OH
N
Me
Me
Me
Me
O
Me
N
O
N
O
Me
H
H
NN
Me
O
N
O
N
O
HH
OH
N
N
O
N
O
N
O
Me
H
O
Me
O
N
O
H
N
Me
O
N
H
OMe
N
O
N
N
Me
Me
Me
Me
OBn
BnO
Me
Figu a 106: Supe io : El ciclo[(L-MeN-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-1) es el modelo
seleccionado pa a el es udio de la hoja plegada β an ipa alela en e las ca as (α-α). In e io : El
ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-2) es el modelo seleccionado pa a el es udio
de la hoja plegada β an ipa alela en e las ca as (α-γ).
Pa a la p epa ación de es os ciclopép idos se a ió un poco la es a egia
an e io men e desc i a pa a los ciclopép idos. En la igu a 107 se ilus a la me odología
seguida pa a la p epa ación de pa e de es os ciclopép idos. En es e caso se seleccionó
una es a egia más lineal p epa ándose de o ma co ela i a dipép idos, ipép idos y
e apép idos. Es os e apép idos se ans o ma on pos e io men e en los oc apép idos
que as la desp o ección se cicla on pa a da luga a los co espondien es
(3α,1γ)-ciclooc apép idos.
El ciclopép ido OC3:1-1 se p epa ó a pa i del dipép ido Boc-L-MeN-Ala-D-Phe-
OFm que pos e io men e, as elimina el g upo Boc con TFA/CH2Cl2, se acopló con
Boc-D-Phe-OH usando HATU como agen e de acoplamien o. El ipép ido esul an e se
a ó nue amen e con TFA/CH2Cl2 y a con inuación se acopló el Boc-L-MeN-γ-Ach-OH,
ob eniéndose el e apép ido Boc-L-MeN-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe-OFm. Dicho
e apép ido se ans o mó en el co espondien e oc apép ido po desp o ección del
g upo Boc de la mi ad del e apép ido, mien as que la o a mi ad se a ó con
pipe idina, p ocediendo al acoplamien o de ambos pép idos. Su ciclación se ealizó en
117
Capí ulo 6
disolución, de o ma simila a las ya desc i as; y pos e io men e se pu i icó, lo cual
pe mi ió ob ene el pép ido deseado, al como se mues a en el esquema gene al de la
igu a 107.
Boc-D-Aa-L-
Me
N-Aa-OFm H
2
-D-Aa-L-
Me
N-Aa-OFm
1) C-desp o ección
2) N-desp o ección
3) Ciclación: TBTU, DIEA,
CH
2
Cl
2
2) D-Boc-D-Aa-OH, HATU,
DIEA, CH
2
Cl
2
FmOH, EDC, HOB ,
DMAP, CH
2
Cl
2
TFA,
CH
2
Cl
2
Boc-L-
Me
N-Aa-OH Boc-L-
Me
N-Aa-OFm
1) TFA, CH
2
Cl
2
CICLOOCTAPÉPTIDO
2) D-Boc-D-Aa-OH, HBTU,
DIEA, CH
2
Cl
2
1) TFA, CH
2
Cl
2
2) D-Boc-D-Aa-OH,
HBTU,
DIEA, CH
2
Cl
2
1) TFA, CH
2
Cl
2
Boc-L-
Me
N-Aa-D-Aa-L-
Me
N-Aa-OFmBoc-D-Aa-L-
Me
N-Aa-D-Aa-L-
Me
N-Aa-OFm
OCTAPÉPTIDO Lineal
Acoplamien o en e el N-
desp o egido y el C-
desp o egido: HBTU,
DIEA, CH
2
Cl
2
C-desp o ección
N-desp o ección
Figu a 107: Esquema seguido pa a la sín esis de los OC3:1-1, OC3:1-2, e c.
El OC3:1-1, una ez pu i icado, se ca ac e izó po MS: [MH]+ 1037,6 umas. El
espec o de RMN en disol en es pola es p esen a una g an complejidad, algo que
a ibuimos a un equilib io con o macional en e a ias especies que equilib an
len amen e en la escala de iempos del RMN. Sin emba go, en disol en es apola es, el
espec o se simpli ica, mos ando señales debidas al equilib io en e dos especies
(monóme o/díme o). Las señales del díme o las asignamos a las más desapan alladas
que a su ez son las que aumen an con la concen ación: los NH de la Phe1 del díme o
es án a δ 8,80 ppm, los NH de la Phe2 a 8,31 ppm y las señales de los NH de los
monóme os a δ 7,49 y 7,10 ppm.144
144) El p o ón a 7,10 ppm se iden i icó al ealiza los expe imen os bidimensionales (anexo 1).
118
(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
Figu a 108: 1H RMN a di e en es concen aciones del ciclo[(L-MeN-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-]
(OC3:1-1), donde se ap ecian algunas señales ca ac e ís icas del díme o (**) y monóme o (*). Se obse an
cla amen e las 1H del díme o (**): NH (8,80 y 8,31 ppm) y Hα Ala (5,89 ppm); y los 1H del monóme o
(*): NH (7,49 ppm) y Hα Phe (4,86 ppm), odos ellos a 293 K.
Los expe imen os bidimensionales no pe mi ie on con i ma la es uc u a
