Diseño y síntesis de cajas moleculares y estructuras covalentes abiertas para establecer interacciones supramoleculares

Abstract

El estudio de cajas moleculares ha llamado la atención de los químicos supramoleculares en los últimos años debido a las interesantes propiedades que presentan. Al tratarse de estructuras discretas con un hueco en su interior, presentan aplicación como anfitriones en interacciones supramoleculares anfitrión-huésped y como nanoreactores, permitiendo llevar a cabo reacciones químicas en un lugar confinado de manera similar a como ocurre en las enzimas. Paralelamente, es bien conocido que el coranuleno y sus derivados son sustratos ideales para establecer interacciones supramoleculares con fullerenos. De este modo, en este proyecto se busca aunar ambos conceptos a través del diseño y síntesis de cajas moleculares basadas en 1,3,5,7,9-pentaderivados de coranuleno, un tipo de sustratos muy interesantes debido a su quiralidad basada en la simetría C5. Este trabajo se centra en el diseño y estudio de arquitecturas moleculares de estructura abierta basadas en este tipo de sustitución del coranuleno. En primer lugar, se ha optimizando la síntesis del 1,3,5,7,9-pentakis(4-piridin)coranuleno, un compuesto de vital importancia al tratarse de la base de las arquitecturas propuestas. En segundo lugar, como los compuestos diseñados se tratan de especies cargadas y con amplios grupos aromáticos, se ha estudiado tanto la solubilidad que presentan en diferentes disolventes y el efecto que tiene el anión presente en su estructura como sus propiedades optoelectrónicas de absorción y emisión. Por último, al tratarse de estructuras basadas en coranuleno, se ha estudiado la interacción de dos anfitriones con fullerenos en diferentes disolventes, donde se ha observado la capacidad de uno de ellos para solubilizar C60 y C70 en agua

The study of molecular cages has drawn supramolecular chemists’ attention due to the excepcional properties they present. Since they are discrete and hollow structures, they can perform as hosts in supramolecular host-guest interacctions and as nanoreactors, where chemical reactions may be lead inside a confined space in a similiar way that occurs in enzymes. Parallel, it’s well known that corannulene and it’s derivatives are excellent substrates to establish supramolecular interacctions with fullerenes. Thus, this proyect comes together both topics through the design and synthesis of 1,3,5,7,9-corannulene derivative-based moleculares cages, a really interesant builiding block due to their C5 simmetry based chirality. This work is focused on the design of open structure molecular architectures based on this type of corannulene substitution. Firstly, the synthesis of 1,3,5,7,9-pentakis(4- pyridin)corannulene has been optimized since it’s the most important building block of the proposed compounds. Secondly, since the desinged compounds are charged and present well-extended aromatic structure, their solubility in a variety of solvents has been studied depending on de anion present on the structure, as well as their absorption and emission optoelectronic properties. Finally, since they are corannulene based structures, it’s been studied the supramolecular interactions they present with fullerenes, where it’s been observed that one of them is able to dissolve C60 and C70 in water