Anillos moleculares de Borromeo - Molecular Borromean rings

Los anillos moleculares de Borromeo son un ejemplo de una arquitectura molecular entrelazada mecánicamente en la que tres macrociclos están entrelazados de tal manera que romper cualquier macrociclo permite que los demás se disocien. Son los ejemplos más pequeños de anillos borromeos . La síntesis de anillos de Borromeo moleculares fue reportada en 2004 por el grupo de J. Fraser Stoddart . El llamado Borromeato está formado por tres macrociclos interpenetrados formados a partir de la reacción entre compuestos de 2,6-diformilpiridina y diamina , complejados con zinc .

Esquema de un anillo borromeo molecular.
Estructura cristalina informada por Stoddart

Este compuesto se sintetizó a partir de dos componentes básicos: 2,6-diformilpiridina (una piridina con dos grupos aldehído ) y una diamina que contiene un grupo 2,2'-bipiridina . Se añade acetato de zinc como molde para la reacción, lo que da como resultado un átomo de zinc en cada uno de un total de 6 sitios de complejación pentacoordinada. Se agrega ácido trifluoroacético (TFA) para catalizar las reacciones de formación de enlaces imina . La preparación del borromeato de tres anillos involucra un total de 18 moléculas precursoras y solo es posible porque los bloques de construcción se autoensamblan a través de 12 interacciones aromáticas pi-pi y 30 enlaces dativos de zinc a nitrógeno . Debido a estas interacciones, el borromeato es termodinámicamente el producto de reacción más estable de potencialmente muchos otros. Como consecuencia de que todas las reacciones que tienen lugar son equilibrios , el Borromeato es el producto de reacción predominante.

Síntesis de un anillo en el sistema de anillo borromeo a partir de 2,6-diformilpiridina y una diamina en presencia de acetato de zinc y TFA. El sistema de anillos consta de tres de estos anillos entrelazados

La reducción con borohidruro de sodio en etanol proporciona el Borromeand neutro . Fiel a un sistema borromeo, la escisión de un solo enlace imina (a una amina y un acetal ) en esta estructura rompe el enlace mecánico entre los tres macrociclos constituyentes, liberando los otros dos anillos individuales.

De izquierda a derecha: complejo de zinc con grupo piridina y grupos bipiridina ortogonales en borromeato. Reducción a Borromeo y con remoción de coordinación de zinc. Enlace de escisión de imina a acetal por acción del etanol

La síntesis orgánica de este compuesto aparentemente complejo es en realidad bastante simple; la razón por la que el grupo Stoddart lo ha sugerido para un experimento en el aula en una escala de gramos.

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Referencias

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