Control remoto de la quiralidad en materiales nanoporosos por luz polarizada circularmente

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química supramolecular
• La fotoquímica

Sus antecedentes:

• El control de la quiralidad molecular dinámicamente es un desafío significativo, especialmente durante procesos como la fotoisomerización que generalmente producen mezclas racémica.
• El aislamiento de enantiómeros específicos es crucial para aprovechar las propiedades específicas de los enantiómeros, pero lograrlo de manera selectiva sigue siendo difícil.
• La quiralidad en las moléculas a menudo se pierde o se suprime en la solución o en la isomerización, lo que requiere nuevos métodos para su control e inducción.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sólido nanoporoso capaz de controlar dinámicamente e inducir la quiralidad utilizando luz polarizada circularmente (CPL).
• Investigar el enriquecimiento enantioselectivo de isómeros quirales dentro de un andamio metal-orgánico (MOF).
• Explorar el potencial de la CPL para la resolución quiral y el almacenamiento de información en materiales en estado sólido.

Principales métodos:

• Síntesis de un marco metálico-orgánico (MOF) funcionalizado con enlaces de azobenceno fluorado fotointercambiables.
• Estudios de fotoisomerización utilizando luz no polarizada y polarizada circularmente (CPL) con diferentes longitudes de onda (verde y violeta).
• Caracterización de las conformaciones moleculares y el enriquecimiento enantiomérico utilizando técnicas experimentales y cálculos DFT de primer principio.

Principales resultados:

• Se demostró que la luz polarizada circular (CPL) induce la fotorresolución quiral en el MOF basado en azobenzeno, lo que lleva a materiales ópticamente activos.
• CPL derecha enriquecida selectivamente con enantiómeros específicos (por ejemplo, enantiómeros S de isómeros R), demostrando un control reversible y dependiente de la ligereza.
• Los cálculos de DFT y la verificación experimental confirmaron que el andamio MOF estabiliza las conformaciones quirales no planas tanto para los isómeros trans como para los cis azobenzenos, a diferencia del isómero trans achiral plano en solución.

Conclusiones:

• La reticulación de los enlaces dentro del MOF es esencial para permitir la fotorresolución quiral, un fenómeno que no se observa en la solución.
• Este estudio demuestra con éxito la inducción de la quiralidad y la actividad óptica en materiales sólidos utilizando CPL.
• Los hallazgos abren nuevas vías para las técnicas de resolución quiral y las aplicaciones potenciales en el almacenamiento de información óptica.