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Estudios teórico-computacionales sobre las interacciones entre moléculas antioxidantes y grafeno y sus nuevos derivados

BRENDA MANZANILLA VIVEROS (2021)

En este trabajo se presenta el estudio con Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT, Density Funtional Theory) de diversos modelos finitos de grafeno y algunos de sus derivados, así como de antioxidantes endógenos como melatonina y algunos de sus análogos, y exógenos como el ácido chicórico (CA), la curcumina y el éster fenetílico del ácido cafeico (CAPE), para formar nanovectores que ayuden a reducir el estrés oxidativo. En la primera parte del proyecto se analizó el cambio en las propiedades químicas de diversos modelos finitos de grafeno y algunos de sus derivados, como son grafeno dopado con boro (B), nitrógeno (N) o fósforo (P), grafano, fluorografeno, grafino, grafidiino y óxido de grafeno. Para ello, se usaron los descriptores globales y locales de la reactividad de la DFT Conceptual, cambios estructurales y, además, se analizó la posible toxicidad de los distintos modelos finitos de grafeno. De estos, se seleccionaron al óxido de grafeno y al fluorografeno como posibles vehículos para el transporte de antioxidantes. En la segunda y tercera parte del proyecto se analizaron distintas propiedades de los antioxidantes endógenos y exógenos, para diseñar nuevos antioxidantes que puedan frenar el estrés oxidativo. Por lo que, se calcularon los descriptores para estimar la biodisponibilidad, se calculó el valor del pKa, la energía de solvatación, se estimó la toxicidad y mecanismos de reacción primarios como son la transferencia electrónica simple (SET) y la transferencia de átomos de hidrógeno (HAT); así como la inhibición de una enzima productora de radicales libres, xantina oxidasa. De este análisis se confirma que CAPE y CA son buenos antioxidantes. Finalmente, se diseñaron nanovectores conformados por los derivados de grafeno con los descriptores más adecuados (óxido de grafeno y fluorografeno), que responderán a estímulos redox para el transporte y liberación dirigida de los antioxidantes y, así, coadyuvar a a frenar el alto estrés oxidativo que origina múltiples enfermedades.

This research thesis presents a study within Density Functional Theory (DFT) of various finite models of graphene and some of its derivatives, endogenous melatonin and some analogs and exogenous antioxidants such as chicoric acid (CA), curcumin, and caffeic acid phenethyl ester (CAPE) to form nanovectors that help reduce oxidative stress. In the first part of the project, the change in different graphene finite models' chemical properties and some of their derivatives, such as graphene doped with boron (B), nitrogen (N), or phosphorus (P), graphane, fluorographene, graphyne, graphdiyne, and graphene oxide, were analyzed. For this purpose, we analyzed the global and local descriptors of the Conceptual DFT reactivity, structural changes, and the possible toxicity of the different graphene finite models. Graphene oxide and fluorographene were selected to be potential drug delivery vehicles for antioxidants transport. In the second and third part of this project, different endogenous and exogenous antioxidants were analyzed to design new antioxidants to stop oxidative stress. For this, chemical properties were studied through calculation of the global descriptors like, the value of pKa, solvation energy, toxicity, and the primary reaction mechanisms such as the simple electron transfer (SET) and hydrogen atom transfer (HAT); as well as the inhibition of a free radical-producing enzyme, xanthine oxidase. According to our results, CAPE and CA are good antioxidants. Finally, nanovectors made up of selected graphene derivatives (graphene oxide and fluorographene), were designed to respond to redox stimuli for the transport and targeted release of antioxidants. Our designed nanovectors are new potential systems, thus aiding to stop the high oxidative stress that causes multiple diseases.

Doctoral thesis

CGU- Doctorado en Química BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA BIOQUÍMICA Grafeno – Derivados Índices de reactividad Química teórica y computacional DFT Conceptual (Teoría de Funcionales de la Densidad) Nanovectores Moléculas antioxidantes Graphene - Derivatives Reactivity indexes Theoretical and computational chemistry Conceptual DFT (Density Functional Theory) Nanovectors Antioxidant molecules

Síntesis y evaluación biológica de antiinflamatorios no esteroideos derivados de indometacina

Karina Rocío Torres Carbajal (2021)

Los fármacos son una extensa familia de compuestos orgánicos, ya sea de origen natural, semisintético o sintético. Dentro de esta familia se encuentran los medicamentos antiinflamatorios no esteroideos (AINEs). La indometacina 1 es un analgésico sintético, fue patentada en 1961 y aprobada para su uso médico en 1963, es uno de los AINEs más utilizados por su efectividad.

