UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE QUÍMICA
FILIPE MIRANDA CABRAL
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE COMPLEXOS DE ÍONS LANTANÍDEOS COM LIGANTES BETA-DICETONATOS E DERIVADOS DE PYBOX E DO
ÁCIDO QUELIDÂMICO: SONDAS ÓPTICAS DE ÓXIDO NÍTRICO E DE TEMPERATURA
CAMPINAS 2019
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE COMPLEXOS DE ÍONS LANTANÍDEOS COM LIGANTES BETA-DICETONATOS E DERIVADOS DE PYBOX E DO
ÁCIDO QUELIDÂMICO: SONDAS ÓPTICAS DE ÓXIDO NÍTRICO E DE TEMPERATURA
Tese de Doutorado apresentada ao Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Doutor em Ciências
Orientador: Prof. Dr. Fernando Aparecido Sigoli
O arquivo digital corresponde à versão final da Tese defendida pelo aluno Filipe Miranda Cabral e orientada pelo Prof. Dr. Fernando Aparecido Sigoli.
CAMPINAS 2019
Camila Barleta Fullin - CRB 8462
Cabral, Filipe Miranda,
C112s CabSíntese e caracterização de complexos de íons lantanídeos com ligantes beta-dicetonatos e derivados de pybox e do ácido quelidâmico : sondas ópticas de óxido nítrico e de temperatura / Filipe Miranda Cabral. – Campinas, SP : [s.n.], 2019.
CabOrientador: Fernando Aparecido Sigoli.
CabTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de
Química.
Cab1. Lantanídeos. 2. Luminescência. 3. Óxido nítrico. 4. Termometria. I. Sigoli, Fernando Aparecido, 1972-. II. Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Química. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Synthesis and characterization of lanthanides ion complexes with
beta-diketonate and derivatives of pybox and chelidamic acid : optical probes for nitric oxide and temperature Palavras-chave em inglês: Lanthanides Luminescence Nitric oxide Thermometry
Área de concentração: Química Inorgânica Titulação: Doutor em Ciências
Banca examinadora:
Fernando Aparecido Sigoli [Orientador] Paulo Cesar de Sousa Filho
Francisco Benedito Teixeira Pessine Hermi Felinto de Brito
Marco Antonio Utrera Martines
Data de defesa: 02-08-2019
Programa de Pós-Graduação: Química
Identificação e informações acadêmicas do(a) aluno(a) - ORCID do autor: https://orcid.org/0000-0001-5208-9578 - Currículo Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/7551686138150565
Prof. Dr. Fernando Aparecido Sigoli (Orientador)
Prof. Dr. Paulo Cesar de Sousa Filho (Instituto de Química - Unicamp)
Prof. Dr. Francisco Benedito Teixeira Pessine (Instituto de Química - Unicamp)
Prof. Dr. Hermi Felinto de Brito (USP – São Paulo)
Prof. Dr. Marco Antonio Utrera Martines (Universidade Federal do Mato Grosso do Sul)
A Ata da defesa assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.
Este exemplar corresponde à redação final da Tese de Doutorado defendida pelo aluno Filipe Miranda Cabral, aprovada pela Comissão Julgadora em 02 de agosto de 2019.
Agradeço em primeiro lugar a Deus, por ter me dado forças para chegar até aqui;
Aos meus pais Maurício e Tânia e minha irmã Tamira que sempre me apoiaram em minhas decisões e nos momentos difíceis;
A todos os meus avós Juaquim (em memória), Malvina (em memória), Aurélio (em memória) e Benedicta (em memória);
Ao professor Fernando Sigoli pela orientação, amizade e confiança que me permitiram aprender diversas técnicas e equipamentos durante o desenvolver dessa tese;
Ao professor Ítalo pela amizade nesses anos de convivência no laboratório;
Ao Jorge que esteve sempre disposto a me ajudar durante as minhas primeiras sínteses no laboratório, nas discussões científicas e sempre foi um grande amigo;
Ao Rafael Gaspar que se dispôs a me ajudar encontrar um apartamento aqui em Campinas e pelas discussões científicas que ajudaram desenvolver o trabalho;
Ao Gilmar pela enorme contribuição nas sínteses orgânicas desse trabalho;
À Gabi pela amizade e estar sempre disposta a ajudar todos;
Ao Lanousse grande amigo que o doutorado me proporcionou e que sempre esteve comigo em momentos felizes e tristes e sempre tinha aquela pergunta que faz pensar muito;
A todos os professores com os quais tive a oportunidade de compartilhar experiências didáticas no decorrer do programa PED, Carlos Roque, Airton Sales, Camilla Abbehausen, Jackson Megiatto, Pedro Corbi, Cláudio Tormena, Paulo Miranda e Fernando Sigoli;
Ao professor Marcelo Ganzarolli de Oliveira e a Mestra Flávia Mesquita Cabrini pelo auxílio nas medidas com NO;
À Amanda pela amizade, pelas caminhadas e pizzas durante o decorrer desse doutorado;
À Flávia por toda amizade, por fazer o pessoal do laboratório se mexer, colocando todo mundo para correr e pelos momentos de descontração;
A todos os amigos do Laboratório de Materiais Funcionais (LMF): Isabela, Naiara, Ane, Raisa, Rafael, Lohana, Deborah, Diogo, Josi, Emille, pelas discussões científicas em nossas reuniões e pela amizade de todos;
Aos técnicos responsáveis pelos equipamentos multiusuários que sempre estavam dispostos a ensinar: Milene, Cláudia, Sônia, Anderson, Gustavo, Paula;
Aos técnicos do LQ07, Rinaldo, Marcelo, Talita e Michele, onde tive a oportunidade de desenvolver o estágio do PED;
Aos meus amigos, Carolyne, João Paulo, Thiago, Fernando, Ronaldo, Camila, Tamires, Éber, Rebeca, Rafael, Yuri, pelos momentos que passamos juntos ajudando a refrescar a mente para ter forças e chegar ao final de mais esta fase;
A todos os professores que tive durante toda a vida escolar, se não fosse por eles não chegaria até onde cheguei;
Ao programa de pós-graduação IQ-UNICAMP;
Financiamento 001;
Esta tese teve como objetivo o desenvolvimento de novas sondas luminescentes que possam atuar como sensores de temperatura e óxido nítrico. Com esse objetivo foram sintetizados complexos com ligantes β-dicetonatos (2-tenoiltrifluoroacetona) e ligantes auxiliares: ((2,2',6,6'-tetrametoxi-[3,3'-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfofisnóxido) e
pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina). Do complexo
{tris(tenoiltrifluoroacetonato)pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina} de európio(III), foi obtido um monocristal, onde foi observada desordem no grupo tiofeno do ligante β-dicetonato e interação π-π entre a pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina e o anel tiofeno de uma molécula β-dicetona. Este complexo teve seu comportamento fotoluminescente estudado em função da temperatura, obtendo uma sensitividade relativa máxima de 1,68 % K-1 em 323 K com faixa operacional de 283 a 323 K. Foram estudados também
complexos com ligantes do tipo pybox onde foram variados os grupos ligados ao anel oxazolínico, utilizando os grupos tiofeno (tio), fenil (ph), benzil (bn) e iso-propil (ipr). Por métodos semi-empíricos e DFT, pode-se determinar que a simetria ao redor do íon lantanídeo se aproxima de D3. Dessa forma, apenas o grupo ligado ao pybox influenciou
nas características de emissão do íon Eu3+, comprovado pela espectroscopia de
fotoluminescência. A partir do ácido quelidâmico, foi sintetizado o ligante ácido-4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico e seu complexo com o Eu3+. Tal complexo foi
utilizado como sonda óptica de NO. Avaliando a intensidade de emissão em solução houve aumento em duas ordens de grandeza na emissão em presença de NO, mostrando potencial para essa aplicação.
