Cateranos y Rotaxanos

Instituto tecnológico de Tuxtla Gutiérrez

 Alumnos: Ruiz Aguilar Víctor Eduardo

Materia: Química

Catedrático: Montoya Magaña José Manuel

1° semestre grupo “B”

Ingeniería Electrónica

Especialidad: Comunicación

Salón: Q5 Trabajo: investigación de Catenanos y Rotaxanos.

C a te n a n o s y R o t a x a n o s Los primeros catenanos y rotaxanos fueron sintetizados en la década de 1960, pero no fue sino hasta hace unos años que se empezaron a considerar estas estructuras como posibles fuentes de una aplicación importante. Al principio, la síntesis de este tipo de estructuras era muy difícil ya que se utilizaban únicamente fuerzas intermoleculares e interacciones ácido-base para dirigir la reacción. Sin embargo, en la actualidad ya no existen ese tipo de impedimentos ya que se han diseñado métodos de síntesis que i ncorporan metales de transición para dirigir la reacción. Uno de los metales más empleados para esto es el cobre en estado de oxidación (I). Las estrategias más comunes consisten en formar un complejo con fragmentos coordinantes acíclicos para luego cerrar los fragmentos mediante una reacción de sustitución u otro tipo de reacción. El centro metálico puede ser removido posteriormente formando una sal insoluble con otro ligante para obtener el catenano libre.

La idea de producir motores moleculares con este tipo de estructuras proviene del estudio del mecanismo de la contracción muscular. En las células musculares existen arreglos en forma de fibras, con un filamento de miosina rodeado de filamentos de actina. El movimiento ocurre por deslizamiento de los filamentos impulsado por la hidrólisis del ATP. Haciendo una analogía con esta función biológica, se han preparado estructuras moleculares que presenten este tipo de movimiento. Uno de los sistemas más prometedores son los polipirroles que permiten doblar un polímero sólido en una dirección u otra dependiendo de la corriente eléctrica aplicada. Los rotoxanos se basan en el mecanismo de los sarcómeros del músculo, y el ciclo central no permite que la cadena en forma de mancuerna se deslice completamente fuera del sistema. Sin embargo un método químico interesante consiste en el intercambio de centros metálicos en un catenano. Para esto es importante que los ciclos tengan varios átomos donadores. Es posible intercambiar un ion metálico con un número de coordinación por otro con mayor número de coordinación (por ejemplo Cu(I) y Zn(II)). Esto produce un movimiento de estiramiento y contracción.

CATENANOS La palabra catenano deriva de la palabra latina catena que significa en cadena. Los catenanos son moléculas formadas por dos o más anillos entr elazados. En el caso de entrelazarse varios anillos, la estructura tomará forma de cadena, siendo cada macrociclo, un eslabón de la misma. Los anillos pueden ser distintos o iguales. Sin son iguales estamos en presencia de un catenano homocíclico, si son distintos se trata de un catenano heterocíclico. Los catenanos son isómeros topológicos de los anillos que lo componen, dado que aunque giremos los anillos y los sometamos a diferentes fuerzas, no es posible separarlos sin romper uno de los dos anillos interfijados.

ROTAXANOS Los rotaxanos están formados por uno o varios anillos atravesados por una estructura lineal, que en cada extremo tiene unida una molécula grande que cumple la función de evitar que los anillos se escapen. Los rotaxanos no son isómeros topológicos de sus componentes por separado, debido a que si agrandáramos los anillos infinitamente (esto sólo es posible desde el punto de vista matemático, no es posible hacerlo físicamente), sería posible liberar los anillos, sacarlos de la estructura en la que se hallan enlazados, dado que su diámetro sería más grande que el de la molécula que se halla en los extremos de la estructura lineal, actuando como stop per.