1. Tendència relativa a formar enamines de diferents aldehids i cetones S’ha treballat en l’estudi per RMN de 1H de diverses espècies que estan implicades en reaccions organocatalítiques. L’equilibri entre compostos carbonílics i les seves enamines ha estat estudiat en DMSO-d6. La utilització del (S)-prolinol protegit en forma de TBDPS (1) ens ha permès comparar diferents substrats. S’ha establert una escala sobre la tendència de aldehids i cetones a formar enamines per mitjà de reaccions d’intercanvi per parelles. Les constants d’equilibri van ser determinades per la integració dels senyals corresponents per RMN de 1H. Les enamines més estables són aquelles que estan conjugades amb un anell aromàtic. Les enamines de les cetones tipus 1,3-dioxan-5-ona són sorprenentment estables. Les cetones alifàtiques mostren una baixa tendència a formar enamines. 2. Oxazolidinones i enamines de L-prolina Hem estudiat la capacitat de la prolina (L-Pro) per formar enamines i/o oxazolidinones en DMSO-d6. Els aldehids a-O-substituïts amb L-Pro només donen oxazolidinones, mentre que els aldehids lineals donen enamines i oxazolidinones i les enamines predominen quan el grup enamino està conjugat (amb un anell aromàtic, per exemple). S’ha demostrat que els aldehids quirals a-sililoxi i a-alcoxi derivats tenen una gran tendència a formar oxazolidinona (exo) amb prolina, reduint la capacitat de formació d’enamina i evitant la racemització del centre en a. S’ha demostrat, també, que la 2,2-dimetil-1,3-dioxan-5-ona, tan emprada en reaccions aldòliques catalitzades per prolina, té una gran tendència a formar enamina, a diferència d’altres cetones cícliques. 3. Reaccions aldòliques de 2,2-dimetil-1,3-dioxan-5-ona i aldehids a-substituïts catalitzades per prolina Degut al fet que la 2,2-dimetil-1,3-dioxan-5-ona (dioxanona 12) és una cetona cíclica àmpliament utilitzada en organocatàlisi com a nucleòfil (via la seva enamina) en reaccions catalitzades per prolina i tenint en compte el nostre treball sobre formació d’oxazolidinones i/o enamines amb prolina, s’ha estudiat la reacció aldòlica catalitzada per prolina de 12 amb diferents aldehids a-substituïts La reacció aldòlica no té conversions totals en absència d’aigua tal com s’observa en la reacció monitoritzada per RMN de 1H, essent entre 5 i 25 equivalents d’aigua els necessaris per obtenir conversions totals. L’obtenció de l’aldol com a únic diastereòmer de la reacció posa de manifest que el mètode és potent per a la preparació de poliols. Això és degut, en part, a la formació de l’oxazolidinona de l’aldehid sense passar per la seva enamina. 4. Síntesi total de la (–)-amfidinolida K Hem sintetitzat la ()-amfidinolida K segons la nostra retrosíntesi que implica la desconnexió de la (–)-amfidinolida K (40, C8–C9 i C1–O) en dos fragments, sud-oest (o sud-occidental, 41) i nord-est (o nord-oriental, 42), tal com s’indica a la figura 8. La unió dels dos fragments s’ha dut a terme via reacció d’al·lilació d’Hosomi–Sakurai emprant un aciloxiborà quiral (CAB) per induir l’estereoselectivitat a la reacció. Una reacció de macrolactonització de Yamaguchi o de Shiina tancaria la molècula tot donant lloc a l’anell de 19 membres. El fragment sud-oest, al mateix temps, prové d’una reacció de Negishi entre un bromoalquè comercial (43) i un iodoalquè (44), mentre que el fragment nord-est prové de la reacció aldòlica entre el producte acilat d’Evans 45 i l’aldehid 46. S’ha dut a terme l’optimització de desprotecció de l’alcohol primari del compost 88 amb TBAF amb èxit. Finalment, una macrolactonització en condicions de Shiina i posterior epoxidació de Sharpless ha donat lloc a la síntesi total de la (–)-amfidinolida K. En experiments in vitro amb actina, la (–)-amfidinolida K ha mostrat un fort efecte estabilitzant de la F-actina (aproximadament un 70% respecte a la fal·loïdina). / 1. Relative tendency of carbonyl compounds to form enamines Equilibria between carbonyl compounds and their enamines have been examined by NMR spectroscopy in DMSO-d6. Use of O-TBDPS-protected prolinol (1) as amino-catalyst has allowed us to compare many substrates. A general scale of the tendency of carbonyl compounds to form enamines has been established by means of the exchange reaction between pairs. Equilibria constants were easily determined from the integration of the corresponding 1H NMR peaks. The most stable enamines are those conjugated with an aromatic ring (provided that there is no steric inhibition of the resonance). 1,3-Dioxan-5-one enamines are surprisingly stable. Aliphatic ketones show a very low trend to form enamines. 2. Oxazolidinone/enamine ratios in the reactions of aldehydes and ketones with proline The trend of (S)-Pro (Pro) and carbonyl compounds to form enamines or oxazolidinones in DMSO-d6 has also been examined (Fig 4). a-Substituted aldehydes and Pro have a tendency to afford oxazolidinones rather than enamines, preventing the racemization of a-stereocenters. The oxazolidinone/enamine ratios has been examined in the reaction of Pro with aldehydes and ketones. 3. Proline-catalyzed aldol reaction of 2,2-dimethyl-1,3-dioxan-5-one with a-substituted aldehydes We have examined the aldol reaction of 2,2-dimethyl-1,3-dioxan-5-one with (S)-2-(tert-butyldiphenylsilyloxy)propanal, (S)-2-(tert-butyldimethylsilyloxy)propanal and (S)-2-(4-methoxybenzyloxy)propanal using Pro as the catalyst. The addition of water (5-25 equiv.) plays an important role in order to release the aldehyde from the oxazolidinone species. Complete conversions have been achieved when the aldol reaction was carried out during 40 h in presence of water. 4. Total synthesis of (–)-amphidinolide K (–)-Amphidinolide K is a cytotoxic macrolide that was isolated from a marine Amphidinium sp. dinoflagellate by Kobayashi et al. Williams and Meyer, who achieved the syntheses of several stereoisomers, including the enantiomer of amphidinolide K, concluded that the absolute configuration of the natural product is 40. A total synthesis of 40 has been recently reported by Lee et al. We have reported now a second total synthesis of the natural enantiomer. Our synthesis of (.)-amphidinolide K is based on the asymmetric allylation of enal C9-C22 with allylsilane C1-C8. The final macrolactonization was achieved by the Shiina method in good yield. The synthesis of fragment C1-C8 was attained by Negishi coupling. The required alkenyl iodide was prepared by in situ hydrozirconation-iodination from the corresponding alkyne. The key step in the formation of fragment C9-C22 is the indicated Evans aldol reaction.