This thesis aimed the development of new luminescent probes to act as sensors of nitric oxide and temperature. Based on this aim was synthesized complexes with β-diketonate ligands (2-thenoyltrifluoroacetone) and auxiliary ligands: ((2,2 ', 6,6'-tetramethoxy- [3,3'-bipyridine] -4,4'-diyl ) bis (diphenylphosphine oxide) and pyrazine [2,3-f] [1,10] phenanthroline). From the complex {europium (III) tris (tenoyltrifluoroacetonate) pyrazine [2,3-f] [1,10] phenanthroline} was obtained from a single crystal, where a disorder was observed on the thyophen group of the β-diketonate ligand and a π-π interaction between the pyrazine [2,3-f] [1,10] phenanthroline and the thyophen ring of a molecule of the β-diketonate ligand. The dependence temperature of this complexes was studied too and was obtained a maximum relative sensitivity of 1.68% K-1 at 323 K with
operation range from 283 to 323 K. It was studied too, complexes with pybox ligands where was varied the groups bonded to the oxazoline ring, was used, the phenyl (ph), benzyl (bn), iso-propyl (ipr) and thiophene (thio) groups. Using semi-empirical methods of calculations, we could determine the symmetry around the central ion, which was close to D3. By this way, just the group bonded to the pybox ligand influenced on the
luminescent characteristics of the Eu3+, which was showed by the luminescence
spectroscopy. From the chelidamic acid was synthesized the 4- (3,4-diaminophenoxy) pyridine-2,6-dicarboxylic acid and its complex with Eu3+. This complex was used as an
optical probe to NO. Evaluating the emission intensity in solution was observed an increase of two orders of magnitude in the presence of NO, showing the potential to be applied as NO probe.
Figura 1: Distribuição radial dos elétrons nos orbitais atômicos hidrogenóides [1]. ... 25 Figura 2: Exemplo de detecção de fluorescência com resolução temporal, há um atraso
entre o pulso de excitação e janela de detecção, eliminando a fluorescência do meio, imagem adaptada de [3] ... 26 Figura 3: Diagrama de Jablonski simplificado mostrando como ocorre a transferência de
energia entre os ligantes e o íon lantanídeo Ln3+, onde S, estado singleto, T, estado
tripleto. Adaptado de [10, 12–14, 16–21] ... 28 Figura 4: Equilíbrio ceto-enólico nas β-dicetonas ... 29 Figura 5: Representação de uma molécula pybox, onde os grupos R podem ser
alterados. ... 30 Figura 6: Representação dos tipos de termômetros baseados em luminescência, imagem adaptada de [36]... 31 Figura 7: Exemplos de diaminofluoresceínas utilizadas como sondas de NO, adaptada
de [49] ... 34 Figura 8: Estrutura da fluoresceína dissódica, determinada por difração de raios-X,
reproduzido de [54] ... 35 Figura 9: Representação da supressão de luminescência pela fototransferência de
elétrons. Imagem reproduzida de [53]. ... 36 Figura 10: Representação do complexo reportado por Yuan, antes e depois da reação
com NO em atmosfera aeróbica [55] ... 37 Figura 11: Representação do ácido 4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico. .. 37 Figura 12: Representação do ligante pybox
2,2'-(4-(tiofen-2-il)piridina-2,6-diil)bis(4,5-dihidrooxazol), sintetizado por Bettencourt-Dias [57] e do ligante pybox 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina, sintetizado neste trabalho. ... 41 Figura 13: Estruturas dos complexos sintetizados com os ligantes derivados do pybox.
... 45 Figura 14: Representação das etapas envolvidas na síntese do ligante
4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-ácido dicarboxílico (22). ... 52 Figura 15: Espectro de 1H-RMN do amino álcool 2-amino-2-(tiofen-2-il)etan-1-ol ... 60
Figura 16: Espectro de 13C-RMN do amino álcool 2-amino-2-(tiofen-2-il)etan-1-ol. ... 61
Figura 17: Espectro de 1H-RMN da amida N2,N6
Figura 19: Espectro de 1H-RMN do N2,N6
-bis(2-cloro-1-(tiofen-2-il)etil)piridina-2,6-dicarboxamida ... 63 Figura 20: Espectro de 13C-RMN do N2,N6
-bis(2-cloro-1-(tiofen-2-il)etil)piridina-2,6-dicarboxamida ... 63 Figura 21: Espectro de 1H-RMN 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina
... 64 Figura 22: Espectro de 13C-RMN 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina.
... 65 Figura 23: Espectros de emissão dos complexos de Gd3+, a) [Gd(pybox-thio)
3]Cl3;
b) [Gd(pybox-ph)3]Cl3; c) [Gd(pybox-ipr)3]Cl3; d) [Gd(pybox-bn)3]Cl3. Os atrasos
(delay) estão indicados nos espectros. ... 66 Figura 24: Espectros de excitação (azul) e de emissão (vermelho) dos complexos de
Eu3+ com ligantes pybox, a) [Eu(pybox-tio)
3]Cl3; b) [Eu(pybox-ph)3]Cl3; c)
[Eu(pybox-ipr)3]Cl3; d) [Eu(pybox-bn)3]Cl3. Em destaque são mostradas as
estruturas de menor energia de cada complexo calculadas pelo software Orca [68]. ... 68 Figura 25: Curvas de decaimento de intensidade de emissão obtidas para os complexos
de Eu3+: a) [Eu(pybox-thio)
3]Cl3; b) [Eu(pybox-ph)3]Cl3; c) [Eu(pybox-ipr)3]Cl3;
d) [Eu(pybox-bn)3]Cl3. ... 69
Figura 26: Diagramas de energia e taxas de transferência e retro transferência para os 4 complexos com ligantes derivados de pybox sintetizados utilizando valores calculados de tripleto a) [Eu(pybox-thio)3]Cl3]; b) [Eu(pybox-ph)3]Cl3]; c)
[Eu(pybox-ipr)3]Cl3]; d) [Eu(pybox-bn)3]Cl3]... 71
Figura 27: Espectros de 31P-NMR obtidos dos ligantes: a)
4,4'-bis(difenilfosfanil)-2,2',6,6'-tetrametoxi-3,3'-bipiridina e b) (2,2',6,6'-tetrametoxi-[3,3'-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfosfinóxido). ... 73 Figura 28: Espectros de 1H-NMR a) bpdp e b) bpdpo. ... 74
Figura 29: a) estrutura refinada do monocristal obtido do complexo
{tris(tenoiltrifluoroacetonato)pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina} de európio(III), b) esfera de coordenação do íon Eu3+. ... 75
Figura 30: Curvas de termogravimetria dos complexos [Eu(tta)3(pyphen)] e
Figura 32: Espectros de fotoluminescência do complexo [Eu(tta)3(bpdpo)]. a) espectro
de excitação e de emissão; b) espectro de emissão da transição 5D
0 → 7F0 do íon
Eu3+. ... 79
Figura 33: Curvas de decaimento de emissão do estado excitado 5D
0 dos complexos a)
[Eu(tta)3(pyphen)] e b) [Eu(tta)3(bpdpo)]. ... 80
Figura 34: Espectro de emissão do complexo [Gd(tta)3(pyphen)], obtido com atraso de
0,1 ms. ... 83 Figura 35: Espectro de emissão do complexo [Gd(tta)3(bpdpo)], obtido com atraso de
0,1 ms. ... 84 Figura 36: (a) Curvas de decaimento de intensidade de emissão obtidas do complexo
[Eu(tta)3(pyphen)] entre 83-323 K. (b) Curvas de decaimento linearizadas. (c)
Variação dos valores de tempo de vida em função da temperatura (pontos pretos) e sensibilidade relativa calculada em cada ponto (pontos azuis). ... 85 Figura 37: Espectros de emissão em função da temperatura (λex = 364 nm), do complexo
[Eu(tta)3(pyphen)]. ... 86
Figura 38: Área integrada da banda de emissão atribuída à transição 5D
0 → 7F2 em
função da temperatura (pontos pretos) e sensibilidade relativa (pontos azuis) ... 87 Figura 39: Ciclos térmicos de aquecimento e resfriamento realizados no complexo
[Eu(tta)3(pyphen)]. ... 87
Figura 40: Espectro de 13C-NMR do ácido quelidônico ... 88 Figura 41: Espectro de 13C-NMR, do ácido quelidâmico sintetizado e dos reagentes
comerciais, anidro e hidratado. ... 89 Figura 42: Espectro de 1H-NMR obtido da terc-butil (5-fluoro-2-nitrofenil)carbamato.90
Figura 43: Espectro de 1H-NMR do dietil
