El grupo trifenileno como soporte de fragmentos

Résumé

La nanotecnología consiste en la habilidad de manipular átomos o moléculas individualmente para producir materiales nanoestructurados con aplicaciones en la vida cotidiana. Su desarrollo involucra la producción y aplicación de sistemas físicos, químicos y biológicos en una escala que abarca desde 1 hasta 100 nanómetros, así como también la integración de las estructuras resultantes en un sistema mayor. Dentro de esta escala nanométrica, los efectos cuánticos cobran una gran importancia y confieren a este tipo de sistemas propiedades físico-químicas únicas diferentes tanto a las de los átomos y moléculas aisladas como a las de las estructuras macroscópicas. Estos nuevos materiales cuentan con una gran gama de aplicaciones en campos muy diversos como la medicina, la electrónica, los biomateriales o la producción de energía. Una de las áreas más relevantes en la obtención de este tipo de materiales es la química supramolecular. Comparada con la química clásica, la supramolecular ofrece mayores posibilidades de combinar diferentes propiedades funcionales en una única especie, para dar lugar a funciones más complejas. Aunque hay distintos métodos de preparación de agregados supramoleculares, una de las posibilidades más interesantes es el diseño de especies moleculares con características que propicien su organización supramolecular espontánea. El diseño de estas moléculas, requiere una combinación de fuerzas que impulsen la orientación de las mismas de una manera relativamente flexible, para favorecer mejor su ordenamiento. En este sentido, la construcción de agregados mediante la creación irreversible de enlaces covalentes, no favorece la formación de materiales organizados con elevada regularidad, ya que a menudo conducen a la obtención de un producto desordenado. Por el contrario, las interacciones más débiles, como son las no covalentes, permiten su rotura y recreación de forma dinámica durante la construcción del agregado, facilitando la formación de un material más ordenado. La variedad de posibles interacciones no covalentes es enorme y de ahí derivan sus posibilidades, virtualmente ilimitadas, de modificación de arquitecturas y propiedades de las estructuras supramoleculares. Estas interacciones comprenden distintos tipos de fuerzas como las electrostáticas, las de van der Waals, las de tipo ¿-¿ y los enlaces de hidrógeno, entre otras. La memoria que aquí se presenta, recoge el trabajo realizado sobre la síntesis y el estudio de cristales líquidos funcionales utilizando principios básicos de química supramolecular. La memoria está estructurada en cuatro capítulos distintos pero englobados dentro de la misma filosofía. En los tres primeros capítulos se describe la preparación de complejos metálicos derivados de trifenilenos que se asocian para dar lugar a diferentes mesofases de tipo columnar, a través de diversos tipos de fuerzas intermoleculares como las de tipo Van der Waals, las electrostáticas, las interacciones ¿-¿ entre los centros aromáticos de las moléculas o las interacciones metalofílicas. Estos metalomesógenos cuentan además con propiedades adicionales gracias a su diseño, tanto a nivel molecular como supramolecular. En el primer capítulo se describe la preparación y el estudio de metalomesógenos basados en complejos ortometalados de Pd y Pt, que muestran una alta tendencia a formar agregados supramoleculares con apilamientos de los fragmentos tanto orgánicos como inorgánicos. El segundo capítulo comprende la preparación de metalomesógenos de Au y Pt a partir de un ligando acetiluro, el cual confiere propiedades luminiscentes interesantes al sistema. En el tercer capítulo se aborda la síntesis de metalomesógenos con dos y tres centros metálicos en la molécula y el estudio de su impacto sobre las propiedades finales del sistema. En el último capítulo se describe el estudio de las propiedades electroquímicas de los compuestos descritos en los capítulos anteriores. En él se evalúa el efecto de los cambios estructurales sobre estas propiedades así como el comportamiento semiconductor de dichos sistemas. Finalmente la memoria se completa con el apartado de Parte Experimental, donde se detallan las características técnicas de los aparatos utilizados y, ordenado por capítulos, los protocolos de síntesis y los datos analíticos y espectroscópicos que han permitido la caracterización completa de los distintos compuestos presentados.