1. “Nuevos
complejos de oro con ligandos carbeno N-heterocíclico. Su aplicación como
catalizadores reciclables en síntesis orgánica en fase acuosa”
En las últimas décadas, la
catálisis organometálica ha posibilitado progresos importantes en la síntesis
orgánica al proporcionar nuevos métodos, más eficaces y selectivos, para la
formación de enlaces C-C. Por otro lado, y no menos importante, la creciente
preocupación por el medio ambiente y la sustentabilidad química explica el
interés por el desarrollo de reacciones en agua y otros disolventes “no
convencionales”. La insolubilidad en agua de muchos productos orgánicos
facilita los procesos de separación y abre la vía al reciclado y reutilización
de catalizadores hidrosolubles. Un aspecto clave en la catálisis organometálica
es la mejora de los procesos catalíticos mediante el desarrollo de nuevos
ligandos y complejos. Son numerosos los antecedentes relacionados con la
síntesis de ligandos fosfina hidrosolubles para catálisis en medio acuoso; los
ligandos carbeno N-heterocíclico
(NHC) pueden mejorar la estabilidad o actividad de los catalizadores en este
medio; sin embargo, son escasos los ejemplos publicados al respecto y mucho
menor es la información que se tiene sobre la estabilidad de los enlaces
metal-carbeno frente a la hidrólisis. Estos ligandos monodentados neutros,
cuyas propiedades pueden ser modificadas por la introducción de diferentes
sustituyentes, permiten la incorporación de grupos funcionales hidrosolubles
además de poseer versatilidad topológica y electrónica, combinada con una gran
capacidad de coordinación.
Por
otro lado, en las dos últimas décadas, el uso de catalizadores de oro ha
aumentado considerablemente debido a su alta eficacia en las transformaciones
químicas, ampliando la aplicación de los metales de transición. La hidratación
de alquinos es una reacción apropiada para la síntesis de aldehídos y cetonas;
en primer lugar fue llevada a cabo con compuestos de Hg como catalizadores; sin
embargo, métodos más eficientes, utilizando otros metales de transición, se han
desarrollado con el fin de reemplazar el metal tóxico. Por ejemplo, Mohr y
Laguna fueron capaces de hidratar fenilacetileno utilizando complejos de oro
conteniendo ligandos fosfina sulfonados como catalizadores y, más
recientemente, Joó aisló diferentes sales de imidazolio sulfonadas con el fin
de obtener los correspondientes complejos de Au(NHC)Cl, útiles en la activación
de alquinos terminales. Sorprendentemente, se sabe poco sobre las especies
catalíticas reales y la mayoría de los mecanismos son propuestos por analogía
con otros procesos catalizados por metales de transición en un disolvente
convencional.
Finalmente,
es importante mencionar que, en los últimos años, el interés en los NHC como
ligandos para compuestos de coordinación bioactivos ha aumentado gradualmente.
La actividad biológica se puede ajustar y modificar por la naturaleza del metal
empleado así como el ligando coordinado. Esta versatilidad permite también el
desarrollo de derivados de metal-NHC para el suministro de fármacos. En
consecuencia, las actividades biológicas (antimicrobianas y antitumorales) de
complejos de plata, oro, rodio, rutenio y paladio conteniendo ligandos NHC han
sido bien documentadas.
1.
“Synthesis and structural characterization of new sustainable materials.
Catalytic and biological activity study”
Assumed and formally
established since 1992, the principle of "Sustainable Development"
has promoted a marked change in the course of the activities of various disciplines.
We propose the synthesis of new water-soluble gold complexes with
N-heterocyclic carbene ligands, their application as recyclable catalysts in
organic synthesis as well as their antibacterial activity.
Publicaciones:
1. “Synthesis and Structural Characterization
of Water-Soluble Gold(I) NHeterocyclic Carbene Complexes. An Xray Absorption
Fine Structure Spectroscopy (XAFS) Study” Fernández, G.A.; Picco, A.S.; Ceolin,
M.R.; Chopa, A.B.; Silbestri, G.F. Organometallics
2013, 32, 6315-6323. DOI: 10.1021/om400663a.
