Auto-ensamblaje de unidades porfirínicas para la obtención de dispositivos supramoleculares

Abstract

[spa]Las entidades supramoleculares basadas en el auto-ensamblaje de metaloporfirinas son ejemplos paradigmáticos de la gran eficiencia de los nanodispositivos empleados por los seres vivos para el almacenamiento y el transporte de energía y masa. Por ello, se constituyen en un modelo de referencia para el desarrollo de nuevos materiales que realicen éstas y otras, aún inexploradas, funciones. Mientras los biosistemas metaloporfírinicos operan en disolución, la preparación de materiales traslada la problemática de su síntesis al estado sólido. Así, la obtención de entidades supramoleculares puede realizarse en base a varias estrategias de diseño sintético. Una de ellas consiste en la conexión de las esferas de coordinación metaloporfirínicas con otros metalocentros. El abanico de compuestos que puede ser utilizado para realizar estas combinaciones es inagotable y en el mismo destacan los metalocentros basados en ligandos dipiridínicos. En lo que a metodologías de síntesis se refiere, los sistemas porfírinicos obtenidos hasta el momento se han preparado tanto por vías clásicas en disolución como por métodos hidrotermales. Con estos antecedentes, el trabajo de investigación que se presenta en esta memoria se circunscribe en una nueva línea de investigación con la que se pretende abordar la síntesis y caracterización de dispositivos supramoleculares basados en el autoensamblaje de unidades porfírinicas para el almacenamiento y transporte de energía y masa. Para ello, un primer enfoque ha consistido en el uso de biometales de la primera serie de transición combinados con porfirinas de distintas características y varios ligandos dipirídínicos. Asimismo, se ha introducido la calefacción por microondas como metodología de síntesis alternativa. Los primeros resultados, que aquí se recogen, han desembocado en la obtención del compuesto [Fe(P-ca)], donde P-ca-3 es el anión trivalente de la meso-tetra-4-carboxifenilporfirina. Este compuesto presenta una estructura quiral de capas onduladas que se unen a través de enlaces de hidrógeno dando lugar a un entramado 3D que preserva la quiralidad. Este agrupamiento covalente 2D representa un esqueleto origen, a partir del cual se prevé la preparación de nuevos compuestos.

[eng]Supramolecular entities based on self-assembly of metalloporphyrins are paradigmatic examples of the great efficiency of the nanodevices used by living things for the storage and transport of energy and mass. Therefore, they constitute reference models for the development of new materials that make these and other yet unexplored functions. While metalloporphyrin systems operate in solution, the preparation of materials moves the problem to the solid state synthesis. Thus, obtaining supramolecular entities may be based on various strategies of synthetic design. One of them consists in connecting the spheres of coordination metalloporphyrins with other metalocenters. The range of compounds that can be used for these combinations is endless and in it the metalocenters based on dipyridinic ligands do highlight. In relation to the synthesis methods, it should be remarked that porphyrin systems obtained so far have been prepared both by classic solution ways and by hydrothermal methods. Taking into account the above mentioned aspects, the research work here presented corresponds to a new line of research focused to the synthesis and characterization of supramolecular devices based on the self-assembly of porphyrin units for storage and transport of energy and mass. With this purpouse, a first approach has been the use of biometals of the first transition series combined with porphyrins with different characteristics and various dipyridinic ligands. Microwave heating has also been introduced as an alternative for synthesis. The first results, here collected, correspond to the compound [Fe (P-ca)], where P-ca-3 is the trivalent anion of meso-tetra-4-carboxyphenyl porphyrin. This compound has a chiral structure of wavy layers linked through hydrogen bonds resulting in a 3D framework that preserves chirality. This 2D covalent array represents an origin skeleton, from which the preparation of new compounds is planned.