Utilizacion de liquidos ionicos y solventes biocompatibles no toxicos para la generacion de sistemas supramoleculares mas benignos al ambiente

Abstract

Los sistemas organizados son un campo importante y promisorio en el progreso de varias ramas de la ciencia moderna y la tecnología. Dentro de este tipo de sistemas se pueden encontrar a las micelas inversas, que son agregados de tamaño nanométrico, que se obtienen cuando se disuelven moléculas de surfactante en un solvente orgánico de baja polaridad. Dentro de los surfactantes capaces de formar micelas inversas se encuentra el 1,4-bis (2-etil-hexil) sulfosuccinato de sodio (AOT) y cloruro de bencil-hexadecil-dimetilamonio (BHDC). Dichos agregados son capaces de disolver una cantidad apreciable de agua en su interior. La interfaz de estos agregados ofrece un medio único para que ocurran diferentes procesos Un tema de reciente interés y en el marco de la química sostenible es generar sistemas micelares más benignos al ambiente, reemplazando los solventes orgánicos por solventes no convencionales como los líquidos iónicos (LIs) o solventes biocompatibles, tales como miristato de isopropilo (MI) y laurato de metilo (LM). Por lo que, en este trabajo de tesis, se estudió el empleo de líquidos iónicos hidrofóbicos y solventes biocompatibles como sustitutos de hidrocarburos tradicionales en la formación de micelas inversas acuosas En primer lugar, se sintetizaron dos líquidos iónicos hidrofóbicos, bis (trifluormetil) sulfon imida de 1-buti1-3-metilimizadolio ([bmim][N(Tf)2]) y hexafluorfosfato de 1-butil-3- metilimidazolio dbmim][PF6]) para su uso como solventes no polares como sustitutos de solventes orgánicos comúnmente utilizados, como benceno. Se estudió la capacidad de dos surfactantes (AOT y BHDC) de formar micelas inversas en dichos LIs. También se evaluó la micropolaridad de la interfaz micelar formada por [bmim][N(T02]/BHDC y [bmim][PF6]/BHDC, en ausencia y en presencia de agua, utilizando como molécula prueba la betaína 1-metil-8-oxiquinolinio (QB). Los resultados mostraron que la molécula prueba se ubica en la interfaz micelar sensando una menor polaridad que el LI neto. A Wo = O (Wo= [H20]/[SurfactanteD, la interfaz [bmim][N(T021/BHDC es más polar que [bmim][PF6]/BHDC. A Wo = 10, se observaron polaridades similares. Además, se realizó la determinación de los números de agregación de los sistemas [bmim][N(T92/BHDC/agua y [bmim][PF6]/BHDC/agua mediante la técnica de "quenching" de fluorescencia Por otro lado, se lograron formar sistemas micelares inversos (MUAOT/agua y LM/AOT/agua) con dos solventes biocompatibles. Los estudios empleando dispersión dinámica de luz confirmaron la eficaz formación de los nuevos sistemas. Además se determinaron los números de agregación (Nag), mediante la técnica de dispersión estática de la luz (SLS) Se evaluó la micropolaridad de la interfaz micelar de los sistemas formados por MUAOT y LM/AOT utilizando las moléculas pruebas QB y 4-aminoftalimida (4-AP), encontrándose que dichos solventes producen interfaces diferentes a pesar de la similitud en sus estructuras. También se exploró mediante la técnica no invasiva FT-IR, la interacción entre el agua encapsulada y la cabeza polar del surfactantes AOT, encontrando diferente interacción agua-AOT. Los datos permitieron observar una tendencia similar entre LM/AOT y heptano/AOT, y entre MI/AOT y benceno/AOT, que puede explicarse debido a la diferente penetración del solvente externo hacia la interfaz de AOT Por último, aplicando todo el conocimiento adquirido en la caracterización de estos sistemas, se investigó el efecto sobre los parámetros cinéticos de la hidrólisis de 1—naftil fosfato (1-NP) catalizada por la enzima fosfatasa alcalina (FA) en dos sistemas micelares MUAOT agua y LM/AOT/agua, en reemplazo del solvente externo y se observó un aumento de la eficiencia catalítica de la enzima encapsulada en estos medios Estos resultados muestran, por primera vez el efecto que tiene el generar novedosos sistemas alternativos utilizando solventes biocompatibles y/o LIs hidrofóbicos en reemplazo de solventes menos amigables con el ambiente, por lo que éstos novedosos sistemas abren toda una nueva línea de investigación dentro del campo de la Química Verde.