Estudio de máquinas moleculares y derivados poliaromáticos con capacidad de establecer interacciones supramoleculares

Resumen

El conjunto de trabajos presentados en esta memoria engloba la preparación de diversas familias de compuestos capaces de establecer interacciones supramoleculares, su caracterización y el estudio de sus propiedades en base a la habilidad de estas moléculas de conmutar entre isómeros, de realizar catálisis y/o de formar aductos dominados por fuerzas de dispersión. En el primer bloque (Artículos I y II) se describirán una serie compuestos denominados rotaxanos, cuya interacción supramolecular entre los fragmentos que los constituyen se debe a enlaces de hidrógeno y fuerzas ion-dipolo y es posible conmutar entre ambas situaciones debido a la especial estructura de estas moléculas. Constituyen una vía nueva de investigación abierta en el grupo de investigación en el que me encuentro. Así, en el Artículo I, se presentan tres rotaxanos homólogos cuya principal diferencia se debe al número de estaciones presentes y, consecuentemente, el fragmento "stopper" utilizado. Junto con ellos, se describen también otras tres moléculas que carecen del macrociclo necesario para formar una estructura entrelazada y, por tanto, la conmutación entre estaciones desaparece. Una de las partes de estas moléculas es considerada un centro con habilidades para catalizar diversas reacciones de tipo Michael vía catión iminio y se ha explotado esta capacidad, junto con la de conmutación entre estaciones. En el Artículo II se presenta otra familia de rotaxanos, con estructuras similares a las de la publicación anterior, a la que se ha intercalado un fragmento azobenceno con una gran capacidad para fotoisomerizarse reversiblemente y se ha estudiado cómo influye este grupo en la conmutación entre estaciones. Paralelamente, en el segundo bloque (Artículos III y IV) se amplía la familia de compuestos derivados de hidrocarburos policíclicos aromáticos de la línea de investigación iniciada con anterioridad en el grupo de investigación. La principal característica de ellos es que pueden formar aductos supramoleculares con fullerenos, principalmente las que contienen el fragmento coranuleno, cuya especial estructura tridimensional alejada de la planariedad es complementaria. En el Artículo III se describe una familia de seis compuestos derivados de azobenceno en el que se han incorporado dos fragmentos de fenantreno, pireno o coranuleno. La extensión de su fotoisomerización, así como su reversibilidad, ha sido estudiada. Se han realizado experimentos de asociación con fullerenos, dando resultados muy positivos para aquellos derivados de coranuleno encontrando diferentes afinidades en función del isómero configuracional existente, llegando a obtenerse una pinza molecular fotosensible. Por último, en el Artículo IV se muestra otra nueva serie de compuestos que poseen el mismo conjunto de fragmentos poliaromáticos, pero en este caso la molécula que los une es una porfirina, cuya estructura nos ha permitido integrar hasta cuatro de los mencionados fragmentos. Es conocida la capacidad de las porfirinas de establecer interacciones supramoleculares con fullerenos, pero en muy pocos casos lo hacen por sí mismas, necesitando casi siempre la existencia de una estructura tipo pinza o caja. En este caso, la unión coranuleno/porfirina ha permitido una asociación extremadamente buena en comparación con el resto de moléculas estudiadas.