Vol. 107 No. 4 (2011)

Resumen: Este artículo recoge las principales líneas de trabajo que nuestro grupo de investigación ha puesto en marcha en la Universidad de Zürich. Durante estos cuatro últimos años nuestro objetivo ha sido explorar las sinergias entre el desarrollo de nuevas metodologías catalizadas por metales de transición y su posible aplicación a la síntesis de moléculas orgánicas complejas con potencial actividad biológica.
Palabras clave: Síntesis Orgánica, Catálisis Homogénea, Oro, Productos naturales, Química Médica.
Abstract: This work summarizes the main research lines of our group at the University of Zürich. Over the past four years we have aimed to exploit the synergy between new methodology developments based on late transition metals and their application into the synthesis of complex organic molecules with potential biological activities.
Keywords: Organic Synthesis, Homogeneous Catalysis, Gold, Natural Products, Medicinal Chemistry.

Resumen: Las arqueas halófilas del género de halobacteriales afloran en ambientes de alta salinidad, evitando el choque osmótico al aumentar la concentración de sal en el citoplasma celular (hasta 3-6 M). Con el fin de permanecer plegadas y funcionales a una fuerza iónica tan elevada, las proteínas constitutivas de las arqueas halófilas han evolucionado hacia una composición de aminoácidos atípica. Este es un rasgo universal y las halófilas contienen las proteínas con carácter más ácido de todos los seres vivos.
Palabras clave: Extremófilos, arqueas halófilas, estabilidad de proteínas, actividad enzimática, efecto de Hofmeister.
Abstract: Halophilic archea (halobacteriae) thrive in hypersaline environments, avoiding osmotic shock by increasing the ion concentration of their cytoplasm by up to 3-6 M. To remain folded and active at this high intracellular ionic strength, their constitutive proteins have evolved towards a biased amino acid composition compared to their mesophilic counterparts. This is a universal evolutionary trait and halophilic proteins are amongst the most acidic proteins naturally found.
Keywords: Extremophiles, Halophilic arquea, Protein stability, Enzyme activity, Hofmeister effect.

Resumen: Este artículo resume, a través de unos pocos trabajos seleccionados, la formación de materiales fibrilares supramoleculares en los que el enlace de hidrógeno ejerce un papel fundamental en el correcto posicionamiento de moléculas π-conjugadas. En combinación con interacciones π–π, esta interacción no covalente puede actuar en dirección paralela o perpendicular al eje de apilamiento molecular para producir materiales orgánicos que ofrecen nuevas e interesantes propiedades con un mínimo esfuerzo sintético.
Palabras clave: Nanoestructuración, química supramolecular, enlace de hidrógeno, optoelectrónica orgánica, materiales moleculares.
Abstract: This article gathers a few selected examples focused on the formation of supramolecular fibrilar materials in which hydrogen-bonding plays a determinant role in the correct positioning of π-conjugated molecules. In combination with π–π stacking, this non-covalent interaction can operate in the parallel or perpendicular direction with respect to the stacking axis affording organic materials with novel and interesting properties and low synthetic effort.
Keywords: Nanostructuring, supramolecular chemistry, hydrogen bond, organic optoelectronics, molecular materials.

Resumen: Una de las estrategias más interesantes para controlar la morfología y la química de nanoestructuras es la incorporación de funcionalidad en sólidos nanoestructurados mediante la co-precipitación de un alcóxido metálico con un compuesto químico que posea grupos trialcoxisilano terminales. En este artículo se describe la extensión de este método, conocido como co-condensación o incorporación in situ, a un amplio abanico de materiales, tales como nanopartículas metálicas, complejos de coordinación o clústeres metálicos, entre otros. El efecto sobre la morfología de los sólidos producidos mediante esta metodología se describe mediante algunos ejemplos específicos.
Palabras clave: Nanomateriales, sílices mesoporosas, mesoestructuras, catálisis, inmovilización.
Abstract: One of the most interesting strategies to control both the morphology and the chemistry of nanostructures is the incorporation of chemical functionality into nanostructured solids by co-precipitation of a metal alkoxide with chemical compounds containing terminal trialkoxysilane groups. This article describes the extension of this method, known as co-condensation or in situ incorporation, to a wide range of materials such as metal nanoparticles, coordination complexes or metal clusters, among others. The effect on the morphology caused by this methodology is also described here with specific examples.
Keywords: Nanomaterials, mesoporous silica, mesostructures, catalysis, immobilization

Resumen: En este artículo utilizaremos la ingeniería cristalina de polímeros de coordinación como base para la síntesis de materiales moleculares. El diseño de estos materiales puede realizarse mediante el conomiento adquirido por la cristalografía sobre las interacciones débiles que dirigen la formación de los cristales. Concretamente veremos como la utilización de ciertos ligandos nos permitirá construir estructuras robustas a partir de compuestos de coordinación bidimensionales.
Palabras clave: Ingeniería cristalina, complejos polinucleares, cristalografía, redes metal-orgánicas, magnetismo.
Abstract: In this article we show how the crystal engineering of polynuclear compounds can be considered a tool for the synthesis of molecular materials. The design of these materials relies on the acquired knowledge of the intermolecular interactions driving the formation of crystals through crystallography. In particular, the construction of robust three-dimensional structures based on layered coordination compounds will be discussed.
Keywords: Crystal Engineering, Polynuclear compounds, Crystallography, Metal-Organic Frameworks, Magnetism.

Resumen: Descubiertos por Wankyln hace más de 150 años, los compuestos organobimetálicos de Zn (organozincatos) han resurgido recientemente como un tipo .de reactivos extremadamente versátiles y regioselectivos. Exhibiendo perfiles de reactividad únicos, diferentes a los observados para sus componentes monometálicos por separado, estas especies bimetálicas ofrecen un enorme potencial en síntesis. En este artículo presentamos algunos avances recientes en este campo llevados a cabo en nuestro grupo de investigación, estudiando las aplicaciones de estos reactivos en tres tipos fundamentales de transformaciones orgánicas: reacciones de metalación, intercambio metal-halogeno y adicines nucleófilas. Mediante la caracterización y el aislamiento de intermedios organometálicos clave, los orígenes y mecanismos involucrados en estas reacciones también serán discutidos.
Palabras clave: Química organometálica, zinc, síntesis, efecto sinérgico, organozincatos, metalación.
Abstract: Pioneered by Wanklyn more than 150 years ago, organozincates have recently emerged as a versatile and regioselective type of organometallic reagents. Exhibiting unique chemical profiles, different to those observed for the monometallic components from which they are derived, these mixed-metal species offer a tremendous potential in synthesis. This article focuses on recent advances made in our research group investigating the use of these reagents in three fundamental types of organic transformations, namely, metalation, metal-halogen exchange and nucleophilic addition reactions. Through the isolation and characterization of key organometallic intermediates, the origins of their special synergic behaviour and the mechanisms involved in these reactions will also be discussed.
Keywords: Organometallic chemistry, zinc, synthesis, synergic effect, organozincates, metallation.

Resumen: Se presenta en este artículo el uso de métodos de simulación teórica basados en la teoría del funcional de la densidad a un grupo de problemas ya clásicos en el ámbito de la catálisis heterogénea. Entre los ejemplos descritos se encuentran la hidrogenación parcial de mezclas entre alquinos y alquenos, la síntesis de cloro y la comparación entre catalizadores homogéneos y heterogéneos basados en oro. De esta manera se pretende realizar una descripción simplificada de la repercusión de estas técnicas teóricas para estudiantes de Química.
Palabras clave: Teoría del Funcional de la Densidad, selectividad, actividad, fases, catálisis heterogenea.
Abstract: The use of computer simulations based on Density Functional Theory to a group of classical problems in Heterogeneous Catalysis is presented. Suitable examples such as partial hydrogenation of alkyne-alkene mixtures, chlorine synthesis and the comparison between
homogeneous and heterogeneous gold catalysts are presented in a simplified way to introduce theoretical techniques to Chemistry students.
Keywords: Density functional theory, selectivity, activity, phases, heterogeneous catalysis.

