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CAPITULO 2
Síntesis, Caracterización Espectroscópica y Estudios de coordinación Metálica
de Derivados de Pireno
2.1. ANTECEDENTES
La detección de cationes metálicos constituye un tema de gran interés para la
química, la biología, la bioquímica clínica y el área ambiental. Iones como el sodio,
potasio, magnesio y calcio están involucrados en procesos biológicos tales como la
transmisión de impulsos nerviosos, la contracción de los músculos, la regulación de la
actividad celular, entre otros. Por otra parte, los iones de metales de transición, tales como
el mercurio, el plomo y el cadmio, pueden tener efectos nocivos en animales y en el medio
ambiente, aún en concentraciones extremadamente bajas (< 1 mg/mL). Tal es el caso del
ion Cd2+, que inhibe múltiples procesos celulares y es capaz de afectar la absorción de
zinc, calcio y hierro [37]. Es por ello que su detección y cuantificación en el medio
ambiente es muy importante y a la vez difícil por tratarse de un ion incoloro que no
presenta bandas de absorción electrónica [10,37].
Entre los numerosos métodos analíticos que están disponibles para la detección de
cationes se encuentran la fotometría de flama, la espectrometría de absorción atómica, los
electrodos sensibles a iones etc. Todos estos métodos además de ser de elevado costo, con
frecuencia requieren de gran cantidad de muestra y no permiten el monitoreo continuo. Los
métodos basados en sensores fluorescentes ofrecen ventajas en términos de sensibilidad,
selectividad, tiempo de respuesta, observación en tiempo real, entre otras. Incluso, es
posible la detección remota por medio de fibra óptica y otros dispositivos desarrollados
como sensores fluorescentes selectivos para la detección de cationes [10].
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Los sensores fluorescentes son una clase de quimiosensor que tiene la capacidad de
unirse selectiva y reversiblemente al analito con un cambio simultáneo en la propiedad
fluorescente [11,39-41]. Para que el fenómeno de detección del analito ocurra
eficientemente, se requiere de dos procesos diferentes: El reconocimiento molecular y la
transducción; y para ello, el diseño del quimiosensor debe incluir tres unidades
fundamentales que son (Figura 2.1): 1) Un receptor, que es el responsable de unir
selectivamente al analito, 2) Una unidad activa, que experimente el cambio en una o más de
sus propiedades al ser enlazado al analito y 3) Un espaciador, cuya función es conectar y
modular la interacción entre el receptor y la unidad activa [39].
La unión selectiva depende de factores tales como la estructura del ligante, el tipo
de catión (esto es, su radio iónico, carga, número de coordinación, dureza, etc.) y la
naturaleza del solvente (en el caso de ser agua, el pH y la fuerza iónica son importantes).
La fluorescencia es una propiedad muy conveniente para el proceso de transducción
de los quimiosensores. Las razones incluyen el hecho de que es una técnica muy sensible,
principalmente porque la emisión es detectada directamente sin comparar contra un blanco
con la capacidad de detectar concentraciones del orden de 10-7 M. Además, el equipo para
medir la fluorescencia es de bajo costo, la técnica tiene la posibilidad de mostrar un efecto
de encendido y apagado y es no destructiva. El fenómeno de la fluorescencia se
esquematiza el Diagrama de Jablonski en la Figura 2.2. En ésta se muestran los distintos
niveles de energía para una molécula fotoluminiscente típica. Aparecen representados el
estado fundamental de la molécula designado como So (normalmente un estado singulete),
los niveles de energía de estados vibracionales excitados: singulete primero S1, singulete
segundo S2 y el primer estado electrónico triplete T1. Como se puede apreciar en la Figura
2.2, numerosos niveles vibracionales están asociados a los cuatro estados electrónicos.
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La excitación de la molécula tiene lugar por absorción de radiación y lleva a la molécula a
cualquiera de los diversos estados excitados vibracionales. La excitación directa a un estado
triplete no tiene lugar en un grado significativo, ya que este proceso implica un cambio en
multiplicidad. Una molécula excitada puede volver a su estado fundamental por una
combinación de varias etapas, las flechas verticales rectas en la Figura 2.2 muestran dos de
estas etapas, la fluorescencia y la fosforescencia, ambas implican la emisión de un fotón de
radiación. Las otras etapas de desactivación, indicadas por flechas onduladas, son procesos
sin radiación. El camino más probable hacia el estado fundamental es aquel que minimiza
el tiempo de vida del estado excitado. Por lo tanto, si la desactivación por fluorescencia es
rápida con respecto a los procesos sin radiación, se observa tal emisión. Por otro lado, si
una ruta no radiativa tiene una constante de velocidad favorable, la fluorescencia no tiene
lugar o es menos importante.
La fluorescencia más intensa y útil es la que presentan los compuestos que
contienen grupos aromáticos con transiciones π→π* de baja energía, ya que presentan
tiempos de vida media más cortos y es menos probable que se presenten procesos de
desactivación no radiativos. La mayoría de los hidrocarburos aromáticos no sustituidos son
fluorescentes en disolución y la eficiencia cuántica en general aumenta con el número de
anillos y con su grado de conjugación [34].
Entre los diferentes luminóforos usados para el diseño de nuevos quimiosensores se
encuentra el pireno. Existen numerosos reportes del comportamiento fotofísico de esta
especie y sus derivados [37,42-46]. Su capacidad de llevar a cabo el fenómeno de emisión
de fluorescencia se debe a su alta conjugación, al estar constituido de cuatro anillos
aromáticos fusionados. El pireno posee características interesantes, tales como una emisión
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de fluorescencia con alto rendimiento cuántico, un tiempo de vida extendido en el estado
excitado y la posibilidad de formar dímeros y exciplexes [39]. De hecho el primer ejemplo
de la formación de dímeros, que en el estado excitado reciben el nombre de excímeros, se
observó en el pireno. Un excimero de acuerdo con la definición de Bircks, es un dímero
que se encuentra asociado en el estado excitado y disociado en el estado basal [46]. La
formación de un excímero de pireno requiere el encuentro de un pireno electrónicamente
excitado con otro pireno en su estado electrónico basal. De acuerdo con esta definición los
dos pirenos deben estar lo suficientemente lejos cuando la absorción de luz se lleva a cabo,
para que la excitación ocurra en una sola de las especies. Este pireno excitado, llamado
con frecuencia “localmente excitado” da lugar a la emisión monomérica de pireno que se
caracteriza por un conjunto de bandas entre 375 y 400 nm.
