En esta tesis se ha estudia la luminiscencia y la emisión anti-stokes visible por excitación infrarroja a 980 nm, en iones lantánidos embebidos en nanoestructuras de Lu2O3 y KLu(WO4)2, en los cuales los iones lantánidos muestran interesantes propiedades ópticas. Se han producido tres tipos de nanoestructuras con alta cristalinidad a través del método Pechini modificado y síntesis hidrotermal. Se han descrito los mecanismos de fotoluminiscencia, catodoluminiscencia y eficiencia cuántica, en base a las especies adsorbidas en la superficie y la potencia de excitación. Se han sintetizado nanobarras y partículas núcleo-capa que puede ser utilizadas como bloques de construcción de estructuras más complejas en aplicaciones fotónicas. Se ha logrado la generación de luz blanca en nanocristales de (Tm,Ho,Yb)KLu(WO4)2. Estas nanopartículas pueden formar parte de estructuras más complejas en dispositivos emisores de luz o como indicadores para visualización biológica de células. / Nowadays especially attention has been given to materials capable of generating visible light by conversion of near infrared photons (upconversion) for save-energy technologies and reduction of photo-degradation caused by UV high energy photons. Nanoparticles using optically active Ln3+ have shown great potential for use as upconverting luminescent materials in bio-analysis applications, counterfeit fighting and back-lighting. However materials with nanometer dimensions may affect the luminescence dynamics of the Ln3+ ion modifying the emission lifetime, quantum yield, and concentration quenching. This thesis discusses the synthesis and upconversion emission of lanthanide doped nanostructures with Lu2O3 and KLu(WO4)2 as host because they posses high chemical stability; they offer favorable incorporation of Ln3+ ions and high absorption and emission cross sections. Er3+, Ho3+ and Tm3+ are used as emitting ions and Yb3+ as sensitizer. Luminescence dynamics of these ions into these nanostructures and the possibility of white light emission in KLuW nanocrystals are discussed.

Esta tesis doctoral, que lleva por título: “Síntesis one-pot y propiedades fotoluminiscentes de nanocristales semiconductores II-VI dopados con europio (III)", se enmarca dentro del campo de la nanofotónica, al centrarse en la preparación y caracterización de materiales nanoestructurados cuyas propiedades físicas, especialmente las ópticas, han sido modificadas químicamente. Tal y como el propio título indica, en ella se recopilan los resultados obtenidos en el estudio de nanocristales de CdS y ZnS, cuyas propiedades ópticas son moduladas mediante el dopaje con iones lantánidos, concretamente, Eu3+. La interacción entre los nanocristales semiconductores y los iones lantánidos, responsable de la respuesta óptica exhibida por el material, se trata con profundidad a través de minuciosos estudios espectroscópicos. Además en el trabajo se describen varias rutas de síntesis adoptadas (sol-gel y precipitación) y optimizadas para la preparación de estos materiales así como la caracterización de su estructura mediante diversas técnicas instrumentales adecuadas para el estudio de materiales en la escala nanométrica.

The present thesis work dealt with the study of the polar interiors of self-assembled homocapsules based on aryl-extended calix[4]pyrrole scaffolds, as well as the anisotropic polar interior of a mechanically locked calix[4]arene-calix[4]pyrrole heterocapsule. The properties of the internal cavities of the receptors were probed through the inclusion of different molecules known as guests. Homologous series of aliphatic N-oxides were used in encapsulation experiments to evaluate the size modification and adaptability exhibited by the aromatic cavity enclosed in both systems. Moreover, new super aryl-extended calix[4]pyrroles were synthesized by the elongation of the aromatic walls of aryl-extended calix[4]pyrroles yielding a substantial increased volume of the internal cavity. Additionally, the preparation of an unprecedented calix[4]pyrrole – calix[4]pyrrole molecular container having the two hemispheres mechanically linked was achieved. This capsule features a sizeable increase of its internal volume when compared to the previous calix[4]arene-calix[4]pyrrole molecular container. Both mechanically locked capsules displayed a bis-[2]-catenane topology. Furthermore, the new mechanically locked homo-dimer possesses polar functionalization at the closed ends of both hemispheres. / En la presente tesis se han estudiado las cavidades polares de cápsulas autoensambladas basadas en estructuras de calix[4]pirrolesaril-extendidos, así como también las cavidades de cápsulas formadas por dos hemisferios distintos, uno de calix[4]areno y otro de calix[4]pirrol que se encuentran mecánicamente entrelazados, mediante la encapsulación de distintos tipos de moléculas a las cuales llamamos huéspedes. Series homólogas de N-óxidos alifáticos se utilizaron en los experimentos de encapsulación para evaluar la modificación del tamaño de cavidad y la adaptabilidad exhibida por la cavidad aromática en los dos sistemas capsulares. Además, se ha sintetizado nuevoscalix[4]pirroles super extendidos mediante la elongación de las paredes aromáticas de los anteriormente conocidoscalix[4]pirroles aril-extendidos, lo que ha repercutido en un considerable incremento del volumen de interno de la cavidad. Asimismo, se ha logrado sintetizar un contenedor molecular basado en dos moléculas de calix[4]pirroles en el cual los dos hemisferios están mecánicamente unidos, del mismo modo que lo estaban en la anterior cápsula formada por un calix[4]areno y un calix[4]pirrol. La obtención de esta nueva cápsula molecular ha supuesto un aumento de volumen con respecto a la anterior cápsula también enlazada mecánicamente. Los dos contenedores moleculares descritos presentan una topología de bis-[2]-catenano. La nueva cápsula molecular posee una funcionalización polar interior en los dos hemisferios, una diferencia con respecto a la anterior.

