El objetivo del trabajo de tesis se centró en el diseño, síntesis y caracterización biológica de potenciales agentes que restauren la edicacia de los antibióticos betalactámicos, inhibiendo las nximas metalobetalactamasas (MBL). En ese marco se sintetizaron los heterociclos 2-mercaptometil tiazolidinas (2-MMT), análogos al producto de hidrólisis de la penicilina como posibles inhibidores de MBL. La optimización de la síntesis de estos heterocilos fue estudiada aplicanco la metodología de experimentación de alto rendimiento. Esta metodología permitió realizar un gran número de reacciones en un período corto de tiempo en escala de microgramos. Estos compuestos fueron caracterizados y evaluados frente a las distintas subclases de MBL siendo activos en todas ellas, presentando un muy buen perfil de inhibición (Ki sub microM). Se cristalizaron los complejos de 2-MMT con las tres subclases de MBL, lo que permitió entender las interacciones de estos compuestos en el sitio de las enzimas. Estos compuestos también mostraron la capacidad de penetrar el periplasma bacteriano, inhibir las enzimas expresadas por bacterias de aislados clínicos y restaurar la eficacia del antibiótico Imipenem. Por otra parte, se diseñaron y sintetizaron nuevos análogos de los heterocilos 2-mercaptometil-bistiazolidinas (2-MMBT). Entre los análogos sintetizados se identificaron los compuestos benzobistiazolidinas con un apotencia de inhibición entre 43 y 274 veces superios que las bistiazolidinas de referencia frente a las enzimas de subclase B1. Por lo que estas nuevas estructuras se pueden considerar como moléculas líderes para la preparación de nuevos inhibidores de MBL. Además, se prepararon derivados tiolactonas y tioacetilos como posibles prodrogas de 2-MMBT con el fin de proteger el grupo tiol fácilmente oxidable presente en estos compestos. Dada las características estructurales de las tiolactonas, se encontraron estructuras con esteroquímicas diferentes a las de su material de partida. La configuración absoluta de todas las tiolactonas pudo ser asignada utilizando métodos como difracción de rayos X, NOESY-RMN, cálculos teóricos ab initio. las tiolactonas resultaron ser compuestos novedosos y con gran potencial para el estudio de reacciones de isomerización y preparación de nuevos productos con distintas estereoquímicas. Se estudió la estabilidad química de dos tiolactonas y un derivado tioacetilo a pH 1.2 y 7.4. El compuesto tioacetilado fue el que presentó mejor perfil como prodroga dada su estabilidad en ambos pH, por lo que se estudiará su estabilidad a pH intestinal, plasma. Por lo tanto, en este trabajo de tesis se sintetizaron y se caracterizaron biológica y estructuralmente dos familias de compuestos 2-MMT y 2-MMBT como inhibidores de MBL. Se identificó la estructura benzobistiazolidina como nuevos inhibidores de MBL más potentes. Los derivados triciclicos tiolactonas preparados poseen un gran potencial para la preparación de nuevas 2-MMNT con diferentes estereoquímicas.