Por efecto de la formación de excímeros los espectros de emisión de fluorescencia
muestran un fuerte desplazamiento al rojo, ensanchamiento y menor estructura vibracional
en comparación con la emisión monomérica. La formación de excímeros se refleja en los
espectros de emisión con la aparición de una banda sin estructura vibracional alrededor de
los 480-500 nm [46].
La formación de excímeros intermoleculares de pireno en solución depende de la
concentración y generalmente ocurre a concentraciones mayores a 10-3M, consideradas
moderadamente altas. En cambio la formación de excímeros intramoleculares es
independiente de la concentración y puede llevarse a cabo en compuestos que contienen
dos unidades pireno separadas por un puente alquilo.
También es posible observar una emisión como la de excímero a partir de especies
en las que los cromóforos aromáticos ya están asociados cuando la luz se absorbe. A estas
especies excitadas se les conoce como excímeros estáticos y están presentes por ejemplo en
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especies bifluoróforas, que son aquellas que consisten de dos fluoróforos idénticos
enlazados por una cadena corta y flexible. Los excímeros descritos con anterioridad, en los
que las unidades pireno están alejadas antes de la absorción del fotón, y que satisfacen la
definición de Bircks, son llamados excímeros dinámicos [46].
Para distinguir experimentalmente entre una clase de excímero y otra es útil un
estudio del tipo time-resolved en el cual se observaría el incremento de la emisión de
excímero con el tiempo si es de origen dinámico, pero no si se trata de un excímero
estático. Éstos últimos pueden ser observados solo llevando a cabo mediciones en el orden
de los picosegundos. Una forma alternativa de distinguir entre los excímeros dinámicos y
los que provienen de especies preasociadas es analizar los espectros de absorción y
excitación. En el caso de especies preasociadas, los pirenos están tan cerca que se observa
perturbación de los espectros electrónicos. En los espectros de absorción por ejemplo, un
dato claro de preasociación es el ensanchamiento de las bandas de absorción en
comparación con sistemas modelo en donde el pireno está disuelto en forma molecular.
Con frecuencia se observan también pequeños desplazamientos al rojo de la posición del
máximo y una disminución de los coeficientes de extinción. Por otro lado, los espectros de
excitación monitoreados en las longitudes de onda de emisión de monómero y de excímero
son claramente distintos cuando la preasociación está presente.
Existen parámetros espectroscópicos bien definidos, que se utilizan para detectar
preasociación de pireno en el estado basal. En la Tabla 2.1 se definen y se indica la
simbología empleada para cada especie, según lo reportado por Winnik et al [46].
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Como se indicó anteriormente, las moléculas bifluoróforas tienen la capacidad de
formar excímeros. Algunos ejemplos de este tipo de compuestos aparecen en la Figura 2.3.
Recientemente se han reportado una gran cantidad de compuestos bifluoróforos que
contienen pireno como unidad fluorescente. Entre otros se encuentran los reportados por
Suzuki Y. y colaboradores [47] quienes sintetizaron un grupo de nuevos éteres corona no
cíclicos con propiedades de sensor fluorescente de cationes metálicos alcalinos y
alcalinotérreos (Figura 2.4a ). Estos compuestos contienen dos unidades pireno terminales,
que son responsables de una fuerte emisión de excímero intramolecular alrededor de los
480 nm en el espectro de fluorescencia. Por efecto de la complejación dicha emisión
desapareció, al tiempo que la emisión de monómero alrededor de los 400 nm se incrementa.
Para este grupo de compuestos se estableció que la estabilidad de los complejos y los
cambios estructurales del ligante dependen del largo de la cadena oxietileno.
En otro caso se realizó la determinación fluorimétrica altamente selectiva de
poliaminas, mediante el uso de dos reactivos derivados de pireno y los ésteres de
hidroxisuccinimida del ácido (1-pireno)butírico que son capaces de formar excímeros
intramoleculares (450-520 nm) por su estructura bifluorófora (Figuras 2.4b y 2.4c) [48].
Por otro lado, el sistema bis-pirenil-pentipticeno mostrado en la Figura 2.4d, fue sintetizado
por Jye-Shane Yang y col. [49]. Este compuesto mostró un incremento en la emisión de la
fluorescencia de excímero, con un desplazamiento al azul de la banda correspondiente, en
presencia del ion Cu2+. Esta nueva señal de transducción se atribuyó a la formación de
excímeros estáticos de pireno. F. Sancenon y colaboradores [50] reportaron nuevos ligantes
poliazaalcanos de cadena abierta, entre ellos dos compuestos bifluoróforos, L2 y L4 que
aparecen en las Figuras 2.4e y 2.4f, los cuales mostraron una marcada respuesta
fluorescente, incrementándose la emisión en presencia de los iones Zn2+ y Cd2+ y
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apagándola al coordinar al ion Cu2+. Recientemente se han reportado lípidos quelantes de
iones metálicos que contienen pireno químicamente enlazado mediante un enlace amida.
Estos lípidos mostraron capacidad de enlazar fuertemente iones metálicos de transisión,
modificando al mismo tiempo la razón excímero/monómero en el caso del ion Cu2+ [51].
Como una contribución al área de sensores fluorescentes basados en pireno, en este
trabajo se reporta la síntesis y caracterización de dos nuevos ligantes bis-pirenil, edtapi y
dtpapi (Esquema III).
La síntesis en ambos casos consiste en una modificación del método reportado por
Koning y col. [52] La amina se disolvió en un volumen pequeño de 15 mL de DMF, y el
dianhídrido del ácido se añadió directamente en polvo en un sistema bajo estrictas
condiciones anhidras. El objetivo en este caso es que el dianhídrido reaccione en razón 1:2
con la amina de modo que se obtenga un producto con dos unidades pireno terminales con
un alto rendimiento.
Los compuestos edtapi y dtpapi presentan en su estructura grupos donadores
amina, amida y carboxilato con capacidad para coordinar iones metálicos para formar
quelatos metálicos neutros. Además poseen dos grupos pirenil terminales que representan
la porción con capacidad de transducción en la molécula.
Como ya se ha mencionado, la presencia de dos unidades pireno en la estructura de
los ligantes permite la posibilidad de formar excímeros intramoleculares (en bajas
concentraciones), que muestren la banda característica en el espectro de emisión. Se espera
que dicha banda sea sensible a la presencia de iones metálicos en la solución debido a la
coordinación. En el caso de edtapi se estudiaron los iones divalentes Cd2+, Mn2+ y Co2+;
la elección de estos cationes metálicos fue por su
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importancia biológica y ambiental. Específicamente el ion Cd2+, podría incrementar la
intensidad de emisión al hacer más rígida a la molécula por efecto de la coordinación
además de que se trata de un elemento de capa cerrada. Los iones Mn2+ y Co2+, al ser
paramagnéticos podrían actuar apagando la fluorescencia. Desde luego que el pH
desempeña un papel muy importante en el comportamiento de esta propiedad, dado que se
trata de un medio acuoso. En el caso de dtpapi, por las características de su unidad de
coordinación se estudió el efecto de la complejación con los iones metálicos trivalentes
Al3+ y Fe3+ que generan especies neutras con dicho ligante.
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2.2. EXPERIMENTAL
2.2.1. Síntesis de edtapi
La síntesis del ligante edtapi se llevó a cabo mediante la reacción entre el
dianhídrido de EDTA y la amina aromática 1-aminopireno (Figura 2.5). El aparato de
reacción aparece esquematizado en la Figura 2.6. En el matraz de tres bocas se colocaron
15 mL de DMF que se secó previamente durante 24 horas usando MS-4 activado y 0.78 g
(3.6 mmol) de 1-aminopireno, manteniéndolo con agitación y en un baño a temperatura de
4 ºC aproximadamente. En el dosificador se colocaron 0.31 g (1.2 mmol) del EDTA
dianhidro y se añadieron lentamente al matraz de reacción en un tiempo de 2 horas.
Terminada la adición, se retiró el baño de hielo y se dejó con agitación toda la noche para
permitir que la reacción se completara. Posteriormente la mezcla de reacción se calentó a
50 ºC por 4 horas. La mezcla de reacción se filtró para eliminar las sustancias que no
reaccionaron y el filtrado se concentró a presión reducida y 40 ºC hasta obtener un líquido
aceitoso depositado como una fina capa color verde olivo sobre las paredes del matraz. Al
matraz se añadió cuidadosamente acetona hasta cubrir la delgada capa aceitosa,
formándose inmediatamente una capa de sólido de color verde pasto. La precaución en la
adición del solvente fue para evitar romper la fina película de material depositada en las
paredes. El matraz se tapó para evitar la evaporación de la acetona y luego se cubrió de la
luz y se dejó en reposo. Pasadas 24 horas comenzaron a formarse pequeños cúmulos de
cristales en forma de aguja de color verde pasto. Se permitió su crecimiento por espacio de
3 a 4 días y posteriormente se procedió a separar con cuidado cada una de las colonias de
cristal cuyo diámetro varió desde los 0.2 a 0.4 mm aproximadamente. Posteriormente los
cristales se lavaron con acetona y agitación, se filtró para recuperarlos y se repitió el
procedimiento de cristalización para obtener al producto puro.
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2.2.2. Síntesis del ligante dtpapi
La síntesis del ligante dtpapi se llevó a cabo mediante la reacción del dianhídrido
de DTPA con la amina aromática 1-aminopireno en DMF seco como solvente (Figura 2.7).
El procedimiento de la síntesis se resume a continuación. En un matraz de reacción (Figura
2.6) se disolvieron 1.03g (4.75 mmol) de 1-aminopireno en 16 mL de DMF. Enseguida se
agregaron poco a poco, bajo atmósfera de nitrógeno, 0.56g (1.58 mmol) de DTPA-
dianhídrido. La mezcla de reacción se dejó agitando durante toda la noche. Posteriormente
se calentó a 55° C por 4 horas y se filtró para eliminar el DTPA-dianhídrido que no
reaccionó. El filtrado se concentró a presión reducida hasta obtener un líquido viscoso de
color verde, al cual se le añadieron 25 mL de acetona formándose un precipitado. La
mezcla se mantuvo con agitación durante 72 horas. El lavado con acetona se repitió varias
veces y posteriormente el producto seco fue disuelto en dimetilsulfóxido para luego
evaporar parte del solvente en un rotavapor a 95 oC y 33 mm de Hg de presión. Al
concentrado de color verde obtenido se le añadió acetona hasta cubrirlo y finalmente se
dejó en reposo en la oscuridad. Después de 24 horas se observó la aparición de cristales a
los que se les dejó crecer hasta por 7 días. Luego los cristales fueron separados y lavados
repetidamente con acetona para su caracterización.
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2.2.3. Caracterización de los Ligantes edtapi y dtpapi
Análisis Elemental
La determinación de la composición porcentual de los elementos constituyentes de
edtapi se llevó a cabo en los Laboratorios Desert Analytics de Tucson Arizona, mientras
que para dtpapi la muestra se envió al Centro de Investigaciones Químicas de la
Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM).
Espectroscopia de Masas
El espectro de masas del compuesto edtapi se obtuvo por la técnica de ionización
por electroaspersión en un espectrómetro JEOL HX 110 de la Universidad de Arizona, las
muestras fueron preparadas en acetonitrilo. El ligante dtpapi se envió para su
caracterización al Centro de Investigaciones Químicas de la UAEM.
Espectroscopia de Infrarrojo
Los espectros de infrarrojo fueron obtenidos en un espectrómetro PERKIN ELMER
modelo 1600 FT. Las muestras fueron preparadas mezclando con KBr seco y
posteriormente prensadas para preparar una pastilla delgada y homogénea.
Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear de Protón
Los espectros de RMN 1H de edtapi y dtpapi se obtuvieron en un espectrómetro de
Resonancia Magnética Nuclear de 400 MHz marca Bruker modelo Avance 400. En cada
caso la muestra fue preparada pesando 3 mg del compuesto y disolviéndolos en 0.5 mL de
DMSO d6, se utilizó tetrametilsilano TMS como estándar de referencia. Para el ligante
edtapi se obtuvieron los espectros de RMN 2D COSY-45 en este mismo equipo y
utilizando la misma muestra.
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2.2.4. Estudios de Espectroscopia de Absorción y de Fluorescencia
Para observar el efecto del pH y del ion metálico sobre los espectros de emisión y de
excitación de los compuestos de estudio, se empleó un espectrofotómetro de luminiscencia
de la marca Perkin Elmer modelo LS50B. Los espectros de emisión se tomaron excitando a
λexc = 342 nm (edtapi) y λexc = 339 nm (dtpapi) las cuales se eligieron de acuerdo al
espectro de absorción electrónica.
Los espectros de absorción fueron obtenidos en un espectrofotómetro de
Ultravioleta-Visible marca PERKIN-ELMER modelo LAMDA 20.
Efecto del pH
Las soluciones acuosas del ligante edtapi se prepararon a partir de soluciones
madre 1x10-4 M haciendo las diluciones apropiadas para una concentración de 1x10-5 M.
En todos los casos las soluciones fueron preparadas y diluidas empleando NaCl 0.01M.