2. “Antibacterial Properties of
Water-Soluble Gold(I) N-heterocyclic Carbene Complexes” Fernández, G.A.; Vela
Gurovic, M.S.; Olivera, N.L.; Chopa, A.B.; Silbestri, G.F. J. Inorg. Biochem. 2014, 135, 54-57. DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2014.03.001.
3. “A structure/catalytic
activity study of gold(I)–NHC complexes, as well as their recyclability and reusability,
in the hydration of alkynes in aqueous medium” Fernández, G.A.; Chopa, A.B.;
Silbestri, G.F. Catal. Sci. Technol.
2016, 6, 1921-1929. DOI:
10.1039/C5CY01278C.
4. “Steric Hindrance and
Electronic Effects of Sulfonatepropyl Chain on Gold Center. An Experimental and
DFT Study” Fernández, G.A.; Dorn, V.B.; Chopa, A.B.; Silbestri, G.F. J. Organometal. Chem. 2017, 852,
20-26. DOI: http://doi.org/10.1016/j.organchem.2017.09.
040.
5. “On the catalytic activation
of water-soluble NHC-Au(I) complexes by sonication and microwave irradiation: A
comparative assessment” Fernández, G.A.*; Schiel, M.A.; Silbestri, G.F.* J. Organometal. Chem. 2020, 923, 121452. DOI: 10.1016/j.jorganchem.2020.121452.
Elsevier B.V.. ISSN: 0022-328X.
6. “Advances in Organometallic Chemistry. Chapter 4: Water-soluble
transition-metal complexes with hydrophilic N-heterocyclic ligands for
aqueous-phase applications” (p 169-242) Flores, J.C.*; Silbestri, G.F.*; de
Jesús, E.* Editor: Prof. Pedro J. Pérez. Elsevier 2022, Vol. 77. ISBN:
978-0-323-99088-2. ISSN: 0065-3055. DOI: 10.1016/bs.adomc.2022.02.002.
2. “Síntesis de complejos carbeno
N-heterocíclicos metálicos con carbohidratos como ligandos. Estudio de su
aplicación biológica y/o habilidad catalítica”
Los metales, como plata, oro y paladio, han sido
utilizados para fines catalíticos y/o terapéuticos durante décadas, y su
coordinación con ligandos NHCs ha resultado en una excelente estrategia para su
estabilización. Teniendo en cuenta la solubilidad en agua de los carbohidratos,
se convierten en blancos interesantes para ser empleados como ligandos de los
complejos NHCs, lo que permitiría su reciclaje y reutilización, al ser
utilizados en procesos catalíticos. Al mismo tiempo, estos ligandos permitirán
una mayor afinidad hacia las estructuras bacterianas y reducir las uniones
inespecíficas a los componentes del medio circundante, resolviendo la
inespecificidad de los complejos precedentes, permitiendo mejorar su potencial
actividad biológica.
El objetivo general propuesto consiste en la síntesis
de nuevos complejos NHC de oro, plata y paladio conteniendo uno o dos ligandos
glicosídicos para ser empleados en medio acuoso, su caracterización
estructural, la determinación de sus propiedades físicas, estabilidad y,
especialmente, evaluar su actividad catalítica y conocer sus propiedades
biológicas.
2. “Carbohydrate-N-heterocyclic carbene metal complexes.
Synthesis, characterization and catalytic/biological studies”
Metals, such as silver, gold and palladium, have been
used for catalytic and/or therapeutic purposes for decades, and their
coordination with NHC ligands has resulted in an excellent strategy for their
stabilization. Taking into account the water solubility of carbohydrates, they
become interesting targets to be used as ligands of NHCs complexes, which would
allow their recycling and reuse, when used in catalytic processes. At the same
time, these ligands will allow a greater affinity towards the bacterial
structures and reduce the non-specific binding to the components of the
surrounding medium, resolving the non-specificity of the preceding complexes,
allowing to improve their potential biological activity.
The general objective consists in the synthesis of new
gold-, silver- and palladium-NHC complexes containing one or two glycosidic
ligands to be used in aqueous medium, their structural characterization,
physical properties, stability and, especially, to evaluate its catalytic
activity and to know its biological properties.
