Lo sviluppo di recettori sintetici per il riconoscimento di anioni e che, eventualmente, funzionino da sensori per tali specie è un tema di ricerca che negli ultimi anni ha attirato una grande attenzione. Gli anioni giocano infatti ruoli fondamentali in molti processi biologici e sono tra i più importanti inquinanti ambientali.
Obiettivo di questo progetto è la sintesi di una serie di complessi, basi di Schiff-metallo, opportunamente sostituiti al fine di stabilire interazioni secondarie di tipo supramolecolare con l'analita ed aumentare così la selettività del processo di riconoscimento. La natura del metallo e la sua geometria di coordinazione assumono un ruolo fondamentale in quanto influenzano il posizionamento dei gruppi funzionali sullo scheletro del ligando in modo tale che questi ultimi si trovino in prossimità dell'anione coordinato al metallo e possano quindi interagire con esso.
La formazione del complesso host-guest potrà essere monitorata in vari modi grazie alla presenza di gruppi cromofori introdotti sullo scheletro del ligando, oppure a quella di catene lipofile costituite da unità di acidi biliari che favoriscono la formazione di gel che disaggregano in seguito alla complessazione con gli anioni (passaggi gel/souzionel).
La novità del progetto qui illustrato risiede nell' approccio diversificato al riconoscimento degli anioni e al loro monitoraggio. Tale strategia si basa sull'uso di complessi costituiti da basi di Schiff e metalli che utilizzano come interazione principale al fine del riconoscimento quella che si stabilisce tra un acido di Lewis (i complessi metallici) e una base di Lewis (gli anioni). La presenza sullo scheletro del ligando di sostituenti opportunamente scelti e in grado di interagire ulteriormente con l' anione può modificare la selettività del processo. In tutto ciò la natura del metallo e la sua geometria di coordinazione assumono un ruolo fondamentale. Nel caso del catione uranile, in cui la coordinazione è bipiramidale a base pentagonale, gli eventuali sostituenti per trovarsi vicino all'anione dovranno essere posizionati nei pressi del sito di coordinazione equatoriale disponibile a ricevere il guest. Cosa diversa si verifica invece per lo zinco che presenta una coordinazione piramidale a base quadrata con il sito libero e disponibile ad alloggiare l'anione in posizione apicale. Quindi la strategia di sintesi dovrà tener conto di tali fattori e un approccio del genere è sicuramente innovativo in quanto da una parte vi sono ligandi facilmente sintetizzabili e funzionalizzabili, e dall' altra una serie di metalli che con le loro caratteristiche possono regolare la selettività del riconoscimento. La presenza dei siti secondari di interazione permette quindi di attribuire a tali complessi caratteristiche supramolecolari, e di non considerare il processo di riconoscimento come la semplice formazione di un complesso di coordinazione.
Anche la formazione di gel è legata sia alla geometria di coordinazione del metallo, che ai sostituenti sullo scheletro del ligando stesso. Il passaggio iniziale nella formazione del gel coinvolge l'ottenimento di molecole in grado di formare fibrille o strutture a forma di nastro che portano quindi alla formazione del gel. Un apporto considerevole alla generazione di questa fase dovrebbe venire, come riportato in letteratura (ChemistrySelect 2016, 1, 3667; RSC Adv 2016, 6, 57306), dall' "impilamento" dei residui aromatici del ligando salofenico, mentre gli altri contributi vanno ricercati nella possibilità che i sostituenti (i residui degli acidi biliari anche essi opportunamente modificati) hanno di interagire attraverso la formazione di legami idrogeno intermolecolari. E' chiaro che per tali sistemi studieremo metalli come zinco, in primis, e poi rame, nichel etc. che presentano tutti una coordinazione di tipo planare che favorisce appunto un' organizzazione in strati (pi-pi stacking interactions). L'introduzione di un anione, coordinandosi al sito apicale del metallo, dovrebbe allontanare le singole molecole rompendo tale organizzazione e fornendo un segnale immediato e visivamente percepibile dell' avvenuto riconoscimento tramite transizione di fase di tipo gel-soluzione.
Quindi in poche parole il progetto prevede la sintesi di una serie di ligandi opportunamente sostituiti con l'obiettivo di introdurre interazioni secondarie di tipo supramolecolare da sfruttare nel processo di riconoscimento tra i complessi metallo-salofen e gli anioni. Tali ligandi verranno fatti reagire con metalli caratterizzati da diverse geometrie di coordinazione, e se ne studieranno quindi le proprietà di riconoscimento e selettività nei confronti di anioni tipo fluoruri, cloruri, fosfati, acetati etc. Nello stesso tempo, al fine di associare all' avvenuto riconoscimento una variazione facilmente rilevabile, si introdurranno sostituenti pensati a tale scopo (gruppi cromofori o unità che promuovono la formazione di gel). La novità della ricerca sta nell' ottenere in modo semplice un "tool kit" fatto di ligandi e metalli per il riconoscimento molecolare degli anioni. Questo modo "semplice" di progettare ci permetterà di provare numerose combinazioni e di verificarne le proprietà traendo vantaggio dalla modularietà dell' approccio. Tutto ciò può portare ad un risparmio in termini di tempo e ad un vantaggio per quanto riguarda il numero di sistemi testati.