Posteriormente se diluyó con NaOH 0.01M y con HCl 0.01M para obtener una solución
alcalina y otra ácida a una concentración final de 2x10-6M. En dicha concentración la
agregación intramolecular de pireno no influye, ya que se encuentra muy diluído y el
fenómeno de agregación se presenta en concentraciones más elevadas (1x10-3 M). Con las
soluciones ácida y alcalina se hicieron mezclas para cubrir todo el intervalo de pH. En el
caso del estudio del efecto del pH sobre los espectros de los complejos, se preparó una
solución de edtapi y ion metálico (Co2+) en la relación molar 1:1 L:M, concentración
1x10-5M. Del mismo modo se diluyó con NaOH y HCl 0.01M hasta una concentración
2x10-6M. para obtener soluciones alcalina y ácida, respectivamente, de las que se hicieron
las mezclas para obtener los espectros de fluorescencia.
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Los espectros de absorción electrónica de los complejos de edtapi con cada ion
metálico se obtuvieron a partir de las mismas soluciones madre usada en los estudios recién
descritos, pero diluyendo a concentraciones de 1x10-6 M.
El efecto del pH sobre los espectros de absorción del ligante edtapi libre se realizó
con soluciones a la concentración 6.4 x 10-6 M, preparadas a partir de una solución madre
nueva.
Efecto del Ion Metálico
Para observar el efecto del ion metálico sobre los espectros de fluorescencia de los
ligantes se realizaron titulaciones espectrofluorimétricas a 25°C directamente en la celda
del fluorímetro. Las titulaciones consistieron en la adición de alícuotas del orden de los
microlitros de solución del cloruro metálico a un volumen de 3mL de la solución del ligante
hasta alcanzar la saturación. Las soluciones utilizadas fueron tamponadas con buffer de
NaHCO3 0.05M / NaOH 0.1M a pH =10. La selección del pH para estos estudios se realizó
a partir del comportamiento mostrado por la fluorescencia de cada compuesto a distintos
valores de pH. A pH=10, la intensidad de la banda de emisión de excímero, así como su
forma y posición no cambian significativamente. Se utilizaron como fuente del ion
metálico soluciones acuosas de las siguientes sales con la concentración que se indica:
CdCl2, MnCl2.6H2O y CoCl2
.6H2O 6x10-5 M, AlCl3.6H2O 1x10-4 M y FeCl3 8.09x10-5 M.
Estas soluciones se prepararon a partir de la apropiada dilución de soluciones madre 1 mM.
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2.3. RESULTADOS
2.3.1. Síntesis y Caracterización del Ligante edtapi
La reacción entre el anhídrido de EDTA y el 1-aminopireno produjo al ligante
edtapi como lo demuestra la caracterización del producto. De la mezcla de reacción se
separó un sólido y dado que en la caracterización no se encontró la presencia de
producto monosustituído se considera que se trata de EDTA que no reaccionó. El
rendimiento de la reacción fue del 38.2%. El análisis elemental del producto mostró la
siguiente composición: C, 71.55%; H, 5.51% y N, 7.34%. Los porcentajes calculados
para la fórmula molecular C42H34N4O6.2C3H6O: C, 71.45%; H, 5.75% y N, 6.94%. El
espectro de masas (ESI-MS) del compuesto (Figura 2.8), mostró el pico en 100% en una
relación masa/carga igual a 691.9 correspondiente a la especie (M+H)+ donde M representa
al compuesto en forma neutra y H es un protón agregado durante la ionización.
En la región de protones alifáticos del espectro de RMN de protón de edtapi (Figura
2.9) se observan las señales de los protones a, b y c. En campo mas alto, la señal en δ =
3.13 ppm se asigna a los protones c por ser los mas protegidos en comparación con los dos
primeros. Los protones a y b, se asignan a las señales en δ = 3.69 ppm y 3.70 ppm
respectivamente, estos protones se encuentran en ambientes químicos muy similares; sin
embargo, dado que los protones b están unidos a un carbono directamente enlazado a un
grupo carboxilato, se encuentran en mayor desprotección en relación con los protones a
unidos a carbonos vecinos al grupo carbonilo. En la región aromática se observa un grupo
de señales de difícil asignación. El valor de la integral es proporcional a 20 H mientras
que los protones en ambos anillos suman 18 H. Dado que los protones que acompañan al
N amida se encuentran en menor desprotección
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que los protones de los grupos ácidos se asume que los primeros aparecen junto a los
aromáticos. La señal que se observa en 10.57 ppm se asigna entonces a los protones de los
grupos ácidos. Otras señales aparecen en el espectro y corresponden a los solventes
utilizados: En 2.1ppm (acetona), 2.5ppm (DMSO) y en 3.3 ppm(H2O).
2.3.2. Estudios Espectroscópicos de edtapi
Como ya se ha mencionado, el ligante edtapi presenta dos unidades pireno en su
estructura las cuales tienen la capacidad de formar excímeros. En los espectros de
fluorescencia de moléculas bicromofóricas de pireno es posible observar una intensa banda
alrededor en los 486 nm característica de dichas especies, además de un grupo de bandas
entre los 375 nm y 400 nm asociadas a las especies monoméricas [46]. El ligante fue
caracterizado en solución acuosa por espectroscopia de emisión encontrándose la presencia
de las bandas características de pireno monomérico localizadas entre 375 nm y 400 nm y
una banda ancha con máximo en 480 nm característica de excímeros de pireno (Figura
2.11). En dicho estudio, se estableció además, que la banda de emisión de excímero es
sensible a la variación del pH de la solución. En el recuadro de la Figura 2.11 se muestra
la curva de intensidad en 480 nm contra el pH en la que se observa que al disminuir el pH,
la intensidad de dicha banda disminuye y prácticamente desaparece a pH entre 4 y 7. Este
comportamiento se explicó con base en el estado de protonación del ligante.
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350 400 450 500 550 600 650
0
50
100
150
200
250
300
Inte
nsid
ad R
elat
iva
Longitud de onda (nm)
480 nm
Figura 2.11. Espectros de emisión del ligante edtapi, concentración 2x 10-6 M, λexc = 342 nm con respecto al pH. En el recuadro se muestra el efecto del pH sobre la intensidad de emisiónde la banda en 480 nm.
3 6 9 12
0
100
200
300
I nte
nsid
ad R
elat
iva
pH
108
En condiciones de pH bajo, uno de los nitrógenos amina del ligante se protona, y dado que
los dos nitrógenos en el esqueleto del ligante son equivalentes, se presenta un intercambio
dinámico del protón entre éstos. Al mismo tiempo, la repulsión electrostática generada
entre el protón del grupo amida y la carga del nitrógeno protonado, provocará que las
unidades pireno se alejen. Por otro lado, en condiciones alcalinas, los nitrógenos amina
desprotonados permiten una mayor interacción entre las unidades pireno, observándose la
banda de emisión del dímero en el estado excitado en los 480 nm.