Publicaciones:
1. “Binding silver to chitooligosaccharides through N-heterocyclic carbenes: synthesis and antimicrobial activity” Necol, M.R.; Vela Gurovic, M.S.*; Ruiz Díaz, S.; Silbestri, G.F.* Carbohydr. Res. 2019, 471, 6-12. DOI: 10.1016/j.carres.2018.10.008. Elsevier B.V.. ISSN: 0008-6215.
2. “Galactopyranoside-substituted N-heterocyclic
carbene gold(I) complexes: Synthesis, stability and catalytic application to
alkyne hydration” Hobsteter, A.W.; Badajoz, M.; Lo Fiego, M.J.*; Silbestri,
G.F.* ACS Omega 2022. DOI: 10.1021/acsomega.2c01878. The American Chemical Society. ISSN: 2470-1343.
3.
“Rational design of galactopyranoside-substituted N-heterocyclic carbene
Palladium(II) Complexes. Stable and efficient catalyst for C-C coupling in
aqueous medium” Hobsteter, A.W.; Lo Fiego, M.J.*; Silbestri, G.F.* RSC Adv. 2024, 14, 1626-1633. DOI:
10.1039/d3ra08031e. Royal Society of Chemistry. ISSN:
2046-2069.
4. “Acetylated galactopyranosyl N-heterocyclic
monocarbene complexes of silver(I) as novel anti-proliferative agents in a
rhabdomyosarcoma cell line” Hobsteter, A.W.; Irazoqui, A.P.*; Gonzalez, A.;
Picco, A.S.; Rubert, A.A.; Buitrago, C.G.; Lo Fiego, M.J.*; Silbestri, G.F. Bioorg.
Med. Chem. 2024, 107, 117756. DOI: 10.1016/j.bmc.2024.117756. Elsevier B.V.. ISSN:
0968-0896.
3. “Ligandos
carbeno N-heterocíclico aniónicos para la preparación de complejos del
grupo 10 y 11. Aplicación biológica y/o habilidad catalítica”
Los resultados
obtenidos por nuestro grupo de investigación nos motivaron en el 2020 a la
búsqueda de nuevos ligandos que permitan una mayor especificidad. Las sydnonas son compuestos heterocíclicos de cinco miembros,
pertenecientes a una clase de compuestos dipolares conocidos como mesoiónicos que contienen cargas, negativa y positiva, deslocalizadas; serían
buenos ligandos para la síntesis de nuevos complejos metálicos. Esta línea de investigación se plantea
el estudio de complejos carbeno N-heterocíclicos aniónicos (aNHC) de
plata, oro y paladio. Los objetivos concretos son: i) desarrollar métodos de
síntesis de nuevos complejos de Ag-, Au- y Pd-aNHC, siendo la sydnona el centro
NHC; ii) Caracterizar estructural y fisicoquímicamente los ligandos y complejos
sintetizados; iii) evaluar la actividad antimicrobiana de los complejos Ag- y
Au-aNHC frente a cepas bacterianas y otros microorganismos incluyendo hongos y
levaduras; iv) estudiar el comportamiento en procesos catalíticos en fase
acuosa, de los complejos Au- y Pd-aNHC, con especial énfasis en el reciclaje y
la reutilización de los catalizadores.
3. “Anionic N-heterocyclic carbene ligands for the preparation of group
10 and 11 complexes. application and/or catalytic ability”
The results obtained by our research group motivated us, in 2020, to search
for new ligands that would allow greater specificity. Sydnones are five-membered heterocyclic compounds belonging to a class of dipolar
compounds known as mesoionic, in which both negative and positive charges are delocalized,
and would be good ligands for the synthesis of new metal complexes. This line of
research aims to study anionic N-heterocyclic carbene (aNHC) complexes of
silver, gold and palladium. The specific objectives are i) to develop synthesis
methods for new Ag, Au and Pd aNHC complexes with sydnone as NHC center; ii) to
characterize the synthesized ligands and complexes structurally and physicochemically;
iii) to evaluate the antimicrobial activity of Ag- and Au-aNHC complexes
against bacterial strains and other microorganisms including fungi and yeasts;
iv) to study the behavior of Au- and Pd-aNHC complexes in aqueous phase
catalytic processes with special emphasis on catalyst recycling and
reusability.
