Quimica combinatoria de iones anfilicos : aplicaciones en solvofilicidad y nanoestructuracion

Abstract

Los polímeros conductores intrínsecos (PCI) son materiales de interés fundamental y tecnológico debido a sus novedosas propiedades y numerosas posibilidades de aplicación. El mayor problema asociado con la utilización efectiva de los PCI es la baja procesabilidad, ya que no funden sin descomponerse y son insolubles en la mayoría de los solventes. Sin embargo la solubilidad puede ser inducida mediante el dopado del polímero a través del uso de contraiones anfifílicos En la presente tesis se descubrieron nuevos contraiones anfifílicos capaces de solubilizar polianilina en cloroformo, usando técnicas de la química combinatoria. Para ello se sintetizó, en forma paralela, una biblioteca de 93 contraiones anfifílicos (CA) de gran diversidad química. La diversidad química se evalúo usando descriptores de propiedades de interés (lipofilicidad y polarizabilidad). Se diseñó un método adecuado de síntesis rápida por irradiación de microondas y un novedoso procedimiento de HTS (siglas en inglés de High Throughput Screening) para la búsqueda del compuesto que solubilice la polianilina. Inicialmente se sintetizaron dos bibliotecas de ésteres. Se exploraron las características fisicoquímicas y estructurales que deben poseer los contraiones para solubilizar la PANI. Una vez encontrado los compuestos líderes se caracterizaron por espectroscopía FTIR, UV-vis y H1NMR. Posteriormente se realizaron análisis de solubilidad en otros solventes, se comprobó la utilidad del método combinatorio observando que los compuestos no podrían haberse encontrarse basándose solo en la información preexistente Posteriormente, desarrollo una biblioteca de 36 contraiones anfifílicos con estructura de amida. Para la síntesis, se desarrollo un método de control de temperatura, basado en el uso de ciclohexano congelado, que evita la evaporación de las aminas que se usan como reactivos. El ciclohexano actúa como un baño de enfriamiento, pero es casi transparente a la radiación de microondas. En este caso, ningún contraión permitió solubilizar en cloroformo. Por ello se exploro la solubilidad en ácido dicloroacético, solvente y dopante de la polianilina. Se observo que varias amidas actúan como contraiones solubilizadores. Basándose en los datos, se propuso que la solubilización se inhibe por la existencia de grupos N-H en las amidas, mientras amidas terciarias simétricas o asimétricas permiten la solubilización. El principio se validó experimentalmente por síntesis de compuestos modelo. Se evaluaron también algunas aplicaciones de la PANI dopada soluble. Se diseñó un procedimiento litográfico por solubilización diferencial, que puede ser empleado para la construcción de pistas para circuitos electrónicos, para la fabricación de electrodos, para la nanoestructuración de superficies, entre otras aplicaciones, ya que permite depositar PANI-ES (conductora) en películas de polietileno. Además se desarrolló un material a base de una mezcla de PMMA (polimetilmetacrilato), como agente estructural, y PANI, como agente conductor para la fabricación de sensores bolométricos, ya que el PMMA proporciona la capacidad de definir patrones mediante litografía electrónica y la PANI la de obtener sistemas eléctricamente conductores. Finalmente se desarrolló un método de síntesis de nanopartículas de PANI, como prueba de concepto, empleando contraiones anfifílicos que actúan como molde supramoiecular y como agente dopante. De la misma manera, se comprobó que el dopado de películas de polianilina con contraiones anfifílicos que no solubilizan el material, afecta el mojado de las superficies