Ahora bien, se conocen reportes en la literatura en relación a la existencia de
preasociación intramolecular de las unidades pireno en compuestos bicromofóricos que lo
contienen [56,57]. Es posible determinar la existencia de preasociación por análisis de los
espectros de luminiscencia, tanto de emisión como de excitación, así como por el espectro
de absorción electrónica. En los espectros los rasgos relacionados a la preasociación están
claramente identificados y aparecen descritos en la introducción de este capítulo. Uno de
los parámetros espectrofísicos conocidos para detectar preasociación de pireno lo es el
valor de ∆λ de los espectros de excitación (∆λ=λmaxexcímero - λmaxmonómero). Los
espectros de excitación de edtapi monitoreados a λ de excímero y los monitoreados a la λ
de monómero, durante la titulación ácido-base son claramente distintos (Figura 2.12 y
2.13). Los primeros aparecen ensanchados y desplazados hacia el rojo
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respecto a los últimos, mostrando éstos mayor estructura vibracional. Estos resultados
apoyan la conclusión de la existencia de preasociación de las subunidades de pireno en el
estado basal a pH>7 en solución acuosa.
Hasta aquí se han revisado los resultados referentes al ligante edtapi sintetizado a
partir de EDTA dianhidro y 1-aminopireno, encontrándose que este ligante exhibe
interesantes propiedades fluorescentes que responden al cambio de pH del medio.
Adicionalmente, los espectros de excitación aportan información acerca de la conformación
del ligante en el estado basal. Dado que la coordinación metálica produce un incremento de
la rigidez del ligante, la cual a su vez favorece los procesos de emisión de fluorescencia.
Así, se planeó estudiar el efecto de la coordinación de edtapi con distintos iones metálicos
divalentes, con el objetivo de evaluar la posibilidad de que este ligante sea capaz de
detectarlos selectivamente. A continuación se presentan los resultados encontrados.
2.3.3. Estudios de Coordinación de edtapi con Iones Metálicos Divalentes
Dadas las características estructurales del ligante edtapi, se puede esperar la
formación de especies neutras por la coordinación con iones metálicos divalentes. En un
estudio previo realizado por nuestro grupo [54], se investigó el comportamiento de la
fluorescencia de este ligante por efecto de la coordinación con el ion diamagnético Zn2+.
Dichos estudios revelaron una disminución de la fluorescencia de excímero de edtapi, por
efecto de la coordinación a Zn2+. Esto se atribuyó a un efecto conformacional que aleja a
las unidades pireno y causa la disminución de la emisión de fluorescencia observada. Este
aspecto es importante sobre todo por el hecho de que se trata de un elemento de capa
cerrada, que no puede llevar a cabo los típicos mecanismos de apagamiento, sino que por el
contrario, generalmente provoca el incremento de la emisión de las especies fluorescentes a
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las que se coordina. Al parecer por efecto de la coordinación del ion Zn2+, se provoca un
inadecuado traslape de las unidades pireno en edtapi impidiendo la emisión del dímero.
Estos resultados, motivaron el estudio del comportamiento de la fluorescencia frente a otros
iones metálicos divalentes tales como Cd2+, un ion metálico diamagnético, y por otro lado
Co2+ y Mn2+ iones metálicos paramagnéticos. La coordinación de edtapi con dichos iones
en solución acuosa fue estudiada por espectroscopia de fluorescencia y de absorción
electrónica.
Los espectros de emisión de fluorescencia del ligante libre muestran a pH=10 una
banda intensa, ancha y poco estructurada centrada en los 469 nm, que como ya se
mencionó anteriormente se atribuye a la emisión del excímero. En esta misma condición
de pH, se observa un grupo de bandas anchas y de poca intensidad alrededor de los 375-390
nm, que se asocian a la emisión luminiscente de la especie monomérica. Todas estas
bandas, serán útiles para observar el efecto de la coordinación metálica sobre la estructura
del ligante.
Para los tres iones metálicos estudiados en este trabajo se encontró en general el
apagamiento de la banda de dímero (Figura 2.14) acompañado de algunos cambios en el
espectro que serán descritos a continuación.
La titulación espectrofluorimétrica de una solución de ligante edtapi con el
ion Cd2+, en concentración micromolar a pH=10 y fuerza iónica constante, provocó que la
banda de dímero redujera su intensidad en un 35% (Figura 2.15). Existen reportes en la
bibliografía de la coexistencia en equilibrio de ambas especies; la monomérica y la
dimérica, para otros ligantes bicromofóricos derivados de pireno [49].
En otros estudios, se han realizado cálculos de las geometrías en equilibrio en
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el cristal de pireno, tanto para el dímero en el estado basal como para el excímero [46] en
donde se reporta que las unidades pireno se encuentran estabilizadas cuando se apilan
aproximadamente cara a cara como lo muestra la Figura 2.16. Así, cuando los ligantes se
encuentran libres, la geometría más estable es la que presenta las unidades pireno
asociadas por lo cual la banda de excímero es muy intensa, más que la de origen
monomérico. Pero cuando la coordinación metálica ocurre, se presentan cambios
conformacionales importantes que obligan a la separación parcial de las unidades pireno,
reduciéndose la intensidad de emisión de la banda de dímero e incrementándose la de la
banda de monómero [49]. En nuestro caso, los espectros no describen este
comportamiento, sino que solamente la banda de excímero experimenta una reducción
significativa por efecto de la coordinación metálica. La banda de excímero es mas intensa
porque la conformación predominante en esas condiciones de pH es en la que las unidades
pireno se mantienen asociadas. Conforme se lleva acabo la coordinación con el ion Cd2+,
deben ocurrir cambios conformacionales que lleven a la pérdida del traslape, sin llegar a la
disociación, de las unidades pireno originando el apagamiento de la banda de excímero.
En el caso de los iones Mn2+ y Co2+, dado que ambos son paramagnéticos y poseen
un electrón desapareado en su nivel de valencia (Mn2+ es un ion d3 y Co2+ es un ion d5), se
espera que apaguen la emisión por los mecanismos clásicos descritos en la bibliografía. De
hecho, en los espectros de emisión obtenidos durante la titulación espectrofluorimétrica de
edtapi con Mn2+ (Figura 2.17), la banda de excímero redujo su intensidad en un 65%
mientras que en la titulación con el ion Co2+ (Figura 2.18) la reducción fue de un 85%.
