[en] The aim of the research work included in this doctoral thesis is the design and synthesis of stimuli-responsive host-guest systems in which photoswitchable units are covalently incorporated into either the receptor's or the guest's scaffold. We use two photoswitches with distinct properties, hemithioindigos and spiropyrans, and two types of macrocyclic scaffolds based on calix[4]arene and calix[4]pyrrole. We study how light-irradiation and acid-base treatments induce the isomerization of the molecular switch. We were especially interested in coupling the isomerization processes with the binding affinity and the encapsulation properties of unimolecular receptors and supramolecular capsules, respectively. First, we describe the synthesis and photochemical characterization of two hemithioindigos featuring a terminal N-oxide moiety. We probe their Z/E reversible photoisomerization with visible light (λ = 450 nm) and we provide a detailed study of the 1:1 binding and its effect on the switching of the Z- and E-HTI isomers into the polar aromatic cavity of a super aryl-extended calix[4]pyrrole receptor in organic solvent. Next, we design and synthesize two tetraurea calix[4]arenes decorated with four hemithioindigo units at the upper rim. We describe the synthetic efforts to obtain these receptors and we investigate their dimerization in a variety of non-polar organic solvents and in the presence of tetramethyl phosphonium salts. We also report the tentative photoisomerization of the tetraureas in the monomeric state and involved in aggregates. Finally, we synthesize a stimuli-responsive tetraurea calix[4]arene featuring four appended spiropyran groups at its upper rim, which self-assembles into a homo- or heterodimeric capsule, the latter in the presence of a calix[4]pyrrole counterpart and a suitable N-oxide templating guest. The self-assembly, self-sorting, photo- and acidochromic studies of the capsular systems in chlorinated solvents are discussed. Our results suggest that the acid-base treatments are reversible and augur well for the transport and release of molecular cargo.

[es] El objetivo del trabajo de investigación incluido en esta tesis es el diseño y síntesis de sistemas receptor-huésped capaces de responder a estímulos externos. Estos sistemas cuentan con interruptores moleculares fotosensibles unidos covalentemente al receptor o al huésped. Los interruptores moleculares presentados son hemitioindigos y espiropiranos, mientras que las estructuras macrocíclicas están basadas en calix[4]arenos y calix[4]pirroles. Se estudió cómo la irradiación con luz y el tratamiento acido-base inducen la isomerización del interruptor molecular, así como el efecto que este proceso tiene en la afinidad de enlace y las propiedades de encapsulación de los receptores unimoleculares y las cápsulas supramoleculares. Se describe la síntesis de dos hemitioindigo N-oxidos. Se investigó su fotoisomerización reversible Z/E con luz visible (λ = 450 nm) al mismo tiempo que se realizó un estudio detallado de la interacción 1:1 y su efecto en la isomerización Z- y E-HTI en la cavidad aromática polar de un calix[4]pirrol super aril-extendido en disolvente orgánico. A continuación, se diseñaron y sintetizaron dos calix[4]arenos tetraurea decorados con cuatro hemitioindigos en su parte superior. Se describen los intentos de sintetizar dichos receptores y su dimerización en una variedad de disolventes orgánicos apolares y en presencia de tetrametil fosfonio. También se describe la fotoisomerización de las tetraureas en su estado monomérico y formando agregados. Finalmente, se sintetizó un calix[4]areno con unidades tetraurea capaz de responder a estímulos externos que cuenta con cuatro espiropiranos en su parte superior. Este receptor se auto ensambla formando capsulas homo- y heterodiméricas, esta última en presencia de un calix[4]pirrol similar y un N-oxido adecuado. Se discuten los estudios de auto-ensamblaje, "self-sorting", foto- y acidocrómicos de dichos sistemas capsulares en disolventes clorados. Los resultados apuntan a que el tratamiento acido-base es reversible y predicen un buen comportamiento para su uso como transportadores y liberación de moléculas.