Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, la Universidad de Cambridge y la Universidad de Copenhague han construido una nanojaula autoensamblada con un nanoespacio muy inusual: sus paredes están hechas de moléculas antiaromáticas, que generalmente se consideran demasiado inestables para trabajar.Al anular las suposiciones sobre los límites de la ingeniería nanoquímica, el estudio crea un nanoespacio completamente nuevo para que los científicos lo exploren. Las cavidades del tamaño de un nanómetro ya están encontrando una gama de aplicaciones útiles en química, medicina y ciencias ambientales.
Científicos como Masahiro Yamashina del Instituto de Tecnología de Tokio JSPS Overseas Research Fellow, en ese momento y Jonathan R. Nitschke de la Universidad de Cambridge, informando su trabajo en la revista Naturaleza , describa la construcción de un nuevo tipo de nanoespacio dentro de "una jaula autoensamblada compuesta por cuatro iones metálicos con seis paredes antiaromáticas idénticas"
Hasta ahora, muchos equipos han desarrollado nano jaulas con paredes aromáticas, pero ninguna con compuestos antiaromáticos, debido a los desafíos que plantea su inestabilidad inherente. La aromaticidad se refiere a una propiedad de los compuestos orgánicos en forma de anillo que los hace altamente estables, mientras que la antiaromaticidad describecompuestos que son mucho más reactivos, debido a una diferencia en el número de los llamados electrones \ beta compartidos por el anillo. Para un resumen rápido de las diferencias entre los dos tipos de compuestos, consulte las pantallas de moléculas antiaromáticas que registran la conductancia eléctrica.
La búsqueda del equipo de un bloque de construcción adecuado para su nanojaula los llevó a un estudio de 2012 realizado por Hiroshi Shinokubo y sus compañeros de trabajo en Japón. Este estudio informó la síntesis de un compuesto antiaromático inusualmente estable a base de níquel llamado norcorrol. Luego, dibujandosobre Jonathan R. Nitschke y la experiencia de su grupo en el autoensamblaje de subcomponentes, el equipo logró construir una jaula de tres nanómetros de diámetro con un esqueleto de norcorrol.
Para investigar el grado de antiaromacidad dentro de la jaula, el equipo realizó cálculos de desplazamiento químico independiente del núcleo NICS. Los resultados indicaron que los paneles de norcorrol parecen trabajar juntos para mejorar la antiaromacidad. El valor de NICS fue consistentemente alto en la parte centralde la jaula, lo que sugiere que los paneles se refuerzan entre sí.
El entorno único dentro de la jaula se probó aún más encapsulando una serie de moléculas huéspedes, comenzando con el coroneno que ya se ha encapsulado dentro de la jaula aromática.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que cuando se exponen a un campo magnético externo, las moléculas huéspedes en una jaula de paredes aromáticas experimentarían un efecto de protección, mientras que las de una jaula de paredes antiaromáticas experimentarían un efecto de deshield.
Según lo predicho por la teoría, los análisis de espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN revelaron un efecto deshielding atribuible a las paredes antiaromáticas.
Todas las moléculas invitadas probadas en el estudio mostraron un cambio químico significativo en el campo, un indicador del grado de deshielding. Las diferencias de desplazamiento variaron de 0.7 a 14.9 partes por millón. De estas, una nanocinta de carbono mostró el mayor grado de cambio en el campo observado así quelejos resultante de un ambiente antiaromático.
Los investigadores dicen que la jaula puede considerarse como un nuevo tipo de reactivo de cambio de RMN, lo que significa que podría ser una herramienta útil para el análisis estructural, es decir, para interpretar las mejores estructuras de compuestos orgánicos.
El trabajo futuro se centrará en investigar la reactividad química dentro del nanoespacio.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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