En química , los anillos de Borromeo moleculares son un ejemplo de una arquitectura molecular entrelazada mecánicamente en la que tres macrociclos están entrelazados de tal manera que la ruptura de cualquiera de ellos permite que los demás se disocien . Son los ejemplos más pequeños de anillos de Borromeo . La síntesis de anillos de Borromeo moleculares fue reportada en 2004 por el grupo de J. Fraser Stoddart . El llamado Borromeato está formado por tres macrociclos interpenetrados formados a través de autoensamblaje con plantilla como complejos de zinc . [1]
La síntesis de los sistemas macrocíclicos implica el autoensamblaje de dos bloques de construcción orgánicos : 2,6-diformilpiridina (un compuesto aromático con dos grupos aldehído posicionados orto al átomo de nitrógeno del anillo de piridina ) y una diamina simétrica que contiene un grupo 2,2'-bipiridina meta -sustituido . Se añade acetato de cinc como plantilla para la reacción, lo que da como resultado un catión cinc en cada uno de los seis sitios de complejación pentacoordinados. Se añade ácido trifluoroacético (TFA) para catalizar las reacciones de formación de enlaces iminos . [1] La preparación del borromeato de trianillo implica un total de 18 moléculas precursoras y solo es posible porque los bloques de construcción se autoensamblan a través de 12 interacciones aromáticas pi-pi y 30 enlaces dativos cinc-nitrógeno . Debido a estas interacciones, el borromeato es termodinámicamente el producto de reacción más estable de muchos otros potencialmente. Como consecuencia de que todas las reacciones que tienen lugar son equilibrios , el borromeato es el producto de reacción predominante. [1]
La reducción con borohidruro de sodio en etanol produce el Borromeand neutro . [2] Con el zinc eliminado, los tres macrociclos ya no están unidos químicamente sino que permanecen "mecánicamente enredados de tal manera que si solo se elimina uno de los anillos, los otros dos pueden separarse". [3] El Borromeand es, por lo tanto, un verdadero sistema borromeano ya que la escisión de solo un enlace imino (a una amina y un acetal ) en esta estructura rompe el enlace mecánico entre los tres macrociclos constituyentes, liberando los otros dos anillos individuales. [1] [2] Un borromeand se diferencia de un [3]catenano en que ninguno de sus tres macrociclos está concatenado con otro; si se rompe un enlace en un [3]catenano y se elimina un ciclo, puede permanecer un [2]catenano. [4]
La síntesis orgánica de este compuesto aparentemente complejo es en realidad bastante simple; por esta razón, el grupo de Stoddart lo ha sugerido como una actividad de laboratorio a escala de gramos para cursos de química orgánica de pregrado. [5]