A polymer containing small amounts of ionic groups either along the polymer backbone chains or as pendant groups is defined as ionomer. As originally proposed by Eisenberg, the interaction between ionic groups leads to the formation of multiplets containing a small number of ion pairs, and also to ionic clusters, which constitute a second phase made of many multiplets as well as portions of the hydrocarbon chains. These ionic structures have been shown to act as strong electrostatic cross-links, which provide altered physical properties, such as enhanced mechanical properties and high melt viscosity, among others. Both aromatic polyesters as aliphatic are polymeric materials widely used today. Their most familiar applications are in clothing, food packaging and water and carbonated soft drinks bottles. Major part of biodegradable synthetic polymers are polyesters, and in particular, aliphatic polyesters. Monomers for the latter can be synthesized from renewable resources. Biodegradable polyesters play a key role in medical applications due to their biodegradability and versatile synthesis able to afford tailored properties; they are currently employed as biomaterials for medical purposes such as surgical sutures, scaffolds, screws and reinforcing plates as well as controlled release drug carriers, since they are biocompatible and nontoxic. This thesis is focused to the chemical modification of aromatic and aliphatic polyesters through the incorporation of various concentration and different ionic groups. We synthesized poly(hexamethylene terephthalate) and poly(butylene succinate)-based ionomers and investigated the effects of the ionic substitution on physical properties, crystallization rates and hydrodegradability of these polyester ionomers. In addition, we also studied the influence of the ionic interaction with nanoclays in the formation of ionomers-based nanocomposites. This thesis embodies a multidisciplinary task work that includes synthesis, spectroscopy characterization, evaluation of thermal and mechanical properties, hydrolytic degradation and nanocomposites preparation: the synthesis procedure of copolyesters was made in all cases by polycondensation in melt-phase. Different conditions of temperature, catalyst and time required were used for each family of copolyesters depending on both the stability and the reactivity of the comonomers involved in the synthesis. The copolyesters synthesized incorporated sulfonated, ammonium, trimethylamonium and tributylphosphonium ionic groups into their chains. The hydrolytic degradation results suggest that the insertion of sulfonated groups in the copolyesters make them more hydrophilic allowing better solvation and an easier attack of water on the ester groups. Nanocomposites with nanoclays were obtained by using different approaches for mixing and in some cases by making use of compatibilizers. Octadecyltrimethylammonium, 1,12-dodecylenediammonium salts and a terpolyester ionomer were used for compatibilization. The clay was used either unmodified or modified with alkylammonium soaps. Results obtained by the different procedures were compared and the effect of the compatibilizers on the mixing efficiency and composite properties were evaluated. Characterization was carried out by 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, FTIR spectroscopy, gel permeation chromatography (GPC), differential scanning calorimetry (DSC), and thermogravimetry analysis (TGA). The changes in crystal structure upon copolymerization were followed by X-ray diffraction (XRD). / Un polímero que contiene pequeñas proporciones de grupos iónicos, ya sea a lo largo de la cadena principal como en los grupos laterales, es definido como ionómero. Según lo propuesto originalmente por Eisenberg, la interacción entre los grupos iónicos conduce a la formación de multipletes que contienen un grupo reducido de pares iónicos, y también a la formación de clusters, los cuales constituyen una segunda fase compuesta de muchos multipletes, así como de porciones de cadena hidrocarbonada. Estas estructuras iónicas han demostrado actuar como enlaces electrostáticos fuertes entrecruzados, los cuales producen modificacion en las propiedades físicas tales como una mejora de las propiedades mecánicas y un incremento en la viscosidad en fundido, entre otras. Tanto los poliésteres aromáticos como los alifáticos son materiales poliméricos usados ampliamente en la actualidad. Sus aplicaciones más conocidas van desde el campo textil hasta el envasado de alimentos y líquidos como el agua o bebidas carbónicas. La mayoría de los polímeros sintéticos biodegradables son poliésteres alifáticos. Estos poliésteres suelen ser biocompatibles y no tóxicos y juegan un papel clave en aplicaciones médicas debido a su síntesis versátil capaz de proporcionar propiedades a medida. Actualmente se vienen empleando como biomateriales en suturas quirúrgicas, implantes óseos porosos, tornillos y placas de refuerzo, así como portadores de fármacos de liberación controlada. Esta tesis está enfocada en la modificación química de poliésteres aromáticos y alifáticos mediante la incorporación de diferentes grupos iónicos y con diversas concentraciones. Se han sintetizado ionómeros en base al poli(hexametilen tereftalato) y poli(butilen succinato) y se han investigado los efectos de la sustitución iónica sobre las propiedades físicas, velocidades de cristalización e hidrodegradabilidad de estos poliésteres. Además, se