La presencia de contaminantes y residuos químicos en los alimentos es un problema que actualmente genera gran preocupación, ya que presenta importantes implicaciones para la salud y la seguridad pública. En este sentido, el uso indiscriminado, inadecuado y/o fraudulento de fármacos veterinarios puede dar lugar a la presencia de residuos de los mismos en los alimentos de origen animal, entrando de esta forma en la cadena trófica y ocasionando riesgos para la salud. Por otro lado, este tipo de residuos puede ser liberado al medioambiente directamente o indirectamente a través de la utilización del estiércol procedente de animales tratados, generando de esta manera la contaminación de suelos y aguas. En el caso de los antibióticos, la presencia de cantidades residuales en alimentos y en el medioambiente ha sido identificada como una de las causas de la aparición de mecanismos de resistencia a los antimicrobianos por parte de patógenos que causan enfermedades humanas, lo que es motivo de gran preocupación por parte de las autoridades sanitarias, diferentes agencias y organizaciones gubernamentales y de la sociedad en general. Por lo tanto, existe la necesidad de garantizar la seguridad y la calidad de los productos alimenticios, tal es así que los consumidores son cada vez más exigentes, obligando a la industria alimenticia a tener en cuenta sus preocupaciones, en términos de una producción de alimentos más naturales, ecológicos y saludables con un origen claramente rastreable de todos sus ingredientes. En esta tesis se describe la investigación realizada respecto al desarrollo de técnicas de análisis alternativas que permitan incrementar la eficiencia del control de residuos de antibióticos en alimentos, en base a la utilización de receptores selectivos (anticuerpos). Concretamente, el objetivo final de esta tesis se enfocó al desarrollo de técnicas inmunoquímicas e inmunosensores para la detección de residuos de antibióticos de tipo quinolona en leche. En este sentido, la producción de anticuerpos con selectividad de clase para quinolonas, una de las familias de antibióticos más importante en el ámbito veterinario, ha sido uno de los objetivos principales de este trabajo de investigación. De esta manera, se ha abordado la producción de dichos anticuerpos mediante el diseño racional y síntesis de los haptenos apropiados, utilizando el criterio químico y herramientas de modelización molecular. La evaluación de las características de los anticuerpos generados se ha realizado a través del desarrollo de ensayos de tipo ELISA en microplaca. Los resultados muestran que ha sido posible obtener anticuerpos de clase selectivos para quinolonas, ya que pueden ser detectados hasta diez congéneres de dicha familia con una detectabilidad adecuada para los requerimientos de la Comisión Europea. A su vez, se han desarrollado los protocolos necesarios para la aplicación de estos procedimientos inmunoquímicos al análisis de muestras de leche, estableciéndose un formato semicuantitativo capaz de identificar claramente las muestras libres de quinolona de las contaminadas. Asimismo, los inmunoreactivos y procedimientos inmunoquímicos establecidos se han implementado en un dispositivo inmunosensor amperométrico, basado en la utilización de partículas magnéticas. En este caso, a pesar de la complejidad de la leche, el uso de partículas magnéticas ha permitido la eliminación de las posibles interferencias causadas por los componentes de la matriz, pudiéndose realizar mediciones cuantitativas directamente en muestras de leche, sin ningún tratamiento de muestra adicional o etapa de extracción. Dicho inmunosensor es capaz de detectar hasta siete quinolonas diferentes por debajo de los límites máximos de residuos (LMRs) definidos por el Comisión Europea para la leche, ofreciendo una estrategia prometedora para el análisis in situ, rápido, simple y de bajo costo, de antibióticos de tipo quinolona en muestras complejas. / In this thesis, research on the development of alternative analysis techniques increasing the efficiency of the control of antibiotic residues in food is described based on the use of selective (antibodies) receptors. Particulary, the final objective of this thesis was focused to the development of immunochemical techniques and immunosensors for detection of quinolone antibiotic residues in milk. In this sense, the production of class selectivity antibodies for quinolones, one of the most important families in the veterinary antibiotics, has been one of the main objectives of this research. The production of antibodies has been addressed by rational design and synthesis of suitable haptens, by means chemical criteria and molecular modeling tools. The evaluation of the characteristics of the antibodies produced was performed by developing microplate ELISA test. Results show that it has been possible to obtain class selective antibodies for quinolones, able to detected up to ten quinolones with suitable detectability for the requirements of the European Commission. Moreover, protocols for the implementation of these immunochemical methods to the analysis of milk samples have been developed, establishing a semiquantitative format able to clearly identify quinolone free samples from the contaminated. Also, the established immunochemical procedures and immunoreagents developed have been implemented in an amperometric immunosensor device based on the use of magnetic particles. In this case, despite the complexity of the milk, the use of magnetic particles has allowed the elimination of potential interference by matrix components, being able to make quantitative measurements directly in milk samples without any further sample treatment or extraction step. The immunosensor is able to detect up to seven different quinolones below the maximum residue limits (MRLs) established by the European Commission for milk, offering a promising strategy for the in situ, fast, simple and inexpensive analysis of quinolones in complex samples.