4-(3-((terc-butoxicarbonil)amino)-4-nitrofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato. ... 91 Figura 44: Espectro de 1H-RMN do dietil
4-(4-amino-3-((terc-butoxicarbonil)amino)fenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato. ... 92 Figura 45: Espectro de 1H-NMR (a) e 13C-NMR (b) do ligante ácido
4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico. ... 93 Figura 46: Espectro de massas do ligante ácido
Figura 48: Evolução da intensidade de emissão do complexo K3[Eu(aphpy)3] ao longo
da reação entre o complexo e NO, monitorando a transição 5D
0 → 7F2. ... 95
Figura 49: Espectros de absorção no UV-Vis da GSNO, e do complexo com GSNO nos tempos 0 min e 25 min de irradiação em 335 nm. ... 96 Figura 50: Espectros de emissão do complexo
tris-ácido-4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato de európio(III), no tempo 0 min (T=0), sem irradiação e ausência do gerador de NO e no tempo 25 min (T=25), com o gerador de NO e irradiação em 335 nm por 25 minutos. ... 97 Figura 51: Espectros de excitação e emissão normalizados pelos seus respectivos
máximos após a reação com NO. ... 98 Figura 52: Processo de fotodegradação da GSNO quando irradiada em 335 nm. ... 98 Figura 53: Representação de um dos possíveis mecanismo de reação entre o NO e o
complexo K3[Eu(aphpy)3] [87]. ... 99
Figura 54: Cinética de reação entre o complexo K3[Eu(aphpy)3] e o NO liberado pela
GSNO. ... 100 Figura 55: Variação da intensidade de emissão do complexo K3[Eu(aphpy)3] ao longo
do tempo sob irradiação em 335 nm. ... 100 Figura 56: evolução da intensidade e emissão ao longo do tempo sob irradiação em 335
nm. ... 101 Figura 57: Espectros de excitação e emissão do complexo {K3[Eu(aphpy)3]}, antes e
depois da irradiação em 335 nm por 6 horas. ... 102 Figura 58: Curvas de decaimento de intensidade de emissão do complexo
K3[Eu(aphpy)3] antes da reação com NO ... 103
Figura 59: Curvas de decaimento de intensidade de emissão do complexo
Tabela 1: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-tio com íons lantanídeos(III) ... 45 Tabela 2: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-bn com íons
lantanídeos(III) ... 46 Tabela 3: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-ph com íons
lantanídeos(III) ... 46 Tabela 4: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-ipr com íons
lantanídeos(III) ... 46 Tabela 5: Valores determinados de energia do estado tripleto para os complexos Gd3+.
... 66 Tabela 6: Parâmetros de Judd-Ofelt (Ωλ), tempo de vida (τ), taxa de emissão total (Atot),
taxa de emissão radiativa (Arad), taxa de emissão não radiativa (Anrad), Energia do
tripleto e distância entre o centro doador e o nível emissor do íon Eu3+ (R
LTripleto),
eficiência quântica (𝜙𝐿𝑛𝐿𝑛) e rendimento quântico teórico (Φ𝐿𝑛𝐿), calculados utilizando o software LUMPAC[72] ... 70 Tabela 7: Taxas de transferência e retro-transferência de energia entre o estado tripleto e
os níveis do íon Eu3+ (5D
0 e 5D1) e distância entre o centro doador e o íon Eu3+
(RL). ... 71
Tabela 8: Dados cristalográficos do complexo [Eu(tta)3(pyphen)] ... 75
Tabela 9: Número de moléculas de águas coordenadas ao íon Eu3+, determinado pela
equação de Horrocks [69]. ... 81 Tabela 10: Parâmetros de luminescência para os complexos de Eu3+. Parâmetros de
Judd-Ofelt (Ωλ), tempo de vida (τ), taxa de emissão total (Atot), taxa de emissão
radiativa (Arad), taxa de emissão não radiativa (Anrad), eficiência quântica(ϕLnLn),
rendimento quântico (ϕLnL), eficiência de sensitização (ηsens) e energia da
transição 5D
0 → 7F0 (E (5D0 → 7F0)). ... 82
Tabela 11: Áreas das bandas atribuídas as transições 5D
0 → 7F1 e 5D0 → 7F2 e suas
Esquema 1: Redução do aminoácido a amino álcool. ... 41 Esquema 2: Formação do cloreto de ácido e posterior formação da amida. ... 42 Esquema 3: Formação do cloreto de alquila. ... 43 Esquema 4: Ciclização do pybox 2 ,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina.
... 44 Esquema 5: Representação da reação de oxidação da fosfina a fosfinóxido... 47 Esquema 6: Representação da reação de substituição das moléculas de água
coordenadas nos complexos [Ln(tta)3(H2O)2], pelo fosfinóxido bpdpo. ... 48
Esquema 7: Representação da reação de substituição das moléculas de água no
complexo [Eu(tta)3(H2O)2], pela molécula pyphen (14). ... 49
Esquema 8: Representação da rota sintética utilizada na preparação do ácido
quelidâmico ... 50 Esquema 9: Representação da reação de formação do complexo
tris-4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilicoeuropato(III) de potássio (23) ... 55 Esquema 10: Estrutura molecular da S-Nitrosoglutationa ... 56
Φ : Rendimento quântico; ϕ : Eficiência quântica;
13C-NMR: Ressonância magnética nuclear de carbono-13; 1H-NMR: Ressonância magnética nuclear de prótons; 31P-NMR: Ressonância magnética nuclear de fósforo-31;
Å: Ångström;
Anrad: Taxa de emissão não radiativa;
aphpy: Ácido 4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico Arad: Taxa de emissão radiativa;
Atot: Taxa de emissão total;
BaSO4: Sulfato de bário;
Boc: dicarbonato de di-terc-butila;
bpdp: 4,4'-bis(difenilfosfanil)-2,2',6,6'-tetrametoxi-3,3'-bipiridina;
bpdpo: 2,2’,6,6’-tetrametoxi-[3,3’-bipiridina]-4,4’-diil)bis(difenilfosfinóxido); Brine: Solução saturada de cloreto de sódio;
DAF: Diaminofluoresceína;
DFT: Teoria do funcional da densidade; DMF: Dimetilformamida;
DMSO-d6: Dimetilsulfóxido deuterado; EuCl3: Cloreto de európio;
GSNO: S-nitrosoglutationa; HCl: Ácido clorídrico;
HOMO: Orbital molecular ocupado de maior energia; Htta: 2-tenoiltrifluoroacetona;
KOH: Hidróxido de potássio; Ln3+: Íon lantanídeo;
LUMO: Orbital molecular desocupado de menor energia; LUMPAC: Lanthanide Luminescence Software Package; ms: Milissegundo;
N2: Nitrogênio;
N2O3: Trióxido de dinitrogênio;
NO: Óxido nítrico;
Pd/C: Paládio adsorvido em carbono; PeT: Fototransferência de elétrons; PYBOX: Piridina bisoxazolina;
pybox-bn: 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina pybox-ipr: 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina pybox-ph: 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina pybox-thio: 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina pyphen: Pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina;
RL: Distância entre o centro doador e o metal;
Sa: Sensibilidade absoluta de um termômetro;
SOCl2: Cloreto de tionila;
Sr: Sensibilidade relativa de um termômetro;
THF: Tetrahidrofurano;
TRIS/HCl: Tampão de (hidroximetil)aminometano e ácido clorídrico; tta: 2-tenoiltrifluoroacetonato;
UV-Vis: Ultravioleta-visível; τ: tempo de vida;
Φ: Rendimento quântico de emissão;
Estrutura Nome 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina 4,4'-bis(difenilfosfanil)-2,2',6,6'-tetrametoxi-3,3'-bipiridina
diaquatris(tenoiltrifluoroacetonato)európio(III) ou diaquatris(tenoiltrifluoroacetonato)gadolínio(III) tris(tenoiltrifluoroacetonato) 2,2',6,6'- tetrametoxi-[3,3'-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfosfinóxido) európio(III) ou tris(tenoiltrifluoroacetonato) 2,2',6,6'- tetrametoxi-[3,3'-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfosfinóxido) gadolínio(III) pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina
ou tris(tenoiltrifluoroacetonato)pirazino[2,3-f][1,10 ]fenantrolina gadolínio(III) Ácido quelidônico Ácido quelidâmico Ácido 4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico tris-4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxieuropato(III) de potássio S-nitrosoglutationa