ha estudiado la influencia de las interacciones iónicas con nanoarcillas en la formación de nanocompuestos a base de ionómeros. Esta tesis supone un trabajo multidisciplinar que incluye síntesis, caracterización espectroscópica, evaluación de propiedades térmicas y mecánicas, estudio de la degradación hidrolítica y preparación de nanocompuestos; el proceso de síntesis de los poliésteres ha sido realizado en todos los casos mediante policondensación en estado fundido. Se han utilizado condiciones diferentes de temperatura, catalizador y tiempo para cada familia de poliésteres dependiendo de la estabilidad y de la reactividad de los comonomeros involucrados en la síntesis. Los copoliésteres sintetizados incorporaron en sus cadenas grupos iónicos sulfonados, amonio, trimetilamonio y tributil fosfonio. Los resultados de la degradación hidrolítica sugieren que la inserción de grupos sulfonados en los poliésteres, los hace más hidrofílicos permitiendo una mejor solvatación y un ataque más fácil del agua a los grupos éster. Los nanocompuestos con nanoarcillas fueron obtenidos mediante diferentes metodologías de mezclado y en algunos casos haciendo uso de compatibilizadores. Para la compatibilización se usaron el bromuro de octadeciltrimetilamonio, el dicloruro de 1,12-dodecildiamonio y un ionómero terpoliéster. Se empleó la arcilla montmorillonite tanto sin modificar como modificada con grupos alquilamonio. Se compararon los resultados obtenidos mediante los diferentes procedimientos y se evaluaron los efectos de los compatibizadores en la eficacia de mezclado y en las propiedades de los composites. La caracterización se llevó a cabo mediante resonancia magnética nuclear de 1H y 13C (NMR), espectroscopia de infrarrojo, cromatografía de exclusión molecular (GPC), calorimetría diferencial de barrido (DSC), y análisis de termogravimétrico (TGA). Los cambios en la estructura cristalina debidos a la copolimerización fueron seguidos mediante difracción de rayos X (XRD).

Aquesta tesis inclou els resultats de recerca bàsica de la química de metallocavitands. El primer projecte descriu els efectes produïts per la constricció del complex organometàl•lic (THF-d8)•Ir(I)•COD en l’interior de la cavitat aromàtica de la octaamida cavitand d’en Rebek. L’inesperat comportament dinàmic del complex organometàl•lic inclòs dóna lloc a l’observació de sorprenents exemples d’isomerisme supramolecular . El segon projecte gira entorn la síntesis d’una nova classe de heptaamida cavitants funcionalitzats amb una unitat de piridina . La coordinació de Rh(I)•COD amb la sèrie de heptamidas produeix complexes organometàl•lics mono catiònics amb diferent geometries de complexació. Els metalo-cavitands de Rh(I) obtinguts foren assajats com a catalitzadores en la reacció d’hidrogenació de norbornadiè. El tercer projecte descriu el disseny, la síntesis i la caracterització d’un nou cavitand funcionalitzat amb un complex de Ru(II)•(H2O) terpiridina que conté com a lligand auxiliar 2-(fenilazo)piridina. El Ru(II)•(H2O) cavitand fou utilitzat com a catalitzador en la reacció d’epoxidació d’olefines i en la reacció d’oxidació d’alcohols primaris. / Esta tesis contiene los resultados de tres estudios sobre la química de metalo-cavitandos. En el primer proyecto describe los efectos producidos por el confinamiento del complejo organometálico (THF-d8)•Ir(I)•COD en la cavidad aromática de la octamida cavitando de Rebek. El inesperado comportamiento dinámico que experimenta el complejo organometálico incluido dio lugar a la observación de ejemplos sorprendentes de isomerismo supramolecular. En el segundo proyecto se describe la síntesis de una nueva clase de heptaamida cavitandos funcionalizados con una unidad de piridina. La coordinación de Rh(I)•COD con la serie de heptaamidas produce complejos organometálicos monocatiónicos con diferentes geometrías de complejación. Los metalo-cavitandos de Rh(I) así obtenidos se usaron como catalizadores en la reacción de hidrogenación de norbornadieno. En el tercer proyecto se detalla el diseño, la síntesis y la caracterización de un nuevo cavitando funcionalizado con un complejo de Ru(II)•(H2O) terpiridina que contiene 2-(fenilazo)piridina como ligando auxiliar. El Ru(II)•(H2O) cavitando fue utilizado como catalizador en la reacción de epoxidación de olefinas y en la reacción de oxidación de alcoholes primarios. / This thesis includes the results of fundamental research on metallocavitand chemistry. The first project describes the effects produced by constraining the organometallic complex (THF-d8)•Ir(I)•COD into the aromatic cavity provided by Rebek’s octaamide cavitand. The unexpected dynamic behavior of the included organometallic complex led to the detection of surprising examples of supramolecular isomerism. The second project deals with the synthesis of an unprecedented series of pyridyl-decorated self-folding heptaamide cavitands. The coordination of Rh(I)•COD with the cavitand’s series produced a cationic organometallic complexes with different binding geometries. The produced Rh(I)-complexes were tested as catalysts in the hydrogenation of norbornadiene. The third project discloses the design, synthesis and characterization of a new cavitand functionalized with a terpyridine Ru(II)•(H2O) complex with 2-(phenylazo)pyridine as an ancillary ligand. The Ru(II)•(H2O) metallocavitand was used as a catalyst in the epoxidation reaction of olefins and the oxidation of primary alcohols.