El grup prostètic hemo és un component essencial de moltes proteïnes, com l'hemoglobina, la mioglobina i els citocroms. Existeixen quatre reaccions concatenades en la síntesi del grup hemo que són comunes en els diferents regnes animal, vegetal, i bacterià. Dues d'aquestes reaccions estan catalitzades per l'enzim Porfobilinogen Desaminasa (PBGD) i l'enzim Uroporfirinogen III Sintasa (U3S). Alteracions en l'activitat enzimàtica de la U3S donen lloc a una malaltia, la Porfíria Eritropoiètica Congènita (PEC). En les últimes dècades s'han incrementat els anàlisis genètica a pacients, facilitant una gran quantitat d'informació que relaciona aquesta malaltia amb alteracions en la seqüència d'aminoàcids de l'enzim U3S. Per determinar l'activitat enzimàtica dels enzims mutants relacionats amb la patologia s'han clonat, expressat i purificat les 25 mutacions puntuals patogèniques trobades en pacients, així com les proteïnes U3S salvatge i PBGD (necessària per dur a terme l'assaig enzimàtic). Els resultats de l'activitat relativa d'aquests enzims mutants poden explicar un seguit de fenotips, però no la seva totalitat. De fet, l'anàlisi dels resultats de l'activitat enzimàtica ha revelat que la gran majoria de les mutacions retenen una gran quantitat de l'activitat catalítica de la forma salvatge.Per entendre l'efecte d'algunes mutacions, s'ha realitzat un detallat estudi estructural i termodinàmic d'aquestes proteïnes. Amb aquest objectiu, s'ha determinat l'estabilitat cinètica d'aquestes proteïnes mutants respecte a la proteïna salvatge, i s'ha observat que en alguns casos, la mutació afecta l'estabilitat de l'enzim. Aquests estudis han permès identificar una regió helicoïdal de la proteïna imprescindible per al manteniment de l'estructura nativa.Per altra banda, s'havia descrit que la mutació C73R es trobava present en més d'un terç dels pacients de PEC, sent una mutació associada als fenotips més greus. Amb la col·laboració del Dr. Juan Manuel Falcón i el seu equip, i amb l'objectiu d'entendre l'efecte d'aquesta mutació en els sistemes vius, s'han realitzat una sèrie d'experiments in vivo que han permès determinar l'estabilitat relativa de la mutació C73R en l'entorn cel·lular, essent aquesta molt inferior respecte a l'enzim salvatge i mostrant un patró de degradació intracel·lular prematur. Nombrosos estudis han posat de manifest la possibilitat de manipular el plegament proteic dins de la cèl·lula mitjançant la utilització de "xaperones químiques". S'ha vist que l'ús d'aquests compostos pot aplicar-se en varies malalties associades amb pèrdues de la funció degudes a mutacions desestabilitzants. Estudis preliminars amb "xaperones químiques" han permès retenir la proteïna mutant C73R intracel·lular evitant-ne la degradació, obrint així, una nova línia d'investigació terapèutica. / The term porphyria describes a family of autosomal diseases produced by the existence of one or more mutations in any of the enzymes in the heme group biosynthetic pathway. In particular, a deficient Uroporphyrinogen III Synthase (U3S) activity is ultimately responsible for the human Congenital Erythropoietic Porphyria (CEP). The severity of the disease is usually related to the residual enzyme activity. In an effort to better understand the relationship between U3S malfunction and CEP, we set out to obtain a detailed characterization of the 25 pathogenic missense mutations of U3S. Comparing the enzymatic activity results, we demonstrate that in some cases, enzyme activity is not the only explanation for the severity of the disease. Our hypothesis is that mutants can also alter protein unfolding thermodynamics, so stability properties of U3S have been investigated. We have demonstrated that protein unfold takes place so fast in a subset of mutations that retain most of the synthase activity, which explain their CEP phenotype. Furthermore, an important key helix for protein stability has been identified.Through collaboration with Dr. Juan Manuel Falcón, in vivo behaviour of the wild-type human U3S and the most frequently mutation found in CEP patients, C73R mutation, have been investigated. Preliminary results indicate that C73R mutant is expressed in some mammal cells, but its in vivo stability is lower than in case of the wild-type. Our recent experiments with chemical chaperones have increased C73R mutant in vivo stability, suggesting a new potential therapeutic treatment.

