Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.1.4. Cromatografía iónica  4.2. Técnicas electroanalíticas  4.2.1. Voltametría y Polarografía  4.2.2. Conductometría y potenciometría  4.2.3. Colometría  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.3.2. Espectroscopía de Fluorescencia  4.3.3. Difracción de rayos X  4.3.4. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  4.4. Quimiometría  4.4.1. Procesamiento de datos y métodos estadísticos  4.4.2. Análisis multidisciplinario  4.4.3. Aprendizaje Automático en Química Analítica
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.2. Métodos de química cuántica  5.3. Diseño de fármacos computacional  5.4. Aprendizaje automático en química  5.5. Dinámica molecular ab initio
  6. Biofísica y Química Medicinal  6.1. Descubrimiento y diseño de fármacos  6.2. Cinética enzimática e inhibición  6.3. Enfoque de biología química  6.4. Interacciones proteína-ligando  6.5. Química bioortogonal
  7. Química de materiales  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerización  7.1.2. Polímeros Funcionales  7.1.3. Polímero Biodegradable  7.1.4. Polímeros conductores y semiconductores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas y nanoestructuras  7.2.2. Nanomateriales basados en carbono  7.2.3. Quantum dots  7.3. Química Energética y Ambiental  7.3.1. Química de Baterías y Pilas de Combustible  7.3.2. Química verde y materiales sostenibles  7.3.3. Fotocatálisis

Doctorado → Química orgánica ↓


Química Supramolecular


La química supramolecular es una rama fascinante y de gran alcance de la química que se centra en el estudio de las estructuras y funciones de las moléculas unidas a través de interacciones no covalentes. A diferencia de la química tradicional que enfatiza la formación de moléculas a través de enlaces covalentes, la química supramolecular trata con interacciones como el enlace de hidrógeno, las fuerzas de van der Waals, las interacciones π-π y las fuerzas electrostáticas.

Introducción a la química supramolecular

El término "química supramolecular" fue popularizado por Jean-Marie Lehn, quien fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1987 por sus desarrollos en el campo. En su núcleo, la química supramolecular involucra la investigación de ensamblajes y complejos moleculares, describiendo cómo las moléculas se combinan para realizar funciones que las moléculas individuales no pueden lograr solas.

Interacciones no covalentes

En la química supramolecular, las interacciones no covalentes juegan un papel importante. Estas incluyen:

  • Enlace de hidrógeno: Una fuerte interacción direccional en la que un átomo de hidrógeno está unido covalentemente a un átomo electronegativo (como oxígeno o nitrógeno).
  • Fuerzas de van der Waals: Fuerzas débiles que surgen de dipolos temporales en átomos y moléculas.
  • Apilamiento π-π: Interacción entre anillos aromáticos donde las nubes electrónicas se superponen.
  • Fuerza electrostática: Atracción entre cuerpos cargados, como iones.
H - X···Y

Representación tradicional del enlace de hidrógeno: Un donante de hidrógeno (H) está unido a un átomo electronegativo (X) que interactúa con el par solitario de otro átomo electronegativo (Y).

Química huésped-invitado

Uno de los conceptos fundamentales de la química supramolecular es la química huésped-invitado. Implica la interacción entre una molécula huésped y una molécula invitada, donde el huésped a menudo proporciona una cavidad o bolsillo en el que cabe el invitado.

Considere el ejemplo de la ciclodextrina, que actúa como una molécula huésped debido a su bolsillo hidrofóbico, permitiendo que las moléculas invitadas hidrofóbicas sean contenidas:

[Huésped] + [Invitado] ⇌ [Complejo Huésped·Invitado]

Este equilibrio refleja la interacción entre huésped e invitado, llevando a la formación de una estructura compleja, que es una idea fundamental en la química supramolecular.

Eteres de corona y criptandos

Los éteres de corona y los criptandos son ejemplos clásicos de compuestos macrocíclicos que ilustran los principios de la química huésped-invitado. Los éteres de corona son moléculas cíclicas que pueden unir fuertemente cationes debido a los átomos de oxígeno ricos en electrones dentro de su estructura.

ejemplo de un Éter de Corona: C(OCH2CH2)n

Estas moléculas son esenciales para entender el principio de selectividad, ya que los éteres de corona pueden unir selectivamente cationes específicos dependiendo de su tamaño y carga.

Aplicaciones de la química supramolecular

Los conceptos de la química supramolecular han dado lugar a una multitud de aplicaciones en una variedad de campos:

  • Administración de medicamentos: Los sistemas supramoleculares pueden mejorar la solubilidad, estabilidad y administración dirigida de medicamentos.
  • Reconocimiento molecular: Clave para la tecnología de sensores y catálisis al permitir interacciones específicas con moléculas objetivo.
  • Materiales autorreparables: Materiales que pueden repararse a sí mismos a través de interacciones y reordenamientos supramoleculares.

Ejemplo de fragmentación

Considere un sistema supramolecular utilizado en la administración de medicamentos:

Medicamento (D) + Ciclodextrina (CD) ⇌ Complejo CD-D

En este sistema, la ciclodextrina (CD) sirve como huésped para encapsular el medicamento (D), aumentando su solubilidad y estabilidad.

Polímeros supramoleculares

La química supramolecular también ha llevado al desarrollo de polímeros supramoleculares, que son combinaciones poliméricas creadas a través de enlaces no covalentes. A diferencia de los polímeros convencionales, estos materiales pueden separarse y reensamblarse, otorgándoles propiedades increíblemente únicas.

  • Aplicaciones en la fabricación de materiales autorreparables.
  • Uso en adhesivos reversibles y materiales inteligentes.
  • Capacidad de responder a estímulos externos (temperatura, pH, luz).

Ejemplo visual de una red de enlaces de hidrógeno

 +---O--H···O---+n| OCCn|| \ COHnN

Esta figura muestra un diagrama simplificado de enlaces de hidrógeno formando una red. Cada enlace representa un posible enlace de hidrógeno, mostrando cómo las moléculas pueden unirse a través de estas interacciones.

Desafíos y direcciones futuras

A pesar de sus éxitos, la química supramolecular sigue siendo un desafío, especialmente en la comprensión y predicción del comportamiento de ensamblajes complejos. La investigación futura tiene como objetivo:

  • Avanzar en modelos computacionales: Mejora de modelos para predecir interacciones supramoleculares.
  • Diseño de sistemas complejos: Creación de sistemas complejos que imiten procesos biológicos.
  • Sostenibilidad: Usar la química supramolecular para soluciones sostenibles como almacenamiento y conversión de energía eficientes.

Conclusión

La química supramolecular es un campo rico y en evolución con un potencial inmenso. Sus principios fomentan la exploración de interacciones moleculares más allá de los enlaces covalentes, proporcionando soluciones innovadoras a problemas complejos en ciencia y tecnología. Desde sistemas de administración de medicamentos hasta materiales autorreparables, la química supramolecular continúa ampliando nuestra comprensión de la ciencia molecular.


Doctorado → 2.5


U
username
0%
completado en Doctorado

← Anterior (2.4.4)
Biosíntesis de productos naturales
Siguiente (2.5.1) →
Química huésped-invitado

Comentarios 



Química Supramolecular

https://www.chemistryelite.com/phd/2.5?ceal=es