dimé ica, debido a que aquellos p o ones más signi ica i os no p esen aban un NOE
ca ac e ís ico po es a o ien ados hacia el ex e io del díme o o demasiado alejados. La
única señal que pod ía se ca ac e ís ica, e a el NOE en e los p o ones de las amidas
NH Phe1 y NH Phe2, que sin emba go no se obse ó (capí ulo 11 y anexo 1).
Los expe imen os de RMN a di e en es concen aciones y empe a u as
(313-233 K) nos pe mi ie on es ima una Ka 293 = 92 M-1 y una con ibución:
∆H°298 = -47,8 KJ mol-1 y ∆S°298 = -126,1 J K-1 mol-1. Es po an o un p oceso di igido
en álpicamen e (g acias a la o mación de ocho puen es de hid ógeno) pe o
en ópicamen e des a o able.
El IR (en CHCl3 a 293 K) mues a las bandas ca ac e ís icas de una lámina β
plegada a 1669, 1627 (amida I) y 1525 cm-1 (amida IIII), alo es compa ables a los de
los ciclopép idos es udiados p e iamen e. De igual mane a, se obse a una banda a
3310 cm-1 (amida A) ca ac e ís ica de la exis encia de un enlace puen e de hid ógeno.
La con i mación de ini i a de la es uc u a dimé ica la ob u imos median e
ayos X. La c is alización del ciclopép ido OC3:1-1 se ealizó en CH2Cl2 equilib ado en
una a mós e a de hexano, ob eniéndose un c is al incolo o (o o ómbico) después de
24 h. Los ciclopép idos o man un díme o a a és de ocho puen es de hid ógeno y
p esen an una es uc u a o alada. La dis ancia N…O en e las subunidades unidas
median e puen es de hid ógeno a ía en e 2,9 y 3,0 Å. Los díme os es án alineados
o mando canales a lo la go del eje a, de al o ma que la es uc u a c is alina es á
cons i uida po capas en las que se an al e nando los planos de díme os: cada díme o
de una capa se si úa sob e cua o díme os de la capa adyacen e, siendo la dis ancia en e
capas equi alen es de 13,8 Å. La dis ancia Cα-Cα en e las alaninas es de 12,2 Å (y la
dis ancia media en e las Phe es de 12 Å), mien as que el espacio de an de Waals
en e los H de los C2 es de sólo 4,0 Å, quedando po an o una ca idad de an de
28,76 mM
14,38 mM
3,60 mM
pp
m
(
1
)
5.06.07.08.0
**
** **
* *
1,80 mM
119
Capí ulo 6
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe1-L-
Me
N-Ala-D-Phe2)
2
-]
(OC
3:1
-5)
NH
NH
HN
HN N
NH
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
O
Me
Me
O
N
N
N
H
O
N
Me
H
O
O
O
O
N
H
N
Me
H
OO
N
HO
N
OH
N
H
N
HO
Me
OH
N
H
N
O
O
NN
H
O
Me O
N
N
H
Figu a 118: Pép ido ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe1-L-MeN-Ala-D-Phe2)2-] (OC3:1-5) y modelo del díme o
co espondien e.
El siguien e pép ido sin e izado, el ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-]
(OC3:1-5), se diseñó con el obje i o de iden i ica los e ec os que enía el me ilo en la
α-Ala en el p oceso de au oensamblaje.
El espec o de p o ón de es e pép ido, pa a nues a so p esa, es bas an e
complejo. Lo más llama i o es obse a que los es g upos amida apa ecen lige amen e
desapan allados y a simila campo magné ico (como señales anchas), no ap eciándose
di e encia en e los p o ones si uados hacia el ex e io de la ca idad y los dispues os
hacia el in e io . Es os da os nos hicie on pensa en una es uc u a o almen e di e en e a
la del díme o cíclico en con o mación plana; po ejemplo, en algún ipo de plegamien o
en el que los es g upos pa icipan en la o mación de puen es de hid ógeno. No
obs an e, en el RMN pa ece obse a se únicamen e es NH di e en es, al como lo
con i ma la co elación 15N-1H (anexo1). Es as señales se desplazan a campo bajo al
disminui la pola idad del medio (adición de CCl4). Apa en emen e, dichas señales no
p esen an un desplazamien o signi ica i o con la concen ación, aunque uno de los Hα
se e a ec ado, ci cuns ancia que nos lle a a supone que pod ían exis i p ocesos de
asociación. Sin emba go los expe imen os bidimensionales en disol en es CDCl3 no
apo an ningún da o que nos pe mi a, de momen o, de e mina la es uc u a de es e
pép ido en disol en es apola es.
126

