Gold-promoted cascade reactions in biological media

Abstract

In recent years, the possibility of introducing abiotic reactions inside living systems in a biocompatible way has aroused great interest, thanks to the multiple applications in chemical biology and biomedicine that could lead to the development of new therapies and treatments. Within these reactions, the use of transition metals as catalytic structures can open the door to new reactivities to be carried out within biological systems. Among them, gold, a precious metal long considered highly inert, has begun to gain importance in the field of Bioorthogonal Chemistry. In this Final Degree Project, it is proposed the development of a gold-promoted double cyclization through a cascade mechanism within biological media. Thus, the study involves the optimization of the transformation towards biological conditions, that is, high dilution, water and air compatibility, as well as the tolerance to the presence of different biomolecules and complex media. We have obtained promising results suggesting the viability of these cascade processes in biological environments and even in live mammalian cells (A549). This strategy constitutes an important new approach to build up high complexity molecules from simple compounds in a straightforward, elegant and bioorthogonal manner in living cells.

En los últimos años, la posibilidad de introducir reacciones abióticas dentro de sistemas vivos de manera biocompatible ha despertado un gran interés, gracias a las múltiples aplicaciones en química biológica y biomedicina que podrían conducir al desarrollo de nuevas terapias y tratamientos. Dentro de estas reacciones, el uso de metales de transición como estructuras catalíticas permite abrir la puerta a nuevas reactividades que llevar a cabo dentro de sistemas biológicos. Entre ellos, el oro, un metal precioso que durante mucho tiempo ha sido considerado inerte, ha comenzado a ganar relevancia en el campo de la Química Bioortogonal. En este Trabajo de Fin de Grado se propone el estudio de una reacción de doble ciclación promovida por oro a través de un mecanismo en cascada en el interior de medios biológicos. Así, se ha optimizado la transformación para alcanzar condiciones biológicas; esto es, altas diluciones y compatibilidad con el aire y el agua, así como tolerancia a la presencia de diferentes biomoléculas y medios complejos. Los resultados obtenidos son prometedores, sugiriendo la viabilidad de estos procesos en cascada, no solo en medios biológicos, sino también en el interior de células de mamífero (A549). Esta estrategia constituye un importante nuevo enfoque para la construcción de moléculas de alta complejidad a partir de compuestos sencillos de una manera simple, elegante y bioortoogonal dentro de células vivas.