Publicaciones
1.
“Anionic N-heterocyclic carbene gold(I) complexes from sydnones as a
precarbenic unit. Comprehensive study of the Au−Csp2 bond stability
compared to its relative imidazole” Vita, D.E.; Schiel, M.A.; Lo Fiego M.J.;
Silbestri, G.F.* Organometallics 2024, 43,
191-201. DOI:
10.1021/acs.organomet.3c00486. The American Chemical
Society.
ISSN: 15206041, 02767333.
4. “Compatibilización de nanopartículas metálicas (Ag, Au y
Pd) con polímeros naturales y sintéticos”
En base a los excelentes resultados en la
estabilización de nanopartículas metálicas (M-NPs) con las sales de imidazolio,
sintetizadas en nuestro laboratorio, especialmente de oro y plata (ref), nos
propusimos estudiar el efecto de matrices poliméricas, previamente
acondicionadas, sobre M-NPs, específicamente de Au, Ag y Pd. En esta línea de
investigación se
plantea el estudio de polímeros naturales (Quitosano, Q) y sintéticos
(Polietileninina, HPEI) en la estabilización de nanopartículas metálicas para
diversos fines. El objetivo general es
sintetizar nuevos materiales organometálicos en medio acuoso,
caracterizarlos estructuralmente, determinar propiedades fisicoquímicas y su
estabilidad, para finalmente evaluar su actividad biológica y habilidad
catalítica.
Es importante mencionar que esta línea
de trabajo se está llevando a cabo en colaboración con el grupo de sistemas
organizados (G.S.O.) de la Universidad Nacional de Rio Cuarto.
(Ref.) a) “Gold Nanoparticles Stabilized with Sulfonated Imidazolium
Salts in Water and Reverse Micelles” Monti, G.A.; Fernández, G.A.; Correa,
N.M.; Falcone, R.D.; Moyano, F.*; Silbestri, G.F.* R. Soc. open Sci. 2017,
4:170481. DOI: 10.1098/rsos.170481. Royal Society of Chemistry. ISSN:
2054-5703; b) “Gold Nanoparticle Stabilized by
Sulfonated-Imidazolium Salts as Promising Catalyst in water” Monti, G.A.;
Correa, N.M.; Falcone, R.D.; Silbestri, G.F.*; Moyano, F.* ChemSelect 2019, 4, 13496-13502. DOI: 10.1002/slct.201903396.
Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. ISSN: 2365-6549; c) “Water-soluble gold
nanoparticles: Recyclable catalysts for the reduction of aromatic nitro
compounds in water” Monti, G.A.; Correa, N.M.; Falcone, R.D.; Silbestri, G.F.*;
Moyano, F.* RSC Adv., 2020, 10, 15065-15071. DOI: 10.1039/d0ra02131h. Royal Society of
Chemistry. ISSN: 2046-2069; d) “Understanding Metallic Nanoparticles
Stabilization in Water by Imidazolium Salts: A Complete Physicochemical Study”
Monti, G.A.; Correa, N.M.; Falcone, R.D.; Silbestri, G.F.*; Moyano, F.*
ChemSelect 2020, 5, 11264-11271. DOI:
10.1002/slct.202002869. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. ISSN: 2365-6549; e)
“New insights into catalytic activity and reusability of water-soluble silver
nanoparticles” Monti, G.A.; Correa, N.M.; Falcone, R.D.; Silbestri, G.F.*;
Moyano, F.* ChemSelect 2021, 6, 7436-7442. DOI:
10.1002/slct.202102113. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. ISSN: 2365-6549; f)
“Gold nanoparticles stabilized by sulfonated imidazolium salt for the
manufacture of modified electrodes in order to electrochemical detection of
indomethacin” Monti, G.A.; Berrio Velasco, L.F.; Silbestri, G.F.; Molina, P.*;
Moyano, F.* Microchem. J. 2022,
183, 107992. DOI: 10.1016/j.microc.2022.107992. Elsevier B.V. ISSN: 0026-265X.
4. "Compatibilization of metal nanoparticles (Ag, Au, and Pd) with
natural and synthetic polymers"
Based on the excellent results in stabilizing metal nanoparticles
(M-NPs) with imidazolium salts, synthesized in our laboratory, particularly
with gold and silver (ref), we aimed to study the effect of pre-conditioned
polymeric matrices on M-NPs, specifically Au, Ag, and Pd. This research line
proposes the study of natural polymers (Chitosan, Q) and synthetic polymers
(Polyethyleneimine, HPEI) in stabilizing metal nanoparticles for various
applications. The overall objective is to synthesize new organometallic
materials in aqueous medium, structurally characterize them, determine their
physicochemical properties and stability, and finally evaluate their biological
activity and catalytic ability.
It is noteworthy that this research line is being conducted in
collaboration with the Organized Systems Group (G.S.O.) of Universidad Nacional
de Rio Cuarto.
5. “Síntesis de nuevos materiales iónicos y su aplicación
analítica en medio acuoso”
En las últimas décadas se han incrementado,
notablemente, las investigaciones relacionadas con la síntesis y el uso de
compuestos iónicos como solventes (líquidos iónicos) o en diversas aplicaciones
analíticas, entre las cuales podemos citar la separación de analitos a través
de extracciones líquido-líquido o sólido-líquido. Los líquidos iónicos son
compuestos cuya estructura está formada enteramente por iones, posee un catión
orgánico, generalmente heterocíclico nitrogenado, y una variedad de aniones.
En el año 1975 se comenzó a utilizar la energía de
microondas en la digestión de muestras biológicas con fines analíticos y en el
año 1986 se publicaron los primeros trabajos en química orgánica. Por otro
lado, la energía de ultrasonido es ampliamente utilizada desde 1927 en síntesis
orgánica, mientras que desde 1996
ha sido aplicada con fines analíticos. Si a esto le sumamos el empleo de técnicas de
optimización, como lo es el diseño de experimentos, podemos obtener mayores
rendimientos en nuestros productos de reacción y lograr menores tiempos en el
posterior tratamiento de la muestra.
La síntesis de estos materiales, promovida por
microondas, es posible y constituye un método muy eficiente. Es importante
mencionar que existen escasos antecedentes de sales derivadas de tiofeno.
5. “Synthesis of new ionic materials and their
analytical application in aqueous medium”
The ultrasound/microwave
assisted synthesis of new ionic materials from furan and thiophene, their
application in analytical preconcentration methods and in liquid-liquid and
solid-liquid extraction systems; computational studies as support of the
experimental results.
Publicaciones:
1. “Synthesis and assessment
of a novel ionic material for removing polycyclic aromatic hydrocarbons with
ultrasound” Schiel, M.A.; Domini, C.E.; Chopa, A.B.; Silbestri, G.F. Arabian J. Chem. 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.arabjc.2016.11.002.
2. “Microwave-assisted
syntheses of thiophene-based ionic liquids: Structural design and optimization”
Schiel, M.A.; Domini, C.E.; Chopa, A.B.; Silbestri, G.F. Synthesis 2018, 50, 4846-4854. DOI: 10.1055/s-0037-1609934.
3. “Formation of S-alkyl thiophernium ionic liquid:
mechanistic rationale and structural relationships” Schiel, M.A.; Garcia de la
Concepción, J.; Domini, C.E.; Cintas, P.; Silbestri, G.F. Organic. Biomol. Chem. 2019, 17, 7772-7781. DOI: 10.1039/C9OB01181A.
4. “Fast and easily obtained information about mobilizable metals from sediment samples. Extraction assisted by benzothiophene-based ionic liquids” Schiel, M.A.; Domini, C.E.*; Silbestri, G.F.* Chemosphere 2021, 270, 128663. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.128663. Elsevier B.V.. ISSN: 0045-6535.
5. “The use of ultrasound in the South Cone region.
Advances in organic and inorganic synthesis and in analytical methods” (REVIEW)
Lo Fiego, M.J.; Lorenzetti, A.S.; Silbestri, G.F.*; Domini, C.E.* Ultrasonics Sonochemistry
2021, 80, 105834. DOI:
10.1016/j.ultsonch.2021.105834. Elsevier B.V. ISSN: 1350- 4177.