(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
ppm
(
1
)
4.505.005.506.006.507.007.50
++ *
+ **
15,0 mM
7,5 mM
3,75 mM
Figu a 119: 1H RMN del ciclopép ido OC3:1-5 en CDCl3/CCl4 1/1 a 25 ºC. En es as condiciones los NH
(+) apa ecen odos jun os en e 7,50-7,40 ppm. Sin emba go, se ap ecia un cambio en el Hα de las Phe
(**), la señal se a desplazando a campo bajo al i disminuyendo la concen ación.
pp
m
(
1
)
5.06.07.08.0
**
30,0 mM
**
7,5 mM
1,9 mM **
Figu a 120: 1H RMN del ciclooc apép ido OC3:1-5 en CDCl3 a 25 ºC a di e en es concen aciones. Se
puede obse a como el Hα Phe (**) se desplaza a campo bajo al disminui la concen ación.
127
Capí ulo 6
Resul a de in e és menciona que la adición de me anol p oduce un cambio
d ás ico en la es uc u a del ciclopép ido, en el que las señales de los NH se
desapan allan; incluso una de ellas (NH Phe2) apa ece a un campo p óximo a 9 ppm
( igu a 121). El segundo p o ón que se ap ecia es el del γ-Ach, lo que indica que és os
o man un puen e de hid ógeno bas an e ue e, mien as que el e ce p o ón de la
amida pe manece ocul o en e las señales a omá icas. Como se puede obse a , odos
los p o ones del ciclohexilo apa ecen cla amen e de inidos, lo cual nos lle a a deduci
que es án en un ambien e muy di e en e. Es a es uc u a es independien e de la
concen ación y se p oduce an o en CD3OH como en o os disol en es pola es como
DMSO y ace ona.
Los espec os bidimensionales NOESY/ROESY sugie en un plegamien o del
pép ido, ya que, po ejemplo, exis en NOEs en e: el p o ón amídico de la Phe2
(8,81ppm) con el Hα del γ-Ach y del NHAch con el Hα Phe1. Es as señales sólo pa ecen
posibles en una es uc u a plegada como la que se mues a en la igu a 122 (capí ulo 11
y anexo 1).
ppm
(
1
)
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
NHAch
NHPhe CHCl3 H2O
Figu a 121: 1H RMN del ciclopép ido OC3:1-5 en CD3OH.
Los alo es de la ib ación del IR (CHCl3 a 293 K) en es e caso son lige amen e
di e en es a los espe ados pa a hojas plegadas β: 1687, 1652 (amida I) y 1537 cm-1
(amida IIII), mien as que el alo de la amida A es 3324 cm-1. Los ei e ados in en os
po ob ene c is ales que nos pe mi iesen es ablece cla amen e la es uc u a del pép ido
esul a on allidos, ya que aunque se ob u ie on c is ales, és os esul a on demasiado
ines ables (CHCl3) o no di ac a on (C2H2Cl4) pa a pode se u ilizados en di acción de
ayos X.
Dadas es as di icul ades, decidimos p epa a un segundo pép ido
ciclo{[L-Se (Bn)-D-γ-Ach-L-Phe-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-6), en el que sus i uimos la
Phe2 po una Se con el obje i o de di e encia cla amen e los L-aminoácidos.
128
(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
N
NH
HN
HN
O
O
Bn
Bn
O
Me
O
HN
HN
O
Bn
NH Bn
O
O
NMe
O
Figu a 122: Posible es uc u a plegada en MeOH del ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-]
(OC3:1-5).
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-γ-Ach-L-Phe-D-
Me
N-Ala]
2
-}
(OC
3:1
-6)
NH
NH
HN
HN N
NH
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
O
OBn
BnO
Me
Me
N
N
N
H
O
N
Me
H
O
OO
O
N
H
N
Me
H
OO
N
HO
N
OH
N
H
N
H
O
O
Me
O
H
N
H
N
O
O
NN
H
O
Me O
N
N
H
H
H
Figu a 123: Ciclo{[L-Se (Bn)-D-γ-Ach-L-Phe-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-6) y díme o o mado median e
au oensamblaje molecula .
Los IR en CDCl3 mues an bandas muy simila es pa a ambos pép idos; OC3:1-6:
1684, 1655, 1630 y 3327 cm-1; mien as que las bandas del OC3:1-5 son: 1687, 1652,
1637 y 3324 cm-1. Cada pép ido sólo posee una banda co espondien e a la amida A,
con un alo que hace supone la exis encia de un puen e de hid ógeno débil.
En es e caso, los 1H RMN del OC3:1-6 - an o en disol en es apola es como
pola es- han mos ado un compo amien o muy simila al OC3:1-5. El RMN en CD3OH
no apo ó da os nue os a la es uc u a, en pa e po que los expe imen os
bidimensionales ealizados no enían la calidad su icien e, aunque a o unadamen e el
OC3:1-6 c is alizó en MeOH ( igu a 124). Se encon ó que el pép ido no exis e como
díme o sino que p esen a una es uc u a ipo 8 en la que se puede ap ecia que el NH del
γ-Ach y el NH de la Se o man puen es de hid ógeno simul áneamen e con el mismo
ca bonilo (γ-Ach), mien as que el NH de la Phe se halla hacia el ex e io o mando un
puen e de hid ógeno con el disol en e.
129
Capí ulo 6
Figu a 124: Rayos X del ciclopép ido OC3:1-6 c is alizado en MeOH. Izquie da: Se mues an los puen es
de hid ógeno que exis en en la es uc u a. De echa: O ep de la es uc u a.
Ob enidos es os esul ados, ol imos a hace un es udio del OC3:1-6 en CDCl3,
dado que en es e caso los NH y los Hα se di e encian mejo , g acias a la sus i ución de
una Phe po una Se . Los espec os de RMN bidimensionales (NOESY y ROESY)
mues an dos NOEs muy in e esan es: NH Se con Hα MeN-Ala y NH γ-Ach con Hα
Se (es e NOE no es posible en el plegamien o ipo 8 de la igu a 124). Es o pa ece
indica que el plegamien o pod ía se de ipo “silla de mon a ” o mando puen es de
hid ógeno in amolecula .
130
(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
pp
m
(
2
)
5.005.506.006.507.007.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
ppm (
1
NH Se H
α
MeN-Ala
NH
γ
-Ach
Hα Se
Figu a 125: NOE en e los NH γ-Ach con Hα Se (NOESY en 40:60 CDCl3/CCl4).
A pa i de es os da os, se deduce que es os ciclopép idos no adop an la
con o mación plana necesa ia pa a la o mación del díme o, sino que se pliegan.
Compa ando los ciclopép idos en los que el γ-Ach no pa icipa en la o mación
de los puen es de hid ógeno: OC3:1-1 (los dos γ-Ach y los dos α-Aa N-me ilados),
OC3:1-4 (los dos γ-Ach N-me ilados), OC3:1-5 y OC3:1-6 (los dos α-Aa N-me ilados), se
obse a una g an in luencia según la posición de los g upos me ílicos (γ-Ach o α-Aa).
La p esencia de los me ilos en los γ-Ach pa ece ene un mayo e ec o del espe ado ya
que acili a la con o mación plana. Sin emba go, cuando és e al a iende a o ma
puen es de hid ógeno in amolecula es. Es e e ec o puede es a p opiciado po el
N-Me ilo del α-Aa que da una conges ión es é ica en la con o mación plana, que es
libe ada al plega se.
Resul a e iden e que los impedimen os es é icos en e el ca bonilo y el me ilo
juegan un papel de e minan e en la o mación plana. Cuando sup imimos el me ilo de
los α-Aa el pép ido puede adop a una mejo con o mación plana, lo que le pe mi e da
luga a una mayo Ka. Si man enemos es e g upo y eliminamos el me ilo de los γ-Ach,
las epulsiones en e los me ilos y los ca bonilos de las Ala siguen exis iendo y el
pép ido se pliega a a és del α-Aa, lo cual a su ez le pe mi e o ma puen es de
hid ógeno in amolecula es es abilizando la es uc u a.
Decidimos acome e el mismo es udio con la o a in e acción (cuyo es udio se
inicio con OC3:1-2 y OC3:1-3). En es e caso los me ilos es án si uados en los α-Aa y po
an o no e a p e isible encon a el mismo ipo de compo amien o. De odos modos,
apos amos po elimina de o ma selec i a dos de los g upos me ilos y sin e iza en
p ime luga el ciclopép ido ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-Ala-L-γ-Ach-D-Ala]2-} (OC3:1-7)
( igu a 126). Es e pép ido uel e a mos a una con o mación plana ap opiada pa a la
131

