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En química supramolecular , la encapsulación molecular es el confinamiento de una molécula huésped dentro de la cavidad de una molécula huésped supramolecular (cápsula molecular, contenedor molecular o compuestos de jaula). Ejemplos de molécula huésped supramolecular incluyen carcerandos y fullerenos endoédricos . [1]
Una implicación importante de la encapsulación es que el huésped se comporta de manera diferente a como lo haría si estuviera en solución. La molécula invitada tiende a no ser reactiva y a menudo tiene firmas espectroscópicas distintivas. Compuestos normalmente muy inestables en solución, como los arinos o el cicloheptatetraeno, se han aislado a temperatura ambiente cuando se encapsulan molecularmente.
Donald Cram y sus compañeros de trabajo demostraron uno de los primeros ejemplos de encapsulación de una estructura a nivel molecular ; [1] pudieron aislar ciclobutadieno antiaromático altamente inestable a temperatura ambiente encapsulándolo dentro de un hemicarcero. El aislamiento del ciclobutadieno permitió a los químicos confirmar experimentalmente una de las predicciones más fundamentales de las reglas de la aromaticidad .
En otro ejemplo [2], la jaula consta de un compuesto de grupo tetraédrico de galio estabilizado por 6 ligandos de catecol amida bidentados que residen en los bordes del tetraedro . El huésped es un metaloceno de rutenio (un catalizador organometálico ) de 16 electrones y, por tanto, muy reactivo , con un ligando de ciclopentadienilo (rojo) y un ligando de 1,3,7-octatrieno (azul). La carga total de este anión es 11 y los contraiones son 5 cationes de tetrametilamonio y 6 cationes de potasio . El compuesto de rutenio se descompone en agua en cuestión de minutos, pero encapsulado sobrevive en agua durante semanas.
Los grandes conjuntos de metalos, conocidos como metalaprismas , contienen una cavidad conformacionalmente flexible que les permite albergar una variedad de moléculas invitadas. Estos ensamblajes se han mostrado prometedores como agentes de administración de fármacos a las células cancerosas.
Una aplicación de la encapsulación es el control de la reactividad, la espectroscopia y la estructura. Por ejemplo, la reactividad en estado excitado de la 1-fenil-3-tolil-2-proponanona libre (abreviada A-CO-B) produce los productos AA, BB y AB, que resultan de la descarbonilación seguida de una recombinación aleatoria de los radicales A• y B. •. Mientras que, el mismo sustrato tras la encapsulación reacciona para producir el producto de recombinación controlada AB y productos reordenados (isómeros de A-CO-B). [2]
Otras aplicaciones:
Según el químico especializado en alimentos Udo Pollmer, del Instituto Europeo de Ciencias de la Alimentación y la Nutrición de Múnich , el alcohol puede encapsularse molecularmente en ciclodextrinas , un derivado del azúcar. De esta forma, encapsulado en pequeñas cápsulas, el líquido puede manipularse en forma de polvo. Las ciclodextrinas pueden absorber aproximadamente el 60 por ciento de su propio peso en alcohol. [3] Ya en 1974 se registró una patente estadounidense para este proceso . [4]
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