The purpose of this PhD thesis was to evaluate the biodegradability potential and ecotoxicological effects of several biodegradable plastics for agricultural use under controlled laboratory conditions in soil. In this study, commercial and still in experimental stage biodegradable plastic films were chosen: Mater-Bi® (corn starch), Bio-Flex® (polylactic acid), Biofilm® (cereal flour), Bioplast® (potato starch), MirelTM (polyhydroxyalcanoates) Ecovio® and Bionelle®. In addition, a sheet commercially known as MimGreen® paper was evaluated. Initially, a gravimetric and FTIR analyses were carried out to determine changes in both weight loss and molecular changes in the plastics respectively. A second experiment consisted in assessing the biodegradability of the materials by designing and building a respirometric system. This system allowed me to measure, with a higher sensitive, the biodegradation process of the materials under laboratory conditions in soil. In addition, I compared the biodegradability of these materials with the remains of a typical crop used for mulch application, tomato (Lycopersicum esculentum). Finally, the ecotoxicological effects of biodegradable films on Zea mays plants, earthworms Eisenia fetida and microbial soil activity were evaluated using the standardised regulations or existing methods. Thus, I was able to prove ecological advantages of these materials. / El propòsit d'aquesta tesi doctoral ha estat valorar el potencial de biodegradabilitat i efectes ecotòxics de diferents plàstics biodegradables per a ús agrícola sota condicions controlades al laboratori. En l'estudi es van triar set films plàstics biodegradables de diferent composició química, tant comercial com encara en fase experimental: Mater-Bi® (midó de blat de moro), Bio-Flex® (àcid polilàctic), Biofilm® (farina de cereals), Bioplast® (midó de patates), MirelTM (polihidroxialcanoatos), Ecovio® i Bionelle®, a més d'una làmina de paper (Mimgreen®). Es van realitzar dos experiments. El primer concistía en realitzar un estudi gravimètric per mesurar el grau de degradació dels plàstics mitjançant la pèrdua de pes, a més es va dur a terme un anàlisi espectroscòpic FTIR, que va permetre discernir els canvis en els entorns moleculars que faciliten o dificulten el procés de biodegradació dels materials. El segon experiment va consistir a valorar la biodegradabilitat dels materials mitjançant el disseny i construcció d'un sistema respiromètric, que va permetre mesurar amb major sensibilitat el grau de biodegradació dels materials seleccionats sota condicions de laboratori en sòl. Addicionalment es va comparar la biodegradabilitat dels materials provats amb restes d'un cultiu típic d'ús de encoixinat com és el cas del tomàquet (Lycopersicum esculentum). Finalment, es van investigar els efectes ecotòxics dels films biodegradables sobre plantes de Zea mays, cucs Eisenia fetida i l'activitat microbial del sòl, els assaigs van ser realitzats a partir de les normatives o mètodes estandarditzats vigents el que va permetre comprovar els avantatges ecològics d'aquests materials. / El propósito de la presente Tesis Doctoral ha sido valorar el potencial de biodegradabilidad y efectos ecotóxicos de diferentes plásticos biodegradables para uso agrícola bajo condiciones controladas de laboratorio en suelo. En el estudio se eligieron siete films plásticos biodegradables de diferente composición química tanto comercial como aún en fase experimental: Mater-Bi® (almidón de maíz), Bio-Flex®(ácido poliláctico), Biofilm® (harina de cereales), Bioplast® (almidón de patatas), MirelTM(polihidroxialcanoatos), Ecovio® y Bionelle®; además de una lámina para acolchado con el nombre de papel Mimgreen®. Como primer paso diferentes ensayos fueron realizados entre ellos uno gravimétrico para medir la pérdida de peso de los materiales y otro mediante análisis espectroscópico FTIR, lo que permitió discernir los cambios en los entornos moleculares que facilitan o dificultan el proceso de biodegradación de los materiales. El segundo experimento consistió en valorar la biodegradabilidad de los materiales mediante el diseño y construcción de un sistema respirométrico que permitió medir con mayor sensibilidad el grado de biodegradación de los materiales seleccionados bajo condiciones de laboratorio en suelo. Adicionalmente se comparó la biodegradabilidad de los materiales probados con restos de un cultivo típico de uso de acolchado como es el caso del tomate (Lycopersicum esculentum). Finalmente, se investigaron los efectos ecotóxicos de los films biodegradables sobre plantas de Zea mays, lombrices Eisenia fetida y la actividad microbial del suelo; los ensayos fueron realizados a partir de las normativas o métodos estandarizados vigentes lo que permitió comprobar las ventajas ecológicas de estos materiales.

Nowadays in the world there is a very big problem associated with two factors related to each other. The first factor is the increase in the resistant of certain bacteria, especially the bacteria from the ESKPAE group. The second factor is the dramatically decrease of new antibiotics approved by the FDA. These two problems show that there is an urgent need to find new antibiotics active against these resistant bacteria. In this thesis, we have tackled two different topics closely related in the race to find new antimicrobials. The first topic tackled was the knowledge of the mechanism of resistance of Gram-negative (A. nosocomialis) and Gram-positive (S. mitis) bacteria. The two antibiotics studied were peptides, colistin and daptomicin, these two peptides are resistant to A. nosocomialis and S. mitis, respectively. Both peptides had a similar mechanism of action related to the membrane of bacteria, therefore we are going to focus just in the modifications in the membrane of the strains resistant to the antibiotic peptides. In S. mitis it was observed, using proteomic techniques, that two proteins related with the membrane were observed. These two proteins has some homologue domains to several proteins involved in daptomycin resistant in S. aureus and Enterococci. In A. nosocomialis, the bacteria showed a high tolerance to colistin, and at 8 mg/L an inflexion point is observed. In this inflexion point, the MIC of colistin, against bacteria increase from <0.1 mg/L to 128 mg/L. These bacteria with high resistance to colistin showed no production of LPS due to the fact that mutations and a stop codon in lpxD gene were observed. This gene is involved in the synthetic pathway of the LPS. Apart from the understanding of the mechanism of action of peptide antibiotics, we have proposed several peptides and peptidomimetics against Acinetobacter species. We have used two different approaches. The first approach is the normal approach, testing several peptides or peptidomimetics against the desired bacteria. The first peptides tested were commercially available, and we found mastoparan that was active against both colistin-susceptible and colistin-resistant A. baumannii. This peptide was optimized specially in terms of stability in human serum. After several in vivo trials we did not observe any activity of the peptides tested, however we found a very strong bindoing with some proteins present in the human serum. Frog skin secretions peptides were also tested against colistin-susceptible and colistin-resistant Acinetobacter species, the results obtained were really interesting specially in two peptides. The last peptides tested were peptidomimetics. These peptidomimetics act as an antimicrobial peptide, with two different faces, one face with a cation charge and the other very amphipathic. These peptidomimetics are analogues from the original structure of cholic acid, the structure was modified in order to have antibacterial activity that was found in colistin-susceptible and colistin-resistant A. baumannii, K. pneumonia and P. aeruginosa. The second approach was completely different, in this case the idea was to block the virulence of bacteria caused by OmpA. This protein is involved in the adherence between bacteria and host cells, therefore several hexacylcic peptides were synthesized in order to inhibit the action of this protein. The results obtained were satisfactory, obtaining good activity in both in vitro and in vivo. / Actualment al mon hi ha un greu problema derivat de dos factors relacionats, el primer factor es el increment de la resistència, especialment del bacteris del grup ESKAPE. El segon factor es la disminució dràstica en el nombre d’antibiòtics aprovats per la FDA. Aquests dos problemes fan que hi hagi una urgència per trobar nous antimicrobians efectius en front d’aquestes soques resistents. En aquesta tesi hem abordat dos temes diferents però que estan relacionats a la hora de trobar nous antibiòtics. El primer tema abordat es el de conèixer a fons els mecanismes de resistència de certs antibiòtics, en aquest cas peptídics, en front diferents tipus de soques tant Gram-positives (S. mitis) com Gram-negatives (A. nosocomialis). Els dos antibiòtics peptídics pels que s’ha estudiat la resistència son daptomicina i colistina, en front de S. mitis i A. nosocomialis respectivament. Ambdós pèptids actuen a nivell de membrana, per tant ens centrarem en veure les modificacions produïdes en els soques resistents. Per part de S. mitis resistent a daptomicina, es pot veure una sobreexpressió de dues proteïnes que tenen dominis homòlegs amb altres proteïnes involucrades en la resistència a daptomicina en altres bacteris. En la resistència a colistina es pot apreciar com les soques resistents d’A. nosocomialis presenten una deficiència del LPS. També hem proposat diferents alternatives com a nous antibiòtics, en aquest cas en front de soques A. baumannii. Dos tipus d’aproximacions van ser utilitzades, la primera, i mes clàssica es la de trobar nous antimicrobians, vàrem trobar mastoparan i va diferents paràmetres van ser optimitzat però sense obtindré bons resultats in vivo. També es van provar diferents pèptids provinents de les secrecions de les granotes, presentant bona activitat en front soques d’Acinetobacter, i per últim, les ceragenines, anàlegs del àcid cólic, que tenen bona activitat en front de totes les soques tant colistina sensibles com colistina resistents en Gram-negatius. La segona aproximació es buscant pèptids capaços d’inhibir l’adherència entre el bacteri i la cèl•lula del hoste bloquejant l’acció de la proteïna OmpA. S’ha trobat un pèptid amb bona activitat fins i tot in vivo.

Al llarg d'aquesta tesi es presenten diferents metodologies originals basades en l'addició enantioselectiva de diorganozincs sobre aldehids catalitzada per &#946;-aminoalcohols, desenvolupats amb anterioritat en el nostre grup de recerca. S'obtenen d'aquesta manera alcohols quirals, que són substàncies d'alt interès sintètic, amb elevades enantioselectivitats i molt bons rendiments químics.En concret, s'aconsegueix el desenvolupament d'un mètode altament eficaç per a l'addició de Et[sub2]Zn a aldehids propargílics mitjançant la transformació del triple enllaç en el corresponent complex de dicobalthexacarbonil. La reacció d'addició de l'organometàl·lic i la posterior desprotecció oxidativa amb nitrat cèric amònic permet l'obtenció de l'alcohol propargílic amb excel·lents enantioselectivitats. S'ha comprovat que aquest darrer procés transcorre sense pèrdua de l'enantioselectivitat en el producte i aprofitant aquesta metodologia, s'ha dissenyat una síntesi formal de l'enantiòmer del producte natural incrustoporina.S'ha dedicat un gran esforç a l'optimització de l'addició de Ph[sub2]Zn a aldehids, transformació que pot tenir lloc en absència de catalitzador. L'addició de diarilzincs sobre aldehids aromàtics ens porta a l'obtenció de diarilcarbinols que són substàncies importants per a la síntesi de productes d'interès farmacològic. En primer lloc, es realitzà un estudi en condicions d'alta dilució, obtenint resultats moderats, i tot seguit es realitzà l'estudi en presència d'excés de Et[sub2]Zn, obtenint bones conversions i excel·lents enantioselectivitats fins i tot utilitzant quantitats molt baixes de l'(R)-2-piperidino-1,1,2-trifeniletanol com a catalitzador de la reacció. Aquesta metodologia es basa en l'ús d'espècies modificades de zinc formades in situ en mesclar difenilzinc i dietilzinc (1:2) i s'ha aplicat a una àmplia gamma d'aldehids amb gran èxit. S'ha analitzat la dependència de l'enantioselectivitat d'aquest procés amb la temperatura de reacció. La monitorització d'aquest procés per React-IR, seguint la desaparició per IR del pic característic del carbonil de l'aldehid, ha permès comparar les velocitats d'addició de les diferents espècies d'organozinc, en presència i en absència de catalitzador i ha permès aprofundir en el coneixement del mecanisme d'aquesta reacció. Per primer cop, s'ha realitzat un estudi teòric del mecanisme de reacció i també s'han obtingut excel·lents resultats a l'utilitzar un anàleg del mateix lligand ancorat en suport polimèric. En l'estudi de la reacció d'addició de Ph[sub2]Zn sobre trimetil-cetones i trifluoro-cetones els resultats obtinguts no han estat els esperats.Finalment, també s'explora l'addició enantioselectiva de Me2Zn catalitzada per l'(R)-2-piperidino-1,1,2-trifeniletanol sobre el benzaldehid i l'heptanal obtenint enantioselectivitats molt bones i moderades, respectivament i altes conversions i s'ha estudiat l'efecte de l'ús d'additius en aquesta reacció.