Thiolate monolayer-protected gold clusters (AuMPCs) are being used in various biological and biomedical applications due to their unique physical and chemical properties. The fact that gold-sulphur bonds are very stable enables the binding of biomolecules in the surface of gold clusters through a cysteine, an amino acid that contains a thiol group (SH). Specific AuMPCs-peptide conjugates can cross the blood-brain barrier without altering its integrity, opening the door for the treatment of pathologies related to the central nervous system, such as Alzheimer or Parkinson. Moreover, AuMPCs represent an alternative to the traditional fluorescence-based biosensors, due to their optical properties and its ability to bind specific antigens when certain AuMPCs-antibody conjugates are used. Several synthetic approaches based on the reduction of gold salts have been proposed to synthesize AuMPCs. In 1951 Turkevich and co-workers used sodium citrate for the reduction of chloroauric acid. In 2002 a novel synthetic method was proposed, named solvated metal atom dispersion method. In this method, neutral gold atoms were mixed with alkanethiols, resulting in the formation of AuMPCs, and molecular hydrogen was detected. This finding, together with the first crystallization and X-ray structure determination of Au102(SR)44 by Jadzinsky et.al., triggered a debate in the field, since the protons that were initially present in alkanethiols were not found in the AuMPC structure. One of the main goals of the present Thesis is to elucidate where the alkanethiol hydrogens go during the formation of the AuMPC. To this aim, ab initio metadynamics have been used to unravel the molecular mechanism of the formation of AuMPCs departing from neutral gold clusters and alkanethiols (Chapter III). Key to the usage of AuMPCs as biosensors is the better knowledge of their optical properties. The HOMO-LUMO gap, is a physical parameter related with optical properties. Density Functional Theory (DFT) is extensively used to obtain a theoretical value of the HOMO-LUMO gap, although it is known to severely underestimate it with respect to the experimental values. Nevertheless, recent computational studies using DFT have reported values of the HOMO-LUMO gap of AuMPCs in a very close agreement with the experimental ones. However, a simplified model of the real system was used, raising the question whether the agreement between the theoretical and the experimental values is fortuitous due to a compensation of errors. Our goal is to obtain HOMO-LUMO gap values using the whole experimental systems, i.e. peptides as the protecting ligands of the gold core and water as solvent (Chapter IV) to demonstrate that only a realistic model, and not only the use of appropriate DFT functionals, can lead to values comparable to the experimental ones. In a first step for the understanding of the reactivity of AuMPCs towards proteins, in Chapter V we modelled the binding of AuMPC towards an antibody. This process, known as ligand exchange reaction, is used to label proteins with gold clusters, as reducing agents cannot be used when certain biomolecules are present. Our results show that the neighbouring amino acids of the cysteine that should bind to the gold cluster play an essential role in the reaction. Finally, we focus on the study of the mechanism of the enzymatic reaction of a glycoprotein, a-1,3-glycosyltransferase. In recent years, our group has investigated the mechanism of one family of glycosyltransferases (GTs), providing its catalytic itinerary. In this thesis we extend this study to another family of GTs to elucidate whether or not a common molecular mechanism operates for GTs. This study represents one step towards the modelling of the more complex glycosyltransferases immobilized by gold nanoparticles, a promising technique for the development of automated glycosynthesis. The theoretical methods used along this thesis are detailed in Chapter II. / Los clústeres de oro protegidos por tiolatos (AuMPCs) se utilizan en varias aplicaciones biológicas y biomédicas debido a sus propiedades físicas y químicas. El hecho de que el enlace oro-azufre sea muy estable permite la unión de biomoléculas en la superficie de los clústeres de oro a través de una cisteína, un aminoácido que contiene un grupo tiol (SH). Sistemas específicos AuMPC-péptido pueden atravesar la barrera hematoencefálica sin alterar su integridad, pudiéndose utilizar para tratar patologías relacionadas con el sistema nervioso central, como el Alzheimer o el Parkinson. Además, los AuMPCs representan una alternativa a los biosensores tradicionales debido a sus propiedades ópticas y su especificidad ante ciertos antígenos cuando se escoge el sistema AuMPC-péptido adecuado. Métodos basados en la reducción de sales de oro han sido propuestos para sintetizar AuMPCs. En 1951 Turkevich y colaboradores usaron citrato sódico para la reducción de ácido cloroáurico. En 2002 un nuevo método sintético fue propuesto, denominado método de dispersión de átomos metálicos solvatados. En este método, átomos de oro neutros se mezclan con alcanotioles, resultando en la formación de AuMPCs e hidrógeno molecular. Este hecho, junto con la primera cristalización y determinación estructural de Au102(SR)44 llevada a cabo por Jadzinsky y colaboradores, desencadenó un gran debate en el campo, ya que los protones que inicialmente estaban presentes en los alcanotioles no se encontraron en la estructura cristalográfica. Uno de los objetivos de