Hoy en día el diseño y síntesis de receptores de fulerenos es un campo de investigación muy atractivo. Además de su gran importancia en el desarrollo de nuevos materiales en nanotecnología y nanociencia, los receptores de fulerenos también podrían ser cruciales en la separación de fulerenos. Una prometedora estrategia para diseñar nuevos receptores moleculares para fulerenos consiste en usar la complementariedad cóncavo-convexa. Sin embargo, los ejemplos de receptores cóncavos de fulereno son relativamente escasos ya que las moléculas curvadas no siempre son un objetivo sintético fácil debido a sus estructuras tensionadas.
En este contexto, los hidrocarburos policíclicos aromáticos con forma de cuenco, conocidos comúnmente como buckybowls o fragmentos de fulereno, parecen muy atractivos debido a que varios buckybowls han sido sintetizados en los años recientes y a que sus superficies cóncavas pueden ajustarse adecuadamente a la superficie convexa de los fulerenos mediante interacciones π···π cóncavo-convexas de tipo ball-and-socket. En 2007, Sygula y col. presentaron un nuevo tipo de pinzas moleculares (un buckycatcher, C60H28) con tenazas de tipo buckybowl que ha atraído un gran interés por parte de los investigadores debido a su arquitectura ideal para el reconocimiento de fulerenos y a su potencial futura aplicación como fase estacionaria en cromatografía líquida para la separación de fulerenos o como complejo buckycatcher-fulereno en dispositivos fotovoltaicos (A. Sygula et al. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3842).
A pesar de su gran interés, el número de estudios teóricos acerca de interacciones π···π cóncavo-convexas entre buckybowls y fulerenos es bastante limitado debido al reciente descubrimiento de estas estructuras, a su gran tamaño, y especialmente, al hecho de que hasta hace pocos años no había opciones satisfactorias para el cálculo preciso de interacciones no covalentes entre moléculas de gran tamaño.
Por esa razón, el objetivo de esta tesis doctoral ha sido llevar a cabo un estudio teórico exhaustivo de las interacciones π···π cóncavo-convexas entre buckybowls y fulerenos para lograr un mejor conocimiento de los sistemas supramoleculares existentes y para guiar el diseño de nuevos sistemas más efectivos y/o selectivos. En esta tesis doctoral nosotros hemos ideado buckycatchers con energías de coordinación (con el C60) hasta 2,6 veces mayor que la del buckycatcher original, alcanzando casi -100 kcal/mol.