En este trabajo se han preparado tres nuevos complejos dinucleares de platino(II), [(dppp)Pt{-S(CH2)nNHC(=O)-NHR}]2(OTf)2 (n = 2, 3; R = Et, Ph), conteniendo ligandos tiolato-urea. Los complejos se han estudiado como receptores de aniones, mediante la determinación de las constantes de asociación por RMN de protón y mediante un ensayo de desplazamiento de indicador. También se han preparado nanopartículas magnéticas de cobalto y de magnetita y se han funcionalizado con macrociclos tipo éter corona, con -ciclodextrina y con organocatalizadores derivados de la L-hidroxiprolina. Las nanopartículas funcionalizadas con éteres corona se han utilizado como sistemas de extracción de Pb2+ de soluciones acuosas y orgánicas. Las nanopartículas conteniendo -ciclodextrina se han utilizado como sistemas de soporte de organocatalizadores, a través de interacciones de tipo host-guest. Estos sistemas se han estudiado a su vez como catalizadores reciclables en la reacción aldólica asimétrica en agua. Las nanopartículas funcionalizadas con organocatalizadores derivados de la L-hidroxiprolina, se utilizaron como catalizadores asimétricos en la reacción aldólica y en la adición de Michael. / In this work three new di-platinum(II) thiolato-bridged complexes [(dppp)Pt{-S(CH2)nNHC(=O)NHR}]2(OTf)2 (n = 2, 3; R = Et, Ph) have been synthesized, fully characterized and studied as synthetic receptors for anionic species. The binding of anions has been quantitatively determined by 1H NMR spectroscopy and in a qualitative fashion by an indicator displacement assays. These studies have shown the receptors to be selective for H2PO4-. Cobalt and magnetite magnetic nanoparticles have been prepared and functionalized with a wide range of structures, namely crown ether type macrocycles, organocatalysts and -cyclodextrin. The nanoparticles functionalized with crown ether were used in the extraction of Pb2+ from aqueous and organic solutions. -cyclodextrin functionalized nanoparticles were used as carriers of organocatalysts via non-covalent interactions, and were applied in the asymmetric version of the aldol reaction in aqueous media. Finally, L-hydroxyproline and (S)-α,α-diphenylprolinol trimethylsilyl ether functionalized nanoparticles were also prepared and investigated as catalysts in asymmetric aldol and Michael reactions respectively.

La tesi doctoral amb títol " Lligands catalítics modulars derivats d'epòxids enantiopurs: aminoalcohols, aminotiols i isòsters peptídics" descriu la síntesi enantioselectiva de diferents lligands enantiopurs a partir de diferents epòxids enantiopurs.Les obertures enantioselectives i regioselectives d'epòxids amb aminoesters generen isòsters de dipèptid enantiopurs. La posterior modificació d'aquestes molècules genera isòsters de tripèptid modulars. Els isòsters de dipèptid són utilitzats com a catalitzadors en reaccions asimètriques de transferència d'hidrogen i en reaccions asimètriques de cianosililació.Els epòxids enantiopurs s'utilitzen, també, com a productes de partida per a la síntesi de lligands aminoalcohols i aminotiols enantiopurs. Aquests lligands s'utilitzen com a catalitzadors en les addicions asimètriques d'acetilens terminals a aldehids i s'optimitzen les condicions fins a obtenir els alcohols propargílics quirals amb bones enantioselectivitats i bons rendiments. / The thesis " Lligands catalítics modulars derivats d'epòxids enantiopurs: aminoalcohols, aminotiols i isòsters peptídics" describes the enantioselective synthesis of enantiopure ligands starting from different enantiopure epoxides.Enantioselective and regioselective epoxide ring opening with amines and posterior modifications allowed the generation of different enantiopure aminoalcohols and aminothiols. These molecules were used as ligands in catalytic asymmetric addition of acetylenes to aldehydes. Propargylic alcohols were synthesised with high enantioselectivities and high yields.Enantioselective and regioselective enantiopure epoxide ring opening with aminoesthers generated enantiopure dipeptide isostheres. With proper late molecule modification modular tripeptide isostheres were synthesised.These molecules were used as ligands in catalytic asymmetric cianosilylation and in catalytic asymmetric hydrogen transfer reaction. Both catalytic reactions were performed with high enantioselectivities and high yields.

