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Un nuevo estudio determina la estructura de compuestos complejos

El equipo de un proyecto financiado por la Unión Europea llevó a cabo un estudio exhaustivo sobre la determinación de la estructura de compuestos químicos complejos. En este sentido, el desarrollo de mejores análisis estructurales facilitará el diseño de nuevos sistemas con propiedades moleculares deseadas como, por ejemplo, propiedades quirópticas específicas para su uso como sensores químicos.
Un nuevo estudio determina la estructura de compuestos complejos
Combinando la experiencia en diferentes campos de la química, el proyecto INTENCHSE (International network on integrated techniques in structural elucidation) desarrolló un método de alineación para el estudio por resonancia magnética nuclear de estructuras químicas diseñadas para exhibir propiedades específicas.

El trabajo se centró en el control de las propiedades físicas y la reactividad química de macrociclos acetilénicos y estructuras poliaromáticas, que son sistemas ordenados. El equipo desarrolló diferentes derivados antraquinónicos y cromónicos y estudió su comportamiento de gelificación. Además, se funcionalizaron triarilaminas de tipo puente con alquenos perfluorados con diferente longitud de cadena capaces de llevar a cabo interacciones no covalentes. El objetivo de estos estudios era investigar su comportamiento de autoensamblaje y su reactividad química en diferentes superficies metálicas y aislantes.

Tanto la microscopía de sonda de barrido y las técnicas de espectroscopía como los estudios computacionales revelaron una compleja interdependencia entre la estructura molecular, intermolecular y las interacciones molécula-sustrato. Los resultados permiten el diseño de moléculas básicas para los tipos deseados de nanoestructuras autoensambladas o covalentes en varias superficies.

Las pruebas para fusionar trifenaliamidas conjugadas con arilvinilideno con el correspondiente precursor de poliacriloil hidrazina (PAH) centrado en el nitrógeno tuvieron como finalidad la modificación del diseño molecular del precursor y la incorporación de fragmentos junto con unidades puente para facilitar la ciclodeshidrogenación fotoquímica. Como método complementario a la disolución química, el equipo empleó una técnica de microscopía para estudiar la capacidad de varios precursores arilvinilideno puente en aras de realizar la ciclodeshidrogenación deseada en superficies metálicas.

Los investigadores sintetizaron una nueva familia de PAH tratados con nitrógeno con varias cadenas alquilo y contraiones y estudiaron su capacidad para exfoliar grafito en etanol. Los resultados demuestran el potencial de algunos compuestos que actúan como dopantes supramoleculares del grafeno y controlan su estructura electrónica.

Empleando métodos computacionales y técnicas de espectroscopía, los investigadores determinaron las distribuciones conformacionales de piridoalenofanos y su dependencia del disolvente. Análisis de espectros de un fotón revelaron qué conformaciones están pobladas a temperatura ambiente. El trabajo posterior se centró en el desarrollo de modelos adecuados para estudiar el dicroísmo circular de especies químicas que exhiben diferentes conformaciones.

Otra actividad del proyecto se basó en el cálculo del acoplamiento vibrónico de dímeros de excitón, que explica la diferente forma de dicroísmo circular electrónico. El equipo diseñó un protocolo computacional basado en las ecuaciones de Hamilton de oscilación armónica para excitaciones locales y simulaciones cuánticas dinámicas en los estados de acoplamiento. Asimismo, los investigadores llevaron a cabo simulaciones de las formas de dicroísmo circular vibrónico que resultan de interacciones no covalentes de atracción en trímeros y tetrámeros.

El proyecto INTECHSE proporcionó a los químicos sintéticos una oportunidad única para comprender aspectos básicos de la información estructural obtenida por espectroscopía magnética y óptica, donde las medidas experimentales están en línea con los cálculos teóricos. Además, los químicos teóricos obtuvieron una mejor comprensión sobre los mecanismos responsables de las respuestas quirópticas y metodologías adecuadas para la caracterización estructural.

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Palabras clave

Sistemas conjugados, propiedades quirópticas, sensor químico, INTECHSE, determinación estructural
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