Para estos iones metálicos el mecanismo de apagamiento podría ser bien de transferencia
electrónica fotoinducida TEF o TEE [53] entre
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los pares de electrones del anillo aromático y los sitios disponibles en los orbitales que
contienen al electrón desapareado del nivel de valencia de estos iones. El sitio disponible
en dicho orbital, puede ser ocupado por un electrón en el estado excitado del sistema π del
fluoróforo, el cual regresará al estado basal por una vía no radiativa. Una representación de
los posibles mecanismos aparece en la Figura 2.19.
Los resultados de los estudios del efecto del ion metálico reflejan el comportamiento
esperado para los iones paramagnéticos Mn2+ y Co2+, esto es, la reducción significativa de
la emisión fluorescente. En el caso del ion diamagnético Cd2+ el efecto es inverso al
esperado, el ion también actúa apagando la fluorescencia. Por lo tanto el ligante edtapi no
será capaz de discriminar entre estos tres iones metálicos en las condiciones de este estudio.
Durante las titulaciones con los metales se monitorearon también los espectros de
excitación tanto a la longitud de onda de emisión del monómero (λM) como a la del dímero
(λE). Como se puede apreciar en las Figuras 2.20, 2.21 y 2.22 los espectros mostraron
claras diferencias. Los espectros son no superponibles en las distintas relaciones M/L desde
0 hasta 1 (M= Co2+, Mn2+ y Cd2+). Se encontró además el ensanchamiento de las bandas en
los espectros de excitación obtenidos a λE lo cual esta asociado típicamente al acercamiento
de las unidades pireno en el estado basal por lo que queda clara dicha interacción aun en
presencia del ion metálico. No fue posible observar la estructura vibracional característica
de pireno y sus derivados que habría sido de gran utilidad para determinar las razones PM y
PE, parámetros espectrofísicos definidos para detectar preasociación en el estado basal. Sin
embargo, en la titulación de edtapi con el ion Cd2+, los espectros de excitación
monitoreados a la longitud de onda de emisión del excímero presentan un desplazamiento
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hacia el rojo de entre 1 a 2 nm de la intensa banda correspondiente a la transisión (0,0)
centrada en los 340 nm[46],
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con respecto a la posición donde aparece en los espectros obtenidos detectando la emisión
a la longitud de onda del monómero que es en 338 nm(Figura 2.22), además se observó la
presencia de un hombro a mayor longitud de onda. Como se describe en la introducción de
este capítulo este desplazamiento es una evidencia de la preasociación del pireno en el
estado basal, por lo tanto se confirma que aun en presencia del ion metálico Cd2+, persiste
la preasociación intramolecular de los pirenos terminales. En los espectros obtenidos en las
titulaciones con los iones Co2+ y Mn2+ no es posible observar este desplazamiento al rojo;
sin embargo, se observa el desarrollo de un hombro del lado de mayor longitud de onda, en
la banda para la transición (0,0). Este aspecto es relevante por el hecho de que dicho
hombro aparece también en los espectros de excitación de los complejos de Cu2+ y Ni2+
(Figura 2.23: complejos de Ni2+) [54] para los que se confirmó la preasociación de
unidades pireno en el estado basal, lo mismo que en los espectros de excitación del
complejo de Cd2+.
Los datos encontrados en los espectros de excitación confirman la preasociación en
el estado basal de las unidades pireno tanto en el ligante libre como en los complejos de los
distintos iones metálicos estudiados. Es posible establecer entonces, que los excímeros
formados por este ligante y sus complejos son del tipo estáticos, es decir, las unidades
pireno se encuentran asociadas desde el estado basal y en esa condición son excitadas; al
regresar al estado basal, no sufren disociación, por ello se observa la perturbación de los
espectros de excitación y también de los de absorción electrónica como se discutirá en el
siguiente apartado.
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Se estudió el efecto del pH sobre los complejos en relación molar 1:2 para el
complejo de Co2+. La estequiometría para estos estudios fue determinada por el método de
las relaciones molares a partir de los datos de la titulación espectrofluorimétrica de edtapi
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por el método de las relaciones molares a partir de los datos de la titulación
espectrofluorimétrica de edtapi con el ion Co2+, mediante el ajuste lineal de cada una de las
dos curvas que intersecan en el punto estequiométrico. Cada punto en la curva representó
la intensidad de emisión de excímero ubicada en 486 nm, normalizada para la emisión de
dicha banda en el ligante libre. Se construyeron las ecuaciones de la forma y = mx + b,
con los datos de m y b proporcionados por el programa origin versión 7.0 y se calculó el
valor de x cuando y1 es igual a y2. Se obtuvo un valor de x= 0.56, por lo que se consideró
que el valor correcto es 0.5 que corresponde a una estequiometría 2:1, L:M.
En la Figura 2.24, se muestran los espectros de emisión para el complejo de edtapi
con Co2+ en relación molar 2:1, se observa que en medio alcalino la banda de excímero es
intensa y permanece sin cambios apreciables en el rango de pH=11 a 9. En condiciones
ácidas, en cambio, la banda de excímero se desplaza hacia el azul, este tipo de
desplazamiento se atribuye a excímeros de mayor energía parcialmente traslapados.
En el caso de los complejos de Mn2+ y Cd2+ no se llevaron a cabo estudios del
efecto del pH sobre la emisión de los complejos dado que no fue posible determinar su
estequiometría.
2.3.4. Espectros de Absorción del Ligante edtapi y sus Complejos
Como ya ha quedado demostrado de los estudios de fluorescencia, el ligante edtapi
forma excímeros estáticos de pireno [54], lo cual implica la preasociación de las unidades
aromáticas. Los espectros de excitación a las dos longitudes de onda monitoreadas, apoyan
esta conclusión. En este sentido, los espectros de absorción aportan datos importantes que
confirman la existencia de preasociación. Como ya se mencionó, la asociación de las
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unidades aromáticas se refleja por la perturbación de las tres bandas vibracionales de las
primeras dos transisiones л-л* las cuales son desplazadas a mayor longitud de onda y
ensanchadas. Se ha reportado en polímeros de hidroxipropilcelulosa marcados con pireno
que la magnitud del desplazamiento al rojo (0-2 nm) da una medida cualitativa de la
agregación que experimenta el pireno y se acompaña de un fuerte efecto hipsocrómico [46].
