El desarrollo de sensores moleculares para la detección de analitos de interés medioambiental constituye una línea de investigación de gran relevancia dentro del ámbito de la química supramolecular, motivada por la necesidad de identificar y mitigar contaminantes altamente tóxicos presentes en el medio acuoso. En este contexto, la presente Tesis Doctoral se centra en el diseño, síntesis y aplicación de sistemas moleculares basados en ligandos poliamínicos, capaces de reconocer selectivamente especies catiónicas y aniónicas de relevancia ambiental, así como en su integración en soportes nanométricos con el fin de mejorar su funcionalidad y aplicabilidad. El trabajo se fundamenta en los principios del reconocimiento molecular supramolecular, aprovechando la versatilidad estructural de las poliaminas, cuya capacidad de protonación múltiple les permite interactuar con especies de distinta naturaleza mediante fuerzas no covalentes. En particular, se estudian dos familias principales de ligandos: por un lado, poliaminas macrocíclicas tipo azaciclofano funcionalizadas con grupos piridinol, diseñadas para su inmovilización sobre superficies oxídicas; por otro, poliaminas acíclicas, tanto lineales como tripodales, modificadas con unidades derivadas del piridoxal, que actúan como fluoróforos intrínsecos y permiten su uso como quimiosensores ópticos en disolución. En una primera etapa se aborda la síntesis de ambas familias de ligandos, empleando rutas sintéticas conocidas y, cuando es necesario, desarrollando nuevos procedimientos. Los compuestos obtenidos se caracterizan mediante resonancia magnética nuclear, espectroscopía UV-Visible, fluorescencia y análisis elemental, lo que permite confirmar su estructura y pureza. Posteriormente, se realiza un estudio detallado de su comportamiento ácido-base en disolución acuosa, determinándose las constantes de protonación de los distintos grupos amino mediante técnicas potenciométricas, complementadas con RMN y UV-Vis. Estos estudios permiten identificar las especies predominantes en función del pH y establecer la secuencia de protonación, información clave para comprender los procesos de reconocimiento posteriores. El núcleo del trabajo se centra en el estudio de la capacidad de los ligandos para reconocer especies de interés medioambiental. Se analiza la interacción con metales pesados como Pb²⁺, Cd²⁺ y Hg²⁺, evaluando la especiación y la estequiometría de los complejos formados en función del pH y de la relación metal:ligando. Asimismo, se estudia la interacción con cationes uranilo, considerados un ejemplo representativo de contaminantes radiactivos. De forma complementaria, se investiga la capacidad de determinados ligandos poliamínicos, especialmente los derivados de piridoxal, para reconocer aniones contaminantes, como compuestos de la familia de los fosfonados. Los complejos y aductos formados se caracterizan mediante técnicas espectroscópicas y potenciométricas. Finalmente, se aborda la preparación de nanopartículas oxídicas de bohemita mediante métodos sol-gel, así como su caracterización estructural y morfológica. Estas nanopartículas se funcionalizan con los ligandos macrocíclicos, dando lugar a sistemas híbridos orgánico-inorgánicos. Dichos sistemas se estudian como materiales para la detección y eliminación de cationes uranilo en medio acuoso, evaluándose además su posible reutilización. En conjunto, la Tesis combina diseño molecular, estudios de reconocimiento y nanotecnología para avanzar en el desarrollo de sensores y materiales funcionales orientados a aplicaciones medioambientales.
