Reconocimiento molecular de HAPs con un derivado de perilendiimida: Integración de la evidencia experimental y teórica en el diseño de sensores

Se sintetizó un derivado de perilendiimida con benciletilendiamina (PDI) en una reacción en un solo paso. La geometría que adopta tipo “doble anzuelo” permite la autoagregación con una constante kd ~108 M⁻¹ determinada por fluorescencia. La habilidad de PDI para reconocer hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) se estudió por medio de titulaciones en CHCl₃ en UV-vis, fluorescencia y RMN de ¹H. Las constantes de asociación calculadas (Ka~104 M⁻¹) siguen la tendencia pireno > perileno > fenantreno > naftaleno > antraceno. La formación de los complejos PDI-HAP resulta en una nueva banda en 567 nm, mientras que por florescencia se observa el apagamiento del máximo de emisión en 587 nm y por RMN de ¹H las señales de H1 y H2 de PDI se desplazan hacia frecuencias bajas. El análisis de FESEM muestra el cambio de la morfología inicial de PDI de globular a cilíndrica o planar al formase los complejos. Los modelos teóricos de estos sistemas, utilizando DFT ωB97X–D/6–311G(d,p) demostraron ser útiles en la descripción de la formación del complejo y las tendencias observadas. La nueva banda a 567 nm característica en UV-vis, resultado de la formación del complejo, se debe a una transferencia de carga entre los orbitales de HAP hacia el anfitrión. SAPT(DFT) confirmó que las fuerzas que rigen la formación de los complejos son de intercambio y dispersión (interacciones π–π), pero el reconocimiento depende de los componentes electrostáticos de la interacción, que es una fracción minoritaria. Con los hallazgos experimentales y teóricos se diseñó un sensor en el cual PDI es depositada sobre una superficie de vidrio, para la remoción de HAP en cuerpos de agua.