SUMÁRIO
1 Introdução ... 25
1.1 Lantanídeos ... 25
1.2 Luminescência ... 27
1.2.1 Luminescência de lantanídeos ... 27
1.3 Transferência de energia e efeito antena ... 28
1.4 Complexos β-dicetonatos ... 29
1.5 Complexos com ligantes do tipo pybox ... 29
1.6 Lantanídeos como sondas luminescentes ... 30
1.7 Lantanídeos em termometria ... 30
1.8 Sensibilidade de um termômetro ... 32
1.9 Óxido Nítrico ... 32
1.10 Sensores de óxido nítrico ... 33
1.11 Diaminofluoresceínas como sondas de NO ... 34
1.12 Complexo de lantanídeo como sonda de NO ... 36
2 Justificativa ... 38
2.1 Complexo para termometria ... 38
2.2 Complexos derivados de pybox ... 38
2.3 Complexo contendo íons lantanídeos com sensor de NO ... 38
3 Objetivos ... 39
4 Procedimentos experimentais ... 40
4.1 Síntese do pybox 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina e complexo ... 41
4.2 Redução do aminoácido a amino álcool ... 41
4.3 Formação do cloreto de ácido e formação da amida ... 42
4.4 Formação do cloreto de alquila ... 43
4.5 Ciclização do pybox 2 ,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina . 44 4.6 Síntese dos complexos de Eu3+ e Gd3+ com os derivados do pybox 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina ... 44
4.7 Síntese de complexos de lantanídeos com ligantes derivados do pybox - 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-bn), 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ph) ... 45
4.8 Síntese dos complexos com o ligante pybox 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-bn),
2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ph) e 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina ... 45 4.9 Oxidação da fosfina 2,2’,6,6’-tetrametoxi-4,4’-
bis(difenilfosfina)-3,3’-bipiridina a (2,2',6,6'-tetrametoxi-[3,3'-bis(difenilfosfina)-3,3’-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfosfinóxido)) ... 47 4.10 Síntese dos complexos [Ln(tta)3(H2O)2]: Ln = Eu3+, Gd3+ e La3+ ... 48
4.11 Substituição das moléculas de água no complexo [Ln(tta)3(H2O)2] pelo
fosfinóxido (2,2’,6,6’-tetrametoxi-[3,3’-bipiridina]-4,4’-diil)bis(difenilfosfinóxido) (bpdpo)... 48 4.12 Substituição das moléculas coordenadas de água dos complexos
[Ln(tta)3(H2O)2] pela molécula pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina ... 49
4.13 Síntese do ácido quelidônico ... 50 4.14 Síntese do ácido quelidâmico ... 51 4.15 Síntese do ácido 4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico) ... 51 4.16 Síntese do dietil 4-hidroxipiridina-2,6-dicarboxilato (17) ... 52 4.17 Síntese do tert-butil (5-fluoro-2-nitrofenil)carbamato (19) ... 52 4.18 Síntese do dietil 4-(3-((terc-butoxicarbonil)amino)-4-nitrofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato (20) ... 53 4.19 Síntese do dietil 4-(4-amino-3-((terc-butoxicarbonil)amino)fenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato (21) ... 54 4.20 Síntese do ácido 4-(3,4-diaminobenzil)piridina-2,6-dicarboxilico (22) ... 54 4.21 Síntese do complexo
tris-4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilicoeuropato(III) de potássio... 55 4.22 Estudo de detecção de NO ... 55 5 Caracterizações ... 57 5.1 Equipamentos ... 57 5.1.1 Ressonância Magnética Nuclear (NMR) ... 57 5.1.2 Difração de raios X de monocristal ... 57 5.1.3 Espectroscopia de absorção no ultravioleta-visível ... 57 5.1.4 Espectroscopia de fotoluminescência ... 58 5.2 Determinação do estado tripleto ... 58 5.3 Rendimento quântico de emissão ... 59 6 Resultados e discussão ... 60
6.1 Caracterização do ligante pybox 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina ... 60
6.1.1 Redução do aminoácido a amino álcool ... 60 6.1.2 Formação do cloreto de ácido e formação da amida ... 61 6.1.3 Formação do cloreto de alquila ... 62 6.1.4 Ciclização do pybox 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina
64
6.2 Determinação do estado tripleto dos complexos de cloreto de tris-pybox 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinagadolinio(III), cloreto de tris-pybox 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinagadolinio(III), cloreto de tris-pybox 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinagadolinio(III) e cloreto de tris-pybox 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinagadolinio(III) ... 65 6.3 Espectros de emissão dos complexos cloreto de tris-pybox 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III), cloreto de tris-pybox benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III), cloreto de tris-pybox fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III) e cloreto de tris-pybox 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III) ... 67 6.4 Tempo de vida de estado excitado dos complexos cloreto de tris-pybox 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III), cloreto de tris-pybox 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III), cloreto de tris-pybox 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III) e cloreto de tris-pybox 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridinaeurópio(III) ... 68 6.5 Espectrometria de 1H-NMR e 31P-NMR do ligante
2,2',6,6'-tetrametoxi-[3,3'-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfosfinóxido) (bpdpo) ... 73 6.6 Difração de raios X de monocristal ... 74 6.7 Temogravimetria ... 76 6.8 Medidas de fotoluminescência dos complexos [Eu(tta)3(L)] L = pyphen ou
bpdpo 76
6.9 Tempo de vida de estado excitado ... 80 6.10 Espectroscopia de luminescência do complexo [Gd(tta)3(pyphen)]... 82
6.11 Estudo termométrico do complexo [Eu(tta)3(pyphen)] ... 84
6.12 Sensor de NO ... 88 6.13 Síntese do ácido quelidâmico ... 88
6.14 Proteção da 5-flouro-2-nitroanilina ... 89 6.15 Reação de formação do dietil
4-(3-((terc-butoxicarbonil)amino)-4-nitrofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato ... 90 6.16 Redução do grupo NO2 do dietil
4-(3-((terc-butoxicarbonil)amino)-4-nitrofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato a NH2 formando dietil
4-(4-amino-3-((terc-butoxicarbonil)amino)fenoxi)piridina-2,6-dicarboxilato ... 91 6.17 Caracterização do ligante ácido
4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico ... 92 6.18 Estudo fotoluminescente da resposta do complexo
tris-4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílicoeuropato(III) de potássio ... 94 6.19 Cinética de reação ... 99 6.20 Fotodegradação do complexo ... 101 6.21 Tempo de vida ... 102 7 Conclusões e perspectivas ... 105 Referências bibliográficas ... 107
1 INTRODUÇÃO
1.1 Lantanídeos
Os lantanídeos pertencem ao sexto período da tabela periódica de elementos. Sua principal característica é o preenchimento dos orbitais 4f, que proporciona aos lantanídeos características distintas dos demais elementos, como por exemplo apresentam raios muito próximos entre si. Devido ao fato dos orbitais 4f estarem protegidos do ambiente externo pelos orbitais 5s, 5p e 6s, as transições eletrônicas dentro dos orbitais 4f são pouco afetadas pelo ambiente químico que cercam o lantanídeo. Na Figura 1 é mostrada a distribuição radial dos elétrons nos lantanídeos, onde é possível observar que a densidade dos orbitais 4f, é mais interna, sendo esses elétrons protegidos do ambiente químico externo.