Los espectros electrónicos de edtapi libre a distintos valores de pH se muestran en
la Figura 2.25. En ellos se observa una banda de absorción de mas alta energía a 240 nm
asignada previamente [55] a la transisión S0 →S8. Una segunda banda aparece como una
progresión vibriónica con origen en 275 nm la cual se identificó como la transición
S0→S6. Por último en 340 nm se observa una progresión vibracional asignada a la
transición S0→S2 y dos picos a menor longitud de onda. La transición electrónica a más
baja energía del estado singulete excitado del pireno es un dipolo eléctrico débilmente
permitido y normalmente se observa alrededor de los 370 nm aunque en este caso no se
observa en los espectros. Todas estas bandas están asignadas a transiciones π-π*. A pH>7,
las bandas de cada transisión muestran tal ensanchamiento que se pierde en gran medida la
estructura vibracional en comparación con la que se observa para el pireno y algunos de sus
derivados. En cambio en el intervalo de pH de 2 a 6 se observa más claramente la
estructura vibracional de dichas bandas. Estos resultados confirman la interacción que
existe entre las unidades aromáticas en condiciones alcalinas. El incremento de la
intensidad de absorción que se observa en las soluciones alcalinas no puede considerarse un
efecto intrínseco sino mas bien parece deberse a la cola de absorción desde la región de
mas alta energía y que probablemente se origina del solvente.
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En el DIPM se han llevado a cabo estudios del efecto del pH sobre los espectros de
absorción de complejos metálicos de ligantes dioxotetraaza. En dichos estudios se ha
encontrado que el pH afecta la geometría de coordinación así como el modo de
coordinación en los complejos. Particularmente con complejos de Cu2+ y ligantes del tipo
ciclofano reportados previamente [8].
En este caso, se estudió el efecto del pH sobre el espectro de absorción de los
complejos 2:1 de edtapi con Co2+. En dicha relación molar, los espectros muestran una
banda en 333 nm la cual se relaciona con la absorción de la unidad pireno. En condiciones
ácidas el valor de ε es ligeramente menor y las bandas muestran mayor estructura que a pH
>8.3, como se observa en la Figura 2.26. Los resultados encontrados indican la asociación
de unidades pireno a pH>7, lo cual coincide con lo observado en los espectros de emisión
de fluorescencia, en los cuales la banda de excímero es mas intensa en esa misma condición
de pH. Para los complejos con Mn2+ y Co2+ dichos estudios no se realizaron, dado que
como ya se mencionó, no fue posible establecer su estequiometría.
Por otra parte, se realizaron las titulaciones del ligante edtapi con los distintos iones
metálicos obteniendo los espectros de absorción electrónica. Con el ion Co2+ se encontró
que al incrementar su concentración la banda ubicada en los 336 nm (Figura 2.26)
experimenta un desplazamiento al azul acompañado de un incremento del valor de epsilón.
Esto se puede interpretar como una pérdida de la interacción de las unidades pireno al
presentarse la coordinación del ligante con el ion metálico y coincide con lo encontrado en
los espectros de emisión.
En la titulación con el ion Cd2+ se encontró un efecto contrario al recién discutido;
en este caso la banda para la transición de mayor longitud de onda se desplaza el rojo
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respecto a la posición de la misma banda en el ligante libre (Figura 2.27); además, ε
disminuye con el incremento de la concentración del ion, no está clara la razón para este
comportamiento. En la figura 2.28 se presenta el efecto del ion Mn2+ sobre el espectro de
absorción electrónica, los espectros no mostraron cambios en la posición ni en la forma de
las bandas de transición, mientras que el valor del coeficiente de extinción molar no cambió
significativamente.
2.3.5. Síntesis y Caracterización del Ligante dtpapi
La reacción del DTPA-dianhídrido con la amina aromática 1-aminopireno en DMF
produjo al compuesto dtpapi con un rendimiento del %. La formación de dtpapi se
confirmó mediante el análisis elemental. Análisis Calculado para C46H41O8N5.2.5H2O: C,
66.02; H, 5.50; N, 8.37. Encontrado: C, 66.08: H, 5.51; N, 8.43. El peso molecular del
compuesto se determinó mediante ESI MS m/z = 482 {M-H2}2+ 100%. Punto de fusión:
156 ºC desc. El espectro de 1H RMN (Figura 2.29) mostró las señales características de
pireno en la región aromática: 8.00 (2Hi , t); 8.15 (2Hh, d); 8.17 (2Hg , d); 8.23(2Hj d); 8.39
(2Hf , d ). ppm y en campo mas alto las señales de los protones alifáticos: 2.98 (4Ha , t);
3.04 (4Hb , t);3.43, (2He,s); 3.59 (4Hc , s); 3.60 (4Hd , s). En el espectro de infrarrojo
(Figura 2.30) se encontraron las bandas en 3285 cm-1 asignada a N-H amida aromática;
1650 cm-1 de C=O de amida; y en 841cm-1 (C-H) típica del anillo pireno con lo cual se
confirma la formación del ligante.
2.3.6. Espectros de Emisión del ligante dtpapi
Se ha visto en trabajos previamente reportados con otros ligantes e incluso con los
ligantes estudiados en este trabajo, la dependencia entre el pH, los distintos estados de
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protonación de las especies y los espectros de emisión de estos compuestos. Dada la
interesante información estructural que puede obtenerse del comportamiento de la emisión
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con el pH, se planteó realizar el estudio del efecto del pH sobre los espectros de emisión del
ligante dtpapi. A continuación se discuten los resultados de dicho estudio. En los
espectros de emisión de dtpapi, obtenidos en el rango de pH de estudio (2.2-9.8) (Figura
2.31) se observan las bandas asociadas a la especie monomérica entre los 360 y los 400 nm
y una banda ancha alrededor de los 480 nm, que como ya se mencionó, aparece descrita en
la literatura como una banda debida a la emisión de excímero de pireno [57]. Esta última
mostró una disminución de la intensidad de emisión con la reducción del pH del medio
(ver recuadro en la Figura 2.31). A pH=2.2, se observa además la recuperación de la
intensidad de emisión de excímero y una significativa reducción de la intensidad y
estructura de las bandas de origen monomérico.
La variación de la relación IE/IM con respecto al pH (Figura 2.32) mostró
exactamente el mismo comportamiento que la intensidad normalizada de la banda de
excímero al cambiar el pH, esto es, una reducción gradual de su valor conforme el pH se
reduce y a partir de pH=6, tanto la intensidad de emisión como la razón IE/IM, se mantienen
constantes.
La banda de excímero, por otro lado, al mismo tiempo que su intensidad disminuye,
se desplaza hacia el azul hasta 7 nm al reducirse el pH, (figura 2.33). Este desplazamiento
se asocia a la presencia de dímeros de pireno parcialmente traslapados. Por lo tanto dtpapi
presenta una estructura en la que las unidades pireno se traslapan y producen un
pseudociclo en condiciones alcalinas, mientras que en medio ácido la interacción entre los
anillos pireno se reduce.