Capí ulo 6
o mación de díme os, es uc u a que podemos con i ma po el desplazamien o
obse ado pa a los p o ones: 8,70 ppm NH Se (J = 9,5 Hz); 7,91 ppm NH γ-Ach
(J = 8,9 Hz); mien as que el p o ón si uado en el ex e io de la es uc u a: 6,55 NH Ala
(J = 6,5 Hz). Al igual que en o os pép idos an e io men e p epa ados, se puede
obse a que el p oceso de au oensamblaje molecula posee una ele ada Ka > 104, ya
que su espec o de 1H RMN es independien e de la concen ación (has a 0,2 mM).
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-
Me
N-γ-Ala-L-γ-Ach-D-Ala]
2
-}
(OC
3:1
-7)
NH
NH
HN
NN
H
N
H
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
O
OBn
BnO
Me
Me
N
ON
O
H
Me
Me
NO
N
O
H
H
O
H
O
N
O
H
N
H
N
O
N
O
H
NN
H
O
N
O
N
O
HMe
OH
N
N
HO
O
N
Me
OH
N
Figu a 126: Ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-Ala-L-γ-Ach-D-Ala]2-} (OC3:1-7) y modelo del díme o o mado po
au oensamblaje molecula .
ppm ( 1) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Hα MeN-Ala
Hα Ala
ppm ( 2) 4.905.005.105.205.305.405.505.605.70
5.00
5.50
ppm ( 1
* * **
Figu a 127: 1H RMN del ciclopép ido OC3:1-7. NH que pa icipan en la o mación del díme o: NH Se
(8,70 ppm) y NH γ-Ach (7,91 ppm) apa ecen ma cados con (*), mien as que el NH que no pa icipa en la
o mación del díme o: NH Ala (6,55 ppm) se ha ma cado con (**). De echa: ROESY del ciclopép ido
OC3:1-7 (en e 5,8-4,8 ppm): la p esencia de un NOE en e Hα MeN-Ala (5,34 ppm) y el Hα Ala
(5,06 ppm) es indica i o de la exis encia de un díme o.
Los expe imen os bidimensionales de es e pép ido mues an cla amen e la
exis encia de un NOE en e los Hα de la MeN-Ala (5,34 ppm) y la Ala (5,06 ppm), algo
sólo posible en la es uc u a dimé ica.
El IR (CHCl3 a 293 K) posee las bandas ípicas de una hoja plegada β a 1683,
1651, 1616, 1543 cm-1; y las bandas de la amida A: 3312 y 3417 cm-1. La p esencia de
132
(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
es a banda a 3417 cm-1 la a ibuimos al N-H que no pa icipa en la o mación de puen es
de hid ógeno.
La ele ada cons an e de asociación (> 104 M-1) del ciclopép ido OC3:1-7 esul ó
so p enden e, ya que los esul ados ob enidos con los α,γ-ciclopep ídicos nos hacían
pensa que los ciclopép idos en los que el γ-Ach o ma puen es de hid ógeno daban
luga a díme os con mayo di icul ad, debido a la meno pola idad de dichos enlaces.
Po o o lado, de nue o se e idencia que la N-me ilación de los ciclopép idos eje ce una
g an in luencia sob e la con o mación del ciclopép ido (o ien ación de los C=O y NH) y
po an o sob e la o mación de los díme os.
El siguien e pép ido sin e izado ue el ciclo{[L-Se (Bn)-D-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-
Ala]2-} (OC3:1-8) ( igu a 128), cuyo espec o de RMN en clo o o mo p esen a unas
señales cla amen e di e enciadas y a iladas que pa ecían indica que se a aba de una
con o mación plana, y que o maba un díme o con una ele ada Ka, ya que el RMN e a
independien e de la concen ación. Sin emba go, ue asomb oso comp oba que el
p o ón más apan allado co espondía a la Se , cuando debe ía de pa icipa en la
o mación de puen es de hid ógeno si se a ase de una es uc u a dimé ica ( igu a 128).
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-Ala-L-γ-Ach-D-
Me
N-Ala]
2
-}
(OC
3:1
-8)
N
NH
N
HN N
H
NH
H
N
HN
O
O
O
O
O
O
O
O
OBn
BnO
Me
Me
N
ON
O
H
H
H
NO
N
O
H
Me
O
H
O
N
O
Me
N
H
N
O
N
O
H
NN
H
O
N
O
N
O
Me H
OMe
N
N
HO
O
N
H
OH
N
Figu a 128: Ciclo{[L-Se (Bn)-D-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-8) y modelo del díme o o mado po
au oensamblaje molecula .
133
Capí ulo 6
ppm ( 1) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
Figu a 129: 1H RMN del ciclopép ido OC3:1-8 en CDCl3: 7,97 ppm (NH γ-Ach); 7,37-7,27 ppm (NH Ala
y Bn); 6,59 ppm (NH Se ).
Nue amen e esul ó muy di ícil de e mina la es uc u a secunda ia del
ciclopép ido en disolución debido a la ele ada sime ía. De odas o mas, podemos
a i ma que és e no adop a la con o mación plana y que la al a de dos me ilos pe mi e
el plegamien o en el que el p o ón amida del γ-Ach o ma un enlace puen e de
hid ógeno muy ue e -cuando no debe ía de o ma los si se a ase de un díme o
( igu a 128)-, mien as que la Se queda o ien ada hacia el ex e io de la es uc u a sin
pa icipa en la o mación de puen es de hid ógeno.
En CD3OH, los NH es án más desapan allados: [9,20 ppm (NH γ-Ach);
8,09 ppm (NH Ala); 7,70 ppm (NH Se )]. Todas es as e idencias lle an a supone que
es e ciclopép ido adop a una con o mación no plana ambién en es e disol en e. (Los
bidimensionales, an o en CDCl3 como en CD3OH, no pe mi ie on de e mina la
es uc u a secunda ia).
De nue o la posición del Me que bloquea la ca a de e mina la es uc u a
secunda ia del ciclopép ido, de al o ma que en los MeN-α-Aa unidos al ex emo
N- e minal del γ-Ach a o ecen la con o mación plana. Sin emba go, cuando el enlace
se p oduce po el ex emo C- e minal, el pép ido se pliega, posiblemen e debido a la
o mación de un puen e de hid ógeno in amolecula .
134
(3α,1γ)-Ciclooc apép idos N-me ilados
ppm ( 1) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Figu a 130: 1H RMN del ciclopép ido OC3:1-8 en CD3OH: 9,13 ppm (NH γ-Ach); 8,02 ppm (NH Ala);
7,63 ppm (NH Se ).
El IR (CHCl3 a 293 K) mues a bandas a 1671 y 1629 cm-1 de la amida I y a
1521 cm-1 de la amida IIII. La banda del N-H a 3326 cm-1 coincide con la de un N-H que
pa icipa en un enlace puen e de hid ógeno, mien as que la banda a 3432 cm-1 es ípica
de un N-H que no pa icipa en la o mación de dichos enlaces.
Ciclopép ido Vib ación
Amida Ia Vib ación
Amida Ib Vib ación
Amida IIII
Vib ación
Amida A
OC3:1-1 1627 1669 1525 3310
OC3:1-2 1631 1673 1528 3313/3412
OC3:1-3 1632 1673 1542 3310/3413
OC3:1-4 1642 1681 1515 3296/(3403)
OC3:1-5 1652 1687 1537 3324
OC3:1-6 1655 1684 1530 3327
OC3:1-7 1616, 1651 1683 1543 3312/(3417)
OC3:1-8 1629 1671 1521 3326/3432
Tabla 5: Bandas del IR en CHCl3 de los di e en es OC3:1. (OC3:1-4 y OC3:1-7 poseen bandas,
espec i amen e, a 3403 y 3417 cm-1 del N-H que no pa icipa en la o mación del díme o).
El análisis de los da os de IR pa ece con i ma que el OC3:1-1 es un díme o más
ue e, pues sólo se ap ecia la banda de la amida A co espondien e al díme o. Po el
con a io, los pép idos OC3:1-2 y OC3:1-3 mues an la banda del díme o y la del
monóme o. Es a úl ima banda p esen a un alo muy simila a la amida A, de los N-H,
135
Anexo 1: Da os de RMN
Boc-L-Leu-D-MeN-Ala-OFm
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
ppm
(
1
)
50100150
22