Figura 1: Distribuição radial dos elétrons nos orbitais atômicos hidrogenóides [1].
Por serem transições pouco influenciadas pelo ambiente químico externo estas transições aproximam-se das observadas nos íons livres tornando interessantes para
aplicações onde as bandas de emissão devem ser discretas. Estas transições por serem dentro do mesmo orbital são proibidas pelas regras de Laporte [2] e apresentam elevado tempo de vida (ordem de milissegundos) fazendo desses elementos candidatos interessantes de serem aplicados como sondas luminescentes onde o meio analisado também apresenta comportamento fluorescente, podendo ser distinguidas da fluorescência do meio fazendo uso de espectroscopia com resolução temporal. Nesta há um atraso entre o pulso de excitação e o início da detecção da fluorescência do meio [3–5], como demonstrado na Figura 2.
Figura 2: Exemplo de detecção de fluorescência com resolução temporal, há um atraso entre o pulso de excitação e janela de detecção, eliminando a fluorescência do meio, imagem adaptada de [3]
Na indústria, esses elementos por apresentarem linhas finas de emissão e elevada pureza de cor, tornam-se interessantes para fabricação de dispositivos onde essas características são requeridas, como telas, por exemplo.
No campo da pesquisa, por serem emissores de luz com linhas características são facilmente identificáveis em diversos meios, podem ser aplicados em marcadores biológicos, sensores de gases, sensores de acidez, sensores de oxigênio sensores de ânions e cátions e entre outros.
Um grande inconveniente dos íons lantanídeos é apresentam baixa absortividade molar, devido às transições intraconfiguracionais f-f, proibidas pela regra de seleção de Laporte [2]. Para contornar este problema faz-se uso de moléculas que sejam
capazes de absorver energia e transferir, de forma eficiente, a energia absorvida para o lantanídeo, este efeito é conhecido como efeito antena e foi descrito em 1942 por Weissman [6].
Os lantanídeos se destacam em aplicações onde a característica luminescente é a principal característica, porém, por apresentarem elétrons desemparelhados em suas camadas internas também são aplicados em magnetismo, como os superimãs de Nd [7, 8].
1.2 Luminescência
O fenômeno da luminescência pode ser definido como emissão de luz por materiais que são capazes de absorver energia e reemiti-la na forma de radiação eletromagnética na região do visível e do infravermelho próximo a temperaturas inferiores à radiação de corpo negro na qual a temperatura é responsável pela emissão [9, 10]. A fonte que fornece a energia para a excitação caracteriza o tipo da luminescência como: fotoluminescência – quando a energia é absorvida de fótons; catodoluminescência – quando a energia é absorvida de um feixe de elétrons (raios catódicos), eletroluminescência – quando a energia é fornecida por uma diferença de potencial, triboluminescência, bioluminescência entre outros tipos que podem ocorrer [2].
1.2.1 Luminescência de lantanídeos
Na série dos lantanídeos, a configuração eletrônica dos íons trivalente em seu estado fundamental é [Xe]4fn (n=0-14) do La ao Lu, respectivamente [11, 12]. Os elétrons
do nível 4f são opticamente ativos e por se encontrarem em camadas internas sofrem pouca influência do ambiente químico ao seu redor, resultando assim em linhas características de emissão.
Essas linhas são resultado de transições internas do tipo f-f. Porém, devido às transições f-f serem proibidas pela regra de Laporte, os íons lantanídeos mesmo apresentando alta eficiência de emissão, apresentam baixa absortividade molar [2]. Para contornar esse problema faz-se o uso de ligantes orgânicos que apresentem alta absortividade molar, transfiram energia de forma eficiente para os lantanídeos e possuam a capacidade de formar complexos. Alguns ligantes amplamente utilizados são as β-dicetonas, assim como ligantes ácidos, como o ácido dipicolínico e derivados do ácido
dipicolínico, como ácido quelidâmico e ligantes do tipo pybox (do inglês, pyridine bis(oxazoline)).
1.3 Transferência de energia e efeito antena
Nos lantanídeos, por apresentarem transições intraconfiguracionais do tipo f-f, apresentam baixa absortividade molar devido a proibição dessas transições pela regra de Laporte [13]. Para se contornar a baixa absortividade molar desses íons, são utilizados ligantes orgânicos capazes de absorver energia e transferir de forma eficiente para o íon lantanídeo, para isso, são utilizados ligantes orgânicos, que apresentam altos coeficientes de absortividade molar e atuam absorvendo a radiação incidente e transferindo para o íon lantanídeo emissor. A essa transferência de energia entre o ligante e o lantanídeo é dado o nome de efeito antena [14, 15]. O esquema simplificado desse efeito está representado na Figura 3.
Figura 3: Diagrama de Jablonski simplificado mostrando como ocorre a transferência de energia entre os
ligantes e o íon lantanídeo Ln3+, onde S, estado singleto, T, estado tripleto. Adaptado de [10, 12–14, 16–21]
Para que ocorra a população do estado emissor do íon lantanídeo, é preciso que o estado tripleto do ligante orgânico esteja próximo e cerca de 2000 cm-1 acima do nível
1.4 Complexos β-dicetonatos
Íons lantanídeos, pela definição de Pearson, são classificados como ácidos duros. Por apresentarem essa característica, tendem a ligar-se à bases duras [2] que possuam átomos de O e N disponíveis para coordenação [15]. β-dicetonas, por sua vez, são classificadas, segundo Person, como bases quelantes duras contendo átomos de O disponíveis, o que torna um grande atrativo para coordenação a íons lantanídeos.
Uma característica interessante das β-dicetonas é o equilíbrio ceto-enólico, representado na Figura 4, já que na forma enólica um dos átomos de H está ligado ao átomo de O de uma das carbonilas e apresenta características ácidas sendo, então, removido resultando no ânion β-dicetonato [23], o que favorece a formação de complexos com átomos metálicos com características de ácidos duros.
Figura 4: Equilíbrio ceto-enólico nas β-dicetonas
1.5 Complexos com ligantes do tipo pybox
Uma segunda classe de ligantes amplamente utilizados na síntese de complexos com íons lantanídeos são os do tipo PYBOX (piridina bisoxazolina), Figura 5. Essas moléculasapresentam a vantagem de os átomos ligantes estarem em anéis aromáticos, o que diminui a distância entre o centro absorvedor de energia e o centro emissor, podendo favorecer o aumento da taxa de transferência ligante – lantanídeo e propiciar aumento da taxa de emissão radiativa [24, 25]. Esta classe de ligantes pode formar complexos com lantanídeos, na proporção 3:1. Os complexos formados com esses ligantes, geralmente, não apresentam água na primeira esfera de coordenação[26], fato importante para aplicação em sistemas biológicos, pois a ausência de água na primeira esfera de coordenação aumenta o rendimento quântico dos complexos e o tempo de vida de emissão [24]. A versatilidade na síntese com possibilidade de alterar o substituinte no anel piridínico e/ou no anel oxazolínico aumenta as possibilidades para aplicação como sensores de gases, temperatura, moléculas e/ou íons de interesse biológico [26, 27] e pode ser também alternativa para
aumento da seção de choque por absorção de dois fótons destes compostos, permitindo a utilização da microscopia de luminescência excitada por dois fótons [27, 28].
Figura 5: Representação de uma molécula pybox, onde os grupos R podem ser alterados.
