estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

36
1 Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en formilpirazolocumarina Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de químico Presentado por: Alejandro Camacho Castro Asesor: Jaime Antonio Portilla Salinas, Dr. Sc. Grupo de Investigación en Compuestos Bio-orgánicos (GICOBIOR) Departamento de Química Facultad de Ciencias Universidad de los Andes Bogotá D.C Diciembre de 2018

Upload: others

Post on 23-Jul-2022

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

1

Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

formilpirazolocumarina

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de químico

Presentado por:

Alejandro Camacho Castro

Asesor:

Jaime Antonio Portilla Salinas, Dr. Sc.

Grupo de Investigación en Compuestos Bio-orgánicos (GICOBIOR)

Departamento de Química − Facultad de Ciencias

Universidad de los Andes − Bogotá D.C Diciembre de 2018

Page 2: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

2

Tabla de contenido

1. Introducción y antecedentes .................................................................................................. 4

Definición, importancia y utilidad de los quimiosensores fluorescentes ................... 4

Mecanismos fotofísicos principales en la detección de cationes1 ............................... 7

Síntesis de pirazolo-cumarinas como compuestos bicromóforos de interés ........... 9

2. Planteamiento del problema ................................................................................................. 11

3. Objetivos .................................................................................................................................... 11

4. Metodología ............................................................................................................................... 12

5. Resultados y discusión .......................................................................................................... 12

5.1. Síntesis de 3-acetil-7-dietilaminocumarina ............................................................... 12

5.2. Síntesis de 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina. ....................... 13

5.3. Síntesis de 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-pirazol-

4-carbaldehido) 6. ..................................................................................................................... 14

5.4. Estudios de fluorescencia: solvatocromismo e interacción con cationes ....... 18

Conclusiones ................................................................................................................................. 21

6. Procedimiento experimental ................................................................................................. 22

Bibliografía ..................................................................................................................................... 25

Anexos ............................................................................................................................................ 26

Page 3: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

3

Resumen

En este trabajo se realizó la síntesis de un nuevo fluoróforo funcionalizado con un

grupo formilo, basado en el sistema hibrido pirazolo-cumarina. La síntesis de este

compuesto se desarrolló de forma lineal partiendo desde la obtención del anillo de

cumarina que más tarde por medio de la condensación con una hidrazina y de la

reacción de Vilsmeier-Hack, permitió la obtención y activación química del anillo

pirazólico (Esquema 1). Debido a los inconvenientes presentados durante el

proceso de síntesis y el tiempo de desarrollo de este trabajo, la pirazolo-cumarina

obtenida no fue post-funcionalizada con receptor especifico.

Esquema 1. Ruta de síntesis desarrollada para la formación del sistema híbrido 6

Vale la pena mencionar que a pesar de no extender el trabajo sintético y

considerando el potencial fotofísico de la estructura del aldehído obtenido 6 como

sistema de arquitectura D-π-A extendido heteroaril-sustituido, se realizó un estudio

preliminar del solvatocromismo del fluoróforo y de la interacción con algunos

cationes divalentes.

Page 4: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

4

1. Introducción y antecedentes

Definición, importancia y utilidad de los quimiosensores fluorescentes

En la actualidad los sensores se utilizan en todos los aspectos de la vida cotidiana

aplicados en diversas áreas como la medicina, la industria y la investigación.1 En la

química supramolecular la detección, que se define como el reconocimiento de un

analito por medio de un dispositivo especial, recae sobre el diseño de dispositivos

moleculares capaces de detectar materia o energía produciendo una señal medible

en respuesta, es decir sobre el diseño de quimiosensores. El uso de quimiosensores

ofrece por medio de métodos ópticos, que requieren equipos y procedimientos de

análisis sencillos, la obtención de respuestas selectivas y sensibles en tiempo real.

En contraposición, las técnicas analíticas tradicionales tienen como principal

limitación la toma y preparación sistemática de muestras, la disponibilidad de

equipos complejos y la demora de largos periodos de tiempo en el análisis y

procesamiento de los datos. Diferentes estrategias se han desarrollado con éxito en

el diseño de quimiosensores, sin embargo, la obtención de quimiosensores

fluorescentes ha recibido especial interés en las últimas décadas por las ventajas

características que ofrece la espectroscopia de fluorescencia, entre ellas la amplia

versatilidad y bajo costo de la técnica, la alta sensibilidad del método, el uso de

bajas concentraciones del sensor, y la posibilidad de aprovechar la dependencia de

la fluorescencia de una molécula para estudiar factores del entorno que la rodea

como el pH, la fuerza iónica y la polaridad.2

Un sensor fluorescente puede definirse como una maquina molecular capaz de

señalizar la presencia de un analito iones o moléculas, por el cambio en las

propiedades fotofísicas (Esquema 2a). Un sensor fluorescente tiene en su

estructura tres partes fundamentales: una unidad señalizadora (el fluoróforo), un

espaciador y la unidad de reconocimiento (el receptor) (Esquema 2b). El fluoróforo

tiene la función de transformar el reconocimiento del analito en una señal óptica

medible mientras que la unidad de detección es responsable de la interacción con

el analito de forma eficiente y selectiva. Estas unidades estructurales requieren

comunicación activa que permita debido al cambio en la unidad de reconocimiento,

modular las propiedades fotofísicas y la emisión de energía por parte del fluoróforo

siendo el espaciador la estructura clave encargada del acoplamiento y la

comunicación entre estas dos unidades.

Page 5: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

5

Esquema 2. a) Mecanismo general de la transducción de la señal característica del quimiosensor.

b) Estructura general de un sensor con arquitectura FER, fluoróforo, espaciador, receptor.

En general, la luminiscencia desde un estado excitado consiste en dos categorías

principales: la fluorescencia, que es la emisión partiendo de un estado excitado

singlete y la fosforescencia, que es la emisión desde un estado excitado triplete.

Estos estados se forman por la promoción de un electrón desde un estado basal o

un orbital basal HOMO a un estado de mayor energía u orbital de mayor energía

LUMO por medio de la irradiación con luz. Así pues, la diferencia de energía entre

los orbitales HOMO y LUMO y el mecanismo de relajación del sistema determina la

energía de emisión de la fluorescencia. La desactivación de un estado excitado

puede ocurrir por vías diferentes a la luminiscencia como la desactivación térmica y

la transferencia de energía a otras moléculas.

La intensidad de la luminiscencia de una molécula depende de multitud de variables

que abarcan desde la estructura y el mecanismo de emisión hasta la polaridad del

solvente en que se realiza la excitación. Según el diseño y la estructura del sensor,

determinados mecanismos de emisión y relajación se presentan comúnmente en

las moléculas. En particular, sensores polares con un fragmento donor y otro

aceptor en su estructura presentan principalmente debido a la excitación fenómenos

de transferencia de carga interna (ICT) o transferencia de carga interna por rotación

(TICT), que suelen ser útiles tanto en la detección de cationes como de aniones3.

La transferencia de carga interna en una molécula ocurre mediante la formación de

estados localmente excitados (LE) por trasferencia de energía a través de sistemas

conjugados extendidos o por medio de la formación de estados excitados por

transferencia de electrones (ET) que forman radicales cargados en la estructura

estabilizados por cambios en la disposición espacial. En general, el efecto neto

sobre el sistema por la presencia de fenómenos de transferencia de carga interna

es el aumento del momento dipolar del sensor en el estado excitado (Esquema 3a).

En estos sistemas, la naturaleza del solvente puede tener un efecto significativo en

las propiedades foto-físicas del fluoróforo ya que la longitud de onda de emisión, el

rendimiento cuántico y el tiempo de vida puede ser dependientes de la estabilización

que ofrezca el solvente al estado excitado con cargas formales según su momento

dipolar y contante dieléctrica (Esquema 3b). La estabilización de los dipolos en el

estado excitado ocurre según el tiempo de vida de la especie. El primer factor de

estabilización casi inmediato a la excitación del fluoróforo corresponde polarización

electrónica del solvente de acuerdo con la aproximación de Franck-Condon y el

segundo factor, de mayor intensidad, corresponde a la alineación entre los

momentos dipolares del estado excitado del fluoróforo y el solvente. Otras

Page 6: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

6

interacciones importantes como la formación de puentes de hidrogeno,

desplazamiento de cargas, interacciones entre las moléculas del sensor, cambios

conformaciones y desactivación no radiativa pueden conducir al aumento del

desplazamiento de stocks, la reducción del rendimiento cuántico y el apagado de la

fluorescencia (Esquema 4).

Esquema 3. a) Efecto del solvente en la absorción de un fluoróforo con ICT en estado excitado.

(E.E. FC): estado excitado según Franck-Condon (FC). b) Efecto del solvente en la emisión de un fluoróforo con ICT en estado excitado. (E.E.T.E): Estado excitado térmicamente estabilizado.

Esquema 4. Efectos del microambiente en la energía del estado excitado. Las flechas punteadas indican que el fluoróforo puede o no ser fluorescente según la estabilización del estado excitado.

De acuerdo con el momento dipolar, el índice de refracción y la constante dieléctrica

del solvente, es posible calcular el desplazamiento de Stockes esperado por medio

de la ecuación de Lipper-Mataga.4 El rendimiento cuántico interpretado como la

eficiencia de la emisión, es en su definición más simple la razón entre el número de

fotones absorbidos y el número de fotones emitidos. Este valor depende

principalmente de la relación entre las constantes de decaimiento no radiativo y de

decaimiento radiativo, además, esta proporción depende de la velocidad con

Page 7: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

7

ocurren los demás fenómenos fotofísicos que se presentan en las moléculas y de la

interacción de la molécula y sus estados excitado con el entorno5.

Mecanismos fotofísicos principales en la detección de cationes1

Los sensores con la capacidad de responder selectivamente a cationes se han

convertido en una herramienta invaluable en estudios bioquímicos. Comparado con

el método de tinción basado en absorción, el uso de colorantes fluorescentes ofrece

mayor sensibilidad y la posibilidad de seguir procesos bioquímicos a nivel molecular.

Debido a las propiedades características de los quimiosensores: reducido tamaño

molecular, la capacidad de llegar al interior de la célula por difusión pasiva y su

potencial uso no invasivo, se han desarrollado múltiples sondas para los principales

cationes involucrados en procesos biológicos como el calcio, magnesio, sodio,

potasio, zinc, cobre y hierro. En sistemas donde el fluoróforo interactúa con el metal

suelen presentarse tres mecanismos de transducción y emisión principales: la

transferencia fotoinducida de electrones (PET), el apagado o encendido de

fluorescencia por inversión de estados excitados (ESI) y la transferencia de carga

foto inducida (PCT).

Transferencia de electrones fotoinducida (PET): Este fenómeno ocurre en sensores

con estructura Donor-Aceptor en donde el fragmento donor del fluoróforo rico en

electrones actúa como base Lewis y el fragmento aceptor como acido de Lewis.

Antes de la interacción con el catión, los estados localmente excitados (LE) tienden

a formar radicales cargados (𝐷.+-𝐴.−) por la transferencia de un electrón donde el

fragmento aceptor se reduce parcialmente. En general la relajación hasta el estado

basal resulta en un proceso no radiativo causando la disminución o el apagado de

la fluorescencia donde la constante de transferencia electrónica Ket resulta, mayor

que la constante de decaimiento radiativo Kr (Esquema 5a). En general, cuando el

fluoróforo interactúa con el catión objetivo, la transferencia electrónica ocurre del

fragmento donor al metal, evitando la formación de cargas parciales en el fluoróforo

y reduciendo a la vez la constante de transferencia electrónica Ket entre los

fragmentos donor y aceptor (método de estabilización de los estados localmente

excitado) por tanto disminuyendo la razón del decaimiento no radiativo de la

excitación. La interacción con el metal produce entonces el encendido de la

fluorescencia (Esquema 5b).

Page 8: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

8

Esquema 5. Transferencia electrónica fotoinducida (PET). a) En ausencia de catión Mn+, la

transferencia ocurre del resto donor (D) al aceptor (A), siendo la constante Ket > Kr, resultado en el apagado de la fluorescencia. (b) La coordinación del metal con el fragmento donor, disminuye la fuerza motriz de la PET, la emisión radiativa compite con la PET y la fluorescencia se enciende.

Apagado o encendido de fluorescencia por inversión de estados excitados (ESI):

Muchos fluoróforos contienen uno o más heteroátomos, que en la mayoría de los

casos tienen uno o más pares libres de electrones. Dependiendo de la simetría, los

pares libres de electrones se pueden ver involucrados de forma permanente en la

molécula por medio de resonancia directa con sistemas π adyacentes al

heteroátomo o por medio de absorción de energía generado estados excitado del

tipo (n-π*) o (π-π*) donde la significancia de la interacción depende de la

participación del orbital n o π del par libre, en el orbital molecular y del fenómeno de

cruce entre sistemas. Si el fenómeno de cruce entre sistema Kics (ISC) ocurre con

mayor rapidez que la emisión radiativa Kr, la fluorescencia se ve apagada. Ahora

cuando el catión interactúa con un orbital n, el potencial de ionización del par libre

aumenta haciendo inviable la interacción (n-π*) desestabilizando el estado excitado

disminuyendo y la constante de conversión intersistema Kics con relación a la

contante de emisión radiativa Kr (Esquema 6).

Esquema 6. Respuesta de la fluorescencia según la interacción de los pares libres (n-π*) o (π-π*)

con el sistema π molecular. a) En presencia de estados (n-π*) el fenómeno ISC apaga la

Page 9: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

9

fluorescencia. b) La interacción del catión con los pares libres en orbitales n desestabiliza los estados (n-π*) provocando mayor competencia entre los mecanismos de desactivación.

Transferencia de carga foto inducida (PCT): Si la nube π del fluoróforo se encuentra

conjugada con sustituyentes donores y aceptores la foto excitación conduce a la

transferencia de carga intramolecular desde el fragmento donor hasta el fragmento

aceptor. Esta transferencia de carga genera el aumento drástico en el momento

dipolar del fluoróforo y distorsiones espaciales que estabilizan el estado excitado

disminuyendo la intensidad y la energía de la emisión sin cargar formalmente la

estructura. Por general estado localmente excitados (LE) derivados de (PCT), tienen

buena elasticidad en la emisión por lo que los rendimientos cuánticos que se

presentan suelen ser altos mientras que la estabilización de estados del tipo (ET)

derivados de (PET), suelen abordar vías no radiativas (principalmente por la

interacción con el solvente) que causan el apagado de la fluorescencia (Esquema

7). En la mayoría a de los casos el metal electropositivo interactúa con el fragmento

donor del fluoróforo, reduciendo el grado de transferencia de carga y del estado

excitado por polarización. Como resultado la energía de excitación y emisión

presenta un corrimiento hipocrómico. Por otra parte, la interacción del catión con el

fragmento aceptor del fluoróforo, ocasiona el corrimiento batocrómico de la emisión

por la estabilización de las cargas en la estructura. Estructuras π-anfóteras, como

piridinas, diazoles y cumarinas pueden comportarse como π-aceptores y σ-donores.

Esquema 7. Diagrama de Jablonski de interacción Mn+ con el estado excitado (PCT) del fluoróforo.

Síntesis de pirazolo-cumarinas como compuestos bicromóforos de interés:

El amplio desarrollo científico y tecnológico que se ha presentado en las últimas décadas alrededor de moléculas orientadas al diseño de fluoróforos funcionales, ha centrado el interés en la síntesis y estudio de compuestos híbridos. En particular, las pirazolocumarinas que se destacan por sus propiedades fotofísicas excepcionales y por el marcado espectro de actividades biológicas que presentas diversos derivados de pirazol y de cumarina (Esquema 8). Por lo anterior, este tipo de compuestos se han convertido en referente de aplicación en diversos campos, principalmente en el diseño de sensores fluorescentes útiles en sistemas biológicos, medioambientales e industriales.

Page 10: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

10

Esquema 8. Antecedentes en la síntesis y aplicación de pirazolocumarinas6–14.

Page 11: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

11

2. Planteamiento del problema

Teniendo en cuanta la descripción previa se nota la importancia que tienen los

quimiosensores moleculares en el tecnológico y aún más el desarrollo de fluoróforos

capaces de provocar la transducción sensible de las señales mediante el cambio en

sus propiedades fotofísicas. En particular, se destacan aquellos fluoróforos

derivados de cumarina y los de pirazol (surgidos recientemente como nuevos

fluoróforos). Por lo tanto, emergen los interrogantes respecto a la síntesis de los

nuevos fluoróforos a obtener y su potencial uso: ¿será posible que a hidrazona 5

reaccione de forma selectiva en condiciones de Vilsmeier-Hack conllevando a la

formación de un anillo pirazólico? ¿Es posible la funcionalización 4-fomil sobre el

pirazol en una reacción “one pot”? ¿será posible que a hidrazona 5 reaccione de

forma selectiva en condiciones de Vilsmeier-Hack y forme el sistema híbrido

esperado 6? y ¿presentará fluorescencia el nuevo sistema híbrido sintetizado?

(Esquema 2).

Esquema 9. Ruta de síntesis propuesta para la formación del sistema híbrido 6

Para resolver los anteriores interrogantes, se trazan unos objetivos y metodología

de trabajo que conduzcan el proceso de investigación. Se verifica que las

racionalidades químicas de los procesos involucrados en esta propuesta de

investigación están de acuerdo con los proyectos de trabajo desarrollados

previamente en el GICOBIORG, es decir, el grupo cuenta la experiencia para

alcanzar con éxito y por completo lo que se propone, siempre y cuanto se trabaje

con toda la constancia y dedicación del caso.

3. Objetivos

General

Estudiar la síntesis de sistema híbrido fluorescente basado en 4-formil-pirazolil-

cumarina 6.

Page 12: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

12

Específicos

▪ Obtener 3-acetil-7-(dietilamino)cumarina 3 desde 4-dietilaminosalicilaldeído 1 y

acetoacetato de etilo 215.

▪ Sintetizar la hidrazona 5 mediante la reacción de condensación de la cetona 3 con

2-piridilhidrazina 4.

▪ Estudiar la reacción conjunta formilación-cliclación-formilación en condiciones de

Vilsmeier-Hack de la hidrazona 5 para obtener el nuevo sistema híbrido 616.

▪ Estudiar el potencial fotofísico del sistema bicromóforo 6 y hacer ensayos

preliminares en la detección cationes metálicos.

4. Metodología

La síntesis consta de tres etapas encadenadas de forma lineal como se muestra en

el Esquema 2. El primer paso consiste en una reacción de condensación-ciclación

para la formación de la 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3. La segunda etapa, a partir

del primer producto 3, permite la obtención de la hidrazona 5 por medio de la

funcionalización de la cetona con 2-piridilhidrazina 4 en medio ácido. En la tercera

etapa en condiciones de Vilsmeier-Hack se desarrolla la reacción en cadena de

formilación-ciclación-formilación para obtener el 4-formilpirazol sustituido 6. En

próximos estudios se pretende estudiar la funcionalización de la molécula 6,

realizando reacciones de condensación con el grupo formilo presente en la posición

4, para obtener sistemas FER (Fluoróforo Espaciador Receptor) sensibles a

variedad de analitos aprovechando el potencial fluorescente de la

formilpirazolocumarina sintetizada.

5. Resultados y discusión

5.1. Síntesis de 3-acetil-7-dietilaminocumarina

La síntesis de la 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3 (Esquema 10) se realizó por medio

de una condensación de knoevenagel seguida de una segunda condensación

intramolecular entre el 4-(dietilamino)-2-hidroxibenzaldehido 1 y el acetoacetato de

etilo 2 utilizando piperidina como base en cantidades catalíticas. La reacción se llevó

a cabo en 6h de reflujo utilizando etanol como disolvente y el rendimiento que se

obtuvo fue del 95%.

Esquema 10. Síntesis de la 3-acetilcumarina.

La secuencia de reacciones que conducen a la ciclación es posible gracias a la naturaleza 1-eletrofilica, 2-nuclofilica de ambos reactivos. La piperidina puede desempeñar la catálisis actuando como base durante el proceso y/o por medio de

Page 13: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

13

la formación de enaminas y sales de iminio17. El producto obtenido 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3 fue identificado por medio de espectroscopia de NMR y de GC-MS. Los espectros se presentan en los anexos (Ver anexo 1, 2, 3 y 4) y los datos coinciden con los valores reportados en la literatura (Ver sección experimental).

5.2. Síntesis de 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina.

La hidrazona se sintetizó por medio de la reacción de condensación entre la

cumarina 3 y piridilhidrazina 4 (Esquema 11).10 En el proceso se utilizó metanol a

reflujo y medio ligeramente ácido con el fin de favorecer el proceso de

deshidratación. El producto obtenido resultó ser muy soluble en medio ácido debido

a la protonación del grupo dietilamino, sin embargo, es posible observar la

precipitación del producto independiente del pH con una notable variación del color

de amarillo a naranja según el medio sea ácido o básico respectivamente.

Esquema 11. Síntesis de 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina.

En esta reacción a pesar de usar los precursores puros y en cantidades

equimolares, la piridil hidrazina resultaba ser el reactivo limite, debido

probablemente a la rápida oxidación del compuesto y a la formación de dímeros

insolubles, así pues, utilizar bajas temperaturas, atmosfera de nitrógeno y exceso

del reactivo 4 fue clave durante el proceso para lograr la conversión completa de la

cumarina de partida. La conversión completa de la cumarina era a su vez importante

por la alta polaridad de la hidrazona obtenida y la sensibilidad del compuesto a

medio altamente ácido, por lo que la purificación por cromatografía en columna

resultaba inviable. Tras lograr la conversión completa de la cumarina, la reacción se

neutralizó y precipitó el compuesto en medio básico. La purificación se redujo

entonces a la recristalización del compuesto en metanol. El producto obtenido 7-

dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina fue identificado por medio de

RMN y GC-MS. Los espectros se presentan y relacionan con la estructura en los

anexos y las medidas obtenidas (Ver anexos 5, 6, 7 y 8). En el espectro 1H-RMN

del compuesto 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina 5 se destaca

conforme a lo esperado el aumento de la señales en la zona aromática (ver anexo

5), el mayor componente de deslocalización electrónica y la menor extracción de

carga en el doble enlace C=N manifiesto en la protección el protón en posición 7 γ

en desplazamiento a campo alto de la señal 3-CH3 de δ 2.61 ppm en la cumarina 3

a δ 2.42 ppm en la hidrazona 5. En el espectro 13C-RMN del compuesto 7-

dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina (Anexo 6) se encuentran 18

señales que corresponden con la formula molecular del compuesto C20H22N4O2, de

Page 14: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

14

las cuales 13 corresponden a la estructura base del reactivo de partida 3 y las 5

restantes corresponden con la estructura de la piridina. El espectro APT-RMN,

(Anexo 7) confirma la asignación realizada en C13-RMN a los carbonos cuaternarios

del sistema 8-C, 9-C, 14-C, 10-C, 11-C, 12-C y 13-C de acuerdo con la intensidad

de la señal y el desplazamiento químico. La asignación de las nuevas señales 15-

CH, 16-CH, 17-CH, 18-CH como carbonos terciarios, resulta consistente con el

sistema aromático que se espera representa.

5.3. Síntesis de 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-

1H-pirazol-4-carbaldehido) 6.

El tercer paso de la síntesis planeada consistió en la síntesis del compuesto 3-(7-

(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-pirazol-4-carbaldehido) 6,

por medio de un proceso conjunto de formilación, ciclación, formilación, realizado

en condiciones de Vilsmeier-Hack. (Esquema 12).

Esquema 12: Síntesis del compuesto 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-

pirazol-4-carbaldehido) 6.

La síntesis de pirazoles tiene como regla general la utilización de diazocompuestos,

dado que la formación del enlace N-N resulta problemática en síntesis orgánica. La

reacción de Vilsmeier-Hack sobre la hidrazona 5 conduce a la obtención del pirazol

6 de forma regio especifica debido a que el enlace C=N se forma previamente. La

hidrazona 5 tiene dos inconvenientes principales frente a la reacción de Vilsmeier-

Hack, que son: La presencia de un heterociclo fusionado altamente activado como

la dietilaminocumarina que puede formilarse como reacción secundaria e interferir

o no el proceso de formilación, ciclación, formilación para la obtención del pirazol y

el segundo inconveniente, la hidrolisis de la hidrazona 5, por la presencia de ácido

en el sistema que rompe el enlace C=N produciendo nuevamente la cumarina 3 que

a su vez es reactiva en las condiciones de Vilsmeier-Hack. El mecanismo de la

reacción se presenta en el (Esquema 13), donde para la formación del reactivo de

Vilsmeier por medio de la interacción de la dimetil formamida con cloruro de fosforilo

es fundamental en el proceso general de la reacción. Una vez formado el reactivo

de Vilsmeier, la hidrazona 5 que se comporta como un compuesto 1,4-binucleoflico

por la presencia de la base shift en su estructura realiza dos ataques nucleófilos no

concertados sobre este, conllevando a la ciclación y la aromatización del compuesto

Page 15: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

15

en la segunda etapa de la reacción. Posteriormente el pirazol obtenido en exceso

del reactivo de Vilsmeier, ataca nuevamente debido al carácter nucleófilo del anillo

y a la activación que le aporta la cumarina como sustituyente en la posición 3. Al

final de la reacción se realiza un proceso de hidrolisis básica que hidrata la sal de

Vilsmeier formada conduciendo a la obtención del grupo formilo en la posición 4 y a

la neutralización del medio.

Esquema 13: Mecanismo para la formación del reactivo de Vilsmeier-Hack y la reacción de la

hidrazona 5 en la obtención del pirazol.

Durante la formación del 4-formilpirazol 6 se presentó una reacción colateral

principal. Esta reacción fue la hidrolisis de la hidrazona 5 y la correspondiente cloro-

formilación de la cumarina 3 cuyo mecanismo se presentan en el (Esquema 14).

Esta reacción sucedió dada la sensibilidad de la hidrazona al acido que se obtiene

como subproducto en la formación del pirazol y a la presencia del cloruro de fosforilo

en exceso necesario para que la reacción conjunta de formilación, ciclación,

formilación ocurra. El mecanismo plantea que el enol de la cumarina estabilizado

por el cloruro de fosforilo que actúa como acido de Lewis puede atacar el reactivo

de Vilsmeier. Dado que el fosforo es oxofílico y las cargas negativas se estabilizan

por resonancia en el cloruro de fosforilo, es posible que el cloruro de fosforilo se

oxide y sea desplazado nucleofílicamente por el cloro que tras la hidrolisis de la sal

de Vilsmeier formada, conduce a la obtención del compuesto 3.1.

Page 16: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

16

Esquema 14: Reacción secundaria durante la formación del pirazol que conduce a la obtención del

compuesto 3-cloro-3-(7-(dietilaminocumarin-3-il))-acrilaldehido 3.1.

Los compuestos obtenidos 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-

1H-pirazol-4-carbaldehido) 6 y 3-cloro-3-(7-(dietilaminocumarin-3-il))-acrilaldehido

3.1 fueron identificados por medio de espectroscopia de NMR 1H-RMN, 13C-RMN,

DEPT-135 y de GC-MS. (Ver anexo 9-12 y 13-15).