Anexo 1: Da os de RMN
Boc-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe-OFm
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
Boc-D-γ-Ach-L-Phe-D-MeN-Ala-OFm
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
23
Anexo 1: Da os de RMN
Boc-D-MeN-γ-Ach-L-Phe-D-Ala-OFm
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
Boc-D-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala-OFm
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
24
Anexo 1: Da os de RMN
11.6. Ciclopép idos N-me ilados
11.6.1. Ciclohexapép idos
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
Ciclo[(L-γ-Ach-D-MeN-Ala)3-] (HC-1)
ppm
(
1
)
50100150
25
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(D-Phe-L-MeN-γ-Ach)3-] (HC-2)
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
ppm
(
1
)
50100150
26
Anexo 1: Da os de RMN
ppm
(
1
)
50100150
ppm
(
1
)
0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach]3-} (HC-3)
27

Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-Se -D-MeN-γ-Ach)3-] (HC-4)
ppm ( 1) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
ppm
(
1
)
50100150
28
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach-[L-Phe-D-MeN-γ-Ach-]2-} (HC-5)
ppm ( 1) 0.05.0
29
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[L-Se -D-MeN-γ-Ach-(L-Phe-D-MeN-γ-Ach)2-] (HC-6)
ppm
(
1
)
0.0
5.0
ppm ( 1) 50
100
150
30
Anexo 1: Da os de RMN
pp
m
(
1
)
0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
11.6.2. Ciclo e apép idos
Ciclo[(D-γ-Ach-L-MeN-Ala)2-] (TC-1)
ppm
(
1
)
50100150
31
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-Phe-D-MeN-γ-Ach-L-Se -D-MeN-γ-Ach)2-] (OC-6)
pp
m
(
1
)
0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.0
ppm ( 1) 8.008.509.00
ppm
(
1
)
50100150
38

Anexo 1: Da os de RMN
11.6.4. (3α,1γ)-Ciclooc apép idos
ppm
(
1
)
0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Ciclo[(L-MeN-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-1)
ppm
(
1
)
50100150
39
Anexo 1: Da os de RMN
ppm
(
1
)
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-2)
ppm ( 1) 50100150
40
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Leu-D-MeN-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-3)
ppm
(
1
)
50100150
ppm ( 1) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
41
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach-L-Phe-D-Ala]2-} (OC3:1-4)
ppm ( 1) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
ppm
(
1
)
50100150
42
Anexo 1: Da os de RMN
ppm
(
1
)
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-5) (en CD3OH)
ppm
(
1
)
50100150
43

Anexo 1: Da os de RMN
ppm
(
1
)
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-γ-Ach-L-Phe-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-6) (en CD3OH)
ppm
(
1
)
50100150
44
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-Ala-L-γ-Ach-D-Ala]2-} (OC3:1-7)
ppm ( 1) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
ppm
(
1
)
50100150
45
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-8)
ppm
(
1
)
1.02.03.04.05.06.07.08.0
ppm ( 1) 50100150
46
Anexo 1: Da os de RMN
11.7. α,γ-Nano ubos pep ídicos sólidos; sín esis en ase sólida
Ciclo{[(1S,3R)-γ-Ach-L-Gln]3-} (HC-7)
ppm
(
1
)
0.05.010.0
47
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[L-Se -D-MeN-γ-Ach-(L-Phe-D-MeN-γ-Ach)2-] (HC-6)
NOESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 3,5-2,5 ppm : 9,2-7,0 ppm):
ppm ( 2) 3.00
7.50
8.00
8.50
9.00
ppm ( 1
NOESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 9,2-7,6 ppm : 9,2-7,6 ppm):
ppm ( 2) 8.008.509.00
8.00
8.50
9.00
ppm ( 1
54

Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[L-Se -D-MeN-γ-Ach-(L-Phe-D-MeN-γ-Ach)2-] (HC-6)
ROESY (CDCl3, 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm (
1
ROESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 9,2-6,5 : 4,3-2,0 ppm):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
2.50
3.00
3.50
4.00
ppm (
1
55
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[L-Se -D-MeN-γ-Ach-(L-Phe-D-MeN-γ-Ach)2-] (HC-6)
ROESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 9,0-7,7 ppm : 9,0-7,7 ppm):
ppm ( 2) 8.008.50
8.00
8.50
9.00
ppm ( 1
56
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-γ-Ach-D-MeN-Ala)4-] (OC-1)
NOESY (CDCl3; -10 ºC; concen ación: 5 mM; 750 MHz):
ppm
(
2
)
1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
ROESY (CDCl3; -10 ºC; concen ación: 5 mM; 750 MHz):
ppm ( 2) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
57
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Phe-D-MeN-γ-Ach-L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach]2-} (OC-5)
COSY (CDCl3, 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
NOESY (CDCl3, 750 MHz):
ppm
(
2
)
1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
58
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Phe-D-MeN-γ-Ach-L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach]2-} (OC-5)
NOESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 3,8-2,5 ppm : 3,8-2,5 ppm):
ppm
(
2
)
3.003.50
3.00
3.50
ppm ( 1
NOESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 9,0-8,0 ppm : 9,0-8,0 ppm):
ppm
(
2
)
8.50
8.50
ppm ( 1
59

Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Phe-D-MeN-γ-Ach-L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach]2-} (OC-5)
ROESY (CDCl3, 750 MHz):
ppm ( 2) 0.05.0
0.0
5.0
ppm ( 1
ROESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 3,8-2,5 ppm : 3,8-2,5 ppm):
ppm ( 2) 3.003.50
3.00
3.50
ppm ( 1
60
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Phe-D-MeN-γ-Ach-L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach]2-} (OC-5)
ROESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 9,0-8,0 ppm : 9,0-8,0 ppm):
ppm ( 2) 8.108.208.308.408.508.608.708.808.90
8.10
8.20
8.30
8.40
8.50
8.60
8.70
8.80
8.90
ppm ( 1
61
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-Phe-D-MeN-γ-Ach-L-Se -D-MeN-γ-Ach)2-] (OC-6)
COSY (CDCl3, 500 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
NOESY (CDCl3, 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
62
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-Phe-D-MeN-γ-Ach-L-Se -D-MeN-γ-Ach)2-] (OC-6)
NOESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 4,0-2,5 ppm : 4,0-2,5 ppm):
ppm ( 2) 3.003.50
3.00
3.50
ppm ( 1
NOESY (CDCl3, 750 MHz); (Ampliación 9,5-0,5 ppm : 9,4-7,7 ppm):
ppm
(
2
)
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
8.00
8.50
9.00
ppm ( 1
63
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-Leu-D-MeN-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala)2-] (OC3:1-3)
NOESY (CDCl3; -18 ºC; concen ación: 65,50 mM; 750 MHz); (Ampliación
6,8-4,7 ppm : 6,3-4,7 ppm):
ppm ( 2) 5.005.506.00
5.00
5.50
6.00
ppm ( 1
ROESY (CDCl3; -18 ºC; concen ación: 65,50 mM; 750 MHz):
ppm ( 2) 0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
70

Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach-L-Phe-D-Ala]2-} (OC3:1-4)
COSY (CDCl3; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
NOESY (CDCl3; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
71
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-MeN-γ-Ach-L-Phe-D-Ala]2-} (OC3:1-4)
NOESY (CDCl3; 25 ºC; 750 MHz); (Ampliación 9,0-8,1 ppm : 9,0-8,1 ppm):
ppm
(
2
)
8.208.308.408.508.608.708.808.90
8.20
8.30
8.40
8.50
8.60
8.70
8.80
8.90
ppm ( 1
ROESY (CDCl3; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
72
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-5)
COSY (CDCl3:CCl4 70:30; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
TOCSY (CD3OH; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
73
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-5)
NOESY (CDCl3:CCl4 70:30; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
NOESY (CDCl3:CCl4 70:30; 25 ºC; 750 MHz); (Ampliación 6,2-5,4 ppm :
6,5-4,5 ppm):
ppm ( 2) 5.505.605.705.805.906.006.10
5.00
5.50
6.00
ppm ( 1
74
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-5)
NOESY (CD3OH, 750 MHz):
ppm
(
2
)
1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
NOESY (CD3OH, 750 MHz); (Ampliación 5,1-4,0 ppm : 9,0-1,6 ppm):
ppm ( 2) 4.505.005.50
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
75

Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-5)
ROESY (CDCl3:CCl4 70:30; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
ppm ( 1
ROESY (CDCl3:CCl4 70:30; 25 ºC; 750 MHz); (Ampliación 5,5-4,7 ppm :
5,5-4,7 ppm):
ppm ( 2) 4.804.905.005.105.205.305.40
4.80
4.90
5.00
5.10
5.20
5.30
5.40
ppm ( 1
76
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-5)
ROESY (CD3OH, 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
ppm ( 1
Co elación 15N- 1H (CDCl3:CCl4 70:30; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
120.0
125.0
130.0
ppm ( 1
77
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo[(L-γ-Ach-D-Phe-L-MeN-Ala-D-Phe)2-] (OC3:1-5)
Co elación 15N- 1H (CD3OH; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
100.0
105.0
110.0
115.0
120.0
125.0
130.0
135.0
ppm ( 1
78
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-γ-Ach-L-Phe-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-6)
COSY (CDCl3:CCl4 40:60; 25 ºC; concen ación: 40 mM; 500 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
COSY (CD3OH; 25 ºC; 750 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
79
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-8)
COSY (CDCl3, 500 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
TOCSY (CDCl3, 500 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
86

Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-8)
NOESY (CDCl3, 500 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
ROESY (CDCl3, 500 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
ppm ( 1
87
Anexo 1: Da os de RMN
Ciclo{[L-Se (Bn)-D-Ala-L-γ-Ach-D-MeN-Ala]2-} (OC3:1-8)
COSY (CD3OH, 500 MHz):
ppm ( 2) 1.02.03.04.05.06.07.08.09.0
5.0
ppm ( 1
88
ANEXO 2: DATOS DE RAYOS X
Anexo 2: Da os de ayos X
Ácido ( ans, ans)-3-amino-2-me ilciclohexanoca boxílico
COOH
NH2
Los c is ales se ob u ie on po c is alización de 5 mg en CHCl3/hexano.
Di ac óme o: Nonius “MACH3”.
P og amas: XCAD4 -CAD4 Di ac ome e Da a Reduc ion- (Ha ms, K.; Wocadlo, S.
Uni e si y o Ma bu g, Ma bu g, Ge many, 1995); WinGx (Fa ugia, L. J. J. Appl.
C ys . 1999, 32, 837-838); PSISCANS -Psi-scan Empi ical Abso p ion Co ec ion-
(No h, A. C. T.; Phillips, D. C.; Ma hews, F. S. Ac a. C ys allog . Sec A 1968, 24,
351-359); SADABS -Mul iple Equi alen Abso p ion Co ec ion- (A ea-De ec o
Abso p ion Co ec ion; Siemens Indus ial Au oma ion, Inc.: Madison, WI, 1996);
SHELXL-97 -C ys al S uc u e Re inemen - (G. M. Sheld ick, Ins i u e ü
Ano ganische Chemie, Uni e si a Go ingen, D-37077 Gö ingen, Ge many); PARST -
Geome ical Calcula ions- (Na delli, M. J. Appl. C ys . 1995, 28, 659).
Table 1.
Iden i ica ion code 2001jg01
Empi ical o mula C13 H23 N O4
Fo mula weigh 257.32
Tempe a u e 293(2) K
Wa eleng h 1.54184 Å
C ys al sys em T iclinic
Space g oup P -1
Uni cell dimensions a = 5.286(6) Å α= 77.60(10)°
b = 11.500(10) Å β= 78.73(18)°
c = 12.512(15) Å γ = 89.84(16)°
Volume 728.0(14) Å3
Z 2
Densi y (calcula ed) 1.174 Mg/m3
Abso p ion coe icien 0.707 mm-1
F(000) 280
C ys al size 0.56 x 0.08 x 0.04 mm3
The a ange o da a collec ion 3.94 o 64.35°.
Index anges -6<=h<=0, -13<=k<=13, -14<=l<=14
Re lec ions collec ed 2722
Independen e lec ions 2722 [R(in ) = 0.0000]
Comple eness o he a = 64.35° 99.4 %
Abso p ion co ec ion Empi ical (DIFABS)
Max. and min. ansmission 0.9723 and 0.6930
2
Anexo 2: Da os de ayos X
Re inemen me hod Full-ma ix leas -squa es on F2
Da a / es ain s / pa ame e s 2722 / 0 / 167
Goodness-o - i on F2 1.838
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.2270, wR2 = 0.5892
R indices (all da a) R1 = 0.4135, wR2 = 0.6309
La ges di . peak and hole 0.829 and -0.952 e.Å-3
Plano ab:
3

