Activación electroquímica de interruptores moleculares en sistemas fotocrómicos y ácido-base

Abstract

En los últimos años se ha dedicado gran esfuerzo al estudio de moléculas cuyas propiedades físico-químicas pueden ser controladas reversiblemente mediante un estímulo externo. Estos sistemas reciben el nombre de interruptores moleculares, debido a su capacidad de interconvertir entre dos estados diferenciados, “On” y “Off”. Los interruptores moleculares muestran propiedades muy importantes que los hacen prometedores candidatos para una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, estos sistemas moleculares están diseñados para ser aplicados en la construcción de sistemas de almacenamiento de datos, válvulas y máquinas moleculares, sensores (bio)químicos, sensores térmicos y sistemas de administración controlada de fármacos. En general, los interruptores moleculares pueden responder a distintos tipos de estímulos, tales como estímulos ópticos, eléctricos, magnéticos, térmicos o químicos. Entre ellos, el uso de fotones y electrones para promover la interconversión entre los dos estados del interruptor es de especial interés. Aunque toda esta amplia gama de propiedades pueden utilizarse para la detección selectiva de los diferentes estados del interruptor, se ha seleccionado la fluorescencia debido a su carácter no invasivo, alta sensibilidad y bajo límite de detección. Esta Tesis Doctoral hace referencia al estudio de dos familias muy prometedoras tales como la de los metaciclofan-1-enos, dihidropirenos y la de los compuestos zwiterionic espirocíclicos de Meisenheimer, que pueden actuar como interruptores foto-electroquímicos interruptores por activación con luz, electricidad o reacción química.

Extensive research has been recently devoted to the study of molecules whose physicochemical properties can be reversibly switched as response to an external stimulus. These systems are named as molecular switches due to their ability to be interconverted between an “Off” and an “On” states. Molecular switches show very relevant properties that make them promising candidates for a wide variety of applications. For instance, these molecular systems are envisaged to be applied in the construction of data storage devices, molecular valves and machines, (bio)chemical sensors, thermal sensors and drug delivery systems. In general, molecular switches may respond to different type of stimuli, such as optical, electrical, thermal, magnetic, or chemical stimuli. Among them, the use of photons or electrons to promote the interconversion between the two states of the switch is of special interest. Although all this wide range of properties can be used for selective detection of the states of the switch, fluorescence sensing is often preferred due to its non-invasive character, high sensitivity and low detection limit. This thesis shows studies of a very promising families such as metacyclophan-1- enes, dihydropyrenes and zwiterionic spirocyclic Meisenheimer complex, which can act as photoelectrochemical switches trigger either by light, electricity or chemical reaction.