Backbone N-methylation is becoming an increasingly important tool in peptide drug design, and has been widely used to optimize the activity and selectivity of peptide ligands as a result of conformational modulation. However, no systematic research has been conducted on modifying the peptide backbone with other N-alkyl substituents. The present doctoral thesis is aimed at introducing novel N-substituents into peptides, and comparing the conformational and biological properties of the resulting N-substituted peptides with those of their N-Me homologues. In a first project, we studied the effect of replacing backbone N-Me groups by an N-triethylene glycol (N-TEG) chain on hydrophobicity and conformation. For that, we chose Sansalvamide A peptide as a model, and we incorporated N-Me and N-TEG amino acids at the different positions of its cyclopentapeptide structure. We found that Fmoc-protected amino acids bearing the N-TEG group [i.e. N-CH2CH2(OCH2CH2)2OCH3] can be easily prepared in solution, and they are straightforward to incorporate into a resin-bound peptide. The acylation of N-TEG amines can be achieved in solid-phase by activating the following amino acid with triphosgene. In this way, N-TEG peptides are accessible by the same synthetic repertoire as that already established for N-Me peptides. Comparison of NMR data of our N-TEG vs. N-Me analogs gives evidence of similar conformational preferences for those peptides with the same N-alkylation pattern. Furthermore, comparison of their chromatographic retention parameters indicates that the incorporation of an N-TEG chain into a peptide provides a higher hydrophobicity than an N-Me group. In a second study, we chose Cilengitide as model peptide, and we replaced its backbone N-Me group by various N-oligoethylene glycol (N-OEG) chains of increasing size: namely N-OEG2, N-OEG11, and N-OEG23, which are respectively composed of 2, 11 and 23 ethylene oxide monomer units. The N-OEG2 cyclopeptide analog was straightforward to synthesize in solid-phase, using the same methodology as for the N-TEG analogs of Sansalvamide A peptide. The syntheses of the N-OEG11 and N-OEG23 cyclopeptides are hampered due to the increased steric hindrance exerted by the N-substituent, and could only be achieved by segment coupling, which takes place with epimerization and thus requires extensive product purification. The different N-OEG cyclopeptide analogs and the parent peptide were compared with respect to biological activity and lipophilicity. The N-OEG2 analog displayed the same capacity as Cilengitide to inhibit integrin-mediated adhesion of HUVEC and DAOY cells to their ligands vitronectin and fibrinogen. The N-OEG11 and N-OEG23 analogs also inhibited cell adhesion, though with less potency. Thus, replacement of the backbone N-Me group of Cilengitide by a short N-OEG chain provides a more lipophilic analog with a similar biological activity. Upon increasing the size of the N-OEG chain, lipophilicity is enhanced, but synthetic yields drop and the longer polymer chains may impede receptor binding. On the basis of our finding that N-alkyl chains exert similar conformational constraints as a backbone N-Me group when incorporated into a cyclic peptide, we studied the N-(4-azidobutyl) group as a linker to permit conjugation in peptides that lack derivatizable groups (i.e. N-terminus, C-terminus, and side-chain functionalities). We developed a robust strategy for the introduction of this linker into a peptide using standard solid-phase peptide synthesis techniques. With this methodology, we synthesized an analog of Cilengitide in which its backbone N-Me group was replaced by the N-(4-azidobutyl) group. This N-(4-azidobutylated) analog was used to prepare several conjugates with a polydisperse PEG chain (2 KDa), showing that our linker allows conjugation either via click chemistry or -after azide reduction- via acylation or reductive alkylation. This linker is orthogonal to protecting groups and resins commonly used in peptide chemistry, and chemically inert to a wide range of functionalities. NMR data indicated that Cilengitide and its N-(4-azidobutylated) analog have the same backbone conformation. Therefore, substitution of a backbone N-Me group by the N-(4-azidobutyl) linker is a valuable strategy to provide a reactive site for the attachment of molecules whilst preserving the original peptide sequence and conformation. In summary, we have found that peptides bearing larger N-substituents than an N-Me group can be easily synthesized, but difficulties arise upon increasing the size of N-alkyl group. For Sansalvamide A peptide and Cilengitide, replacement of a backbone N-Me group by a short N-OEG chain resulted in analogs with similar biological activity and conformational features. This concept was then employed for the design of the N-(4-azidobutyl) linker, which allows bioorthogonal conjugation of a desired molecule with minimal perturbation of a target peptide structure. Considering the high abundance of N-Me groups in biologically active peptides, we contend that modification at this position is a feasible alternative to introduce chemical diversity or alter pharmacologically important parameters when modification at any other position of the peptide is not wished or possible. / En química medicinal, la N-metilació de l’esquelet peptídic s’ha utilitzat àmpliament per a imposar restriccions conformacionals en pèptids i així optimitzar la seva activitat i selectivitat. D’altra banda, la introducció de grups N-Me en pèptids d’interès terapèutic també és una estratègia per a millorar la seva biodisponibilitat, ja que els pèptids N-metilats són més hidrofòbics, més resistents al trencament proteolític, i -en general- més permeables a través de les membranes biològiques. No obstant, s’han descrit molts pocs exemples en els quals s’hagi modificat l’esquelet peptídic amb d’altres grups N-alquil. Això es pot atribuir a la dificultat d’acilar residus N-alquilats amb grups més grans que N-Me, degut al major impediment estèric. L’objectiu principal de la present tesi ha estat explorar la viabilitat sintètica d’introduir nous N-substituents en pèptids, i comparar les propietats d’aquests nous pèptids N-substituïts amb les dels seus homòlegs N-metilats. En aquesta tesi demostrem que els pèptids modificats amb una cadena de N-trietilenglicol (N-TEG) es poden preparar amb mètodes ja establerts per a la síntesi de pèptids N-metilats. En incrementar la llargada de la cadena de N-oligoetilenglicol (N-OEG), l’acoblament sobre el residu N-alquilat no és viable en fase sòlida, però es pot aconseguir solució utilitzant un clorur d’àcid. Per a dos ciclopèptids model, vam sintetitzar diversos N-OEG anàlegs, i vam trobar que la introducció del grup N-OEG augmenta la hidrofobicitat de forma proporcional a la llargada de la cadena. També vam trobar que el reemplaçament del grup N-Me present en aquests pèptids per una cadena curta de N-OEG provoca una mínima pertorbació de la seva conformació i activitat biològica. En base aquesta observació, vam estudiar el grup N-(4-azidobutil) com a linker per a permetre la conjugació en pèptids que no poseeixen grups funcionals derivatitzables. Demostrem que el grup N-(4-azidobutil) es pot introduir en un pèptid utilitzant mètodes estàndard de síntesi en fase sòlida, i que la substitució d’un grup N-Me present en un pèptid pel nostre linker no altera la conformació del pèptid. També demostrem que grup N-(4-azidobutil) permet la conjugació mitjançant diverses transformacions químiques. Es tracta d’un linker ortogonal a la majoria de grups protectors emprats en síntesi de pèptids, i químicament inert a una gran varietat de grups funcionals. En conclusió, la modificació de l’esquelet peptídic amb d’altres N-substituents més grans que N-Me és factible, però sorgeixen dificultats sintètiques en incrementar el tamany del grup N-alquil. Considerant que el grup N-Me es troba present en nombrosos pèptids biològicament actius, la seva substitució per d’altres entitats químiques és una alternativa viable per a introduir diversitat estructural o alterar propietats farmacològiques importants quan no és possible o no interessa modificar d’altres posicions d’un pèptid.