Anexo 2: Da os de ayos X
Plano ac:
Plano bc:
4
Anexo 2: Da os de ayos X
Ácido (cis,cis)-3-amino-2-me ilciclohexanoca boxílico
COOH
NH2
Los c is ales se ob u ie on po c is alización de 5 mg en e anol.
Di ac óme o: Nonius “MACH3”.
P og amas: XCAD4 -CAD4 Di ac ome e Da a Reduc ion-; E-STATS -Dis ibu ion o
E-S a is ics-; STDANAL -Analysis o S anda d In ensi ies-; PSIABS -Psi-scan
Empi ical Abso p ion Co ec ion-; SHELXL-97 -C ys al S uc u e Re inemen -;
PARST -Geome ical Calcula ions-.
Table 1.
Iden i ica ion code 2001jg03
Empi ical o mula C13 H23 N O4
Fo mula weigh 257.32
Tempe a u e 293(2) K
Wa eleng h 1.54184 Å
C ys al sys em T iclinic
Space g oup P −1
Uni cell dimensions a = 5.3423(2) Å α= 85.730(6)°
b = 11.4359(10) Å β= 81.101(4)°
c = 11.9361(5) Å γ = 87.365(6)°
Volume 718.01(7) Å3
Z 2
Densi y (calcula ed) 1.190 Mg/m3
Abso p ion coe icien 0.717 mm-1
F(000) 280
C ys al size 0.72 x 0.16 x 0.04 mm3
The a ange o da a collec ion 3.76 o 73.45°
Index anges -6<=h<=6, 0<=k<=14, -14<=l<=14
Re lec ions collec ed 3045
Independen e lec ions 2891 [R(in ) = 0.0637]
Comple eness o he a = 73.45° 99.9 %
Abso p ion co ec ion Psi-scan
Max. and min. ansmission 0.9628 and 0.709
Re inemen me hod Full-ma ix leas -squa es on F2
Da a / es ain s / pa ame e s 2891 / 0 / 256
Goodness-o - i on F2 1.054
5
Anexo 2: Da os de ayos X
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.0516, wR2 = 0.1369
R indices (all da a) R1 = 0.0720, wR2 = 0.1522
Ex inc ion coe icien 0.011(2)
La ges di . peak and hole 0.430 and -0.290 e.Å-3
Plano ab:
6
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano ac:
Plano bc:
7
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano bc:
14

Anexo 2: Da os de ayos X
C is al del HC-6:
Table 1.
Iden i ica ion code jg06ma1n
Empi ical o mula 2(C45H62N6O7), 7(HCCl3), H0.8C0.8Cl2.4
Fo mula weigh 2527.41
Tempe a u e 110.0(1) K
Wa eleng h 0.71073 Å
C ys al sys em Monoclinic
Space g oup P 21
Uni cell dimensions a = 15.143(3) Å α= 90°
b = 25.610(5) Å β= 93.753(4)°
c = 15.681(3) Å γ = 90°
Volume 6068(2) Å3
Z 2
Densi y (calcula ed) 1.383 Mg/m3
Abso p ion coe icien 0.584 mm-1
F(000) 2623.2
C ys al size 0.74 x 0.42 x 0.39 mm3
The a ange o da a collec ion 1.35 o 26.51°
Index anges -18<=h<=18, -31<=k<=31, 0<=l<=19
Re lec ions collec ed 51477
Independen e lec ions 23971 [R(in ) = 0.0399]
Comple eness o he a = 26.51° 97.8 %
Abso p ion co ec ion Semi-empi ical om equi alen s
Max. and min. ansmission 0.796 and 0.666
Re inemen me hod Full-ma ix leas -squa es on F2
Da a / es ain s / pa ame e s 23971 / 439 / 1332
Goodness-o - i on F2 1.018
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.0922, wR2 = 0.2393
R indices (all da a) R1 = 0.1372, wR2 = 0.2811
Absolu e s uc u e pa ame e 0.00(7)
La ges di . peak and hole 1.084 and -0.798 e.Å-3
15
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano ab:
Plano ac:
16
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano bc:
17
Anexo 2: Da os de ayos X
Ciclo e apép idos
Ob encióción de c is ales del pép ido TC-2 pa a análisis po ayos X. C is al
del TC-2 en C2H2Cl4: 3 mg del pép ido se disol ie on en 0,5 mL de C2H2Cl4 y se
equilib ó median e di usión con 5 mL de hexano, esul ando c is ales de o ma
espon anea después de 2-4 días. C is al del TC-2 en MeOH: 3 mg del pép ido se
disol ie on en 1mL de MeOH y se equilib a on con 5 mL de hexano, esul ando
c is ales de o ma espon anea después de 2-4 días.
Análisis de los da os c is alog á icos de los c is ales de TC-2 en CHCl3 y de TC-2
en MeOH. Los da os ue on ecogidos en un di ac óme o B uke SMART 1000 a baja
empe a u a (110 K) equipado con un ubo sellado (Mo Kα) y un monoc omado de
g a i o al amen e o denado. Todos los cálculos ue on hechos en un IBM-compa ible
PC usando los p og amas: SMART; SAINTT; SADABS y SHELX-97; WinGx; SIR97;
ORTEP3; y PARST.
18
Anexo 2: Da os de ayos X
C is al del TC-2 en C2H2Cl4:
Table 1.
Iden i ica ion code jg10ma1n
Empi ical o mula C34 H44 N4 O4
Fo mula weigh 572.73
Tempe a u e 110.0(1) K
Wa eleng h 0.71073 Å
C ys al sys em Monoclinic
Space g oup P2(1)
Uni cell dimensions a = 11.7406(19) Å α= 90°
b = 21.343(3) Å β= 110.975(3)°
c = 13.412(2) Å γ = 90°
Volume 3138.1(9) Å3
Z 4
Densi y (calcula ed) 1.212 Mg/m3
Abso p ion coe icien 0.080 mm-1
F(000) 1232
C ys al size 0.98 x 0.82 x 0.49 mm3
The a ange o da a collec ion 1.86 o 28.28°
Index anges -15<=h<=14, -27<=k<=28, 0<=l<=17
Re lec ions collec ed 25482
Independen e lec ions 13987 [R(in ) = 0.0181]
Comple eness o he a = 28.28° 95.8 %
Abso p ion co ec ion SADABS
Max. and min. ansmission 0.9619 and 0.9258
Re inemen me hod Full-ma ix leas -squa es on F2
Da a / es ain s / pa ame e s 13987 / 1 / 778
Goodness-o - i on F2 1.018
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.0356, wR2 = 0.0841
R indices (all da a) R1 = 0.0416, wR2 = 0.0880
Absolu e s uc u e pa ame e 0.1(5)
La ges di . peak and hole 0.246 and -0.178 e.Å-3
19

