Figura 1. Formación del complejo huésped-huésped entre un cristal de pilar activado [5] arenos y una masa fundida de poli (óxido de etileno). Crédito:Universidad de Kanazawa
Investigadores de la Universidad de Kanazawa informan en Comunicaciones de la naturaleza que un cristal de moléculas conocido como pilar [5] arenos puede formar un compuesto huésped-huésped con polímeros de poli (óxidos de etileno). El efecto se puede utilizar para seleccionar polímeros con diferentes pesos moleculares y grupos terminales.
Cuando los polímeros están confinados en canales unidimensionales (1-D), se comportan de manera diferente. Su dinámica cambia, y pueden unirse químicamente al canal circundante. Un equipo de investigadores dirigido por Tomoki Ogoshi de la Universidad de Kanazawa ha demostrado ahora que tal confinamiento 1-D, proporcionado por un cristal molecular de los llamados pilares activados [5] arenos, se puede utilizar para capturar selectivamente diferentes tipos de polímeros.
Los científicos estudiaron la unión huésped-huésped ("complejación") entre el pilar activado [5] arenos (abreviado "P5") y los polímeros de poli (óxido de etileno) (abreviado "PEO"). P5 es una molécula que consta de 5 unidades orgánicas idénticas con un anillo de benceno, con forma pentagonal. El bloque de construcción monomérico de PEO es O-CH 2 -CH 2 ; Los PEO con 100 o más monómeros se pueden sintetizar fácilmente.
La complejación huésped-huésped se logró fundiendo primero PEO a 80 ° C, y luego sumergir las moléculas de P5 activadas secando los solvatos en la masa fundida. Mediante mediciones de espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN), Ogoshi y sus colegas pudieron demostrar que las moléculas de PEO fueron absorbidas por la estructura P5. Los experimentos de difracción de rayos X mostraron que la estructura cristalina de las moléculas P5 se había transformado en una red con canales.
Luego, los investigadores observaron lo que sucedió con una mezcla de PEO que constaba de varios números de monómeros. La cantidad de bloques de construcción afecta el peso:cuantos más monómeros, cuanto más pesado es el polímero. Ogoshi y sus colegas descubrieron que los PEO más pesados se absorbían en mayores cantidades, mostrando que el huésped P5 puede seleccionar PEO con una fracción de masa alta de una mezcla polidispersa. Mediante simulaciones por ordenador, fue posible atribuir este hallazgo a un aumento de la energía de enlace para los PEO más grandes (más pesados).
Los científicos también investigaron el efecto del grupo final de PEO. La absorción de PEO más rápida se observó para los grupos terminales metoxi (O-CH 3 ), para lo cual se alcanzó un estado de equilibrio después de 3 minutos. Para grupos terminales OH y NH2, los tiempos para alcanzar el equilibrio fueron 10 y 20 minutos, respectivamente. La captación de PEO con COOH como grupo final fue lenta.
La observación de Ogoshi y sus colegas de que los cristales de P5 pueden realizar un fraccionamiento de alta masa a partir de mezclas de polímeros con una amplia distribución de peso molecular es importante porque, citando a los científicos, "Los polímeros de alto peso molecular generalmente exhiben características superiores, como una mayor estabilidad térmica, propiedades mecánicas mejoradas, y mayor cristalinidad en comparación con los polímeros de bajo peso molecular ".
Pilar [n] arenes
Pilar [n] arenes, denominados colectivamente pillararenes (y a veces pillarenes), son moléculas orgánicas cíclicas que constan de n unidades de hidroquinona, que puede ser sustituido. Hidroquinona, también conocido como quinol, tiene la fórmula química C 6 H 4 (OH) 2 . Consiste en un anillo de benceno con dos grupos hidroxilo (OH) unidos a él en lados opuestos del hexágono de benceno.
El primer pillarareno fue sintetizado en 2008 por Tomoki Ogoshi y sus colegas de la Universidad de Kanazawa. Se eligió el nombre pillarareno porque las moléculas tienen forma cilíndrica (en forma de pilar) y están compuestas por restos aromáticos (arenos).
Ahora, Ogoshi y sus colegas han demostrado que los cristales de n =5 pilararenos pueden absorber polímeros de poli (óxido de etileno) de forma selectiva.
Poli (óxido de etileno)
Poli (óxido de etileno) (PEO), también conocido como poli (etilenglicol) (PEG) y polioxietileno (POE), es un polímero de fórmula H- (O-CH 2 -CH 2 ) norte -OH, con n el número de O-CH 2 -CH 2 bloques de construcción (monómeros) en la estructura. Ogoshi y sus colegas han demostrado ahora que la captación por los cristales de n =5 pilararenos de PEO con n mayor es mayor que para PEO con n menor, que proporciona una función de fraccionamiento de peso molecular.
