Poco a poco la química ha ido aprendiendo a sintetizar moléculas covalentes más grades y complejas. Primero llegaron los polímeros; después, estructuras exóticas como los éteres corona, los criptandos o los catenanos. Finalmente se desembocó en la química reticular, en la que se encuadran las redes metaloorgánicas (RMO) o las redes orgánicas covalentes, (ROC, o COF en siglas inglesas, de covalent organic framework).
Las ROC, al igual que las RMO, son estructuras extendidas en el espacio de forma muy regular y dejando en su interior cavidades o poros. La diferencia entre ambos es que la unidad secundaria básica en los RMO es un clúster metálico y en las ROC es una molécula orgánica. Esta se ensambla con otras iguales mediante conectores también orgánicos. De este modo, toda la estructura es orgánica, sus átomos son generalmente H, B, C, N y O y los enlaces entre todos ellos son covalentes. Hay redes orgánicas covalentes de una, dos y tres dimensiones. Sus estructuras geométricas pueden ser cuadrangulares, rómbicas, hexagonales… y la morfología de los materiales correspondientes es muy variada (laminar, fibrosa, en forma de pétalo, esférica…).
Propiedad de tejerse
Estas estructuras tienen una propiedad interesante: la de entrelazarse físicamente unas con otras, como se ilustra en la siguiente figura.
Especialmente interesante es la unión de cadenas lineales de forma mecánica a la manera en que se entrelaza la trama con la urdimbre para mantener una tela tejida. De ese modo se consiguen los llamados tejidos moleculares. Estos tienen una estructura primaria de “hilos” basada en interacciones covalentes fuertes y una secundaria mantenida por interacciones débiles. Por ello, tienen propiedades mecánicas semejantes a las de las cotas de mallas: son resistentes pero flexibles.
La primera red orgánica covalente tejida que se sintetizó fue la COF-505. Se obtuvo condensando bencidina con un compuesto orgánico que contiene Cu(I). Los centros de Cu(I) sirven como plantillas para hacer que los “hilos” queden entretejidos. Posteriormente los iones de cobre se pueden eliminar (desmetalización) sin pérdida de la estructura del armazón, y también es posible agregarlos de nuevo.
