Materiales Supramoleculares basados en Redes Autoensambladas por Interacciones de Enlace de Hidrógeno Cooperativas

Abstract

El principal Objetivo de esta Tesis Doctoral es el desarrollo de materiales moleculares orgánicos cuya formación se basa en interacciones no covalentes fuertemente cooperativas. Con ello pretendemos obtener una nueva generación de materiales supramoleculares en los que el fenómeno “todo o nada”, característico de sistemas (bio)moleculares cooperativos, se exprese en sus propiedades macroscópicas. Se evaluarán dos tipos de materiales basados en redes supramoleculares (Figura 3), con propiedades y potenciales aplicaciones muy diferentes: 1) Materiales Cristalinos Nanoporosos, potencialmente capaces de encapsular moléculas especificas en nanocavidades bien definidas. 2) Materiales Poliméricos Supramoleculares, cuyo grado de polimerización pueda ser controlado de forma reversible en función de las condiciones experimentales y en los que la cooperatividad y multivalencia del motivo supramolecular determine sus cualidades de autorreparación. La principal interacción no covalente que utilizaremos será el enlace de hidrógeno, y los motivos supramoleculares centrales serán bases nucleicas. Además, el modo de autoensamblaje de estos motivos será en sistemas cíclicos de elevada cooperatividad quelato. No obstante, dentro de estas generalidades, podemos distinguir dos tipos de asociaciones supramoleculares: · Monómeros dinucleosídicos, capaces de formar tetrámeros cíclicos mediante interacciones de Watson-Crick entre bases nucleicas complementarias. En el Grupo de Investigación se ha estudiado ampliamente el comportamiento de este tipo de monómerosen disolución, obteniendo valores de EM récord para este tipo de macrociclos. Estos tetrámeros cíclicos son además capaces formar estructuras cristalinas bidimensionales con nanocavidades perfectamente definidas, las cuales han sido estudiadas sobre superficies de HOPG mediante STM. · G-quadruplex, asociados mediante la combinación de guanosina y sales de K+ por interacciones de enlace de hidrógeno, apilamiento π-π y catión-dipolo. En el Grupo de Investigación también se ha estudiado este tipo de estructuras supramoleculares, llegando a controlar su asociación mediante la utilización de distintas sales y disolventes de diferente polaridad, lo que ha permitido obtener G-quadruplexes formados por 8, 12, 16 o hasta 24 moléculas,81 o combinar guanosinas con moléculas π-funcionales para obtener nanoclústeres con propiedades fotofísicas interesantes.