L’hepatitis B és una infecció hepàtica potencialment mortal causada pel virus de l’hepatitis B. Es tracta d’una malaltia infecciosa caracteritzada per necrosi hepatocel•lular. L’hepatitis B pot esdevenir en un procés agut i posteriorment en un procés crònic, el qual pot acabar en cirrosi del fetge, càncer de fetge, insuficiència hepàtica i mort del pacient. L’hepatitis B és la infecció més comú en tot el món. Tot i l’existència d’una vacuna preventiva de gran eficàcia des de 1982, es calcula que al món hi ha 2000 milions de persones infectades i més de 350 milions de persones amb infecció hepàtica crònica desenvolupada. La probabilitat que la infecció es torni crònica depèn de l’edat a la que es produeix el contagi, sent de major risc el contagi en nens petits. Aproximadament un 90% dels lactants infectats durant el primer any de vida pateixen infecció crònica a posteriori, al igual que entre el 30 – 50% dels nens infectats entre 1 – 4 anys d’edat. Aproximadament un 25% dels adults amb infecció crònica adquirida durant la infància moren de cirrosi o càncer hepàtic relacionats amb el virus de l’hepatitis B (VHB). En canvi, el 90% dels adults sans que son infectats pel VHB es recuperen i queden totalment lliures del virus en uns 6 mesos aproximadament. Actualment existeixen set medicaments autoritzats pel tractament de l’hepatitis B. Aquests inclouen medicaments antivirals i moduladors del sistema immunitari. L'objectiu principal del present treball ha estat el desenvolupament industrial d'una nova síntesi de la 2-amino-9-[(1S,3R,4S)-4-hidroxi-3-(hidroximetil)-2-metileniciclopentil]-1H-purin-6(9H)-ona, un carbanucleòsid que presenta una elevada activitat antiviral enfront el VHB. En l’actualitat és el fàrmac que presenta menor resistència al virus i aquest fet és de gran importància donat que l’hepatitis B crònica no té cura i el malalt s’ha de medicar de manera indefinida. Degut a la seva elevada eficàcia i el seu gran valor afegit, la 2-amino-9-[(1S,3R,4S)-4-hidroxi-3-(hidroximetil)-2-metileniciclopentil]-1H-purin-6(9H)-ona representa un fine chemical d’interès per a la indústria farmacèutica. Cal afegir que la patent original caduca en 2015 i passa a ser un fàrmac genèric. En el present treball s’han estudiat diferents aproximacions sintètiques al fàrmac amb l’objectiu de desenvolupar industrialment una nova via que sigui industrialitzable i que presenti millores sobre les rutes sintètiques existents. Així, en el capítol 1 del present treball s’ha abordat l’exploració de diferents rutes sintètiques i l’establiment d’un primera via sintètica al fàrmac. En concret, es discuteixen dues aproximacions, una basada en la preparació de l’API a partir d’anells ciclopentànics i l’altra basada en la construcció a partir d’estructures acícliques. En el capítol 2, s’ha resumit la feina de desenvolupament realitzada sobre la ruta escollida, on es detalla acuradament la introducció de millores e inventiva. Finalment, en el capítol 3 s’ha abordat el desenvolupament industrial, l’escalat de la ruta i l’obtenció del producte final amb qualitat farmacèutica. En resum, el procediment sintètic desenvolupat consta d’onze etapes. L’esquelet ciclopentànic es preparat a partir de precursors acíclics on les etapes clau són una reacció aldòlica estereoselectiva i una ciclació catalítica de Ti(III) entre un epòxid i un alquí. La introducció de la purina sobre el carbocicle mitjançant una reacció de Mitsunobu permet completar la síntesi. Cal destacar que l’ús del grup p-nitrobenzoïl a les etapes finals permet purificar els intermedis per cristal•lització evitant així la cromatografia i fent la síntesi escalable. La hidròlisi selectiva de la posició 6-cloro de la purina amb àcid fòrmic és també essencial per tal d’obtenir el producte final per cristal•lització. / B-type hepatitis is a global disease. It is one of the most common viral infections worldwide despite an efficient vaccine being available since 1982. According to the World Health Organization (WHO), about two billion people are infected worldwide and 600 000 die every year due to consequences such as cirrhosis of the liver or liver cancer. Hepatitis B can manifest itself in both acute and chronic forms and is especially dangerous in children. About 90% of infants infected during the first year of life develop chronic infections, although this ratio drops to 30 − 50% in children infected between the ages of one and four. About 25% of adults who become chronically infected during childhood will die from hepatitis B-related liver cancer or cirrhosis while about 90% of people who become infected during adulthood will recover and be completely free of the virus within six months. About 350 million people are thought to be chronically infected with the disease worldwide. Nowadays, 2-amino-9-((1S,3R,4S)-4-hydroxy-3-(hydroxymethyl)-2-methylenecyclo-pentyl)-1H-purin-6(9H)-one is considered one of the best choices for the treatment of chronic patients due to its lack of significant adverse effects and the low risk of inducing long-term resistance to the drug. In this research, a straightforward synthesis of 2-amino-9-((1S,3R,4S)-4-hydroxy-3-(hydroxymethyl)-2-methylenecyclopentyl)-1H-purin-6(9H)-one was achieved in 11 steps from commercially available starting materials. The cyclopentane skeleton was prepared from acyclic precursors by a boron-aldol reaction and a Ti(III)-catalyzed cyclization of an epoxide to an alkyne as key steps. The carbocylic structure obtained in this way was attached to a purine moiety by a Mitsunobu reaction. It is worth mentioning that the use of the p-nitrobenzoyl group in the final steps allows purification by crystallization thus avoiding chromatography and making the synthesis amenable to scale-up. The selective hydrolysis of the 6-chloropurine unit with formic acid is also essential in order to facilitate the crystallization of the final product.