Corrientes de anillo aromáticas y antiaromáticas en una nanoreda molecular

Área de la Ciencia:

• Química supramolecular
• Química Física y Orgánica
• Mecánica Cuántica

Sus antecedentes:

• Las moléculas aromáticas y antiaromáticas exhiben deslocalización de electrones y corrientes de anillo distintas (diátrópicas y paratrópicas, respectivamente).
• Las corrientes persistentes en anillos mesoscópicos comparten similitudes con las corrientes de anillos moleculares, pero se estudian en diferentes regímenes de tamaño.
• La relación entre la aromaticidad molecular y la coherencia cuántica en los anillos mesoscópicos sigue siendo poco conocida.

Objetivo del estudio:

• Investigar las corrientes de anillo en moléculas de tamaño intermedio, cerrando la brecha entre los sistemas moleculares y mesoscópicos.
• Explorar la conexión entre la aromaticidad y los efectos de coherencia cuántica en sistemas macrocíclicos.
• Demostrar la adaptabilidad del comportamiento aromático/antiaromático mediante la manipulación del estado de oxidación.

Principales métodos:

• Se empleó la espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) para sondear las propiedades electrónicas.
• Los cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) se utilizaron para modelar y comprender la estructura electrónica.
• La investigación se centró en un complejo de plantilla de seis porfirinas con un diámetro de 2,4 nm.

Principales resultados:

• El nanoring de seis porfirinas exhibió un comportamiento antiaromático (80 electrones π) en su estado de oxidación 4+.
• El mismo nanoring mostró un comportamiento aromático (78 electrones π) en su estado de oxidación 6+.
• El estado antiaromático mostró una sensibilidad paramagnética significativa sin electrones no emparejados.

Conclusiones:

• El ajuste del estado de oxidación de un macrociclo puede promover corrientes de anillo globales al suprimir las corrientes de componentes locales.
• Este estudio demuestra la aromaticidad y la antiaromaticidad en una molécula de circunferencia de 7,5 nm a temperatura ambiente.
• La coherencia cuántica puede persistir en marcos moleculares sorprendentemente grandes, expandiendo el alcance de los estudios de aromaticidad.