Síntesis de sales de imidazolio y/o líquidos iónicos quirales. Aplicaciones en química sostenible y química supramolecular

Resumen

Esta tesis doctoral se enmarca dentro de las áreas de la química verde y de la química supramolecular y, en ella, se describe tanto el diseño como la síntesis de nuevas sales de imidazolio derivadas de aminoácidos naturales con propiedades relacionadas con las de los líquidos iónicos. En este sentido, el estudio de estos nuevos compuestos se ha centrado, por un lado, en determinar sus propiedades y sus principales aplicaciones como aditivos en la reacción aldólica y como fases estacionarias de columnas para cromatografía de gases. Por otro lado, se ha investigado la capacidad de algunos de estos nuevos compuestos como agentes se solvatación quiral (ASQ) y como receptores de diferentes aniones. La memoria de la tesis se ha dividido en 5 capítulos. En el capítulo 1, se ha realizado una breve introducción sobre los líquidos iónicos. En una primera parte se realiza una pequeña revisión sobre los líquidos iónicos y sus distintas aplicaciones. La segunda parte se centra en una introducción a los líquidos iónicos quirales, especialmente a aquellos que se derivan de sales de imidazolio. En el segundo capítulo se presentan los objetivos de la tesis y a continuación, una discusión de los resultados más relevantes. En el capítulo 4 se han incluido los resultados obtenidos en este trabajo de investigación en formato artículo. Finalmente, en el capítulo 5, se resumen los resultados principales, así como las conclusiones generales. Atendiendo a cada uno de los artículos desarrollados, el primero de ellos, titulado Synthesis of chiral room temperature ionic liquids from amino acids - Application in chiral molecular recognition, se centra en el diseño y síntesis de sales de imidazolio quirales derivadas de aminoácidos. Estas nuevas sales resultan ser líquidos iónicos a temperatura ambiente. A partir de la variabilidad estructural que presentan estas sales, se realiza un exhaustivo estudio sobre la relación estructura-propiedades. Además, también se realiza un estudio sobre la aplicación de estas sales como agentes de solvatación quiral (ASQ) de diferentes sales carboxílicas. En el segundo artículo, que lleva por título Chiral room temperature ionic liquids as enantioselective promoters for the asymmetric aldol reaction, se describe la utilización de los anteriores líquidos iónicos quirales como medios verdes y eficientes para la reacción aldólica asimétrica catalizada a temperatura ambiente por la (S)-prolina. También se informa sobre la transferencia de quiralidad a partir del medio de reacción quiral, así como la existencia de un efecto match/mismatch entre la sal de imidazolio y la prolina. En la siguiente parte de la tesis se describe el desarrollo de un nuevo método de cromatografía de gases (GC) para la separación y caracterización de los diferentes ácidos grasos presentes en la grasa de leche anhidra (AMF). Esta separación se consigue mediante la utilización de una nueva fase estacionaria que ha sido modificada con un líquido iónico derivado de una sal de imidazolio monocatiónica. Esta nueva columna exhibe una buena estabilidad térmica y eficiencia y se ha caracterizado completamente mediante el modelo de parámetros de solvatación de Abraham. La última parte de la tesis está dedicada al estudio de sistemas supramoleculares basados en sales de bisimidazolio quirales derivadas de aminoácidos naturales. Estos estudios se recogen en los dos últimos apartados del capítulo 4. De este modo, los resultados expuestos en el artículo Application of optically active chiral bis(imidazolium) salts as potential receptors of chiral dicarboxylate salts of biological relevance, muestran el diseño y síntesis de una nueva familia de líquidos iónicos a temperatura ambiente. Además, se realiza un exhaustivo estudio, mediante el uso de diferentes técnicas, sobre la estructura y propiedades de autoensamblaje de estas sales. También se presentan diferentes estudios sobre la capacidad de reconocimiento enantiomérica de estos receptores frente a derivados de aminoácidos dicarboxílicos. Finalmente, en el artículo titulado Room temperature ionic liquids (RTILs) derived from amino acids as receptors and transport agents for chloride anion se muestra los diferentes estudios de interacción entre las sales de bisimidazolio y diferentes aniones inorgánicos, mediante valoraciones de RMN de protón, experimentos ESI-MS y cálculos teóricos. Por otro lado, también se presentan los resultados obtenidos en cuanto a la actividad de transporte de cloruro a través de membranas lipídicas que presentan estas sales de imidazolio dicatiónicas. Es importante señalar que las técnicas y metodologías aprendidas y desarrolladas durante la realización de este trabajo de investigación me han permitido participar en la publicación de otros artículos científicos, los cuales no se han incluido en esta memoria con objeto de no desviar la atención de los objetivos fundamentales perseguidos en esta tesis.