Resumen: Los biosensores microbianos electroquímicos son dispositivos analíticos que, a través de la combinación de un microorganismo con un transductor adecuado, son capaces de generar una señal medible y proporcional a la concentración de analito en estudio. En este artículo se describen las características y aplicaciones de este tipo de biosensores, así como las tendencias y estrategias posibles que contribuirán a aprovechar en el futuro todo su potencial.
Palabras clave: Biosensores, microorganismos, electroquímica, análisis medioambiental, alimentos.
Abstract: Electrochemical microbial biosensors are analytical devices that, by means of the combination of a microorganism with an adequate transducer, are capable to generate a measurable signal which is proportional to the concentration of the analyte under study. This article describes the characteristics and applications of this type of biosensors, as well as the trends and possible strategies that will contribute in the future to explore all their potential.
Keywords: Biosensors, microorganisms, electrochemistry, environmental analysis, food.

Resumen: La espectroscopía RMN de Diferencia de Transferencia de Saturación (STD NMR) constituye una de las aproximaciones de RMN más potentes para detectar y caracterizar interacciones receptor-ligando en disolución, observando las señales de la molécula pequeña (ligando), que presentan propiedades espectroscópicas apropiadas para estudios a alta resolución, con independencia del tamaño del receptor. Tras poco más de una década transcurrida desde sus inicios, la técnica ha alcanzado su madurez, mostrando unas elevadas robustez y utilidad. El presente artículo pretende hacer una revisión general del estado actual y futuras evoluciones de esta potente técnica espectroscópica en el marco de la química del reconocimiento molecular.
Palabras clave: Reconocimiento Molecular, Espectroscopía RMN, STD NMR, Interacciones Receptor-Ligando.
Abstract: Saturation .Transfer .Difference .spectroscopy (STD NMR) is one of the most powerful NMR approaches to detect and characterize receptor-ligand interactions in solution, by observing the signals of the small molecule (ligand), that exhibit proper spectroscopic properties for high resolution studies, independently of the receptor size . Roughly one decade after its introduction, the technique has reached maturity, demonstrating high robustness and usefulness. The present article aims to review the present status as well as the future evolution of this powerful technique in the framework of molecular recognition Chemistry.
Keywords: Molecular Recognition, NMR Spectroscopy, STD NMR, Receptor-Ligand Interactions.

Resumen: La evolución de las técnicas de espectroscopía láser y espectrometría de masas ha hecho posible la caracterización de moléculas y complejos no covalentes, aislados o unidos a un número discreto de moléculas de disolvente. Estos experimentos proporcionan información fundamental sobre las interacciones y las propiedades conformacionales responsables del reconocimiento entre moléculas, y constituyen valiosas referencias para la Química Computacional. Describimos aquí experimentos sobre éteres cíclicos, cuyos complejos de inclusión con huéspedes catiónicos han constituido uno de los modelos centrales en el desarrollo de la Química Supramolecular a lo largo de las últimas décadas.
Palabras clave: Reconocimiento molecular, espectroscopía láser, espectrometría de masas, complejos de inclusión, química supramolecular.
Abstract: The development of laser spectroscopy and mass spectrometry techniques has made possible the characterization of supramolecular species under isolated conditions, or in the presence of a discrete number of solvent molecules. These experiments provide fundamental insights into the interactions and conformational properties that drive the recognition between molecules, and constitute valuable references for Computational Chemistry. We describe experiments on the cationic complexes of cyclic ethers, which have constituted one of the central models in the development of Supramolecular Chemistry in the last decades
Keywords: Molecular Recognition, Laser Spectroscopy, Mass Spectrometry, Inclusion Complexes, Supramolecular Chemistry.