esta tesis es encontrar cómo los átomos de hidrógeno forman H2 durante la formación de AuMPCs. Con este fin, se utiliza metadinámica ab initio para descifrar el mecanismo molecular de la formación de AuMPCs partiendo de clústeres de oro neutros y alcanotioles (capítulo III). Clave para el uso de AuMPCs como biosensores es el conocimiento de sus propiedades ópticas. La energía HOMO-LUMO está relacionada con estas propiedades ópticas. La teoría del funcional de la densidad (DFT) ha sido muy utilizada para obtener valores teóricos de la energía HOMO-LUMO, aunque es sabido que subestima este valor con respecto al obtenido experimentalmente. Aún así, estudios computacionales recientes han seguido utilizando DFT para calcular valores de la energía HOMO-LUMO de AuMPCs, y sorprendentemente los valores obtenidos están de acuerdo con los resultados experimentales. Sin embargo, los sistemas estudiados siempre han sido modelos simplificados de los sistemas reales, originando la pregunta de si la coincidencia es fortuita debido a una compensación de errores. Nuestro objetivo es obtener valores de la energía HOMO-LUMO para sistemas utilizados experimentalmente, es decir, péptidos como ligandos y agua como disolvente (capítulo IV) para demostrar que únicamente un modelo realista y no sólo el uso de funcionales DFT adecuados puede dar resultados comparables con los experimentales. Como primer paso para entender la reactividad de AuMPCs frente a proteínas (capítulo V), se ha modelizado la unión de un AuMPC y un anticuerpo. Este proceso, conocido como reacción de intercambio de ligandos, se utiliza para marcar proteínas con clústeres de oro. Nuestros resultados muestran que los aminoácidos del entorno de la cisteína que debe unirse al clúster de oro juegan un papel esencial en la reacción. Finalmente nos centramos en el mecanismo enzimático de una glicoproteína, la a-1,3-glicosiltransferasa. Recientemente nuestro grupo ha investigado el mecanismo de una familia de glicosiltransferasas (GTs), obteniendo su itinerario catalítico. En esta tesis hemos extendido dicho estudio a otra familia de GTs para averiguar si existe un mecanismo común para todas las GTs. Este estudio representa un primer paso para la modelización de sistemas más complejos de GTs inmovilizadas por AuMPCs, una técnica prometedora para el desarrollo de glicosíntesis automatizada. Los métodos teóricos utilizados en la tesis se describen en el capítulo II.

En aquest treball s’ha estudiat la quimisorció d’una sèrie d’àtoms (H, N, i O), i molècules (CO i O2) sobre la superfície 100 de coure mitjançant un model de clúster, i utilitzant pseudopotencials no empírics. Es proposa un nou mètode de tractament de l’entorn (embedding) per als models de clúster metàl•lics. El propòsit de la nova metodologia és la de disminuir els artefactes de clúster, en la mesura que sigui possible, que apareixen en les petites agrupacions metàl•liques. Per tal de minimitzar els efectes de contorn s’ha utilitzat un potencial basat en el projector de Phillips-Kleiman, com un terme addicional del potencial de core dels àtoms metàl•lics i s’ha optimitzat amb la finalitat d’aconseguir la electro-neutralitat de tots els àtoms metàl•lics del clúster aïllat, com si formés part d’un bulk infinit. La metodologia presentada condueix a una millora en la caracterització de propietats, en especial l’energia de quimisorció en clústers de grandària relativament petita, amb una millor descripció de la densitat electrònica en l’entorn del centre actiu.

(Base de datos de tesis doctorales TESEO) En este trabajo de tesis doctoral se desarrollan básicamente dos aspectos. El primero, es la síntesis de receptores bis-porfirínicos metalados con zinc, tanto acíclicos como cíclicos, y con diferente grado de saturación de las cadenas carbonadas, y el segundo, trata sobre los estudios de complejación llevados a cabo con ligandos de diferente tipo y propiedades: aminas y fullerenos. Los primeros se unen mediante enlaces de coordinación metal-nitrógeno, mientras que los segundos se basan en interacciones  entre el anillo aromático de la porfirina y la estructura con un marcado carácter aromático de los fullerenos.Además, se exponen los resultados obtenidos al derivar uno de los ciclopéptidos del grupo de investigación del Prof. J.R. Granja con una o dos porfirinas de zinc y emplear el ensamblaje supramolecular tipo "sándwich" entre bis-porfirinas y aminas ditópicas para controlar la mezcla regioisomérica que tiene lugar en el proceso de autoensamblaje entre los ciclopéptidos. / (Base de datos de tesis doctorales TESEO) English versionIn this doctoral thesis two main aspects are developed. The first is the synthesis of bis-porphyrin receptors metallated with zinc, both acyclic and cyclic, and with different degrees of saturation of the carbon chain, and the second deals with the studies of complexation with ligands of different types and properties: amines and fullerenes. The first ligands are connected by metal-nitrogen coordination between the nitrogen of the ligand and the zinc of the porphyrin ring, while the latter are    interactions between the aromatic ring of the porphyrin and the fullerenes.In addition, we present the results obtained when derive one of the cyclopeptides of the research group of Prof. J.R. Granja with one or two zinc porphyrins, using the motif: "sandwich" complexes between bis-porphyrins and ditopic amines, in order to control the regioisomeric mixture that takes place in the self-assembly of the cyclopeptides.

