Monday, May 07, 2007

Química supramolecular

Los descubrimientos de Pedersen, Lehn y Cram supusieron el inicio del enfoque de parte de la química hacia el estudio de los enlaces débiles no covalentes tanto en medios biológicos como abióticos. Supuso el inicio de la química anfitrión-huésped, reconocimiento molecular o Química Supramolecular, de moléculas que podían mimetizar los procesos biológicos, por lo que fueron galardonados en 1987 con el premio Nobel de química.17
Hoy en día no se ha aportado una definición estricta de las estructuras químicas que se pueden agrupar bajo el nombre de genérico de compuestos corona, que en principio se pueden describir generalmente como compuestos macrocíclicos que poseen en su estructura átomos de O, N, ó S como dadores de electrones y que tienen la propiedad de incorporar cationes en su
cavidad. Los compuestos multicíclicos con uno o más anillos también se pueden considerar como compuestos corona. En un sentido amplio, a estos compuestos también se los denomina en ocasiones compuestos macrocíclicos multidentados, o macroheterociclos.
Charles J. Pedersen, en su trabajo que consta de veinte páginas describe la síntesis, identificación, estructura y propiedades de 33 poliéteres cíclicos a los que denominó éteres corona. Los resultados los basó en el hecho de que el éter corona no era soluble en metanol, (es decir hidrofóbicos), pero sí al agregarle metales alcalinos como Na+, esto describe la preparación de complejos estables entre estos éteres y cationes como Li+, Na+ y otros. Por lo tanto, el éter juega el papel de hospedador o hembra y el catión el de huésped o macho. Este fue el inicio para describir moléculas como las siguientes:

ÉTER CORONA
Los éteres corona son anillos con grupos éter unidos por metilenos, y así el 18-corona-6 es un anillo de 18 miembros con seis oxígenos que se van a unir al catión el cual se acomoda de acuerdo con el número de oxígenos. Para el K+, el compuesto más estable es con seis oxígenos. De acuerdo con el principio HSAB, los heteroátomos donantes más blandos aumentan la afinidad de la corona por los metales de transición. Todos los compuestos corona presentan algún grado de reconocimiento isotópico.
El fraccionamiento isotópico está relacionado con la relación tamaño de la cavidad de ligando-radio catiónico.

CALIXARENOS
Es el caso de los calixarenos, una familia de moléculas cíclicas descubierta de forma accidental (son subproductos de la fabricación de las baquelitas) que es objeto de una intensa investigación en todo el mundo. Se está estudiando el uso de los calixarenos como agentes terapéuticos para purificar el organismo de las personas contaminadas. Las cavidades de los calixarenos son hidrofóbicas. Cuando el huésped o macho es estrecho y largo (que nadie entienda connotaciones sexuales en esta afirmación) los éteres corona forman los denominados rotaxanos. Estos rotaxanos los forman también las ciclodextrinas y otros macrociclos como cucurbituril, calixarenos, etc.
El término rotaxano se aplica a complejos químicos que tienen la particularidad de que una parte de los mismos (rueda) puede girar en torno a un componente lineal (eje). Como eje vale cualquier molécula lineal larga.

CRIPTANDO
Compuesto multicíclico con átomos de nitrógeno como cabeza de puente.
El éter disuelve a los dos cationes (Na+ y K+); sin embargo, el segundo de los ejemplos se refiere al problema de medir K+ en presencia de grandes cantidades de Na+. El problema puede resolverse gracias al criptando adjunto cuyo grupo cromóforo fluoresce con una intensidad proporcional a la concentración de K+. Además, concentraciones de Na+ hasta 145 mM no afectan el análisis. Una de sus aplicaciones concretas se refiere a la determinación de K+ en sangre para lo cual se fija la molécula a un polímero que permite la construcción de un dispositivo que realiza la determinación de un modo continuo. Reactivo útil en reacciones de sustitución, eliminación y adición, también generan aniones enolato en procesos de alquilación o arilación.



Reacción de los metales alcalinos con el amoniaco
Se disuelven estos metales en amoniaco líquido produciendo disoluciones azules cuando están diluidas. Estas disoluciones conducen la corriente eléctrica, según se cree, debido a los electrones solvatados procedentes de la ionización del metal.
Na(s) ® Na+(NH3) + e(NH3)
Al concentrar la disolución por evaporación aparece una disolución de color bronce de aspecto de metal líquido. Con el tiempo se descomponen estas disoluciones en amiduro sódico e hidrógeno
Na+(NH3) + 2NH3 + 2e ® 2NaNH2 + H2
Si se añade oxígeno se reduce a ion superoxo primero y después a peróxido. Otros metales pueden alcanzar estados de oxidación negativos como el oro
Au(s) + e(NH3) ® Au-(NH3)
La disolución de sodio en etilendiamina y el 2,2,2-criptando conduce a la formación de un ‘sodiuro’, [Na( 2,2,2-criptando)]+Na-.

Bibliografía
http://www.xornal.usc.es/opinion_amp.asp?p=10779
http://ec.europa.eu/research/rtdinfo/special_inco/05/article_2845_es.html

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The "Silver Song"

Este video es obra creativa de Armando Isaac, para el curso de Química Inorgánica I.