1.6 Lantanídeos como sondas luminescentes
Para que compostos contendo íons lantanídeos sejam aplicados como sonda biológica, o composto deve atender alguns pré-requisitos: (i) eficiente taxa de transferência de energia aos íons Ln3+; (ii) presença de grupos que possam aumentar a solubilidade em
sistemas aquosos; (iii) estabilidade em pH fisiológico; (iv) máximo de excitação próximo do visível ou mesmo no infravermelho próximo, (v) elevado tempo de vida do estado emissor e (vi) presença de grupos que atuem como linkers [5, 12, 29] e ainda serem capazes de interagir com o analito de interesse. As bandas finas e os longos tempos de vida de emissão de complexos de lantanídeos fazem com que sejam promissoras sondas [5, 30, 31]. A principal vantagem do uso dos complexos de Ln3+ está nos longos tempos de vida de
emissão (milissegundos), permitindo a discriminação entre a autofluorescência das células e a emissão dos compostos de Ln3+ através da técnica de mapeamento por fluorescência
resolvida no tempo (FLIM). Alterando o design do ligante e a forma como se coordena ao Ln3+ é possível fazer o ajuste do tempo de vida de emissão desses complexos. Da mesma
forma, o design de complexos de íons lantanídeos que apresentem altos rendimentos quânticos, pode diminuir a quantidade de fótons na região do UV-Vis utilizados para excitação, ou ainda a preparação de compostos que apresentem conversão ascendente de energia, diminuindo o grau de possíveis fotodegradações.
1.7 Lantanídeos em termometria
Um sensor de temperatura é um material que vai responder a qualquer variação de temperatura no meio mudando suas características como por exemplo, alteração na corrente elétrica, alteração na intensidade de emissão [32, 33], alteração no tempo de vida
de emissão [34, 35], e a mais conhecido por estar presente em diversos termômetros utilizados no dia-a-dia, dilatação térmica.
Complexos de íons lantanídeos podem ser utilizados como sensores de temperatura, e para que atuem como tal deve ser analisada a variação da intensidade de emissão, variação do tempo de vida, ou a razão entre duas emissões, sejam elas de dois emissores distintos ou níveis termicamente acoplados, em função da variação da temperatura.
As medidas realizadas monitorando apenas uma transição, são conhecidos como termômetro de transição única, onde é avaliada a mudança da posição do pico analisado em função da temperatura ou pode ser avaliada a intensidade da transição analisada em função da temperatura.
A razão entre duas transições diferentes é conhecida como medida raciométrica. Este tipo de medida apresenta vantagem sobre a medida de transição única pelo fato dela ser auto-referenciável, não necessitando o dispositivo ser calibrado a cada medida.
Por fim, existem termômetros baseados em tempo de vida de emissão, nos quais, a grande vantagem é poder contornar os problemas que podem surgir durante a realização do experimento, como flutuações da fonte utilizada como fonte de excitação. Na Figura 6, é representado os tipos de termômetros luminescentes existentes.
1.8 Sensibilidade de um termômetro
Para estimar a temperatura é necessário conhecer a resposta do termômetro em função dela. Para isso é preciso determinar a sensibilidade do termômetro estudado, que pode ser: absoluta calculada tomando a derivada da curva de calibração e relativa que é calculada tomando a razão entre a derivada da curva no ponto pelo valor do parâmetro medido no ponto a ser calculado, Equação 1 e Equação 2, respectivamente. A sensibilidade relativa foi definida afim de que se possa comparar a performance entre dois termômetros construídos a partir de materiais distintos ou até mesmo medidas realizada em equipamentos diferentes do mesmo material, o que não é possível fazendo o uso da sensibilidade absoluta, pois ela é pode ser dependente da faixa analisada.
𝑆𝑎 = 𝜕Δ 𝜕𝑇 Equação 1 𝑆𝑟 = 1 Δ ∂Δ 𝜕𝑇 Equação 2 Onde: Sa – Sensibilidade absoluta;
∂Δ – Variação do parâmetro analisado; ∂T – Variação da temperatura;
Sr – Sensibilidade relativa.
1.9 Óxido Nítrico
Óxido nítrico é uma molécula simples composta por apenas dois átomos, nitrogênio e oxigênio, é uma molécula que degrada rapidamente em presença de oxigênio (O2) transformando-se em nitrato [37].
Óxido nítrico é uma molécula que está presente em diversos processos biológicos, como: vasodilatação, neurotransmissão, no sistema cardiovascular, no combate a infecções, controle da pressão arterial.
Por estar presente em diversos processos biológicos, a molécula de óxido nítrico foi escolhida pela Science como molécula do ano em 1992 [38–40]. Além disso, por ser uma molécula amplamente estudada, em 1998 rendeu o prêmio Nobel de Medicina a Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro e Ferid Murad, pela descoberta do óxido nítrico como sinalizador no sistema nervoso central [41]. O que antes era considerado um poluente passou a ser tratado com outros olhos depois do prêmio Nobel.
1.10 Sensores de óxido nítrico
Por ser uma molécula de fundamental importância em sistemas biológicos o NO é um analito que tem recebido bastante atenção na área de sensores óticos [42–44]. Sensores luminescentes para NO, baseiam-se na mudança da característica de emissão na presença do analito. Tal mudança pode ser: aumento na intensidade de emissão ou a supressão dela. Durante muito tempo, sensores de NO, baseavam-se apenas em corantes orgânicos, que alteram suas características de emissão na presença do grupo NO [45–47]. Em 2011 Yuan, J. [48] e colaboradores reportaram o primeiro sensor de NO baseado em um complexo com Eu3+.
Um grupo de marcadores luminescentes utilizados na identificação do óxido nítrico são as diaminas, onde o NO do meio reage com o oxigênio formando no final do processo a espécie N2O3 que, então, reage com a diamina formando uma espécie
luminescente indicando onde NO está presente.
Uma desvantagem da utilização de marcadores orgânicos é o seu mecanismo luminescente, na maioria das vezes fluorescência, este fato gera alguns problemas, como a autofluorescência do meio, em casos de sistemas biológicos, que pode influenciar no ensaio.
Uma forma de contornar a influência da autofluorescência do meio é a utilização de métodos de detecção com resolução temporal. Para que esse tipo de análise seja utilizado é necessário que a sonda luminescente apresente tempo de vida elevado, que seja possível fazer a distinção entre e luminescência da sonda e o meio como as sondas baseadas em íons lantanídeos.
1.11 Diaminofluoresceínas como sondas de NO
Como sondas de NO, são amplamente utilizadas as diaminofluoresceínas (DAF), que apresentam dois grupos amina em posição orto entre si. Em ausência de NO, essas moléculas são pouco ou não luminescentes, e ocorre a reação entre os grupos amino e o N2O3, oriundo do NO em solução, essas moléculas passam a ser altamente
fluorescentes. Na Figura 7, estão algumas estruturas de diaminofluoresceínas aplicadas como sondas de NO.
O mecanismo mais citado na literatura para essa mudança na característica fluorescente das diaminofluoresceínas é a extinção da fototransferência de elétrons (PeT), que suprime a luminescência entre a porção diamina e a porção fluorófora [50–52].
Para demonstrar a fototransferência de elétrons (PeT) em sensores de NO derivados da fluoresceína, Nagano e Yoshimura [53], utilizando métodos semi-empíricos, dividiram a molécula e duas porções, a porção fluorófora e a porção contendo a diamina (doadora de elétrons). Segundo os autores, é possível realizar o cálculo da posição dos orbitais moleculares dessas duas porções separadas, pois não há alterações significativas nos espectros de absorção entre a fluoresceína e seus derivados modificados e pelo fato do ângulo entre a porção contendo a diamina e a porção flourófora ser próximo a 90°, conforme demonstrado por Maeda [54] por difração de raios X da fluoresceína dissódica, Figura 8.
Figura 8: Estrutura da fluoresceína dissódica, determinada por difração de raios-X, reproduzido de [54]
Os cálculos realizados por Nagano e Yoshimura [53] mostraram que quando não está ligada ao NO, a energia do HOMO da porção diamina é coincidente com a transição entre HOMO e LUMO da porção fluorescente. Dessa forma o elétron do HOMO da porção do diamina é transferido para o HOMO da porção fluorescente, inibindo a fluorescência da molécula. Quando NO reage com a porção diamina, a energia do HOMO dessa porção diminui, extinguindo a transferência de elétrons entre o HOMO da diamina e
o HOMO da porção fluorescente, e a emissão é favorecida, tornando a sonda altamente fluorescente, como demonstrado na Figura 9.
Figura 9: Representação da supressão de luminescência pela fototransferência de elétrons. Imagem reproduzida de [53].
