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Esquema gráfico de la estrategia Química de Corte.
Barcelona, 20 de enero de 2022. En la búsqueda de nuevos materiales con excelentes propiedades para aplicaciones específicas, se han desarrollado a lo largo de los años estrategias de síntesis que han permitido un control cada vez más preciso del proceso y, en consecuencia, de su resultado. En la química reticular se utilizan bloques de construcción moleculares específicamente diseñados para crear nuevas estructuras cristalinas porosas, cuyas propiedades están fuertemente relacionadas con la disposición periódica de esos componentes básicos. Estos materiales llamados reticulares incluyen las estructuras metalorgánicas (MOF), las estructuras covalentes-orgánicas (COF) y los poliedros metalorgánicos (MOP).
Un equipo de investigación del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del Sincrotrón ALBA (Barcelona) –coordinado por el Prof. ICREA Daniel Maspoch y el Dr. Inhar Imaz, respectivamente jefe de grupo e investigador senior del Grupo de Nanoquímica y Materiales Supramoleculares del ICN2— ha llevado más allá la aproximación al diseño de estructuras usado en la química reticular, proponiendo una novedosa estrategia de síntesis. En lo que han denominado “Clip-off Chemistry”, es decir “Química de Corte”, se generan nuevos materiales o moléculas rompiendo selectivamente algunos enlaces de materiales reticulares conocidos.
En un artículo publicado recientemente en Angewandte Chemie, estos científicos y científicas han demostrado la validez de su aproximación, modificando MOFs tridimensionales o MOPs cero-dimensionales mediante la ruptura –en lugar de la formación— de enlaces en su arquitectura. Dado que sólo se escinden los enlaces seleccionados, las estructuras resultantes presentan una nueva topología y propiedades diferentes, al tiempo que conservan su dimensionalidad original. Sin embargo, para que esta técnica funcione, el material reticular precursor debe tener grupos alquenos (que son grupos funcionales que contienen uno o más dobles enlaces carbono-carbono) escindibles situados en posiciones específicas de su estructura.
La determinación estructural de los compuestos antes y después de la escisión selectiva de los enlaces es esencial para probar la nueva estrategia de Química de Corte. Los experimentos se realizaron en la línea de luz XALOC del Sincrotrón ALBA, mediante métodos cristalográficos directos. Esta línea de luz, aunque está principalmente enfocada a resolver estructuras de macromoléculas biológicas, está demostrando ser también una excelente herramienta para caracterizar nuevos nanomateriales a partir de técnicas de química supramolecular.
Utilizando por primera vez la Química de Corte, los autores de este trabajo sintetizaron nuevas estructuras moleculares, partiendo de otras ya existentes. Para realizar estas síntesis, se introdujeron químicamente grupos alquenos escindibles en los materiales precursores. En la práctica, se sustituyeron algunos de los enlazadores originales por otros de tamaño y geometría similares que contenían los grupos deseados, es decir, los enlaces rompibles. Tras un tratamiento adecuado, esos enlaces se dividen y lo que queda es una estructura reticular formada únicamente por los circuitos de conexiones que no incluían los grupos escindibles (véase el esquema gráfico).
Por tanto, se proporciona a la comunidad científica una poderosa herramienta para crear nuevos materiales y moléculas. La aplicación de esta técnica a varias estructuras puede conducir a la ingeniería de una plétora de nuevos bloques y estructuras moleculares.
Esta investigación se ha llevado a cabo en el marco del proyecto CLIPOFF-CHEM, financiado por una ERC Advanced Grant de la Comisión Europea (acuerdo de subvención nº 101019003).
Enlace a la noticia original: https://icn2.cat/en/news/4789-clip-off-chemistry-a-powerful-novel-strategy-for-synthesising-new-materials
Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología. El Sincrotrón ALBA forma parte de la red de Unidades de Cultura Científica y de la Innovación (UCC+i) de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) y ha recibido apoyo a través del proyecto FCT-20-15798.