Greenhouse effect related issues are a great challenge in the development of chemical processes since this effect explicitly depends on energy use. This article is focused on different approaches for overcoming this problem based on chemical processes. Four different approaches are considered: new chemical processes for obtaining chemicals and biofuels from biomass (based on hydrolysis-aldolisationhydrogenation); the development of new adsorbents for CO2 removal; the combustion of lean methane-air mixtures in catalytic reverse flow reactors, and the use of membrane reactors for manufacture hydrogen with low carbon footprint.

Resumen: Los numerosos problemas medioambientales creados por la acumulación de gases de efecto invernadero, la creciente demanda de energía y el agotamiento de la reservas de petróleo han impulsado el desarrollo de tecnologías sostenibles basadas en materias primas renova- bles como la biomasa. En este sentido los biocombustibles (combustibles derivados de la biomasa) pueden ayudar a reducir la emisión de gases contaminantes y, al mismo tiempo, cumplir con las demandas futuras de energía. La presente contribución pretende proporcionar un breve resumen de las tecnologías actuales para la producción de biocombustibles líquidos incluyendo transesterificación, fermentación, gasificación, pirólisis y procesado catalítico de moléculas plataforma en disolución acuosa.
Palabras clave: Biocombustibles, valorización de biomasa, moléculas plataforma, catálisis heterogénea, química verde.
Abstract: Environmental issues, the growing demand for energy, political concerns and the medium-term depletion of petroleum has created the need for development of sustainable technologies based on renewable raw materials. Biofuels might help to meet the future energy supply demands as well as contributing to a reduction of green house gases emissions. This contribution is intended to give a brief overview about the most recent technologies (e.g. transesterification, fermentation, gasification, pyrolysis, aqueous-phase processing of platform molecules) for the production of liquid biofuels from biomass.
Keywords: Biofuels, biomass valorisation, platform molecules, heterogeneous catalysis, green chemistry.

Resumen: Este trabajo muestra un texto sobre Madame Curie, en el que la propia Marie Curie realiza una ponencia ante alumnos sobre el descubrimiento de la radiactividad, tratando otras cuestiones, como la importancia del esfuerzo y el papel de la mujer en la ciencia.
Se propone como una actividad que pueden leer o representar alumnos de la materia de Ciencias para el Mundo Contemporáneo, y se dan ideas para que los alumnos elaboren textos basados en otros científicos célebres.
Palabras clave: Curie, Química, didáctica, radiactividad, Ciencias para el Mundo Contemporáneo.
Abstract: This paper shows a text on Madame Curie in which she makes a presentation to students about the discovery of radioactivity, dealing with other issues, such as the importance of the effort and the role of women in science.
Keywords: Curie, Chemistry, teaching, radioactivity, Science for the contemporary world.

Resumen: A lo largo del siglo XVI los médicos se percataron de que la física y la química eran muy importantes en el arte de curar. La medicina moderna se basa en estos conocimientos para entender cómo se producen los cambios en el organismo, y cómo provocarlos o evitarlos. Fue Paracelso el primero que introdujo la terapia química. El impacto de sus ideas fue muy significativo y muchos científicos las siguieron. En la actualidad, la medicina tiene poco que ver con la disciplina clásica practicada en tiempos de Hipócrates o Galeno.
Palabras clave: Historia de la química, historia de la medicina, aplicaciones médicas de la física y la química, fototerapia, terapia fotodinámica.
Abstract: Throughout the XVI century physicians realized that physics and chemistry were very important in the art of healing. Modern medi- cine relies on this knowledge in order to understand how changes are made in the body and how they could be caused or prevented. It was Paracelsus who first introduced chemical therapy. The impact of his ideas in those days was shown by the increasing number of followers of such a new trend. Nowadays, medicine is barely related to the classical discipline practiced by Hippocrates or Galen.
Keywords: History of chemistry, history of medicine, medical applications of physics and chemistry, phototherapy, photodynamic therapy.