I cucurbiturili sono macrocicli formati da unità monomeriche di glicolurile (=C4H2N4O2=) connessi tramite ponti metilenici (-CH2-). La loro struttura presenta una cavità parzialmente chiusa, in cui gli atomi di ossigeno si dirigono verso l’interno, creando un ambiente unico all’interno del macrociclo.
Origine del nome e struttura
Indice Articolo
Classificazione e proprietà
Comunemente indicati come cucurbit[n]urile o CB[n], con n che varia da 5 a 10 per il numero di unità di glicolurile presenti, questi composti sono noti per le loro proprietà uniche. I cucurbiturili agiscono come recettori sintetici e sono utilizzati nella costruzione di architetture supramolecolari. Proprietà distintive
Le caratteristiche strutturali dei CB[n] includono un’elevata simmetria, gruppi carbonilici negativamente carichi lungo i bordi e una cavità idrofobica. Questa cavità, priva di gruppi funzionali e legami a idrogeno, è ideale per formare complessi stabili con una vasta gamma di molecole ospiti, tra cui farmaci, amminoacidi, peptidi, saccaridi, coloranti e proteine come l’insulina. Sintesi e scoperta
La prima sintesi di un cucurbiturili risale al 1905 ad opera del chimico Anton Friedrich Robert Behrend. Solo nel 1981, grazie alla spettroscopia a raggi X e alla Risonanza Magnetica Nucleare, si comprese appieno la struttura di questi macrocicli. La sintesi dei cucurbiturili avviene attraverso una condensazione acido-catalizzata tra formaldeide e glicolurile, costituiti da due gruppi ciclici di urea uniti da due atomi di carbonio.Sintesi e scoperta dei cucurbiturili
Durante la prima sintesi, è stato prodotto il cucurbit[6]urile, ma in seguito sono stati isolati anche altri omologhi a 5, 7, 8 e 10 unità di glicolurile variando le condizioni di reazione come temperatura, tempo e tipo di acido. Nonostante ciò, il prodotto principale resta quello a 6 unità.
È stata recentemente riportata la struttura del cucurbitile con 14 unità di glicolurile collegate da 28 ponti metilene, che ha portato alla scoperta di cucurbitili più grandi nel corso della sintesi.
Nel 1992 è stato sintetizzato il CB[5] completamente metilato in posizione equatoriale, dando vita a cicloesanecucurbit[n]urili completamente sostituiti, solubili in solventi organici e addirittura 170 volte più solubili in acqua rispetto al CB[6].
Usi dei cucurbiturili
I cucurbiturili trovano impiego come componenti dei macrocicli di un rotaxano e come catalizzatori supramolecolari. Questi composti sono oggetto di studi nel campo medico per la formulazione, somministrazione e rilascio controllato di farmaci.
L’obbiettivo principale è quello di massimizzare l’effetto terapeutico di un agente specifico sui sistemi viventi, attraverso opportuni veicoli di consegna che garantiscano tanto la protezione quanto il rilascio mirato del farmaco.
I cucurbiturili si distinguono per la loro capacità di rispondere efficacemente a tali obiettivi rispetto ad altri macrocicli. La loro rapida dissociazione dai complessi CB-farmaco, con costanti di velocità di associazione e dissociazione nell’ordine dei secondi, garantisce un equilibrio dinamico che favorisce il rapido rilascio dell’agente terapeutico.
