Agregados coloidalesautoasociación en presencia de ciclodextrina e influencia sobre la reactividad

Resumen

Los sistemas supramoleculares pueden definirse como un grupo de unidades moleculares que se mantienen unidas entre sí mediante enlaces no covalentes. Las propiedades químicas y físicas de estos sistemas, diferentes de la suma de las propiedades de cada una de las unidades que los forman, se emplean para modificar la reactividad química o desarrollar distintas funciones complejas. Los sistemas supramoleculares pueden dividirse en dos amplias categorías: (1) aquellos sistemas formados por un número relativamente pequeño de componentes, como los complejos anfitrión-huésped, la intercalación en ADN o la complejación a los lugares de unión de proteína, y (2) aquellos sistemas formados a partir de la autoasociación de un gran número de componentes con una estructura igual o similar, como las micelas, vesículas o microemulsiones. Además, existen multitud de sistemas que presentan propiedades intermedias entre ambos grupos. En lo que respecta a la primera categoría, el trabajo que se recoge en la memoria trata algunos aspectos de la complejación anfitrión-huésped haciendo un recorrido desde complejos sencillos formados por la inclusión de un surfactante en la cavidad de una ciclodextrina hasta complejos de orden superior que dan lugar a estructuras supramoleculares formadas por el ensamblado de varias ciclodextrinas en una cadena polimérica. El Capítulo 2 describe algunos conceptos básicos necesarios para contextualizar la problemática de la tesis y recoge brevemente los datos más relevantes extraídos de la bibliografía. Los Capítulos 3, 4 y 5 se centran en el estudio de las interacciones que tienen lugar entre surfactantes y ciclodextrinas poniendo especial énfasis en cómo la presencia de ciclodextrina influye en los procesos de autoasociación del surfactante. El Capítulo 6 trata la formación de los llamados collares moleculares o polipseudorotaxanos, las estructuras que resultan del ensartado de ciclodextrinas en una cadena de polímero. En la naturaleza, son muchos los procesos químicos que ocurren en ambientes confinados y están íntimamente relacionados entre ellos de manera que el producto de una reacción es el substrato o el catalizador en la siguiente. Este acoplamiento entre los distintos procesos tanto en el tiempo como en el espacio es posible gracias a la existencia de un amplio rango de microentornos diferenciados que van desde sistemas sencillos con escala nanométrica, como las enzimas, hasta agregados micrométricos extremadamente complejos, como las células. La membrana celular constituye un ejemplo de cómo la naturaleza utiliza los procesos de autoasociación de unidades sencillas para crear estructuras organizadas. El principal constituyente de las membranas celulares son los fosfolípidos, moléculas anfifílicas formadas por una cabeza cargada de fosfato y dos colas hidrocarbonadas. En el laboratorio, el acoplamiento de reacciones en el espacio y el tiempo se inicia con el diseño y síntesis de un microentorno donde la conversión pueda desarrollarse, esto es, un reactor. Las micelas, microemulsiones, vesículas u otras asociaciones de moléculas forman parte de un grupo de sencillos reactores a partir de los cuales es posible imitar el comportamiento de sistemas más complejos. En estos sistemas, puede cambiar la velocidad de los procesos, el mecanismo por el que transcurren o incluso la morfología y el tamaño de los productos formados. Con respecto a esta segunda categoría, en los Capítulos 6, 7 y 8 de la memoria se trata la reactividad en microemulsiones de agua en aceite. En particular se estudian reacciones de hidrólisis en las que el agua participa activamente en la reacción y que permiten, por lo tanto, investigar las variaciones en las propiedades del agua confinada con respecto a la que se encuentra libre en disolución. Las reacciones se realizan en distintos medios: microemulsiones de AOT/iC8/H2O, microemulsiones de AOT/iC8/H2O en las que se añade una cierta concentración de un catión metálico divalente y microemulsiones de HOT/iC8/H2O, en las que se substituye el contraión Na+ del surfactante AOT por el catión H+.