Nuevos catalizadores para las reacciones de carbonilación e hidrogenación de alquenos en sistemas homogéneos y bifásicos El trabajo titulado "Nuevos catalizadores para las reacciones de carbonilación e hidrogenación de alquenos en sistemas homogéneos y bifásicos" consta de tres capítulos:Capítulo I: Estudio de las reacciones de hidroformilación e hidrocarboxilación de alquenos en sistemas bifásicos acuosos y perfluorados. En este capítulo se han estudiado en concreto:1) La hidroformilación de vinilarenos en sistemas bifásicos acuosos de rodio/difosfinas sulfonadas. Las difosfinas sulfonadas utilizadas son las difosfinas aquirales 1,3-bis [(di-m-sulfonatofenil)fosfino]propano (dpppts) y 1,4-bis [(di-m-sulfonatofenil)fosfino]butano (dppbts), y las difosfinas sulfonadas quirales (S,S)-2,4-bis [(di-m-sulfonatofenil)fosfino]pentano ((S,S)-BDPPTS) y (R,R)-1,2-[(bis(di-m-sulfonatofenilo)fosfino)metil]ciclobutano ((R,R)-CBDTS). En este estudio se observó que la actividad de los sistemas catalíticos depende del pH del medio, en medio básico estos sistemas son activos debido a la formación de las especies [RhH(CO)2(P-P)], precursoras de las especies activas [RhHCO(P-P)], mientras que en medio neutro no se detectaba la formación de tales especies lo que conduce a una disminución drástica de la actividad.2) La hidroformilación en sistemas bifásicos perfluorados de rodio/P(C6H4-p-OCH2C7F15)3 (L1). Estos sistemas son activos en la hidroformilación de 1-octeno y se obtienen resultados similares a los obtenidos con la trifenilfosfina en sistemas homogéneos, lo que quiere decir que el grupo O-CH2 permite minimizar los efectos electroatractores de la cadena perfluorada sobre el átomo de fósforo del ligando. También la fase catalítica se ha podido reciclar hasta tres veces manteniendo la actividad y la selectividad del sistema. 3) La hidrocarboxilación de estireno y de otros vinilarenos en sistemas bifásicos acuosos de paladio/difosfinas sulfonadas (dpppts, dppbts, (S,S)-BDPPTS y (R,R)-CBDTS). Estos sistemas son activos tanto en medio básico como en medio ácido, sin embargo son mucho más estables en medio ácido lo que permite así el reciclaje de las fases acuosas catalíticas manteniendo la actividad, la regioselectividad y la enantioselectividad en el caso de las difosfinas quirales.4) La hidrocarboxilación de estireno en sistemas bifásicos acuosos de paladio/fosfinas tipo guanidino, trihidrocloruro de tris(3-(N,N- dimetilguanidino)fenil)fosfina (L2) y guanidinopropildifenilfosfina (L3). El sistema Pd/L3 es más activo, mientras que el sistema Pd/L2 es más estable y más selectivo en la formación de los ácidos. Capítulo II: Estudio de la hidroformilación asimétrica de alquenos con sistemas de rodio/ligandos P,N-dadores derivados del esqueleto de la difosfina DIOP.En este capítulo se ha estudiado la hidroformilación asimétrica de estireno y de otros substratos derivados con sistemas de rodio y ligandos P,N-dadores derivados de la DIOP (L4, L5, L6 y L7) (figura 1). Figura 1Estos sistemas son activos en esta reacción, sin embargo los excesos enantioméricos obtenidos son muy bajos debido a la formación de las dos especies [RhH(CO)2(P-N)] y [RhH(CO)2(P-N)2] (donde el ligando actúa como monofosfina) que conducen, por disociación de una molécula de CO, a la formación de dos especies activas. Capítulo III: Síntesis de nuevos ligandos ditioéter relacionados con la difosfina BDPP. Aplicación en la hidrogenación asimétrica con sistemas de iridio. En este capítulo se llevó a cabo la síntesis de los ligandos ditioéter quirales (S,S) BDSP(R) (L8 (R = Ph) y L9 (R = iPr)) (figura 2), y de los complejos catiónicos de iridio(I) correspondientes [Ir((L8) (COD)]BF4 y [Ir((L9) (COD)]BF4, y su aplicación en la hidrogenación del acetamido acrilato de metilo (figura 2). Figura 2En este estudio se observó que los sistemas catalíticos de iridio con los ligandos ditioéter son moderadamente activos en la hidrogenación de acetamido acrilato de metilo, sin embargo se obtienen excesos enantioméricos nulos debido a la ausencia de rigidez en el anillo formado por el metal y los ligandos L8 y L9. / New catalysts for the carbonylation and hydrogenation of alkenes in homogeneous biphasic systemsThe work entitled "New catalysts for the carbonylation and hydrogenation of alkenes in homogeneous and biphasic systems" consists of three chapters:Chapter I: This chapter studies the hydroformylation and hydrocarboxylation of alkenes in aqueous and perfluorinated biphasic systems. In particular:1) The hydroformylation of vinylarenes in aqueous biphasic systems with rhodium complexes and sulfonated diphosphines. The sulfonated diphosphines used are the achiral diphosphines 1,3-bis [(di-m-sulfonatophenyl)phosphino]propane (dpppts) and 1,4-bis [(di-m-sulfonatophenyl)phosphino]butane (dppbts), and the chiral sulfonated diphosphines (S,S)-2,4-bis [di(m-sulfonatophenyl)phosphino]pentane ((S,S)-BDPPTS) and (R,R)-1,2-bis [di (m-sulfonatophenyl)phosphinomethyl]cyclobutane ((R,R)-CBDTS). In this study it was observed that the activity of the catalytic systems depends on the pH of the medium. In basic medium, these systems are active because [RhH(CO)2(P-P)] species are formed, which are precursors of the active species [RhHCO(P-P)]. In neutral medium, however, these species are not formed, which leads to a drastic decrease in activity.2) The hydroformylation in perfluorinated biphasic systems with rhodium /P(C6H4-p-OCH2C7F15)3 (L1). Those systems are active in the hydroformylation of 1-octene and the results are similar to those obtained with triphenylphosphine in homogeneous systems, which means that the group O-CH2 minimizes the electroattractive effects of the perfluorinated chain on the phosphorus atom of the ligand. The catalytic phase was recycled up to three times with the same activity and selectivity of the system. 