Hacer que las moléculas estables sean reactivas a la luz
Modulación de la reactividad de fotociclización de los diaretenos mediante cambios en la aromaticidad del estado excitado del π-enlazador
Investigadores de la Universidad de Linköping han utilizado simulaciones por ordenador para demostrar que las moléculas aromáticas estables pueden volverse reactivas tras absorber la luz. Los resultados, publicados en el Journal of Organic Chemistry, pueden tener aplicaciones a largo plazo en ámbitos como el almacenamiento de energía solar, la farmacología y las máquinas moleculares.
Bo Durbeej, profesor de física computacional en la Universidad de Linköping.
Thor Balkhed/Linköping University
"Todo el mundo sabe que la gasolina huele bien. Esto se debe a que contiene la molécula aromática benceno. Y las moléculas aromáticas no sólo huelen bien: tienen muchas propiedades químicas útiles. Nuestro descubrimiento significa que podemos añadir más propiedades", afirma Bo Durbeej, profesor de física computacional de la Universidad de Linköping.
En la química orgánica normal, el calor puede utilizarse para iniciar reacciones. Sin embargo, una molécula aromática es un hidrocarburo estable, y es difícil iniciar reacciones entre este tipo de moléculas y otras simplemente calentando. Esto se debe a que la molécula ya se encuentra en un estado energético óptimo. En cambio, una reacción en la que se forma una molécula aromática se produce con extrema facilidad.
Los investigadores de la Universidad de Linköping han utilizado ahora simulaciones por ordenador para demostrar que es posible activar moléculas aromáticas utilizando la luz. Las reacciones de este tipo se conocen como reacciones fotoquímicas.
"Es posible añadir más energía usando la luz que usando el calor. En este caso, la luz puede ayudar a que una molécula aromática se convierta en antiaromática y, por tanto, en altamente reactiva. Se trata de una nueva forma de controlar las reacciones fotoquímicas utilizando la aromaticidad de las moléculas", afirma Bo Durbeej.
El resultado fue lo suficientemente importante como para ser destacado en la portada del Journal of Organic Chemistry cuando se publicó. A largo plazo, tiene posibles aplicaciones en muchos ámbitos". El grupo de investigación de Bo Durbeej se centra en las aplicaciones en el almacenamiento de energía solar, pero también ve potencial en las máquinas moleculares, la síntesis molecular y la fotofarmacología. En esta última aplicación, puede ser posible utilizar la luz para activar selectivamente fármacos con grupos aromáticos en un lugar del cuerpo donde se desee el efecto farmacológico.
"En algunos casos, no es posible suministrar calor sin dañar las estructuras circundantes, como el tejido corporal. Sin embargo, debería ser posible suministrar luz", afirma Bo Durbeej.
Los investigadores pusieron a prueba la hipótesis de que era la pérdida de aromaticidad lo que provocaba el aumento de la reactividad, examinando la relación contraria en las simulaciones. En este caso, partieron de una molécula inestable antiaromática y simularon que se sometía a la irradiación de luz. Esto condujo a la formación de un compuesto aromático, y los investigadores vieron, como era de esperar, que la reactividad se perdía.
"Nuestro descubrimiento amplía el concepto de 'aromaticidad', y hemos demostrado que podemos utilizar este concepto en la fotoquímica orgánica", afirma Bo Durbeej.
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