Tautomería de valencia en moléculas con número par de electronestransición térmica al estado electrónico triplete inducida por un cambio conformacional. Nuevos materiales con comportamientos ferromagnéticos

Resumen

Se han sintetizado una nueva familia de moléculas, puramente orgánicas y con número par de electrones, que presentan propiedades paramagnéticas. El trabajo de esta tesis ha consistido en conocer el fundamento por el cual estas moléculas, aparentemente de capas cerradas, muestran la respuesta típica de un radical. Inicialmente, estas moléculas consisten en la unión covalente entre la nitroacridina y el benzotiazol a través de un nitrógeno puente. Estos sistemas del tipo dador-aceptores se estudiaron por sus propiedades ópticas no lineales. No obstante, se observó en ellas un comportamiento parecido al de un radical libre. Estas moléculas presentaban una respuesta intensa a la resonancia paramagnética electrónica (RPE) y magnetización en el intervalo de temperaturas de entre 4 y 300 K en estado sólido. Se sintetizaron una gran variedad de moléculas con el objetivo de definir la unidad mínima necesaria para que se presentara la característica estructural deseada, así como simplificar al máximo las moléculas para poder hacer un estudio teórico-computacional que permitiese conocer este nuevo fenómeno. Este estudio reveló como a partir de la torsión a 90º del doble enlace entre el nitrógeno puente y los diferentes heterociclos, N=C, se obtenía la molécula en el estado electrónico fundamental triplete. A partir de un cambio conformacional y una transición electrónica se llegaba a un mínimo en la superficie de energía potencial de la molécula en el estado dirradicalario. Esta transición se produce mayoritariamente de forma térmica, por tanto a partir de modos normales de vibración, contrariamente a lo que convencionalmente se cree para moléculas con número par de electrones. Para comprobar el modelo teórico establecido se prepararon más moléculas en las que se forzaba la no planaridad del sistema, de manera que la ruptura del doble enlace indicado estuviera favorecida e hiciera más accesible la transición al estado triplete. Se buscaron otras moléculas que pudieran presentar la unidad fundamental responsable del fenómeno aquí descrito. Se encontraron dos ejemplos: el cromóforo de la proteína verde fluorescente (GFP), ampliamente utilizado como marcador celular en procesos biológico, y otra molécula de gran interés farmacéutico, el Dasatinib, usada en el tratamiento de diferentes tipos de cáncer. Éstos mostraron el mismo tipo de señal en la RPE y en las curvas de magnetización. Por tanto, esta propiedad no es exclusiva de una familia de moléculas, sino que la unidad mínima responsable de este fenómeno paramagnético es común en un gran número de moléculas, también presentes en diferentes procesos biológicos. Por tanto, se abre una puerta a un de moléculas con importancia tanto en química de materiales como en procesos biológicos y farmacéuticos.