Isostructural β-ketoenamine and imine based cofsemission sensing and catalysis

Resumen

Los “Covalent Organic Frameworks” (COFs) son unos materiales formados a partir de la condensación de moléculas orgánicas y formados por tanto por elementos ligeros unidos por enlaces covalentes. Estos enlaces covalentes poseen una direccionalidad que permite generar redes periódicas y ordenadas. Durante la última década han sido muchos los diferentes enlaces que se han desarrollado para la síntesis de estos materiales. Siendo los COFs basados en enlaces que involucran átomos de nitrógeno los que mayor desarrollo han experimentado. Entre estos los que caben destacar principalmente son los COFs basados en los enlaces imina y β -cetoenamina. Estas dos familias de COFs pese a ser muchas veces similares en estructura han demostrado poseer unas propiedades diferenciadas y comportarse de forma muy diferente frente a las diferentes aplicaciones para las que se han utilizado. Así, en la presente tesis se lleva a cabo la comparación en propiedades y su funcionamiento para diferentes aplicaciones tales como detección de contaminantes o catálisis de varias parejas isoestructurales de COFs basados en enlaces imina y β-cetoenamina. El primer capítulo consiste en una introducción a la vanguardia en el campo de los COFs. Este capítulo presentará una visión general de los muy variados aspectos de estos materiales tales como su diseño, síntesis, propiedades o métodos de procesamiento empleados hoy en día. En el Segundo capítulo de esta tesis se describe la síntesis de dos nuevos COFs basados en enlace imina y β-cetoenamina, que incorporan pirenos en la estructura de su red. Estos dos materiales muestran una fluorescencia en estado solida mediada por el apilamiento de sus capas. Este apilamiento depende a su vez del tipo de enlace en que esté basado el material. El tercer capítulo describe el procesamiento de los dos COFs descritos en el capítulo anterior mediante exfoliación en fase líquida en agua y la diferente respuesta de estos materiales frente a la misma en función de la naturaleza de sus enlaces. En coloide de COF en agua obtenido mediante este método es además probado como sensor químico frente a varios contaminantes de agua tales como compuestos nitroaromáticos o colorantes orgánicos. En el capítulo 4 se describe un nuevo método de síntesis en condiciones suaves para un COF basado en enlaces β-cetoenamina. A este material y a su análogo isoestructural basado en enlaces imina se les introduce cobre mediante dos nuevos métodos. Éstos involucran condiciones suaves y tratan de explotar la forma gelificada en la que ambos materiales se obtienen en un primer estadio de su síntesis. Los materiales una vez incorporado el cobre se emplearon como catalizadores heterogéneos para una reacción de cicloadición 1,3-dipolar.