Master thesis

CGU- Maestría en Ciencias (Química) BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS MÉDICAS FARMACOLOGÍA Indometacina - Derivados AINE (Antiinflamatorios No Esteroideos) – Síntesis química Evaluación biológica Farmacología

Aplicación de la aminocatálisis en la síntesis estereoselectiva de compuestos cíclicos altamente funcionalizados a través del modo de activación trienamina

JESSICA ROSARIO GUTIERREZ CANO (2019)

En la presente disertación se describe la aplicación de la organocatálisis asimétrica en reacciones de cicloadición [4+2] a través del modo de activación trienamina. Dicho intermediario trienamina, se generó a través de la condensación de un aminocatalizador quiral con 2,4-dienales, adquiriendo el carácter de un dieno, el cual mediante una reacción del tipo Diels-Alder con diferentes dienófilos, dio como resultado la síntesis de cicloaductos con cierto grado de estereocontrol. Por lo anterior, en el presente proyecto se expone una metodología de síntesis para la obtención de una pequeña familia de derivados tetrahidrocarbazólicos y de tipo ciclohexeno funcionalizados a través de la estrategia de aminocatálisis asimétrica. El empleo de aminas secundarias quirales como catalizadores permitió observar una ostensible estereoselectividad en la reacción. Sin embargo, la reactividad de los 2,4-dienales evaluados nos permitió identificar algunas limitaciones en nuestra metodología. Del mismo modo, se investigó la posibilidad de funcionalizar los productos de cicloadición enantioméricamente enriquecidos, a través de una serie de transformaciones químicas con la finalidad de obtener estructuras moleculares de interés sintético, abriendo paso a su posible aplicación como bloques de construcción.

In the present dissertation,the application of organocatalytic [4 + 2] cycloaddition reactions through trienamine activation mode is described. The trienamine intermediate was generated by condensation of achiral aminocatalyst with 2,4-dienals, acquiring the character of a diene, which by Diels-Alder reaction with different dienophiles, gave the synthesis of cycloadducts with a certain degree of stereo control. Therefore, in this project we present asynthetic methodology for obtaining a small family of functionalized tetrahydrocarbazole and cyclohexene derivatives through the asymmetric aminocatalysis strategy. The use of chiral secondary amines as catalysts allowed to observe an evident stereoselectivity in there action. However, the reactivity of the 2,4-dienals evaluated allowed us to identify some limitations of our methodology. In the same way, we also investigated functionalization possibilities of our enantioenriched cycloaddition products through aseveral chemical transformations in order to furnish molecular structures with synthetic interest, opening the way to their possible application as building blocks.

Master thesis

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA Aminocatálisis asimétrica Compuestos cíclicos - Síntesis estereoselectiva Tetrahidrocarbazólicos - Derivados Ciclohexeno - Derivados Hidrocarburos – Funcionalización Asymmetric aminocatalysis Cyclic Compounds - Stereoselective Synthesis Tetrahydrocarbazoles - Derivatives Cyclohexene - Derivatives Hydrocarbons - Functionalization

Semisíntesis de derivados lipofílicos a partir del damnacantal aislado de Morinda panamensis

JESSICA ALEJANDRA CARRILLO UICAB (2019)

Las infecciones por parásitos intestinales siguen siendo, particularmente en los países en desarrollo, un importante problema de salud pública. Si bien existen en el mercado una gran variedad de fármacos para el tratamiento de estas enfermedades parasitarias, muchos de estos presentan ciertos inconvenientes tales como efectos secundarios y resistencia de algunas cepas frente a estos fármacos. Por lo que es necesaria la búsqueda de nuevas alternativas para el tratamiento de este tipo en particular de enfermedades parasitarias. Considerando que la corteza de las raíces del género Morinda es fuente de antraquinonas y que estas estructuras cuentan con potencial biológico. El presente trabajo describe el aislamiento del damnacantal, antraquinona encontrada en las raíces de la especie M. panamensis. De forma complementaria se presenta la secuencia de reacciones para la obtención de ésteres antraquinónicos mediante la introducción de grupos acilo con cloruros de ácido, procedimiento del que se desprende la obtención de seis compuestos de tipo éster con el esqueleto de tipo 1,3-dimetoxi-9,10-dioxo-9,10- dihidroantracen-2-metilo. Finalmente los ésteres obtenidos se analizaron en función de sus propiedades fisicoquímicas y se determinó que el butirato de 1,3-dimetoxi-9,10- dioxo-9,10-dihidroantracen-2-metilo, presenta un mejor potencial como plantilla en la obtención de ésteres bioactivos derivados del damnacantal

Master thesis

Derivados lipofílicos damnacantal semisíntesis INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA