En este trabajo se presenta la síntesis y la caracterización de dos nuevas familias de ligandos azamacrocíclicos [1+1] constituidos por la unidad de 1H–pirazol y por una poliamina de distinta naturaleza. La primera familia está formada por cinco ligandos, los cuales se encuentran constituidos por la unidad de 1H–pirazol y por una poliamina de cadena abierta: L1–L5. La segunda familia está formada por tres ligandos de tipo escorpiando, los cuales se encuentran constituidos por la unidad de 1H–pirazol y por la poliamina tris(2–aminoetil)amina, que puede incorporar en su estructura la unidad de antraceno y la unidad de trifenilamina (TPA): L6–L8. El comportamiento ácido–base, así como la química de coordinación con los cationes metálicos cobre(II) y zinc(II), ha sido estudiado mediante valoraciones potenciométricas, espectroscopía de absorción ultravioleta–visible, espectroscopía de emisión de fluorescencia y espectrometría de masas de alta resolución, revelando un distinto comportamiento dependiendo de la naturaleza del ligando. Los estudios de cristalografía de rayos X evidenciaron un comportamiento muy interesante y, en ocasiones, sorprendente en el estado sólido, revelando la formación de complejos con estequiometrías muy diversas, en algunos casos dando lugar a la formación de complejos con una capacidad extraordinaria para la captación de dióxido de carbono atmosférico. Dependiendo de la naturaleza de la poliamina que constituye cada ligando, así como del número de grupos amino que incorpora y de la longitud de la poliamina, los ligandos pueden ser empleados para distintas aplicaciones, incluyendo la formación de hidrogeles con 5’–guanosina monofosfato (GMP), el diseño de miméticos de la enzima superóxido dismutasa, así como para la interacción con secuencias de oligonucleótidos de tipo dúplex y de tipo quadruplex. Las disoluciones acuosas de 5’–guanosina monofosfato (GMP) dan lugar a la formación de hidrogeles en un proceso que comienza con la auto–organización de cuatro moléculas de GMP en el mismo plano, dando lugar a la formación de una estructura cuadrado plana, que recibe el nombre de tétrada de guanina o G–quartet. Estas estructuras se pueden apilar unas encima de otras, dando lugar a la formación de estructuras denominadas G–quadruplex, las cuales juegan un papel biológico muy importante. Sin embargo, el proceso de formación de hidrogeles no es eficiente y se requiere una concentración de GMP elevada y temperaturas bajas para que tenga lugar. En este trabajo se ha evaluado el potencial de los ligandos L1–L5 para aumentar la capacidad de la molécula de GMP para auto–organizase en estructuras de tipo G–quadruplex, así como el posible uso de los hidrogeles como materiales biocompatibles para la encapsulación de isoniacida, fármaco empleado para el tratamiento de la tuberculosis.   La metaloproteína superóxido dismutasa es una enzima que se encarga de eliminar el anión superóxido, el cual es tóxico y potencialmente dañino para los organismos, mediante la catálisis de la reacción de dismutación del mismo. La situación en la que se produce un desequilibrio entre la producción de anión superóxido y la capacidad de la enzima para eliminar el anión del organismo se conoce como estrés oxidativo, y se encuentra relacionado con la aparición de determinadas enfermedades. En este trabajo se ha evaluado la actividad antioxidante de los complejos mononucleares y dinucleares de cobre(II) de los ligandos L4 y L5 mediante el método indirecto McCord–Fridovich, así como su comportamiento electroquímico. La molécula de ADN contiene codificada la información genética de todos los organismos vivos que se conocen, así como la de algunos virus. El diseño de moléculas orgánicas pequeñas con la capacidad para interaccionar con la molécula de ADN se ha convertido en uno de los temas de investigación más interesantes. Entre la gran variedad de moléculas con la capacidad para interaccionar con el ADN se encuentran los azamacrociclos. En este trabajo se ha evaluado la interacción de los ligandos de tipo escorpiando L6–L8 con tres secuencias de oligonucleótidos: un modelo de ADN dúplex y dos modelos de ADN quadruplex. Como modelo dúplex fue escogida la secuencia ds26, mientras que como modelos de ADN quadruplex fueron escogidas la secuencia telomérica HTelo y la secuencia oncogénica ckit1. Además, también se ha estudiado la citotoxicidad de los tres ligandos mediante un ensayo de proliferación celular por MTT.

The synthesis and characterization of two new families of 1H–pyrazole–based [1+1] azamacrocycles is presented. The first family is formed by five ligands containing in their structure the 1H–pyrazole ring as spacer and different open chain polyamines: L1–L5. The second family is constituted by three scorpiand–like ligands having the 1H–pyrazole ring as spacer and the tripodal polyamine tris(2–aminoethyl)amine, either alone or further functionalised with aryl groups: L6–L8. The acid–base behaviour and the coordination chemistry with copper(II) and zinc(II) cations was studied in aqueous solution by means of pH–metric titrations, UV–vis spectroscopy, HR–ESI–mass spectrometry and fluorescence experiments, revealing different behaviours depending on the structure of the azamacrocycle. X–ray crystallography studies showed an interesting and often surprising solid state chemistry, noticing a wide range of stoichiometries in some cases with the ability to capture atmospheric carbon dioxide. We demonstrate how the nature of the polyamine which constitutes the azamacrocycle as well as the number of amino groups and/or the chain size allow us to employ the compound for different purposes, including the formation of hybrid hydrogels with guanosine–5’–monophosphate (GMP), the design of new superoxide dismutase enzyme mimetics, as well as for the interaction with duplex and quadruplex oligonucleotide sequences. Guanosine–5’–monophosphate aqueous solutions can form hydrogels in a process which starts with the self–organization of four GMP molecules in the same plane and a cation, leading to the formation of a planar structure called G–tetrad. These structures can further self–assemble leading to the formation of G–quadruplex structures and usually forming hydrogels. However, this process is not efficient and high GMP concentrations and low temperatures are needed. We evaluated the potential of the azamacrocycles L1–L5 to increase the self–assembly ability of guanosine–5’–monophosphate in aqueous solution as well as the possible use of the hydrogels as biocompatible materials by introducing the isoniazid drug. The superoxide dismutase proteins are a family of enzymes that remove the superoxide anion by catalysing its dismutation into dioxygen and hydrogen peroxide. The imbalance between the production of superoxide anions and the ability of the enzyme to remove them is known as oxidative stress and is related with degenerative processes. We evaluated the antioxidant ability of the copper(II) mononuclear and dinuclear complexes of the azamacrocycles L4 and L5 by means of the McCord–Fridovich assay as well as their electrochemical behaviour. The DNA biomolecule contains the genetic information of all known organisms and many viruses. The design of new small molecules capable to interact with DNA has been an interesting research topic for many years. Among the wide variety of small molecules with the potential to interact with DNA are the azamacrocycles. We studied the interaction of the scorpiand–like azamacrocycles L6–L8 with three oligonucleotide sequences. One of them was a duplex DNA model (ds26) while the other two sequences were telomeric (HTelo) and oncogenic (ckit1) quadruplex models. We also evaluated the cytotoxicity of the scorpiand–like azamacrocycles by means of the MTT assay.