1.12 Complexo de lantanídeo como sonda de NO
Em 2011, Yuan e colaboradores [55], reportaram um complexo de európio(III) com o ligante ácido 2,2',2'',2'''-(((4'-(4-(3,4-diaminofenoxi)fenil)-[2,2':6',2''-terpiridina]-6,6''-diil)bis(metileno))bis(azanetriil))tetraacético, que apresenta uma porção diamina disponível para interação com NO em solução aquosa. O complexo apresenta pouca resposta luminescente em ausência, e após reação com NO apresentou aumento na resposta luminescente. Assim como nas diaminofluoresceínas utilizadas como sensores, também foi atribuída a luminescência desse complexo à supressão da fototransferência de elétrons (PeT) entre a porção diamina do ligante orgânico e a porção coordenada ao lantanídeo.
Figura 10: Representação do complexo reportado por Yuan, antes e depois da reação com NO em atmosfera aeróbica [55]
Baseado no complexo reportado, nesse trabalho, sintetizamos o ácido 4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxilico, Figura 11, que quando complexado ao európio(III) e em presença de NO também apresentou grande aumento na luminescência.
2 JUSTIFICATIVA
2.1 Complexo para termometria
Complexos utilizados como termômetros apresentam vantagem de serem sondas não invasivas de temperaturas, podem apresentar alta resolução espacial propiciando estudos detalhados em células, ou dispositivos eletrônicos onde a temperatura é fator crucial para seu funcionamento.
2.2 Complexos derivados de pybox
Complexos com moléculas derivadas de pybox promovem ao lantanídeo proteção do ambiente químico externo. Como moléculas de água que podem desativar o estado emissor, garantindo elevados tempos de vida. Variando os grupos ligados ao anel oxazolínico é possível modular suas propriedades fotofísicas, como a distância entre o centro doador e o íon lantanídeo (RL), como demonstrado por Monteiro [56], onde RL está
diretamente ligada ao rendimento quântico.
2.3 Complexo contendo íons lantanídeos com sensor de NO
Complexos contendo íons lantanídeos apresentam grande vantagem sobre sondas luminescentes orgânicas para NO, por apresentarem estados excitados com longos tempos de vida de e permitem a detecção por microscopia com resolução temporal, diminuindo a interferência da autofluorescência do meio biológico.
3 OBJETIVOS
Este trabalho teve como objetivo geral o desenvolvimento de novas sondas luminescentes para serem aplicadas em termometria e sensoriamento de óxido nítrico. Para isso dividimos o mesmo em três partes.
A primeira parte, teve como objetivo, o estudo das propriedades fotofísicas de complexos derivados do ligante do tipo pybox. Foram utilizados 4 ligantes do tipo pybox - 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-bn), 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ph) e 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ipr) e 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina, e sintetizado um novo ligante pybox, o 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina, buscando obter elevado valor de rendimento quântico baseado no trabalho publicado por Bettencourt-Dias em 2007 [57]. Os complexos sintetizados também foram utilizados em estudos computacionais, utilizando métodos semi-empíricos e DFT para determinação da geometria do estado fundamental.
A segunda parte teve como objetivo a substituição das moléculas de água no complexo [Eu(tta)3(H2O)2], por um ligante do tipo fosfinóxido, o
(2,2’,6,6’-tetrametoxi-[3,3’-bipiridina]-4,4’-diil)bis(difenilfosfinóxido)) e um derivado da fenantrolina, a f][1,10]fenantrolina. Para o complexo obtido com o derivado da pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina, o {tris(tenoiltrifluoroacetonato)pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina} de európio(III), [Eu(tta)3(pyphen)], foi realizado o estudo do comportamento
fotoluminescente em função da temperatura.
Finalmente, a terceira parte consistiu na síntese do ácido 4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico, para ser complexado com Eu3+ e atuar como
4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Neste capítulo, serão descritos os procedimentos experimentais realizados no desenvolver desta tese.
Na primeira parte será descrita a síntese de um ligante do tipo pybox, o 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina, com substituição no anel oxazolínico, por um grupo tiofeno, conhecido por ser um excelente doador de energia para o íon Eu3+.
Assim serão descritas as sínteses de complexos com ligantes do tipo pybox, - 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-bn), 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ph) e 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ipr) - sintetizados pelo Dr. Gilmar Brito em seu projeto de pós-doutorado.
Na segunda parte, serão mostrados os procedimentos experimentais realizados para síntese de complexos contendo a β-dicetona 2-tenoiltrifluoroacetona com íons lantanídeos e a substituição das moléculas de água nestes complexos por moléculas derivadas de fosfinóxidos, ((2,2’,6,6’-tetrametoxi-[3,3’-bipiridina]-4,4’-diil)bis(difenilfosfinóxido)) e fenantrolina (pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina).
Por fim, na terceira parte, será descrita a síntese do ácido 4-(3,4-diaminofenoxi)piridina-2,6-dicarboxílico, a partir do ácido quelidâmico para que quando coordenada a íons lantanídeos possa atuar como sonda óptica para NO.
PARTE 1
4.1 Síntese do pybox 2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina e complexo
Baseando no trabalho de Bettencourt-Dias [57], no qual é mostrado a síntese de um complexo de lantanídeo com um ligante pybox modificado, (Figura 12 (1)) o ligante 2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-tio) (Figura 12 (2)) foi sintetizado.
Figura 12: Representação do ligante pybox 2,2'-(4-(tiofen-2-il)piridina-2,6-diil)bis(4,5-dihidrooxazol), sintetizado por Bettencourt-Dias [57] e do ligante pybox
2,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina, sintetizado neste trabalho.
A síntese desse ligante foi realizada de acordo com o procedimento reportado por Zhao S., et. al. [58].
4.2 Redução do aminoácido a amino álcool
No Esquema 1, está representada a primeira etapa da reação de formação do pybox que é a redução do aminoácido (3) a seu respectivo aminoálcool (4).
Esquema 1: Redução do aminoácido a amino álcool.
Em um balão contendo 7,63 g de NaBH4 (201,7 x 10-3 mol) em 10 mL de THF,
adicionados 810 mg de I2 (3,18 x10-3 mol).A mistura resultante foi mantida em refluxo por
24 horas e então resfriada à temperatura ambiente. Em seguida, adicionou-se lentamente 0,7 mL de metanol, onde houve liberação de gás e dissolução de um precipitado branco. Os solventes foram removidos à pressão reduzida, o sólido foi adicionado à solução de KOH 3 mol L-1 e agitado à temperatura ambiente por 12 horas. A solução foi extraída com
diclorometano (4 x 30 mL), as frações orgânicas foram secas em Na2SO4, filtradas e
concentradas, resultando no amino álcool que foi purificado com uma mistura de diclorometano:metanol:trietilamina (38:1:1) 1H-NMR (250 MHz, Clorofórmio-d) δ 7,20
(dt, J = 3,7, 1,9 Hz, 1H), 7,00 – 6,91 (m, 2H), 4,29 (dd, J = 7,8, 4,3 Hz, 1H), 3,78 (dd, J = 10,8, 4,3 Hz, 1H), 3,60 (dd, J = 10,8, 7,8 Hz, 1H), 2,46 (s, 3H) e 13C-NMR (63 MHz,
CDCl3) δ 146,77, 126,81, 124,12, 123,57, 77,55, 77,05, 76,54, 67,95, 53,27.
4.3 Formação do cloreto de ácido e formação da amida
No Esquema 2 está representada a segunda etapa da reação de síntese do pybox, que consiste na condensação do amino álcool ao ácido dipicolínico.
Esquema 2: Formação do cloreto de ácido e posterior formação da amida.
