Nuevos sistemas supramoleculares: compuestos de inclusión de matrices binarias de urea y tiourea

Abstract

Esta tesis constituye una incursión y contribución al conocimiento de la química supramolecular y de la química de las interacciones sutiles en el ámbito de compuestos polimoleculares derivados de las matrices binarias de urea y tiourea. Se sintetizaron y caracterizaron los compuestos de inclusión de las matrices aniónicas urea/cloruro, urea/bromuro, urea/yoduro, tiourea/cloruro, tiourea/bromuro, tiourea/yoduro incorporando como huésped el catión diquinuclidonio. Las matrices están formadas por unidades de urea o tiourea que se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno y puentes de halógeno. Las uniones entre las matrices y los huéspedes son débiles, de naturaleza no específica. Los compuestos obtenidos se caracterizaron a través de las técnicas difracción de rayos-X en muestras policristalinas y monocristal, análisis térmico diferencial (DTA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), termogravimetría (TG), 1 H y 13 C-RMN en solución y 1 H–RMN en sólido, espectroscopía infrarroja e impedancia compleja. Todos estos compuestos presentan propiedades estructurales conmensuradas. Las sustancias obtenidas en general poseen estructuras características diferentes de los clatratos típicos, excepto aquéllas de las matrices tiourea/cloruro y tiourea/bromuro que presentan canales hexagonales. Tiourea/yoduro, urea/bromuro y urea/yoduro presentan estructuras laminares. Urea/cloruro posee una estructura particular con una matriz de tipo bicanal. Estimaciones de las propiedades conductoras de los compuestos sintetizados demostraron que estos se comportan como poco conductores y anisótropos. La conductividad varía de acuerdo al ambiente en que se realicen los experimentos, esto es, vacío, humedad y temperatura. Como valores extremos se obtuvieron 1.13 x 10 -4 para urea-bromuro/diquinuclidonio en sistema abierto a 77ºC y 4.82 x 10 -11 para tiourea-bromuro/diquinuclidonio al vacío y 25ºC, ambas medidas en pastillas. Los compuestos sintetizados no descomponen antes de la fusión y la destrucción de la matriz y pérdida de huésped ocurre generalmente en ese punto. Todos los compuestos obtenidos en esta tesis muestran un efecto motriz muy particular al romperse la matriz en presencia de solventes como agua o dimetilsulfóxido, producido por el efecto de abandono acelerado del huésped. Lo anterior es acompañado de la aparición de un color rosado en presencia de fenolftaleina como indicador. También se sintetizó y caracterizó el compuesto binario de tiourea con quinuclidina cuya estructura no estaba reportada, se trata de una estructura típica de compuesto binario tipo túnel de tiourea. Se pudo demostrar experimentalmente por 13 C CP-MAS un equilibrio al interior de la matriz de tiourea de un compuesto binario a través de un desplazamiento de huéspedes, sin ocurrir la destrucción de la matriz. Intentos de síntesis de compuestos de inclusión ternarios halogenados de urea y tiourea con fosfinas aromáticas y cíclicas no aromáticas fueron infructuosos, lo mismo aconteció con éteres corona litiados.