Un artigo do grupo de investigación do CIQUS liderado polo Profesor Jesús Rodríguez Otero foi seleccionado como portada do último número da revista Physical Chemistry Chemical Physics de la Royal Society of Chemistry (RSC). Este artigo (Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 13206-13214)propón, usando as ferramentas da química computacional, a maneira de deseñar receptores cóncavos para o recoñecemento de fulerenos.
Case 30 anos logo do seu descubrimento, os fulerenos seguen atraendo a atención de moitos investigadores en todo o mundo debido ás súas propiedades únicas e as súas aplicacións nunha ampla gama de campos como a ciencia de materiais ou a medicina. Hoxe en día, un dos campos máis activos na química de fulerenos é a procura de receptores moleculares capaces de formar complexos estables con eles. Estes receptores non só son útiles para illar fulerenos da feluxe, senón tamén para o desenvolvemento de novos materiais para a conversión de enerxía solar, a optoelectrónica, a catálisis ou o desenvolvemento de interruptores moleculares.
Dado que as forzas de dispersión son predominantes na estabilización dos complexos de fulereno, unha estratexia crave para o deseño de novos receptores moleculares é facer uso da complementariedad cóncavo-convexa para maximizar estas forzas. Con todo, os exemplos de receptores de fulereno cóncavas son relativamente escasos dado que as moléculas curvadas non son sempre un obxectivo sintético fácil debido ás súas estruturas tensionadas.
Neste contexto, os hidrocarburos aromáticos policíclicos en forma de cunca, comúnmente coñecidos como buckybowls ou fragmentos de fulereno, parecen moi prometedores debido a que varios buckybowls sintetizaronse nos últimos anos, sendo a súa superficie cóncava moi adecuada para a súa colocación sobre a superficie convexa dos fulerenos a través de interaccións π···π de tipo cóncavo-convexo "ball-and-socket".
Nos últimos anos, o noso grupo dedicouse ao estudo das interaccións cóncavo-convexo entre buckybowls e fulerenos co fin de atopar os factores que maximizan as súas interaccións.
Neste traballo unha serie pinzas moleculares foron evaluadas como posibles receptores do fulereno C60. Para deseñar estas pinzas probáronse tres estratexias diferentes: (1) cambiar as pinzas de coranuleno por outros buckybowls, (2) reemplazar a unión de tetrabenzociclooctatetraeno por un buckybowl (para este propósito empregouse un hexabenzocoroneno con forma de cunca), (3) engadir grupos metilo nas pinzas para favorecer o desenvolvemento de contactos C-H··· π. De acordo cos nosos resultados (realizados co nivel B97-D2/TZVP) os tres enfoques son efectivos, de tal modo que a combinación dos tres da lugar a buckycatchers con enerxías de complexación ata 2.6 veces maior que a do buckycatcher orixinal, alcanzando case -100 kcal mol-1.
Doutra banda comprobouse que o método máis sinxelo B97-D2/TZVP//SCC-DFTB-D pode servir como unha ferramenta de procura rápida para probar novas pinzas moleculares. Con todo, debido a que esta aproximación non reproduce correctamente a enerxía de deformación e a que esta enerxía representa unha contribución importante á enerxía de complejación total dos complexos, é necesaria unha reoptimización posterior cun nivel de cálculo mellor para obter resultados fiables. Esta reoptimización podería ser innecesaria cando se estuden buckycatchers de gran rixidez estructural.