Los cambios observados en la emisión de dtpapi están asociados con la protonación
del compuesto. Para la molécula del ácido DTPA se tienen 8 posibles sitios de
protonación: tres nitrógenos amina, y cinco grupos carboxilato. El valor de pKa predicho
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para cada una de ellas aparece reportado en distintas publicaciones. Las primeras tres
protonaciones en el ácido DTPA, ocurren sobre los nitrógenos amina a pH 10.71, 8.64 y
4.28 [58]. Tomando en cuenta la semejanza estructural entre DTPA y dtpapi pueden
esperarse constantes de protonación similares. En el caso de dtpapi la primera y tercera
protonación no se observan en las curvas de emisión de dtpapi vs pH (Figuras 2.31 y 2.32).
El valor de pKa obtenido de la curva de protonación es de 6.83 y corresponde
probablemente a la segunda protonación de dtpapi que ocurre sobre uno de los nitrógenos
amina trisustituídos. Esta segunda protonación tiene un gran efecto en la emisión de la
molécula. La constante asociada al resto de los sitios protonables no pudo obtenerse por
este método y la solubilidad de dtpapi no permitió el uso de otras técnicas (como 1H RMN,
por ejemplo).
2.3.7. Espectros de Absorción del ligante dtpapi
Los espectros de absorción del ligante dtpapi (Figura 2.34) muestran tres bandas
principales centradas en 242 nm, 276 nm y 340 nm, que corresponden a transisiones л-л*
de la unidad pireno. La estructura vibracional de cada banda es muy incipiente y no
permite obtener los valores de PA de la transición (0,0), útiles para determinar preasociación
de pireno en el estado basal. En la región de pH bajo la banda en 340 nm desarrolla un
hombro al rededor de los 370 nm, mientras que a partir de pH=7.6 conforme el pH se
incrementa, aparece un hombro del lado de mayor energía. Estos cambios indican la
aparición de nuevas especies (desprotonadas) mientras que otras (protonadas) desaparecen.
Se observa además la disminución de la intensidad de absorción en los espectros al
reducirse el pH.
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2.3.8. Estudios de Coordinación del Ligante dtpapi con Iones Metálicos Trivalentes
La titulación espectrofluorimétrica del ligante dtpapi con el ion trivalente Fe3+
mostró la reducción prácticamente lineal de la intensidad de emisión con el aumento de la
concentración del ion metálico (Figura 2.35 y recuadro). Este ion metálico paramagnético
se caracteriza por reducir la emisión fluorescente mediante mecanismos de transferencia de
electrones (representado en la Figura 2.19).
Como ya se mencionó dos parámetros asociados con la formación de excímero de
pireno son la razón entre las intensidades de emisión de excímero con respecto al
monómero (IE/IM) y la longitud de onda correspondiente al máximo de emisión de excímero
(λE). El primero de ellos, es un parámetro sensible a la estructura del sistema que contiene
la unidad pireno y por ello se ha utilizado ampliamente en materiales biológicos,
poliméricos y en sensores. La λE es mucho menos variable y generalmente se localiza entre
los 475 nm a 485 nm (Tabla 1.1).
Se encontró que en presencia del ion Fe3+, la razón IE/IM se reduce conforme el ion
metálico aumenta su concentración (Figura 2.36) sin que se observe desplazamiento de la
banda de excímero. La banda de monómero tampoco cambió de posición al añadir al ion
Fe3+. Los espectros de excitación obtenidos durante la titulación con el ion Fe2+ a la
longitud de onda de monómero y de excímero son prácticamente idénticos (Figura 2.37).
La titulación espectrofluorimétrica con el ion Al3+ (Figura 2.38) mostró la reducción
de la intensidad de emisión con el incremento de la concentración del ion metálico. La
razón IE/IM también disminuye, como en el caso de la titulación con ion Fe3+, sin
desplazamiento de la banda de excímero. En general, la titulación del ligante dtpapi con
estos dos iones, Fe3+ y Al3+ mostró el efecto de apagado de la banda de emisión que se
esperaba [59], con un comportamiento lineal que se mantiene durante toda la titulación.
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CONCLUSIONES
1. La reacción entre el dianhídrido del ácido EDTA y la amina 1-aminopireno
produjo al ligante de cadena abierta edtapi.
2. En medio alcalino, además de la emisión típica de pireno monomérico, el ligante
edtapi mostró una intensa emisión de fluorescencia a 480 nm, característica de
excímero de pireno. Al disminuir el pH la intensidad de emisión de excímero
disminuyó hasta prácticamente desaparecer a pH < 7. Este comportamiento
puede atribuirse al cambio conformacional que ocurre en las especies
protonadas que se forman a pH bajo y que aleja a las unidades pireno, aunque se
requieren estudios adicionales para establecer este hecho.
3. El espectro de emisión del ligante edtapi presentó una significativa sensibilidad
a la presencia de los iones metálicos divalentes estudiados: se observó el
apagamiento de la banda de excímero por efecto de los iones paramagnéticos
Co2+ y Mn2+ y, contrario a lo que se esperaba, la intensidad de emisión también
se redujo por efecto del ion Cd2+.
4. El análisis de los espectros de excitación obtenidos durante la titulación
espectrofluorimétrica de edtapi reveló que en medio alcalino las unidades
pireno están preasociadas en el estado basal, por lo que la emisión observada se
atribuyó a excímero del tipo estático. Este efecto de preasociación se relacionó
con fuerzas hidrofóbicas que operan en medio acuoso.
5. Por otro lado, de la reacción del dianhídrido del DTPA con 1-aminopireno se
obtuvo al compuesto dtpapi.
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6. Los espectros de fluorescencia de dtpapi mostraron también la banda de
emisión de excímero, localizada a 480 nm, además de las bandas características
de pireno monomérico. Sin embargo, la proporción de intensidades
Dímero/Monómero en medio alcalino fue mucho menor que en el caso de
edtapi. Esto se atribuyó a la mayor longitud de la cadena que une a las
unidades pireno en dtpapi respecto a edtapi , lo cual reduce la posibilidad de
acercamiento entre los grupos fluorescentes.
7. La intensidad de la banda de emisión de excímero de dtpapi mostró una fuerte
dependencia del pH. Al disminuir el pH en el rango de 6-7.5 la banda
disminuye rápidamente de intensidad y desaparece a pH<6. Al igual que en el
caso de edtapi, estos resultados se relacionaron con la presencia de especies
protonadas a pH bajo, las cuales tienen una conformación desfavorable para el
acercamiento de los pirenos.
8. El ligante dtpapi mostró un apagamiento gradual de la banda centrada en los
480 nm por efecto de los iones trivalentes Al3+ y Fe3+ a pH=8.8. Este
comportamiento conduce a esperar que dtpapi pueda tener aplicación como
sensor fluorescente de dichos iones.