CUERPO DE LA PRESENTACIÓN

Introducción

Objetivos

Sistemas supramoleculares cíclicos

Aplicaciones

Conclusiones 1

INTRODUCCIÓN

2

Química

Orgánica

Inorgánica

Supra - molecular

Analítica

3

ALGUNAS RAMAS DE LA QUÍMICA

QUÍMICA SUPRAMOLECULAR

«Química más allá de la molécula»

«Química de Legos»

4

El estudio de sistemas relativos a agregados de moléculas o

iones unidos por interacciones no – covalentes.

5

Interacciones electro – estáticas

Enlace de hidrógeno

Interacciones π – π

Efectos hidrofóbicos o solvofóbicos

ENLACES INTERMOLECULARES

Química supramolecular

Química orgánica

Química inorgánica

Físico química

Modelado computa-

cional

Química biológica

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CATEGORÍAS DE LA QUÍMICA SUPRAMOLECULAR

Química Supramolecular

Anfitrión – Huésped

Auto – ensamblaje

7 Se diferencian en cuanto a forma y tamaño de las moléculas

Steed, J. et al; ‘Core concepts in supramolecular chemistry and nanochemistry’, 2007, Inglaterra

8

Anfitrión – Huésped

Complejo metal – ligando

Solución

Sistemas macrocíclicos

Sistemas acíclicos

Estado sólido

Sistemas biológicos

ANFITRIÓN - HUÉSPED

Steed, J. et al; ‘Core concepts in supramolecular chemistry and nanochemistry’, 2007, Inglaterra

ANFITRIÓN – HUÉSPED

9

Cram, D.J.; ‘Preorganization – from solvents to spherands’, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1986, 25,

1039 – 1134

El estudio de una molécula «anfitrión» capaz de encerrar

a moléculas más pequeñas, «huéspedes», a través de

interacciones no – covalentes.

Anfitrión

•Molécula orgánica o ion cuyos sitios de unión convergen en el complejo.

Huésped

•Molécula o ion cuyos sitios de unión coinciden con los sitios en el complejo.

AUTO – ENSAMBLAJE

Asociación reversible y espontánea de especies moleculares

para formar entidades supramoleculares más grandes y más

complejas de acuerdo a la información contenida en los

componentes.

10

Auto – ensamblaje

Interacción metal – ligando

Interacción de enlace de hidrógeno

OBJETIVOS 11

OBJETIVO GENERAL

12

OBJETIVOS PARTICULARES

Presentar conceptos básicos de la Química Supramolecular.

Dar a conocer los sistemas cíclicos.

Explicar algunas aplicaciones sobre los sistemas cíclicos.

Dar una introducción sobre la Química Supramolecular, con enfoque en los sistemas cíclicos.

SISTEMAS SUPRAMOLECULARES CÍCLICOS

13

MACROCICLO

Molécula cíclica, por lo general con nueve o más átomos en el anillo, que contienen un número de sitios de unión que están ordenados alrededor del sistema cerrado, cuentan por lo menos con 3 sitios de unión (átomos que pueden actuar como donadores electrónicos).

14

15

Éter corona

Compleja cationes, puede solubilizar

sales insolubles en disolventes apolares.

Criptando

Pueden ser utilizados para metales de

transición y compuestos voluminosos.

RECEPTORES MACROCÍCLICOS

16

Esferandos

Se caracterizan por su alta rigidez

estructural y ordenamiento octaédrico.

Macrociclos

poliaza

Incorporan brazos colgantes unidos a los

átomos de nitrógeno.

17

Cavitandos

Pueden formar una cavidad semi – esférica

hidrofóbica donde se pueden incluir moléculas

orgánicas y voluminosas.

Ciclofano

Enlazan fuertemente moléculas y cationes

orgánicos del tamaño complementario

formando clatratos moleculares.

Clatrato: red molecular

capaz de atrapar a otro

compuesto.

18

Caliexareno

Forma una cavidad cónica rígida gracias a

los enlaces de hidrógeno entre sus grupos

fenoles.

MACROCÍCLOS SINTÉTICOS (AUTO – ENSAMBLAJE)

19

Catenano Catenando Catenato

Rotaxano Pseudorotaxano

20

ROTAXANO

21

MÉTODOS DE SÍNTESIS

22

APLICACIONES DE LOS SISTEMAS SUPRAMOLECULARES

CÍCLICOS

23

REVERSIBLE ATTACHMENT OF NANOSTRUCTURES AT MOLECULAR

PRINTBOARDS THROUGH SUPRAMOLECULAR GLUE

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UNIÓN REVERSIBLE DE NANOESTRUCTURAS

SOBRE PLACAS MOLECULARES UTILIZANDO

PEGAMENTO SUPRAMOLECULAR

INTRODUCCIÓN

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Ling, X. et al. ‘Reversible attachment of Nanostructures at molecular printboards

throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

Miniaturización de dispositivos

microelectrónicos y ópticos

Alta demanda en el ensamblaje de nanoestructuras sobre superficies

Reversibilidad del sistema

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Ling, X. et al. ‘Reversible attachment of Nanostructures at molecular printboards

throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

Sistemas

Reversibles

Sistemas supramoleculares y biomoleculares que

emplean ADN, enlaces de hidrógeno y ligando –

receptor

Irreversibles

Interacciones electro-estáticas,

enlaces covalentes, enlaces tiol

OBJETIVO GENERAL

Poner en práctica el concepto de inmovilización

reversible de nanoestructuras.

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Ling, X. et al. ‘Reversible attachment of Nanostructures at molecular printboards

throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

Estudiar el direccionamiento electroquímico del adhesivo

reversible, cuando se intercala entre una monocapa

autoensamblada (SAM) y las interfaces de las NPs.

Optimizar las condiciones para el desmontaje del adhesivo

reversible y las NPs frente a la interfaz.

Identificar posibles efectos del tamaño de las NPs sobre la

reversibilidad.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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Se empleó como modelo de estudio la B – ciclodextrina (Β – CD) heptatioéter y el dendrímero ferrocenil poli(propileno imina) (G3 – PPI – (Fc)16).

La adsorción y desorción de B – CD funcionalizada con Au NPs sobre la superficie SAM fue monitorizada in situ mediante una combinación de espectroscopía de resonancia de plasmón superficial (SPR) y configuración electroquímica.

Para el estudio de posibles efectos de tamaño en la reversibilidad, se utilizó B-CD funcionalizada con NPs de sílice (SiO2 – CD) de 60 nm de diámetro

Se prepararon dos dendrímeros, uno funcionalizado con Au NPs y otro con SiO2.

PARTE EXPERIMENTAL

Ling, X. et al. ‘Reversible attachment of Nanostructures at molecular printboards

throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

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Ling, X. et al. ‘Reversible attachment of Nanostructures at molecular printboards

throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

PLACA DE IMPRESIÓN MOLECULAR

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throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

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throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

CONCLUSIONES

Se demostró la adhesión reversible de

nanoestructuras, utilizando el dendrímero ferrocenil

como pegamento supramolecular reversible.

Este método es válido para NPs de distinto material

y tamaño, sólo se requiere la funcionalización con B

– CD.

Al aplicar ultrasonido la desorción es más rápida.

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throughsupramolecular glue’, Chem Mater, 2008, 20, 3574 – 3578

1D – NANO AND MICROBELTS SELF – ASSEMBLED FROM THE

ORGANIC – INORGANIC HYBRID MOLECULES: OXADIAZOLE –

CONTAINING CYCLOTRIPHOSPHAZENE

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NANO Y MICROCINTILLAS EN 1D AUTO –

ENSAMBLADAS DE LA MOLÉCULA HÍBRIDA

ORGÁNICA – INORGÁNICA:

CICLOTRIFOSFACENO CONTENIDO EN

OXADIAZOL

Materiales de 1D

Propiedades físicas y

químicas únicas

Aplicación en electrónica y

optoelectrónica

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Se atribuyen al gran

área superficial

INTRODUCCIÓN

Liu, S. et al. ‘1D – nano and microbelts self – assembled from the organic – inorganic hybrid

molecules: oxadiazole – containing cyclotriphosphazene’, Langmuir, 2011, 27, 3981 – 3990

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Nanocables y nanocintillas

• Se construyen

de

Moléculas orgánicas

semiconductoras • Por medio de

Interacciones π – π a lo largo del

eje

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molecules: oxadiazole – containing cyclotriphosphazene’, Langmuir, 2011, 27, 3981 – 3990

EJEMPLOS DE NANOESTRUCTURAS AUTO –

ENSAMBLADAS

Nanofibras Nanocintas Nanocables

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Actualmente se utiliza la organización de polímeros codificados con NPs

para inducir el auto – ensamblaje de pequeñas partículas aromáticas en

estructuras 1D

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molecules: oxadiazole – containing cyclotriphosphazene’, Langmuir, 2011, 27, 3981 – 3990

OBJETIVO

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molecules: oxadiazole – containing cyclotriphosphazene’, Langmuir, 2011, 27, 3981 – 3990

Obtener nanoestructuras orgánicas controlando su forma, tamaño y superficie.

Como objeto de estudio se emplearon las nano y microestructuras de hexaquis(4-(5-fenil-1,3,4-oxadiazol-2-il)fenoxi)-ciclotrifosfaceno (HPCP).

Se incorporaron apilamientos π – π dentro de la molécula .

Se sintetizaron cristales individuales 1D de nano y microcintillas de HPCP con distinto espesor, variando el solvente o el tiempo de agitación.

Las muestras se caracterizaron por Difracción de Rayos X (XRD)

Se realizó la medición corriente – voltaje (I-V) para explorar las propiedades electrónicas y ópticas.

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PARTE EXPERIMENTAL

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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CONCLUSIONES

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molecules: oxadiazole – containing cyclotriphosphazene’, Langmuir, 2011, 27, 3981 – 3990

Se sintetizó un nuevo oxadiazol compuesto de ciclotrifosfaceno, hexaquis(4-(5-fenil-1,3,4-oxadiazol-2-il)fenoxi)-ciclotrifosfaceno (HPCP).

Se controló el radio, el espesor y la longitud de los cinturones al variar la concentración y proporción en volumen de solvente.

Se preparó un nanocristal y microcintillass de HPCP mediante interacciones π-π.

Nano y microcintillas tienen una conductividad débil y una fuerte emisión, lo que los hace candidatos para investigación como cables moleculares y emisores supramoleculares en dispositivos electrónicos.

CONCLUSIONES GENERALES

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Los sistemas supramoleculares cíclicos son aquellos

con 9 o más átomos dentro de un anillos con mínimo 3

sitios de unión.

En la naturaleza, se obtienen por medio de síntesis

anfitrión – huésped.

Artificialmente, se obtienen por auto – ensamblaje.

Gracias a sus sitios de unión son un objeto de estudio

con un amplio intervalo de aplicación.

54

55

¿PREGUNTAS?