El espectro H1-RMN del pirazol 6 (ver anexo 9) muestra tres cambios característicos

con relación al espectro H1-RMN de la hidrazona 5 (anexo 5) e ilustra con estos

cambios la reacción de ciclación y formilación. El primer cambio característico es la

desaparición del singlete correspondiente a los protones 3-CH3 que de acuerdo con

el mecanismo de la reacción ocurre por la inclusión de este carbono en la estructura

base del heterociclo aromático 1,3,4-trisustituido, es importante resaltar que

ninguna señal adicional en el espectro H1-RMN se puede asociar con un cambio

químico que altere la multiplicidad o el desplazamiento químico de los protones

enlazados al carbono 3, así pues, el carbono debió cambiar su modo de enlace de

primario a cuaternario. El segundo y tercer cambio consisten en la aparición de dos

señales δ 9.12 (s, 1H) ppm y δ 10.07 (s, 1H) ppm. Estas señales se asocian según

la estructura esperada con el protón en la posición 5 del pirazol y el protón del

aldehído que sustituye la posición 4 del anillo. El protón en 5 aunque hace parte de

un sistema aromático, se encuentra a un campo más bajo del esperado porque la

posición 5 del pirazol es en general electrofílica como consecuencia de la estructura

electrónica del anillo y la presencia de los heteroátomos más electronegativos y en

particular debido al aldehído que sustituye la posición 4.

En el espectro C13-RMN del pirazol 6 (Anexo), se encuentran 20 señales

correspondientes a 22 carbonos y en comparación con el mismo espectro de la

hidrazona 5 la aparición de dos señales a desplazamiento químico δ 185.63 ppm y

δ 143.74 ppm. Además, se hace evidente el cambio diametral que presenta la

estructura en el carbono 3. La señal del carbono 3 (3'-C) para el compuesto 6 se

encuentra en δ 150.52 ppm con intensidad baja similar a la de otros carbonos

Page 17: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

17

cuaternarios y en el predecesor sintético. Por otra parte, en la hidrazona 5, la señal

del carbono 3 (3-CH3) se encuentra en δ 14.31 ppm con intensidad de carbono

primario. Este cambio se explica, como se ha sugerido en el análisis del espectro

H1-RMN, a causa de la inclusión del carbono 3 en la estructura principal del pirazol

1,3,4-trisustituido planteado como producto principal de la reacción. Las señales 19-

CH y 20-CH concuerdan con el carbono incluido en cada paso de formilación

durante la reacción para la obtención del producto 6. Se encontró que, tras la

reacción, los carbonos de la piridina 14, 15, 16, 17 y 18, que es un sistema π

deficiente, presentaron un desplazamiento conjunto a campo bajo. Esto se explica

dado que la formación del anillo pirazólico, la corriente electrónica que implica y la

conjugación de orbitales π a nivel molecular, contribuye a la distribución uniforme

de la carga entre los sustituyentes.

Otro efecto interesante que se observa tras la formación del heterociclo aromático

y el establecimiento del sistema π conjugado molecular es el rencendido de la

fluorescencia que en el compuesto 5 había disminuido notablemente por la rápida

foto-isomerización del compuesto como mecanismo de relajación no radiativo.9 La

formación del sistema π conjugado molecular asegura la planaridad y la rigidez del

sistema lo que justifica en buena medida la reducción en la proporción del

decaimiento no radiativo de la energía absorbida. Por último, en el espectro DEPT-

135 del compuesto 6 se mantiene la correlación de señales asignadas y se confirma

que la señal (3′-C) corresponde a un carbono cuaternario mostrando que la

ciclación, la aromatización y la formilación en la posición 4 del pirazol ocurrieron de

acuerdo con el plan de síntesis desarrollado.

El espectro H1-RMN del subproducto principal en la reacción de Vilsmeier-Hack

presenta las señales (anexo 13): 1H-RMN(400 MHz, CDCl3) δ 10.28 (d, J=6.9 Hz,

1H), 8.37 (s, 1H), 7.67 (d, J=6.9 Hz, 1H), 7.40 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 6.68-6.52 (dd, J =

9.0 Hz, 1.9 Hz, 1H), 6.48(d, J= 1.9 Hz, 1H), 3.47 (q, J= 7.1 Hz, 4H), 1.17(t, J= 7.1

Hz, 6H). A excepción de las señales 10.28 (d, J=6.9 Hz, 1H) y 7.67 (d, J=6.9 Hz,

1H) adyacentes entre sí por el acoplamiento que experimentan y que además

ilustran el cambio estructural por la reacción de cloro-formilación sobre el carbono

del grupo 3 acetilo en la cumarina 3, las demás señales en el espectro resultan

análogas en desplazamiento, multiplicidad, acoplamientos e integración con la base

estructural de la cumarina, por lo que se puede asegurar que el heterociclo

fusionado no se vio afectado en contraste con la consideración de posibles

reacciones de formilación no deseadas en el anillo, en particular, sobre las

posiciones bencénicas 4, 5 y 6 dada su alta densidad electrónica. El espectro C13-

RMN (anexo 14) muestra que el carbono primario (3-CH3) de la cumarina 3 cambia

su entorno químico y modo de enlace, lo que provoca el desplazamiento de la señal

desde δ 30.57 ppm hasta δ 120.29 ppm por la inclusión de un grupo altamente

electro atractor adyacente a este carbono. Específicamente, la inclusión del grupo

aldehído es sugerida por la desprotección y la integración del protón en 14-CH δ

10.28 (d, J= 6.9 Hz, 1H) y por la nueva señal incluida en el espectro C13-RMN que

Page 18: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

18

se encuentra en δ 192.38 ppm. Adicionalmente se prueba según el espectro DEPT-

135 (anexo15) que las señales 3'-CH y 14-CH corresponden con carbono terciarios

en la estructura, lo que termina por confirmar la obtención del 3-cloro-3-(7-

(dietilaminocumarin-3-il))-acrilaldehido 3.1 como principal subproducto de la

reacción de Vilsmeier-Hack sobre la hidrazona 5.

5.4. Estudios de fluorescencia: solvatocromismo e interacción con cationes

Para el pirazol 6 obtenido se realizaron estudios preliminares de fluorescencia

considerando que esta estructura tiene potencial químico para ser funcionalizada

debido al sustituyente 4-formil y como fluoróforo señalizador debido a su esqueleto

heterocíclico aromático. Dado que el mecanismo de relajación del estado excitado

de una molécula depende en parte del entorno químico en el que ocurre el

fenómeno, se estudió la absorción y la emisión del pirazol 6 en cinco solventes

diferentes a saber: ciclohexano, tetrahidrofurano, acetonitrilo diclorometano y

etanol, obteniendo los siguientes resultados (Gráfica 1).

Grafica 1. Espectros de absorción y emisión del pirazol 6

Tanto en absorción como en emisión, se presenta la estabilización del estado

excitado por el aumento en la polaridad del solvente, por lo que con seguridad dada

la naturaleza del pirazol 6, que es según su estructura es un sistema donor

(cumarina) aceptor (4-formilpirazol), se presentan fenómenos de transferencia de

carga interna. De acuerdo con la forma del espectro de emisión (en el caso del ciclo

hexano) la transferencia de carga en el sistema (ICT) depende en principio de al

menos dos fenómenos coexistentes: la formación de estados localmente excitados

(LE) y la transferencia electrónica (eT). Teniendo en cuenta los mecanismos de

fluorescencia descritos en la introducción, se reconoce que ambos fenómenos (LE)

y (TE) se encuentran respectivamente favorecidos en la estructura de la molécula

por la alta conjugación del sistema y por formación de radicales cargados. Las

Page 19: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

19

formas resonantes posibles del estado excitado (LE) y (eT) se presentan en el

(Esquema 15). Se plantea la formación de los radicales sobre el aldehído y el

nitrógeno del grupo piridilo en el estado excitado, ya que como se mostró por medio

de la espectroscopia RMN y de acuerdo con el mecanismo de los fenómenos (PET),

la densidad de carga de estos sustituyentes se encuentra altamente conjugada con

la estructura heteroaromática.

Esquema 15. Formas resonantes por conjugación y separación de cargas del estado excitado3.

La separación de cargas conduce a la estabilización del estado excitado en mayor

medida que la conjugación en solventes polares por la torsión del grupo dietil amino,

por lo que en el espectro de emisión para solventes diferentes a CHX: THF, ACN,

DCM y EtOH, la banda principal asociada con la emisión a partir de estados

localmente excitado (LE) no se presenta y la banda asociada con fenómenos de

transferencia de carga (eT) domina la emisión. Esto provoca y justifica el mayor

desplazamiento de Stokes a medida que la polaridad del solvente aumenta.

Page 20: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

20

El rendimiento cuántico del pirazol 6 en cada solvente, usando el antraceno como

referencia se presenta en la (Tabla1). Se observa que a medida que la polaridad

disminuye la elasticidad de la oscilación entre los estados excitados produciéndose

en general el apagado de la fluorescencia.

Tabla 1. Resultados del experimento de solvatocromismo. Absorción Fluorescencia

(exc. 360 nm) Desplazamiento

de Stokes (nm) Solvente λmax

Abs (nm)

ε (Lmol-1cm-

1)

λmax Em (nm)

φ (%)

CHX 390 31054,8 441-460 5.36 70-51

THF 405 29062,4 470 4.88 65

DCM 470 31389,2 471 4.54 64

ACN

EtOH

401

407

34381,9

59092,8

480

480

2.62

0.01

79

73

Por último, se realizaron estudios de la interacción del pirazol 6 con diferentes

metales de transición en estado de oxidación (II) (Esquema 16) ya que estos

cationes presentan alta afinidad hacia átomos de nitrógeno donores, al ser especies

blandas. Se considera que la interacción entre los cationes y el ligando no genera

tensiones estéricas debido a la rigidez característica del fluoróforo, pero se observa

que cambia los mecanismos de fluorescencia basales, favoreciendo mecanismos

de relajación no radiativos. Esta situación es común con metales de transición

debido a que cationes con orbitales d parcialmente llenos dependiendo de la

distancia de interacción metal ligando se ven involucrados en fenómenos de

transferencia de carga ligando metal (LMTC) y de transferencia de energía que

estabilizan como regla general el estado excitado y apagan la fluorescencia. En

solventes polares donde el estado excitado (eT) es principal, el apagado de la

fluorescencia tiene mayor proporción por la transferencia de la carga formal del

ligando al metal, fenómeno que se observa en la interacción con todos los cationes

divalentes.

Por otra parte, es probable que el ligero encendido de la fluorescencia que se

presenta con el Al+3 se deba a la interacción directa de este catión con el grupo

amino de la cumarina (interrupción de (PET) y transiciones (n-π*)), evitando que el

par libre del nitrógeno interactúe con el orbital LUMO molecular (lo que produce

estados localmente excitados) o con el orbital LUMO del fragmento aceptor (que

genera un estado excitado por separación de cargas). Al interrumpir la interacción

(n-π*) entre el grupo dietilamino y el sistema heteroaromático no se presenta la

separación de cargas en la molécula y se impide la relajación (TICT), por lo que no

solo se disminuye el efecto del solvente en el sistema, sino que se evita el fenómeno

Page 21: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

21

(LMCT) tenga lugar, manteniendo la intensidad y energía de la emisión próxima a

la emisión del pirazol 618.

Esquema 16. Formas resonantes por conjugación y separación de cargas del estado excitado.

6. Conclusiones

En este trabajo se desarrolló a pesar de los inconvenientes sintéticos que se presentaron la síntesis del sistema hibrido 4-formil-pirazolo-cumarina 6 y se realizaron estudios preliminares de su fluorescencia e interacción con algunos cationes metálicos. Aunque resulta necesario el estudio a fondo de la reacción de Vilsmeier para optimizar las condiciones de reacción, el sistema 4-formil-pirazolo-cumarina fue obtenido de acuerdo con el plan inicialmente propuesto en una metodología “one-pot” a partir de la hidrazona 5 identificando y caracterizando también el principal producto secundario de la reacción. En relación con los estudios preliminares de fluorescencia, se encontró la interacción poco selectiva con los cationes metálicos divalentes, pero a su vez fue posible la se identificación de algunos de los fenómenos fotofísicos principales que ocurren de acuerdo a la estructura del sensor. Se espera en estudios futuros, aprovechar el grupo 4-formil en la estructura para la post-funcionalización de la molécula orientada a la obtención de quimiosensores fluorescentes.

Page 22: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

22

7. Procedimiento experimental

Synthesis of 3-acetyl-7-(diethylamino)-2H-chromen-2-one.

2.593 g (10 mmol, 1 eq) of 4-(diethylamino)-2-hydroxybenzaldehyde 1 were

mixed with ethyl acetoacetate 2 (1.431 g, 11 mmol, 1.1 eq) and then dissolved in

10 mL of ethanol. Subsequently, 0.02 mL of piperidine were added and brought

this three-compound mixture to reflux until the appearance of an intense yellow

crystalline solid suspended was evidenced and complete conversion of 1 was

observed through TLC. After stopping the heating and allowed the reaction

mixture to cool at room temperature, it was cooled at 2°C for 12 hours. The solid

precipitated in crystalline form was filtered and washed with small portions of

ethanol giving a yield of 95%. Finally, the solid product 3 was characterized using

NMR and GC-MS.

3-acetyl-7-(diethylamino)-2H-chromen-2-one 3: C15H17NO3 95%, yellow

crystalline solid, 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.37 (s,

1H), 7.33 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 6.55 (dd, J= 9.0, 2.5 Hz,

1H), 6.40 (d, J=2.5 Hz, 1H), 3.39 (q, J= 7.1 Hz, 4H), 2.61

(s, 3H), 1.17 (t, J= 7.1 Hz, 6H). 13C-NMR (400 MHz,

CDCl3) δ 195.7, 160.8, 158.8, 153.0, 147.8, 131.8, 116.3,

109.8, 108.2, 96.6, 45.1, 30.5, 12.4. m/z: 259.2

2-hydrazinylpyridine 4 synthesis:

2-hydrazinylpyridine was obtained through reaction of 2-Chlropyridine (3 mL,

31.8 mmol, 1eq) with hydrazine hydrate 23.7 mL, 486 mmol, 15 eq). The mixture

was brought to reflux for 6 hours and then, excess of hydrazine hydrate was

distillate using temperature between 210 and 220 ° C. After reaction mixture

cooling, it was carried out a liquid-liquid extraction with diethyl ether. The resulting

organic layers were dried with anhydrous sodium sulfate and solvent was

removed under reduced pressure. The product was characterized using NMR.

Page 23: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

23

2-hydrazinylpyridine 4: C5H7N3 74%, mp 43-45°C, needlelike pale yellow solid, 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.08 (d, J= 4.4 Hz, 1H), 7.43 (t, J=

6.8 Hz, 1H), 6.66 (d, J= 8.5 Hz, 1H), 6.62 (t, J= 6.1 Hz, 1H),

6.19(s, 1H), 3.79 (s, 2H). 13C-NMR (400 MHz, CDCl3) δ 161.2,

147.5, 137.4, 114.2, 106.9.

The synthesis of 7-(diethylamino)-3-(1-(2-(pyridin-2-yl)hydrazono)ethyl)-2H-

chromen-2-one 5 was performed by dissolving (0.778 g, 3 mmol, 1 eq) of

compound 3 and (0.486 g, 4.5 mmol, 1.5 eq) of pyridyl hydrazine 4 in 5 mL of

methanol adding 0.5 mL of a HCl solution 5N. The reaction mixture was refluxed

until the complete conversion of coumarin 3 was achieved. To quench the

process, the pH of the reaction was taken up to 9 using a concentrated solution

of NaOH and after allowing the precipitation for 12 hours at 2 ° C, the intense

orange solid was filtered and some washings were done with small portions of

methanol. The yield obtained was 84%. The product was characterized using

NMR and GC-MS.

7-(diethylamino)-3-(1-(2-(pyridin-2-yl)hydrazono)ethyl)-2H-chromen-2-one

5:

C22H22N4O2 84%, Intense orange solid, 1H-

NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.01 (d, J= 4.9 Hz, 1H),

7.93 (s,1H), 7.74 (t, J= 7.9 Hz, 1H), 7.54 (d, J= 8.6

Hz, 1H), 7.35 (d, J= 8.8 Hz, 1H), 6.83 (t, J= 6.2 Hz,

1H), 6.60 (dd, J= 8.8, 2.1 Hz, 1H), 6.50 (d, J= 2.1

Hz, 1H), 3.44 (q, J= 7.0 Hz, 4H), 2.42 (s, 3H), 1.23 (t, J= 7.0 Hz, 6H). 13C-NMR

(400 MHz, CDCl3) δ 161.4, 156.9, 156.7, 150.8, 147.8, 142.6, 140.9, 138.0,

129.5, 119.9, 115.9, 109.1, 108.8, 107.5, 97.0, 44.5, 14.3, 12.5. m/z: 348.2

Page 24: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

24

3-(7-(diethylamino)-2-oxo-2H-chromen-3-yl)-1-(pyridin-2-yl)-1H-pyrazole-4-

carbaldehyde 6 synthesis:

Vilsmeier-Haack reaction was used to synthetize 6 through three steps: formylation,

cyclization and formylation again. As first step, 2 apart solutions were prepared: 0.5

mL (0.822 g, 5.36 mmol) POCl3 in 2.5 mL CHCl3 and 0.6 mL (0.566 g, 7.75 mmol)

DMF in 10 mL CHCl3. Then, Vilsmeier reactant was prepared by mixing 1 mL of each

solution above, which contents (0.166 mL, 0.274 g, 1,78 mmol, 6.2 eq) POCl3 and

(0.056 mL, 0.053 g, 0.725 mmol, 2.5 eq) DMF, and leaving under nitrogen

atmosphere for 15 minutes at 0 °C. After this time 0.100 g of hidrazone 5 (0.285

mmol, 1 eq) dissolved in 1 mL of CHCl3 was added to reactant flask and an 85°C

heating was initiated. After two hours and a half it was verified that hydrazine 5 has

been completely consumed, proceeding to product cooling and then to pH 9 with a

saturated NaOH solution. Subsequently aqueous layer was extracted with

dichloromethane on a liquid-liquid extraction. The organic layer was collected and

dried with anhydrous sodium sulfate and after concentrating the product, small

portions of toluene were added and extracted under reduced pressure to reduce

DMF volume. Finally, purification of pirazole 6 was carried out through column

chromatography using a mixture (100: 1 DCM: MeOH) as mobile phase. The product

was characterized by NMR.

3-(7-(diethylamino)-2-oxo-2H-chromen-3-yl)-1-(pyridin-2-yl)-1H-pyrazole-4-

carbaldehyde 6: C22H20N4O3 50%, green-yellow solid, 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ

10.07 (s, 1H), 9.12 (s, 1H), 8.47 (d, J= 4.0 Hz, 1H), 8.06

(m, J= 5.1 Hz, 2H), 7.86 (t, J= 7.7 Hz, 1H), 7.37 (d, J= 8.8

Hz, 1H), 7.29 (d, J= 5.5 Hz, 1H), 6.71-6.59 (m, 1H), 3.45

(q, J= 6.9 Hz, 4H), 1.24 (t, J= 7.0 Hz, 6H). 13C-NMR (400

MHz, CDCl3) δ 185.6, 161.1, 157.1, 151.4, 150.5, 149.6,

148.4, 143.7, 138.8, 130.9, 129.6, 123.7, 122.6, 113.0,

121.1, 109.2, 108.5, 97.2, 44.9, 12.4. m/z: 360.2

Page 25: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

25

8. Bibliografía

(1) Chemosensors: Principles, Strategies, and Applications; Wang, B., Anslyn, E. V., Eds.; Wiley series in drug discovery and development; Wiley: Hoboken, N.J, 2011.

(2) Wu, J.; Liu, W.; Ge, J.; Zhang, H.; Wang, P. New Sensing Mechanisms for Design of Fluorescent Chemosensors Emerging in Recent Years. Chemical Society Reviews 2011, 40 (7), 3483. https://doi.org/10.1039/c0cs00224k.

(3) Sasaki, S.; Drummen, G. P. C.; Konishi, G. Recent Advances in Twisted Intramolecular Charge Transfer (TICT) Fluorescence and Related Phenomena in Materials Chemistry. Journal of Materials Chemistry C 2016, 4 (14), 2731–2743. https://doi.org/10.1039/C5TC03933A.

