Incorporación del grupo azobenceno en [2]rotaxanos

Abstract

En este Trabajo de Fin de Grado (TFG) se ha llevado a cabo la síntesis de un interruptor molecular basado en moléculas entrelazadas mecánicamente de tipo rotaxano donde se ha incorporado un grupo azobenceno que es fotoconmutable (esto es, que se puede isomerizar reversiblemente mediante irradiación) entre dos grupos funcionales (estaciones) que tienen una afinidad diferencial por un macrociclo (anillo). A lo largo del TFG se ha ido desarrollando y optimizando la síntesis total de esta molécula y se ha caracterizado el compuesto objetivo en disolución, localizándose la posición de dicho anillo, confirmando la integridad estructural del ensamblaje molecular. Sus propiedades de conmutación ácido-base, así como su fotoisomerización han sido estudiadas de manera preliminar, dando lugar a resultados prometedores que permitirán al grupo de investigación continuar estudiando este tipo de arquitecturas. La memoria se distribuye en 9 apartados. El inicio es un pequeño resumen en español e inglés donde se muestra de manera general este trabajo. A continuación, se presenta una introducción general sobre máquinas moleculares, explicando en mayor medida las características principales de los interruptores moleculares de tipo rotaxano y la posibilidad de incorporar grupos azobenceno en estos sistemas. En el apartado cuarto se plantean los objetivos del trabajo y, posteriormente, se proporciona la parte principal del TFG donde se discute la síntesis y caracterización del interruptor molecular y de las especies intermedias, analizando hacia el final el proceso de conmutación ácido-base y los procesos de fotoisomerización. El apartado sexto incluye las principales conclusiones, y en último lugar, se reporta de manera detallada la parte experimental reflejando todas las etapas sintéticas, así como la caracterización de todas las especies, seguido de las referencias y la lista de figuras y esquemas.

The synthesis of a molecular switch based on rotaxane-type mechanically interlocked molecules has been carried out in this Final Degree Project. A photoswitchable azobenzene group (i.e. it is reversibly isomerized by means of irradiation) has been grafted between two functional groups (stations) having relative affinity towards a macrocycle (ring). Throughout this work the total synthesis of this molecular has been developed and optimized and the target compound has been characterized in solution, spotting the ring location and confirming the structural integrity of the molecular assembly. Its switchable acid-base properties, as well as its photoisomerization have been preliminarily studied, giving rise to promising results allowing the research group to keep studying this kind of architectures. The dissertation is arranged in 9 sections. The beginning is a brief abstract in Spanish and English where a general outline is shown. Next, an introduction about molecular machines is presented, explaining in more detail the main features of rotaxane-type molecular machines and the possibility of azobenzene groups incorporation. The fourth section contains the objectives of the work and, subsequently, the main part of the dissertation is depicted. The synthesis and characterization of the molecular switch and intermediate species is discussed, along with the acid-base switching and photoisomerization processes. The sixth section includes the main conclusions and, finally, the detailed experimental section is reported, reflecting every synthetic step as well as the characterization of all species, followed by the references and the list of figures and schemes.