Anexo 2: Da os de ayos X
Plano ab:
Plano ac:
20
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano bc:
21
Anexo 2: Da os de ayos X
C is al del TC-2 en MeOH:
Table 1.
Iden i ica ion code jg07ma1n
Empi ical o mula C69 H102 N8 O15
Fo mula weigh 641.79
Tempe a u e 110(2) K
Wa eleng h 0.71073 Å
C ys al sys em Monoclinic
Space g oup P21
Uni cell dimensions a = 12.9029(17) Å α= 90°
b = 14.6931(19) Å β= 107.321(2)°
c = 19.457(3) Å γ = 90°
Volume 3521.5(8) Å3
Z 2
Densi y (calcula ed) 1.211 Mg/m3
Abso p ion coe icien 0.085 mm-1
F(000) 1384
C ys al size 0.54 x 0.39 x 0.15 mm3
The a ange o da a collec ion 1.10 o 28.29°
Index anges -17<=h<=16, -17<=k<=19, 0<=l<=25
Re lec ions collec ed 23385
Independen e lec ions 15139 [R(in ) = 0.0231]
Comple eness o he a = 28.29° 94.9 %
Abso p ion co ec ion SADABS
Max. and min. ansmission 1.0000 and 0.8705
Re inemen me hod Full-ma ix leas -squa es on F2
Da a / es ain s / pa ame e s 15139 / 14 / 867
Goodness-o - i on F2 1.029
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.0631, wR2 = 0.1652
R indices (all da a) R1 = 0.0970, wR2 = 0.1899
Absolu e s uc u e pa ame e 0.0(11)
Ex inc ion coe icien 0.0018(6)
La ges di . peak and hole 1.241 and -0.430 e.Å-3
22
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano ab:
Plano ac:
23
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano ab:
Plano ac:
30

Anexo 2: Da os de ayos X
Plano bc:
31
Anexo 2: Da os de ayos X
C is al del OC-2:∗
Table 1.
Iden i ica ion code 2003jg05
Empi ical o mula C68H88N8O8
Fo mula weigh 1145.47
Tempe a u e 100.0(1) K
Wa eleng h 1.5418 Å
C ys al sys em Monoclinic
Space g oup C2
Uni cell dimensions a = 26.7257(3) Å α= 90°
b = 29.7095(4) Å β= 111.969(1)°
c = 22.5651(3) Å γ = 90°
Volume 16615.8(4) Å3
Z 8
Densi y (calcula ed) 0.916 Mg/m3
Abso p ion coe icien 0.481 mm-1
F(000) 4928
C ys al size 0.3 x 0.25 x 0.1 mm3
The a ange o da a collec ion 2.11 o 60.16°
Index anges -30<=h<=27, -33<=k<=33, 0<=l<=25
Re lec ions collec ed 67045
Independen e lec ions 23772 [R(in ) = 0.0455]
Comple eness o he a = 60.16° 99.1 %
Abso p ion co ec ion Semi-empi ical om equi alen s
Max. and min. ansmission 0.94848 and 0.80064
Re inemen me hod Full-ma ix-block leas -squa es on F2
Da a / es ain s / pa ame e s 23772 / 50 / 1511
Goodness-o - i on F2 1.037
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.0717, wR2 = 0.1976
R indices (all da a) R1 = 0.0765, wR2 = 0.2025
Absolu e s uc u e pa ame e 0.05(18) [es ima ed, bu no e ined]
Ex inc ion coe icien 0.00080(5)
La ges di . peak and hole 0.468 and -0.256 e.Å-3
∗ www.ccdc.cam.ac.uk/da a (CCDC-265525)
32
Anexo 2: Da os de ayos X
Díme o 1:
Plano ab:
Plano ac:
33
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano bc:
34
Anexo 2: Da os de ayos X
Díme o 2:
Plano ab:
Plano ac:
35

Anexo 2: Da os de ayos X
Plano bc:
36
Anexo 2: Da os de ayos X
(3α,1γ)-ciclooc apép idos
Ob ención de c is ales de los pép ido OC3:1-1 y del OC3:1-6 pa a análisis po
ayos X. El pép ido OC3:1-1 se c is alizó de 3 mg de pép ido pu i icado po HPLC que
se disol ie on en 1mL de CH2Cl2 y se equilib ó median e di usión con 5 mL de hexano,
esul ando c is ales incolo os después de 2-4 días. El pép ido OC3:1-6 se c is alizó a
pa i de 5 mg disuel os en 0,5 mL de MeOH, esul ando c is ales de o ma espon ánea
después de 2 días.
Análisis de los da os c is alog á icos del pép ido OC3:1-1. Los da os ue on
omados en un di ac óme o B uke a baja empe a u a (100 K) en un B uke Nonius
FR591 KappaCCD2000 equipado con un ánodo o a o io FR591 KappaCCD 2000 (Cu
Kα) y Osmic mul ilage con ocal op ics. Todos los cálculos se ealiza on en un IBM-
compa ible PC usando los p og amas: COLLECT; HKL Denzo and Scalepack;
SORTAV y SHELX-97; WinGx; SIR2002; ORTEP3; PLATON (SQUEEZE); y
PARST.
Análisis de los da os c is alog á icos del pép ido OC3:1-6. Los da os ue on
omados en un di ac óme o B uke SMART 1000 a baja empe a u a (120 K)
equipado con un ubo sellado (Mo Kα) y un monoc omado de g a i o al amen e
o denado. Todos los cálculos se ealiza on en un IBM-compa ible PC usando los
p og amas: SMART; SAINTT; SADABS y SHELX-97; WinGx; SIR97; ORTEP3; y
PARST.
37
Anexo 2: Da os de ayos X
C is al del OC3:1-1
Table 1.
Iden i ica ion code 2003jg07
Empi ical o mula C60H76N8O8, H2O
Fo mula weigh 1055.3
Tempe a u e 100.0(1) K
Wa eleng h 1.5418 Å
C ys al sys em O ho hombic
Space g oup C 2 2 21
Uni cell dimensions a = 21.9089(18) Å α= 90°
b = 28.648(2) Å β= 90°
c = 22.991(2) Å γ = 90°
Volume 14430(2) Å3
Z 8
Densi y (calcula ed) 0.971 Mg/m3
Abso p ion coe icien 0.53 mm-1
F(000) 4528
C ys al size 0.17 x 0.1 x 0.08 mm3
The a ange o da a collec ion 2.54 o 54.24°
Index anges 0<=h<=23, 0<=k<=30, -24<=l<=24
Re lec ions collec ed 69791
Independen e lec ions 8800 [R(in ) = 0.071]
Comple eness o he a = 54.24° 99.8 %
Abso p ion co ec ion Semi-empi ical om equi alen s
Max. and min. ansmission 0.958 and 0.363
Re inemen me hod Full-ma ix leas -squa es on F2
Da a / es ain s / pa ame e s 8800 / 1310 / 805
Goodness-o - i on F2 1.761
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.1527, wR2 = 0.3756
R indices (all da a) R1 = 0.1605, wR2 = 0.3903
Absolu e s uc u e pa ame e 0.1(5)
La ges di . peak and hole 1.31 and -0.501 e.Å-3
38
Anexo 2: Da os de ayos X
Plano ab:
Plano ac:
39