3) The hydrocarboxylation of styrene and other vinyl arenes in aqueous biphasic systems with palladium complexes and sulfonated diphosphines (dpppts, dppbts, (S,S)-BDPPTS and (R,R)-CBDTS). These systems are active both in basic and acidic medium. They are, however, much more stable in acidic medium, which makes the catalytic aqueous phases possible to be recycled and the activity, regioselectivity and enantioselectivity in the case of the chiral diphosphines to be maintained.4) The hydrocarboxylation of styrene in aqueous biphasic systems with palladium complexes and the guanidine phosphines tris(3-(N,N-dimethylguanidino)phenyl) phosphine tri-hydrochloride (L2) and 3-guanidinopropyldiphenylphosphine (L3). The system Pd/L3 is more active, while the Pd/L2 system is more stable and more selective in the formation of acids. Chapter II: The chapter studies how rhodium systems and P,N donor ligands derived from DIOP (L4, L5, L6 and L7) can be used in the asymmetric hydroformylation of styrene and other related substrates (figure 1). Figure 1Those systems are active in this reaction however, the enantiomeric excesses obtained are very low because two species are formed ([RhH(CO)2(P-N)] and [RhH(CO)2(P-N)2] in which the ligand acts as a monophosphine) by reaction of Rh and the ligand under H2/CO pressure. Because of the disassociation of a CO molecule, those two species lead to the formation of two active species. Chapter III: This chapter describes the synthesis of chiral bis-(thio)ether ligands (S,S) BDSP(R) (L8 (R = Ph) and L9 (R = iPr)) (figure 2), and the corresponding cationic iridium complexes [Ir((L8) (COD)]BF4 and [Ir((L9) (COD)]BF4. It also describes their application in the hydrogenation of methyl-2- acetamidoacrylate. Figure 2 In this study it has been observed that iridium catalytic systems with bis-(thio)ethers ligands are moderately active in the hydrogenation of methyl-2-acetamido acrylate. The enantiomeric excesses obtained, however, are virtually nonexistent, probably, because the ring formed by the metal and the ligands L8 and L9 is not rigid.

Optimizaciones geométricas fueron llevadas a cabo con las formas cis y trans del anión [Nb2W4O19]4-. También fueron estudiadas para la forma cis varios isómeros del anión [Nb2W4O19H]3-, sugiriendo que el oxígeno enlazado a los dos átomos de Nb es el centro más básico. La determinación energética de las basicidades de los oxígenos en los hexametalatos fueron comparadas con la metodología de la distribución del potencial electrostático molecular, que es más económica computacionalmente. En el anión [V2W4O19]4-, el único OV2 fue identificado como el centro más básico. Aunque con el anión niobiotungstato, el centro más básico no soporta la carga negativa más alta.Cálculos basados en la teoría del funcional de la densidad ha sido llevados a cabo para investigar las propiedades electrónicas y magnéticas de los aniones -Keggin: [XW12O40]n-, (M= W, Mo; X= AlIII, SiIV, PV, FeIII, CoII, CoIII) y [SiM11VO40]m- (M=Mo y W). La población atómica y la distribución de la densidad electrónica calculada en los clusters estudiados mantienen la hipótesis que un anión Keggin oxidado es un clatrato XO4n- en el interior de una caja neutra M12O36. El intervalo de energía entre la banda de orbitales ocupados, formalmente deslocalizados en los ligandos oxo, y los orbitales vacíos d metálicos, deslocalizados sobre la caja, se ha encontrado independiente del ion central. Sin embargo, la substitución de un W o un Mo por un V modifica la energía relativa del LUMO y por consiguiente induce importantes cambios en las propiedades redox del cluster. De acuerdo con la más reciente determinación de rayos X del [CoIIIW12O40]5- y con la simplicidad del espectro observado para este anión, los cálculos sugieren que tiene una ligera geometría distorsionada Td. Para el cluster derivado [CoW12O40]6- el cuadruplete correspondiente al anión encapsulando un CoII, se ha hallado 1 eV más estable que la especie formada por un CoIII y 1 e deslocalizado en la pseudoesfera de los tungstenos. La reducción monoelectrónica del [CoIIW12O40]6- y [FeIIIW12O40]5- lleva a la formación de las especies "blue" 1e [CoIIW12O40]7- y [FeIIIW12O40]6-. El cluster "blue" de hierro es considerablemente antiferromagnético, y está en completa concordancia con este resultado el estado de bajo espín calculado con la aproximación "Broken Symmetry ", siendo 196 cm-1 más bajo que la solución de alto espín. Por el contrario, el anión "blue" de cobalto tiene un bajo acoplamiento ferromagnético con una diferencia S-T de 20 cm-1.