Síntesis, preparación y caracterización de materiales supramoleculares basados en estructuras de tipo bent-core anfifílicas

Abstract

[ES]: La geometría angular de las moléculas de tipo bent-core ha aportado al campo de los materiales cristal líquido propiedades singulares como obtener orden polar o la posibilidad de inducir quiralidad supramolecular a partir de moléculas aquirales. Aunque los cristales líquidos tienen un gran interés como materiales termótropos, se ha demostrado recientemente que moléculas de tipo bent-core, con un diseño molecular adecuado, son capaces de formar sistemas supramoleculares en distintos disolventes, tales como los agregados y los geles. En la última década ha surgido una tecnología novedosa basada en la manipulación de los fluidos a escala micrométrica, microfluídica, que está siendo utilizada en el autoensamblaje de materiales poliméricos, pero apenas ha sido explorada con moléculas de bajo peso molecular. Por ello en este trabajo se propone utilizar el método de la microfluídica para controlar el autoensamblaje de agregados supramoleculares preparados anteriormente con el método clásico de coprecipitación seguido mediante turbidimetría, con el fin de mejorar la reproducibilidad del proceso de agregación y el control de la morfología de estos sistemas supramoleculares. Para ello se han elegido tres tipos de moléculas: Dendrímeros iónicos (PPI1-B5-4-8 y PPI1-B5-4-14), anfífilos oxietilénicos dendríticos (TEG-D1B5-4-8, TEG-D1B5-10-14) y anfífilos oxietilénicos no dendríticos (TEG-B5-0-14 e isoTEG-B6-0-14), que fueron estudiados en el grupo de investigación y formaban agregados de distintas morfologías y dimensiones. Como parte de este proyecto se han sintetizado de nuevo y caracterizado tres de ellos: PPI1-B5-4-14, TEG-D1B5-10-14 y TEG-B5-0-14. En el estudio comparativo entre el método clásico y el método de microfluídica se ha observado un mayor control en la morfología y las dimensiones de los agregados formados mediante microfluídica, además de una muy significativa rapidez del procesamiento. Por otra parte, se han preparado geles físicos en disolventes de distintas polaridades y estudiando su morfología mediante SEM comprobando que el compuesto TEG-B5-0-14 presenta las mejores cualidades para gelificar tanto en diferentes disolventes como a diferentes concentraciones, generando redes tridimensionales fibrilares.

[EN]: The angular geometry of the bent-core (BC) type molecules has contributed to the field of liquid crystal (LC) materials with singular properties such as providing polar order or the possibility of inducing supramolecular chirality from achiral molecules. Although BC liquid crystals are of great interest as thermotropic materials, it has recently been demonstrated that bent-core type molecules, with a suitable molecular design, are capable of forming supramolecular systems in different solvents, such as aggregates and gels. In the last decade it has emerged a new technique based in the microfluidics manipulation, but it has not been sufficiently explored with low molecular-weight molecules. Therefore, this work proposes to use the microfluidic technology to control the self-assembly leading to supramolecular aggregates that were previously prepared with the classical coprecipitation method followed by turbidimetry. In addition, it is proposed to use the microfluidic technology to improve the reproducibility of the aggregation process and the control of the morphology. Three types of molecules have been selected: ionic dendrimers (PPI1-B5-4-8 and PPI1- B5-4-14), dendritic oxyethylenic amphiphiles (TEG-D1B5-4-8, TEG-D1B5-10-14) and non-dendritic oxyethylenic amphiphiles (TEG-B5-0-14 and isoTEG-B6-0-14), which were previously studied in the research group forming aggregates of different morphologies and dimensions. As part of this project three of them have been again synthesized and characterized: PPI1-B5-4-14, TEG-D1B5-10-14 and TEG-B5-0-14. After comparing both the classical and the microfluidic methods, a greater control has been observed in the morphology and dimensions of the aggregates formed by microfluidics, besides a great save of time of processing. On the other hand, physical gels have been prepared from these compounds in solvents with different polarities and studying their morphology by SEM, proving that compound TEG-B5-0-14 has the best qualities to form gels both in different solvents and at different concentrations, generating three-dimensional fibrillar networks.