(4) Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd ed.; Springer: New York, 2006.

(5) de Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q. N.; Gunnlaugsson, T.; Huxley, A. J. M.; McCoy, C. P.; Rademacher, J. T.; Rice, T. E. Signaling Recognition Events with Fluorescent Sensors and Switches. Chemical Reviews 1997, 97 (5), 1515–1566. https://doi.org/10.1021/cr960386p.

(6) Srikrishna, D.; Dubey, P. K. Synthesis of Novel Substituted 3-(4-((1H-Benzo[d]Imidazol-2-Ylthio)Methyl)-1-Phenyl-1H-Pyrazol-3-Yl)-2H-Chromen-2-Ones: Various Approaches. Research on Chemical Intermediates 2018, 44 (7), 4455–4468. https://doi.org/10.1007/s11164-018-3397-x.

(7) Shreykar, M. R.; Sekar, N. Coumarin-Pyrazole Hybrid with Red Shifted ESIPT Emission and AIE Characteristics - a Comprehensive Study. Journal of Fluorescence 2017, 27 (5), 1687–1707. https://doi.org/10.1007/s10895-017-2106-2.

(8) Kenchappa, R.; Bodke, Y. D.; Chandrashekar, A.; Aruna Sindhe, M.; Peethambar, S. K. Synthesis of Coumarin Derivatives Containing Pyrazole and Indenone Rings as Potent Antioxidant and Antihyperglycemic Agents. Arabian Journal of Chemistry 2017, 10, S3895–S3906. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.05.029.

(9) Wu, J.; Sheng, R.; Liu, W.; Wang, P.; Zhang, H.; Ma, J. Fluorescent Sensors Based on Controllable Conformational Change for Discrimination of Zn2+ over Cd2+. Tetrahedron 2012, 68 (27–28), 5458–5463. https://doi.org/10.1016/j.tet.2012.04.090.

(10) Orrego-Hernández, J.; Nuñez-Dallos, N.; Portilla, J. Recognition of Mg2+ by a New Fluorescent “Turn-on” Chemosensor Based on Pyridyl-Hydrazono-Coumarin. Talanta 2016, 152, 432–437. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.02.020.

(11) Shen, F.-Q.; Wang, Z.-C.; Wu, S.-Y.; Ren, S.-Z.; Man, R.-J.; Wang, B.-Z.; Zhu, H.-L. Synthesis of Novel Hybrids of Pyrazole and Coumarin as Dual Inhibitors of COX-2 and 5-LOX. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 2017, 27 (16), 3653–3660. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2017.07.020.

(12) Ashok, D.; Lakshmi, B.; Ravi, S.; Ganesh, A. Microwave Assisted Synthesis of Some New Coumarin-Pyrazoline Hybrids and Their Antimicrobial Activity. Journal of the Serbian Chemical Society 2015, 80 (3), 305–313. https://doi.org/10.2298/JSC140021101A.

(13) Li, H.; Cai, L.; Chen, Z. Coumarin-Derived Fluorescent Chemosensors. Advances in Chemical Sensors 31.

(14) Du Ý, L.; Ni Ý, N.; Li, M.; Wang, B. A Fluorescent Hydrogen Peroxide Probe Based on a ‘Click’ Modified Coumarin Fluorophore. Tetrahedron Letters 2010, 51 (8), 1152–1154. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2009.12.049.

(15) Xiong, K.; Huo, F.; Yin, C.; Yang, Y.; Chao, J.; Zhang, Y.; Xu, M. A off–on Green Fluorescent Chemosensor for Cyanide Based on a Hybrid Coumarin–Hemicyanine Dye and Its Bioimaging. Sensors and Actuators B: Chemical 2015, 220, 822–828. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.05.084.

Page 26: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

26

(16) Orrego-Hernández, J.; Cobo, J.; Portilla, J. Chemoselective Synthesis of 5-Alkylamino-1 H -Pyrazole-4-Carbaldehydes by Cesium- and Copper-Mediated Amination: Synthesis of 5-Alkylamino-1 H -Pyrazole-4-Carbaldehydes. European Journal of Organic Chemistry 2015, 2015 (23), 5064–5069. https://doi.org/10.1002/ejoc.201500505.

(17) Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. G. Organic Chemistry, 2nd ed.; Oxford University Press: Oxford ; New YorK, 2012.

(18) Carey, F. A.; Sundberg, R. J. Advanced Organic Chemistry, 5th ed.; Springer: New York, 2007.

Anexos

Anexo 1 . Espectro 1H-RMN de la 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3

Page 27: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

27

Anexo 1.1. Espectro 1H-RMN de la 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3, ampliación de la zona

aromática.

Anexo 2 . Espectro 13C-RMN de la 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3

Page 28: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

28

Anexo 3. Espectro DEPT-135 de la 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3

Anexo 4. Espectro GC-MS de la 3-acetil-7-dietilaminocumarina 3

Page 29: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

29

Anexo 5. Espectro 1H-RMN de la 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina 5

Anexo 5.1. Espectro 1H-RMN de la 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina 5,

ampliación de la zona aromática.

Page 30: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

30

Anexo 6. Espectro 13C-RMN de la 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina 6

Anexo 7. Espectro 13C-RMN de la 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina

Page 31: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

31

Anexo 8. Espectro MS de la 7-dietilamino-3-(1-(2-piridilhidrazono)etil)-cumarina 5

Anexo 9. Espectro 1H-RMN del 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-pirazol-

4-carbaldehido) 6

Page 32: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

32

Anexo 9.1. Espectro 1H-RMN del 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-

pirazol-4-carbaldehido) 6, ampliación de la zona aromática.

Anexo 10. Espectro 13C-RMN del 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-

pirazol-4-carbaldehido).

Page 33: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

33

Anexo 10.1. Espectro 13C-RMN del 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-pirazol-4-carbaldehido) 6, ampliación de la zona aromática.

Anexo 11. Espectro DEPT-135 del 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-

pirazol-4-carbaldehido 6

Page 34: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

34

Anexo 12. Espectro MS de la 3-(7-(dietilamino)-2-oxo-2H-chromen-3-il)-1-(piridin-2-il)-1H-pirazol-4-carbaldehido 6.

Anexo 13. Espectro 1H-RMN del 3-cloro-3-(7-(dietilaminocumarin-3-il))-acrilaldehido 3.1

Page 35: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

35

Anexo 13.1. Espectro 1H-RMN del 3-cloro-3-(7-(dietilaminocumarin-3-il))-acrilaldehido 3.1,

ampliación de la zona aromática.

Anexo 14. Espectro C13-RMN del 3-cloro-3-(7-(dietilaminocumarin-3-il))-acrilaldehido 3.1

Page 36: Estudio de la síntesis de un nuevo fluoróforo basado en

36

Anexo 15. Espectro DEPT-135 del 3-cloro-3-(7-(dietilaminocumarin-3-il))-acrilaldehido 3.1