Reversible molecular encapsulation in self-assembled and mechanically locked containers with polar interior

Abstract

The present thesis work dealt with the study of the polar interiors of self-assembled homocapsules based on aryl-extended calix[4]pyrrole scaffolds, as well as the anisotropic polar interior of a mechanically locked calix[4]arene-calix[4]pyrrole heterocapsule. The properties of the internal cavities of the receptors were probed through the inclusion of different molecules known as guests. Homologous series of aliphatic N-oxides were used in encapsulation experiments to evaluate the size modification and adaptability exhibited by the aromatic cavity enclosed in both systems. Moreover, new super aryl-extended calix[4]pyrroles were synthesized by the elongation of the aromatic walls of aryl-extended calix[4]pyrroles yielding a substantial increased volume of the internal cavity. Additionally, the preparation of an unprecedented calix[4]pyrrole – calix[4]pyrrole molecular container having the two hemispheres mechanically linked was achieved. This capsule features a sizeable increase of its internal volume when compared to the previous calix[4]arene-calix[4]pyrrole molecular container. Both mechanically locked capsules displayed a bis-[2]-catenane topology. Furthermore, the new mechanically locked homo-dimer possesses polar functionalization at the closed ends of both hemispheres.

En la presente tesis se han estudiado las cavidades polares de cápsulas autoensambladas basadas en estructuras de calix[4]pirrolesaril-extendidos, así como también las cavidades de cápsulas formadas por dos hemisferios distintos, uno de calix[4]areno y otro de calix[4]pirrol que se encuentran mecánicamente entrelazados, mediante la encapsulación de distintos tipos de moléculas a las cuales llamamos huéspedes. Series homólogas de N-óxidos alifáticos se utilizaron en los experimentos de encapsulación para evaluar la modificación del tamaño de cavidad y la adaptabilidad exhibida por la cavidad aromática en los dos sistemas capsulares. Además, se ha sintetizado nuevoscalix[4]pirroles super extendidos mediante la elongación de las paredes aromáticas de los anteriormente conocidoscalix[4]pirroles aril-extendidos, lo que ha repercutido en un considerable incremento del volumen de interno de la cavidad. Asimismo, se ha logrado sintetizar un contenedor molecular basado en dos moléculas de calix[4]pirroles en el cual los dos hemisferios están mecánicamente unidos, del mismo modo que lo estaban en la anterior cápsula formada por un calix[4]areno y un calix[4]pirrol. La obtención de esta nueva cápsula molecular ha supuesto un aumento de volumen con respecto a la anterior cápsula también enlazada mecánicamente. Los dos contenedores moleculares descritos presentan una topología de bis-[2]-catenano. La nueva cápsula molecular posee una funcionalización polar interior en los dos hemisferios, una diferencia con respecto a la anterior.