[PMo12O40(VO)2]5- es un cluster altamente reducido con ocho electrones metálicos d. La naturaleza de la localización-deslocalización de los electrones d metálicos es uno de los puntos de interés de los polioxoaniones reducidos. Hemos llevado a cabo cálculos DFT que sugieren que el estado de oxidación de los átomos V es +4 y los otros seis electrones metálicos están deslocalizados entre los doce átomos de Mo. Los cálculos también proponen la evidencia de que el anión [PMo12O40(VO)2]5- debería ser paramagnético. El entorno cristalino fue introducido en los cálculos por medio de dos modelos, incrementando la tendencia a tener electrones metálicos.Los multipletes derivados de varias configuraciones excitadas del [CoIIW12O40]6- fueron calculadas usando métodos DFT. De acuerdo con la interpretación experimental del espectro, los cálculos hallan que la primera gran banda corresponde a las transiciones d-d del Co, pero es de destacar que superpuestas a estas transiciones se encuentran las transiciones de tranferencia de carga del cobalto a los wolframios. Los cálculos también demuestran la importancia de las distorsiones Jahn-Teller en los estados excitados. Con la excepción de las consecuencias derivadas de una pequeña diferencia de los orbitales d del cobalto, el espectro d-d del [CoCl4]2- es similar al del complejo del anión de Keggin. Finalmente, la energía de la transición bielectrónica fue estimada por un procedimiento basado en la teoría del campo ligando. / Geometry optimizations were carried out for the cis and trans forms of [Nb2W4O19]4-. Several isomers of the [Nb2W4O19H]3- anion were also studied for the cis form, suggesting that the oxygen bonded to two Nb atoms is the most basic center. The energetic determination of the oxygen basicities in hexametalates was compared with the indirect and less computationally demanding methodology based upon molecular electrostatic potential distributions. In [V2W4O19]4-, the unique OV2 was identified as the most basic center. Although at variance with the niobotungstate anion, the most basic center does not support the highest net negative charge.Calculations based on density functional theory have been carried out to investigate the electronic and magnetic properties of the -Keggin anions: [XW12O40]n-, (M= W, Mo; X= AlIII, SiIV, PV, FeIII, CoII, CoIII) and [SiM11VO40]m- (M=Mo and W). The atomic populations and the distribution of the electron density computed for the studied clusters support the hypothesis that an oxidized Keggin anion is an XO4n- clathrate inside a neutral M12O36 cage. The energy gap between the band of occupied orbitals, formally delocalized over the oxo ligands, and the unoccupied d-metal orbitals, delocalized over the addenda, has been found to be independent of the central ion. However, substitution of a W or a Mo by V modifies the relative energy of the LUMO and then induces important changes in the redox properties of the cluster. In agreement with the most recent X-ray determination of [CoIIIW12O40]5- and with the simplicity of the spectra observed for this anion the calculations suggest that was a slightly distorted Td geometru. For the parent cluster [CoW12O40]6- the quadruplet corresponding to the anion encapsulating a CoII was found to be 1 eV more stable than the species formed by a CoIII and 1 e delocalized over the sphere of tungstens. The one-electron reduction of [CoIIW12O40]6- and [FeIIIW12O40]5- leads to the formation of the 1 e blue species [CoIIW12O40]7- and [FeIIIW12O40]6-. The blue-iron cluster is considerably antiferromagnetic, and in full agreement with this behavior the low-spin state computed via a Broken Symmetry approch is 196 cm-1 lower than the high-spin solution. In contrast, the cobalt blue anion has a low ferromagnetic coupling with an S-T energy gap of +20 cm-1.[PMo12O40(VO)2]5- is a highly reduced cluster with eight d metal electrons. The localization-delocalization nature of d metal electrons is one of the points of interest in reduced polyoxoanions. We report DFT calculations wich suggest that the oxidation state of the V atoms is +4 and the other six metal electrons are delocalized between the 12 Mo atoms. The calculations also provide evidence that the anion [PMo12O40(VO)2]5- should be paramagnetic. The crystal environment, wich was included in the calculations by means of two models, increases the tendency to have metal electrons.Multiplet splittings for several excited configurations of [CoIIW12O40]6- were calculated using DFT methods. In agreement with the experimental interpretation of the spectrum the calculations found that the first strong band corresponds to Co d-d transitions, but it is worth noting that superposed to these transitions there are charge transfer transitions from cobalt to tungsten. The calculations also showed the importance of Jahn-Teller distortions in the excited states. With the exception of the consequences derived from a smaller splitting of d cobalt orbitals the d-d spectrum of [CoCl4]2- is similar to that of the more complex Keggin anion. Finally, the energy of the bielectronic transition 4A24T1(P) was estimated via an approximate procedure based on ligand field theory.