Desarrollo de nuevos sistemas quirales: estudio de sus propiedades optoelectrónicas

Resumen

El primer bloque se centra en el estudio de diferentes estructuras helicoidales flexibles basadas en un esqueleto orto-oligofenilenetinileno (o-OPE) con grapado quiral que es capaz de inducir una helicidad preferente en la molécula, obteniendo así compuestos enantiopuros. En los antecedentes generales se hace una recopilación de las moléculas de este tipo que han sido desarrolladas previamente en nuestro grupo, se comenta cuál ha sido su impacto científico y qué nuevos retos se plantean a partir de ellos. Tras esto, se desarrollan cuatro capítulos. El primero de ellos se basa en la síntesis de una familia de o-OPEs extendida, es decir, de mayor longitud. En él se estudian sus propiedades quirópticas y la posibilidad de relacionar dichas propiedades con el efecto CISS. Dada la pérdida de helicidad encontrada al aumentar la distancia de la cadena al grapado quiral, en una segunda parte de este capítulo se utilizan las interacciones areno-perfluoroareno para fortalecer las interacciones estructuras, y con ello sus propiedades quirópticas, sin necesidad de coordinación con metales. En el segundo capítulo se estudian análogos cortos de la familia anteriormente descrita, manteniendo el esqueleto central o-OPE grapado enantiopuro, pero modificando ambos extremos con diferentes sustituyentes. Con ello se pretende adaptar dichas hélices para utilizarlas en diferentes aplicaciones, como son la electrónica molecular y la formación de estructuras quirales metalosupramoleculares. De esta forma, se consigue diseñar un nuevo potenciómetro más eficaz que, además, abre las puertas al estudio experimental del efecto CISS en estas moléculas. Por otro lado, se describe un nuevo anillo quiral con estructura Pd2L2. En el tercer capítulo se busca diseñar, por primera vez, un código de barras de CPL y de espín, de forma que, con la instrumentación adecuada, permita leer información quiral codificada rápida y fiablemente. Para ello, se utiliza un compuesto enantiopuro o-OPE previamente descrito en el grupo, se realiza su deposición en thin-film mediante deposición de Langmuir y se estudian sus propiedades quirópticas y electrónicas. Por último, en el cuarto capítulo se busca obtener una estructura extendida capaz de mantener la helicidad a lo largo del esqueleto, con el objetivo de mejorar las propiedades quirópticas encontradas en los derivados más cortos o flexibles, y poder medir de forma más eficaz el filtrado de espín producido en este tipo de estructuras. Así, se estudia la combinación alternada de monómeros o-OPE grapados y monómeros [6]heliceno, consiguiendo mantener la helicidad a lo largo de la molécula y abriendo la puerta al estudio de oligómeros enantiopuros cada vez más largos alternando dichos monómeros. El segundo bloque, de menor extensión, se centra en el desarrollo de estructuras helicoidales rígidas, y más específicamente, de helicenos. Estas hélices se utilizan para aportar quiralidad a esqueletos emisores bastante conocidos y utilizados como sensores para bioimagen. Por ello, primero se realiza una introducción sobre este tipo de moléculas y los motivos por los que actualmente despiertan el interés de la comunidad científica. Posteriormente se desarrolla el único capítulo que compone este bloque, empezando por un repaso de los sensores estudiados en nuestro grupo previamente. El objetivo en este caso es introducir quiralidad en la molécula como un factor adicional que permita mejorar la especificidad de la técnica, pudiendo distinguir este fluoróforo en presencia de otros mediante CPL. Para ello, se diseñan dos compuestos similares basados en un esqueleto xanténico con un [6]heliceno, se sintetizan y se estudian sus propiedades fotofísicas y quirópticas. Finalmente se aportan unos anexos en los que se recoge un listado de publicaciones que muestran los resultados propios y en colaboración obtenidos durante el periodo predoctoral, y se recopilan las referencias usadas para las figuras no originales de esta memoria.