Em um balão contendo 220 mg de ácido dipicolínico (1,31 x 10-3 mol) foram
adicionados 2 mL de SOCl2 (27,57 x 10-3 mol), a mistura foi aquecida a 80 °C sob
atmosfera em fluxo de N2 e agitação por 24 h. A mistura foi resfriada a 40 °C e o SOCl2
foi removido sob vácuo por 3 h. Foram então adicionados 4 mL de diclorometano à mistura e a mesma foi resfriada a 0 °C sob atmosfera de N2. Uma solução de 385 mg de tienilglicol
(4) (2,1 x 10-3 mol) em 800 μL de trietilamina em 4 diclorometano foi adicionada
lentamente e a mistura foi aquecida à temperatura ambiente, onde permaneceu sob agitação por 24 h. A reação foi finalizada com adição de NaHCO3 e extraída com diclorometano
(3x 10 mL), seco em Na2SO4 que foi removido por filtração simples. Os solventes foram
evaporados e o produto bruto foi purificado por cromatografia, utilizando como fase estacionária sílica gel e como fase móvel um gradiente de acetona:hexano, 2:1. 1H-NMR
(250 MHz, Clorofórmio-d) δ 8,44 (d, J = 7,8 Hz, 2H), 8,37 (d, J = 7,8 Hz, 2H), 8,11 – 8,02 (m, 1H), 7,29 (d, J = 1,2 Hz, 2H), 7,12 (dt, J = 3,6, 1,0 Hz, 2H), 7,02 (dd, J = 5,1, 3,5 Hz, 2H), 5,57 (dt, J = 8,2, 4,3 Hz, 2H), 4,07 (d, J = 4,5 Hz, 4H) e 13C-NMR (63 MHz, CDCl 3) δ 163,56, 148,45, 142,00, 139,01, 126,97, 125,29, 125,21, 124,81, 77,55, 77,05, 76,54, 65,43, 51,31.
4.4 Formação do cloreto de alquila
No Esquema 3, está representada a reação de formação do cloreto de alquila
Esquema 3: Formação do cloreto de alquila.
Em uma solução do amido álcool (N2,N6
-bis(2-hidroxi-1-(tiofen-2-il)etil)piridina-2,6-dicarboxamida)(6) 158,9 mg (1,1 x 10-3 mol) em 10 mL de clorofórmio,
foram adicionados 960 μL de SOCl2 (13,3 x 10-3 mol), a mistura foi mantida em refluxo
sob atmosfera em fluxo de N2 por 12 horas. A mistura foi resfriada à 0 °C e 10 mL de água
foram adicionados para finalizar o cloreto de tionila sendo a fase aquosa extraída com diclorometano (3x 10 mL). As frações orgânicas foram combinadas, lavadas com NaHCO3, água e brine. A fase orgânica foi seca em Na2SO4 que foi removido por filtração
simples e o solvente removido à pressão reduzida, o sólido foi purificado utilizando uma coluna de sílica gel como fase estacionária e como fase móvel um gradiente de acetona:hexano, 2:1 (v:v). O produto foi caracterizado por espectrometria de ressonância magnética de 1H-NMR exibindo os seguintes deslocamentos químicos: 1H-NMR (250
MHz, Clorofórmio-d) δ 8,38 (t, J = 6,8 Hz, 4H), 8,15 – 8,02 (m, 1H), 7,29 (dd, J = 5,1, 1,2 Hz, 2H), 7,15 (dt, J = 3,6, 1,1 Hz, 2H), 7,02 (dd, J = 5,1, 3,6 Hz, 2H), 5,86 (dt, J = 8,6, 4,5 Hz, 2H), 4,04 (d, J = 4,5 Hz, 4H) e 13C-NMR (63 MHz, CDCl 3) δ 162,52, 148,22, 141,28, 139,37, 127,03, 125,62, 125,55, 125,27, 125,23, 77,52, 77,21, 77,02, 76,51, 49,77, 49,71, 48,30,
4.5 Ciclização do pybox 2 ,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina
No Esquema 4, está representada a reação de ciclização do pybox 2 ,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina.
Esquema 4: Ciclização do pybox 2 ,6-bis(4-(tiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina.
O produto (7), obtido na reação anterior, foi dissolvido em metanol e tratado com NaOH, 3 mol.L-1. A mistura permaneceu em agitação e atmosfera em fluxo de N
2 por
72 horas e então foi extraída com diclorometano (3 x 10 mL). As frações orgânicas foram lavadas com água e brine, secas em Na2SO4, que foi removido por filtração simples, os
solventes foram removidos à pressão reduzida. O produto bruto foi purificado por cromatografia em sílica gel utilizando como fase móvel um gradiente hexano:acetona. 1
H-NMR (250 MHz, Clorofórmio-d) δ 8,31 (d, J = 7,9 Hz, 2H), 7,91 (t, J = 7,8 Hz, 1H), 7,25* (dd, J = 4,9, 1,4 Hz, 2H), 7,11 – 6,91 (m, 4H), 5,71 (dd, J = 10,1, 8,4 Hz, 2H), 4,91 (dd, J = 10,2, 8,6 Hz, 2H), 4,51 (t, J = 8,6 Hz, 2H), *pico residual do solvente. Apesar do pico residual do solvente coincidir com sinais da amostra, pelos demais deslocamentos químicos foi possível afirmar que houve a formação do produto desejado e 13C-NMR (63 MHz,
CDCl3) δ 163,49, 146,55, 144,93, 137,50, 127,01, 126,49, 125,07, 124,49, 77,52, 77,01,
76,51, 75,35, 65,95, 29,67.
4.6 Síntese dos complexos de Eu3+ e Gd3+ com os derivados do pybox
2,6-bis(4-(thiofen-2-il)-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina
Em um Erlenmeyer de 25 mL foram adicionados a massa de ligante, de acordo com a Tabela 1, em uma mistura 1:1 diclorometano:metanol (v:v), seguido da adição do respectivo cloreto de lantanídeo(III). A solução foi então mantida em agitação e aquecimento a 60 °C por 4 horas. Após, o solvente foi evaporado, o sólido resultante foi dissolvido em metanol e transferido para um eppendorf, o metanol foi evaporado e o
composto foi lavado 3 vezes com éter dietílico, centrifugado, seco em estufa a vácuo overnight e analisado por espectroscopia de fotoluminescência.
Tabela 1: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-tio com íons lantanídeos(III)
Lantanídeo Massa do ligante (mg) Número de mol (nmol) Massa do cloreto de lantanídeo (mg) Número de mol (nmol) Eu 10,8 28,3 3,62 9,88 Gd 9,7 25,4 2,94 7,91
4.7 Síntese de complexos de lantanídeos com ligantes derivados do pybox - 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-bn), 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ph)
As sínteses dos demais ligantes derivados do pybox, utilizados neste trabalho para obtenção de complexos de íons lantanídeos, foram realizadas pelo Dr. Gilmar Brito, e os ligantes gentilmente doados para a preparação dos complexos de íons lantanídeos. A seguir serão descritas apenas as sínteses dos complexos com tais moléculas.
Na Figura 13, estão representadas as estruturas dos complexos sintetizados a partir dos ligantes derivados do pybox. Os complexos sintetizados foram estudados por espectroscopia de fotoluminescência.
Figura 13: Estruturas dos complexos sintetizados com os ligantes derivados do pybox.
4.8 Síntese dos complexos com o ligante pybox 2,6-bis((S)-4-benzil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-bn), 2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina (pybox-ph) e 2,6-bis((S)-4-isopropil-4,5-dihidrooxazol-2-2,6-bis((S)-4-fenil-4,5-dihidrooxazol-2-il)piridina
Em um Erlenmeyer de 25 mL foram adicionados a massa de ligante de acordo com as Tabela 2 a 4, em uma mistura 1:1 diclorometano:metanol (v:v), seguido da adição do respectivo cloreto de lantanídeo. A solução foi mantida em agitação e aquecimento a 60 °C por 4 horas. Após, o solvente foi evaporado, o sólido resultante foi dissolvido em metanol e transferido para um eppendorf, o metanol foi evaporado e o composto foi lavado 3 vezes com éter dietílico, centrifugado, seco em estufa à vácuo por 12 horas e analisado por espectroscopia de fotoluminescência.
Tabela 2: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-bn com íons lantanídeos(III)
Lantanídeo Massa do ligante (mg) Número de mol (nmol) