Aprovechamiento de interacciones secundarias para fortalecer enlaces de hidrógeno en rosetas triméricas

Abstract

A diferencia de los materiales convencionales en donde se involucra la formación de enlaces covalentes (ej., la polimerización), la síntesis de materiales supramoleculares involucra principalmente la formación de interacciones moleculares. Un ejemplo ampliamente estudiado son las llamadas rosetas supramoleculares, las cuales están formadas por moléculas orgánicas unidas por puentes de hidrógeno (PH), y que se utilizan para obtener materiales en una y en dos dimensiones, como nanocables y monocapas moleculares, respectivamente. En este contexto, la modulación de los PH resulta desafiante en la síntesis no covalente para el desarrollo de sistemas más estables y más robustos. Con este objetivo, en este trabajo se investigó la capacidad de modular la fuerza de los PH dentro de rosetas triméricas (AB3) modificando el espaciador molecular entre las caras del monómero AB de tipo Janus, donde A y B son anillos de 2-Piridona fusionados. Mediante cálculos de la teoría del funcional de la densidad, se analizaron cinco moléculas con cuatro espaciadores moleculares (n) entre ambos lados (AnB) y fragmentos reducidos de los mismas. Utilizando análisis de descomposición energética combinados con análisis de la densidad de carga electrónica, encontramos que las interacciones secundarias entre átomos vecinos distantes pueden aumentar significativamente la energía de enlace del dímero y el trímero mientras que dejan los PH casi sin cambios. La elección del espaciador resulta clave para maximizar la estabilidad de la roseta. En conclusión, usando un espaciador (n) como la dihidropiridina se logra aumentar la energía de unión de la roseta AB3 de −45,6 a −67,6 kcal/mol en AnB3, siendo las interacciones secundarias las responsables de este incremento en la estabilidad.