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Tipo: Dissertação
Título: Síntese, caracterização e estudo fotofísico de novos ligantes bipiridínicos aril substituídos
Título em inglês: Synthesis, Characterization and photophysical study of novel aryl-substituted bypiridine ligands
Autor(es): Bezerra, Lucas Fonseca
Orientador: Diógenes, Izaura Cirino Nogueira
Coorientador: Carvalho, Idalina Maria Moreira de
Palavras-chave: Fotoquímica;Base de Schiff;Oxigênio Singleto;Bipiridina
Data do documento: 2019
Citação: BEZERRA, Lucas Fonseca. Síntese, caracterização e estudo fotofísico de novos ligantes bipiridínicos aril substituídos. 2019. 61 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: O presente trabalho aborda os resultados obtidos para três novos derivados de bipiridina (mbpyR), a saber: 4’-metil-4-(naft-2-il)-2,2’-bipiridina (mbpy-naph), 4’-metil-4-(antracen-2-il)- 2,2’-bipiridina (mbpy-anth), 4’-metil-4-(piren-2-il)-2,2’-bipiridina (mbpy-pyr). Os compostos citados foram sintetizados a partir de reações de condensação do precursor 4’ -metil-2,2’-bipiridina-4-carbaldeído (mbpy-CHO) com as aminas aromáticas 2-naftilamina (naph), 2-aminoantraceno (anth) e 1 -aminopireno (pyr). Dados de Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho e Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C indicam que os produtos desejados foram obtidos com alta pureza. Desse modo, o trabalho seguiu com a descrição extensiva das propriedades espectroscópicas desses compostos analisadas por espectroscopia de absorção eletônica e emissão no ultravioleta e visível (UV-Vis), onde informações adicionais obtidas usando cálculos de Teoria da Densidade Funcional independente (DFT) e dependente do tempo (TD-DFT) foram também utilizados para suportar a discussão. Os espectros de absorção no UV-Vis mostraram uma dependência da energia das bandas com a natureza do fragmento aromático substituinte e com o solvente indicando a existência de processos de transferência de carga intrarmoleculares. Aumentando-se o tamanho do grupo substituinte, observou-se um deslocamento batocrômico consistente com os valores de diferença de energia entre os orbitais de fronteira calculados por TD-DFT: mbpy-naph (3,65 eV), mbpy-anth (3,13 eV) e mbpy-pyr (3,01 eV). Valores de rendimento quântico de emissão (Φ) foram calculados em etanol usando o composto antraceno como referência. Comparativamente às aminas aromáticas, os compostos mbpy-R apresentaram valores relativamente baixos de Φ: 0,001, 0,010 e 0,089 para R = naph, anth e pyr, respectivamente. Os valores de tempos de vida (τ) do estado excitado foram determinados através das curvas de decaimento de emissão em diferentes solventes. Os compostos mbpy-naph, mbpy-anth e mbpy-pyr apresentaram perfis de decaimento monoexponenciais com valores de τ de 1,93, 13,55 e 4,15, respectivamente. As contantes de decaimento radioativo (kr) e não radioativo (knr) indicam que o estado excitado desses compostos decai preferencialmente via rotas não radioativas, o que corrobora com o baixo rendimento quântico de geração de oxigênio singleto para a série. O quenching fotofísico desses processos provavelmente se dá por vias de desativação vibracional, uma vez que a molécula possui eixos de rotação que permitem a perda de energia.
Abstract: This work presents the results obtained for three novel bipyridine derivtives (mbpy-R), named as: 4'-methyl-4-(naphth-2-yl)-2,2'-bipyridine (mbpy-naph), 4'-methyl-4-(anthracen-2-yl)-2,2'-bipyridine (mbpy-anth), 4'-methyl-yl)-2,2'-bipyridine (mbpy-pyr). The compounds were synthesized from the condensation reactions of the precursor 4'-methyl-2,2'-bipyridine-4- carbaldehyde (mbpy-CHO) with the aromatic amines 2-naphthylamine (naph), 2- aminoanthracene (anth) and 1 -aminopyrene (pyr). Vibrational Spectroscopy in the Infrared Region and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) data indicates that the aimed compounds were obtained with high purity. Thus, the work started an extensive description of the spectroscopic properties of theese compounds obtained by electronic absorption and emission spectroscopy in the ultraviolet and visible region. Also, additional data calculated using the Density Functional Theory (DFT) and Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) were used to support the discussion. The UV-Vis absorption spectra shows that the energy bands are dependent of the attached group and the solvent indicating that an intramolecular charge transfer process occur within the molecule. As bigger is the substituent at the pyridines, more intense is the red shift observed for the absorption maximum, which is according to the frontier orbital energy levels energy gap calculated by TD-DFT: mbpy-naph (3.65 eV), mbpy-anth (3,.13 eV) e mbpy-pyr (3.01 eV). Emission quantum yield (Φ) values were calculated in ethanol using anthracene as reference. In comparison to the substituent aromatic, the mbpy-R compounds showed relatively low values of Φ: 0.001, 0.010 and 0.089 for R = naph, anth and pyr, respectively. Life-time values (τ) of the excited state were determined through emission decay curves in different solvents. The mpy-naph mbpy-anth and mbpy-pyr compounds presented monoexponential decay profiles with values of τ of 1.93, 13.55 and 4.15, respectively. Kinetic radioactive and non-radioactive constants for theese compounds suggests that its excited states decays preferencially by non-radioactive paths, that is accordance with the low singlet oxygen quantum yields determined for the series. The photophysical quenching of theese processes may occur predominant by vibrational deactivation, once the molecules has rotation axes which allows this type of energy loss.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60374
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