Simulación Prebiótica de Generación de Materia Orgánica a partir de Urea y Glioxal
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Título
Simulación Prebiótica de Generación de Materia Orgánica a partir de Urea y GlioxalAutoría
Tutor/Supervisor; Universidad.Departamento
Babiano Caballero, Reyes; Cintas Moreno, Pedro; Universidad de Extremadura. Departamento de Química Orgánica e InorgánicaFecha de publicación
2018-07Editor
Universitat Jaume IResumen
Este Trabajo Fin de Máster en Química Sostenible se inscribe dentro de la línea de
investigación del grupo de Química Orgánica QUOREX que estudia la Química Prebiótica
y que ha sido financiada por el Ministerio de ... [+]
Este Trabajo Fin de Máster en Química Sostenible se inscribe dentro de la línea de
investigación del grupo de Química Orgánica QUOREX que estudia la Química Prebiótica
y que ha sido financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad (Proyecto
CTQ2013-44787P, 2014-2017).
Una cuestión fundamental en los estudios del origen de la vida es comprender los
procesos que dieron lugar a una serie de monómeros reactivos y la oligomerización de los
mismos, generando de esta forma mezclas orgánicas complejas que, posteriormente
permitieron la formación de polímeros funcionales y portadores de información molecular
mediante procesos de auto-organización y replicación. Aunque la vida, tal como la
conocemos, está confinada a nuestro planeta, tanto el sistema solar como el resto de nuestra
galaxia contienen una enorme abundancia de materia orgánica, en constante generación y
transformación.
Esta Memoria aborda la elucidación estructural y mecanismos de formación de
mezclas complejas que pueden generarse a partir de dos monómeros prebióticos: urea, la
primera molécula orgánica sintetizada en el laboratorio, y glioxal. Ambas sustancias han
sido detectadas en el espacio y este estudio simula condiciones que podrían ser compatibles,
tanto con entornos terrestres primigenios como con aquellos presentes en medios
extraterrestres en los que la presencia de agua podría haber jugado un papel importante. La
caracterización estructural se ha realizado en detalle mediante métodos espectroscópicos y
espectrometría de masas, y se ha encontrado apoyo mecanístico usando cálculos teóricos.
Una conclusión importante de nuestros resultados es el hecho que estos procesos
ocurren de forma más favorable mediante reacciones de sustitución nucleofílica sobre
especies hidratadas o protonadas, más que mediante reacciones de adición al carbonilo,
como cabría esperar desde un punto de vista más convencional. El papel del agua parece ser
decisivo, tanto en la disminución de las barreras energéticas como en la evolución de los
procesos de oligomerización y ensamblaje supramolecular. [-]
This Report to earn the Master Degree in Chemistry deals with prebiotic chemistry,
in line with a research project of the Organic Chemistry group, supported financially by the
Ministry of Economy and Competitiveness ... [+]
This Report to earn the Master Degree in Chemistry deals with prebiotic chemistry,
in line with a research project of the Organic Chemistry group, supported financially by the
Ministry of Economy and Competitiveness (Grant CTQ2013-44787P, 2014-2017).
A fundamental question in origin-of-life studies and astrochemistry concerns the
actual processes that initiate the formation of reactive monomers and their oligomerization,
and how such complex mixtures could then be channeled to informational structures that
shepherd self-organization and evolution. Answers lie partly in the accurate description of
reaction mechanisms compatible with environments plausible on early Earth as well as
cosmological scenarios in planetary factories.
Here we show in detail that reactions of urea—as archetypal prebiotic substance—
and reactive carbonyls—exemplified by glyoxal—lead to a vast repertoire of discrete
oligomers whose interpretation has been assessed by experimental (spectroscopic and mass
spectrometry methods) and theoretical calculations.
A salient conclusion is that such processes most likely occur through nucleophilic
substitution-type mechanisms on hydrated or protonated species, which in turn appear to be
much more consistent with prebiotic wattery niches, rather than long held addition reactions.
Moreover, the fact that water catalyzes proton transfers and promotes dynamic equilibria
suggests, in line with recent findings on supramolecular polymerization, the key role of water
in driving self-assembly, even with more discrete oligomers. [-]
Palabras clave / Materias
Descripción
Treball Final de Màster Universitari en Química Sostenible (Pla de 2015). Codi: SJE020. Curs acadèmic: 2017/201
Tipo de documento
info:eu-repo/semantics/masterThesisDerechos de acceso
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info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess