Esta investigación se ha centrado en el estudio de los compuestos dinámicos, unos compuestos que a pesar de presentar una gran estabilidad responden ante diferentes estímulos, como los cambios de pH. Ello genera unos compuestos nuevos formados a partir de los mismos componentes pero con una reorganización en su disposición espacial o estructura. Este trabajo tiene un gran interés para el sector farmacéutico debido al control estructural ejercido por el pH en medios biológicos, y también en el campo medioambiental gracias a la flexibilidad estructural que permite la captación de compuestos volátiles.
El objetivo de esta investigación es demostrar cómo con un meticuloso control de las condiciones sintéticas (relación molar, disolvente, tiempo, temperatura y pH del medio) se puede obtener un determinado compuesto en detrimento de otro, partiendo de las mismas unidades de construcción (mismo metal y ligando orgánico). Este proceso presenta una considerable dificultad sintética debida a las pequeñas diferencias energéticas existentes en la formación de los dos compuestos presentados en este trabajo, llamados isómeros. Mediante este control se han podido aislar diferentes compuestos metal-orgánicos, constituidos por las mismas unidades de construcción, pero con diferentes disposiciones espaciales presentando por lo tanto, diferentes propiedades químico-físicas.
Este trabajo se presenta en el contexto de los polímeros de coordinación que son compuestos metal-orgánicos que se prolongan en las diferentes dimensiones del espacio (1D, 2D y 3D) mediante enlaces de coordinación, formados entre un centro metálico (en este caso cobre) y uno o varios ligandos orgánicos (en este trabajo se ha utilizado un ligando rígido derivado de un ácido carboxílico y un ligando flexible derivado de la piridina). Existe un gran interés por este tipo de compuestos en diferentes campos de investigación que van desde la química sintética fundamental, química de coordinación, química supramolecular hasta la química de los materiales, con el estudio de sus diversas propiedades y aplicaciones.
Hemos presentado dos nuevos compuestos (totalmente caracterizados) que aparecen mezclados en la mayoría de las síntesis ensayadas. Esto que a priori se vería como una desventaja, es visto como una oportunidad para obtener materiales con propiedades cambiantes. Se ha observado cómo es posible variar la composición de la mezcla de los dos compuestos con el control de la síntesis, hasta poder obtener ambos compuestos de forma única y pura. De esta forma, a medida que varía la organización estructural, se están modificando las propiedades físicas del material final obtenido. Así, conseguimos compuestos que se comportan de forma dinámica, variable y que se adaptan a variaciones en el medio con reorganizaciones estructurales. Estas variaciones se producen como respuesta a diferentes estímulos, en este caso un cambio de pH. Desde el punto de vista químico, las variaciones estructurales son debidas a los diferentes grados de protonación alcanzados por el ligando carboxílico, obteniendo una cadena polimérica monodimensinal a pH más ácidos (debajo de pH=3) y un compuesto bidimensional en un medio más básico (en torno a 4). Estas modificaciones estructurales nos permiten obtener compuestos con características y propiedades también cambiantes.
Este tipo de compuestos son aplicables a aquellos campos que requieran materiales dinámicos, los llamados materiales “inteligentes” que respondan ante diferentes estímulos (por ejemplo, agentes de liberación controlada, revestimientos de respuesta, o materiales con memoria). Este comportamiento dinámico en medios que presentan variaciones en el pH como ocurre en muchos procesos biológicos también se aplica en la industria farmacéutica para la liberación de medicamentos o moléculas biológicamente activas, ya que sufren variaciones estructurales en los diferentes medios fisiológicos que podrían permitir la liberación de moléculas. Estas moléculas ancladas mediante interacciones débiles estarían alojadas en los huecos que pueden presentar debido a la gran flexibilidad estructural que presentan este tipo de materiales.
Además, este tipo de compuestos ha sido utilizado desde un punto de vista medioambiental en la captación de compuestos volátiles en el aire debido a la gran flexibilidad estructural que presentan y a las diversas interacciones que estos gases pueden presentar con los componentes del material. Especialmente el compuesto bidimensional obtenido en medio más básico resultaría más adecuado para este fin, ya que presenta diversos huecos en su estructura. En este sentido se ha observado cómo aparecen ancladas moléculas de agua en el compuesto, debido a la presencia de huecos y de los átomos necesarios para establecer las interacciones necesarias, en este caso enlaces de hidrógeno.
Ana B. Lago
ablago@uvigo.es
Departamento de Química Inorgánica, Universidade de Vigo
Referencia
“Control over the preparation of two pH-dependent Cu(II) supramolecular isomers based on 1,3,5-benzenetricarboxylic acid and the bis(4-pyridylthio) methane ligand” CRYSTENGCOMM. 2013; 15(8): 1563-1570. Lago, Ana Belén; Carballo, Rosa; Rodríguez-Hermida, Sabina; Vázquez-López, Ezequiel M.
Este trabajo recibió financiación económica del ERDF (EU) y de la Xunta de Galicia (10TMT314002PR). A. B. Lago agradece a la Xunta de Galicia por su contrato post-doctoral en el programa “Ángeles Alvariño”. Agradecimientos a ESRF (Grenoble) y al personal de la línea BM16 por la medida de los cristales mediante radiación sincrotrón.
