BN-arenossíntesis, reactividad y propiedades

Resumen

Tradicionalmente el boro ha tenido un papel fundamental en el campo de la química, como demuestran los trabajos de W. Lipscomb (1976), H. C. Brown (1979) y A. Suzuki (2010), galardonados con el Premio Nobel de química por sus contribuciones en la química del boro. Los compuestos que contienen boro suelen ser potentes herramientas para los químicos sintéticos, si bien es cierto que habitualmente este elemento no es parte de la estructura de las moléculas finales. Sin embargo, recientemente ha aparecido una estrategia para la incorporación del átomo de boro basada en la sustitución de dobles enlaces C=C por enlaces B-N isoelectrónicos. Estos nuevos BN-heterociclos, conocidos comúnmente como azaborinos, son estructuralmente análogos a sus correspondientes derivados totalmente carbonados, pero poseen propiedades físicas y químicas diferentes inducidas por la presencia del dipolo del enlace B¿N. Además, estos nuevos compuestos han demostrado su gran potencial como ligandos en reacciones de acoplamiento cruzado y como emisores orgánicos en dispositivos optoelectrónicos como OLEDs y OFETs. Asimismo, también se han descrito ejemplos de moléculas bioactivas con enlaces B-N, que mejoran las propiedades de sus derivados carbonados. A pesar de que los azaborinos han atraído gran atención en los últimos años, su evolución se ha visto dificultada por la falta de metodologías que permitan su preparación de forma general y empleando condiciones de reacción suaves. Además, los efectos que la sustitución de un enlace C=C por un enlace B-N produce en las propiedades de los compuestos BN-aromáticos no están completamente comprendidos y, en consecuencia, no son fáciles de predecir. Por ello, para que esta prometedora química puede seguir su curso establecer relaciones estructura-propiedades se antoja como un requisito fundamental. En este contexto, en la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo la síntesis de diversos isómeros del fenantreno (un hidrocarburo aromático policíclico) en los que la unidad BN se ha ubicado en diferentes posiciones de la molécula. Posteriormente, se estudiaron en profundidad tanto la reactividad como las propiedades ópticas de todos estos BN-isómeros y se compararon con las de los otros BN-fenantrenos previamente sintetizados por otros grupos de investigación. Los datos obtenidos, apoyados por cálculos computacionales, nos arrojaron información muy valiosa para establecer relaciones estructura-propiedades según la posición del enlace B-N. Adicionalmente, también se llevó a cabo la síntesis de sistemas de mayor tamaño, para así estudiar el efecto que una mayor conjugación provocaba sobre las propiedades fotofísicas de estos sustratos. Por último, convendría resaltar que todos estos nuevos BN-heterociclos fueron sintetizados empleando procedimientos similares, utilizando estrategias que implicaban pocos pasos de reacción y condiciones suaves.