Download - Sistemas supramoleculares cíclicos
CUERPO DE LA PRESENTACIÓN
Introducción
Objetivos
Sistemas supramoleculares cíclicos
Aplicaciones
Conclusiones 1
INTRODUCCIÓN
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Química
Orgánica
Inorgánica
Supra - molecular
Analítica
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ALGUNAS RAMAS DE LA QUÍMICA
QUÍMICA SUPRAMOLECULAR
«Química más allá de la molécula»
«Química de Legos»
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El estudio de sistemas relativos a agregados de moléculas o
iones unidos por interacciones no – covalentes.
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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
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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
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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.
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Auto – ensamblaje
Interacción metal – ligando
Interacción de enlace de hidrógeno
OBJETIVOS 11
OBJETIVO GENERAL
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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
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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).
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Éter corona
Compleja cationes, puede solubilizar
sales insolubles en disolventes apolares.
Criptando
Pueden ser utilizados para metales de
transición y compuestos voluminosos.
RECEPTORES MACROCÍCLICOS
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Esferandos
Se caracterizan por su alta rigidez
estructural y ordenamiento octaédrico.
Macrociclos
poliaza
Incorporan brazos colgantes unidos a los
átomos de nitrógeno.
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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.
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Caliexareno
Forma una cavidad cónica rígida gracias a
los enlaces de hidrógeno entre sus grupos
fenoles.
MACROCÍCLOS SINTÉTICOS (AUTO – ENSAMBLAJE)
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Catenano Catenando Catenato
Rotaxano Pseudorotaxano
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ROTAXANO
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MÉTODOS DE SÍNTESIS
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APLICACIONES DE LOS SISTEMAS SUPRAMOLECULARES
CÍCLICOS
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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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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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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
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
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PLACA DE IMPRESIÓN MOLECULAR
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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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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
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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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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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OBJETIVO
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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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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.
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¿PREGUNTAS?