Diseño de un pseudo rotaxano con un motivo quiral

Abstract

En este Trabajo de Fin de Máster (TFM) se han llevado a cabo los primeros pasos para la obtención de un interruptor molecular basado en moléculas entrelazadas mecánicamente de tipo rotaxano donde se ha incorporado un motivo quiral como stopper ([7]-heliceno) para la obtención de un catalizador On/Off con propiedades quirales. A lo largo del TFM, se ha ido desarrollando y optimizando la síntesis total de esta molécula y se ha llegado a los estudios finales del proceso obteniéndose un eje que ha dado lugar a un pseudo rotaxano al enhebrarse un éter corona en disolución. Por último, se ha realizado un estudio preliminar de la actividad catalítica de esta molécula y se ha intentado separar los dos enantiómeros del [7]-heliceno. 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 un motivo quiral en estos sistemas. En el apartado cuarto se plantean los objetivos del trabajo y, posteriormente, se proporciona la parte principal del TFM donde se discute la síntesis y caracterización del pseudo rotaxano y de las especies intermedias, analizando hacia el final el proceso de conmutación ácido-base, la actividad catalítica de esta molécula y la separación mediante HPLC quiral de los dos enantiómeros del [7]-heliceno. 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.

In this Master's Thesis (TFM) we have carried out the initial steps for the synthesis of a molecular switch based on rotaxane-like mechanically interlocked molecules where a chiral motif has been incorporated as a stopper ([7]-helicene) to obtain an On/Off catalyst with chiral properties. Throughout the TFM, the total synthesis of this molecule has been developed and optimized reaching the final stage of the process. An axis has been obtained which furnishes a pseudo rotaxane after threading with a crown ether in solution Finally, a preliminary study regarding the catalytic activity of this molecule has been carried out as well as an attempt to separate the two enantiomers of [7]-helicene. This report is divided into 9 sections. The beginning is a short summary in Spanish and English where this work is shown in a general way. This is followed by a general introduction to molecular machines, explaining in greater detail the main features of rotaxane-type molecular switches and the possibility of incorporating a chiral motif in these systems. In the fourth section the objectives of the work are stated and, subsequently, the main part of the TFM is provided where the synthesis and characterization of the pseudorotaxane and the intermediate species are discussed, analyzing towards the end the acid-base switching process, the catalytic activity of this molecule and the separation by chiral HPLC of the two enantiomers of [7]-helicene. The sixth section includes the main conclusions, and finally, the experimental part is reported in detail reflecting all the synthetic steps, as well as the characterization of all the species, followed by the references and the list of figures and diagrams.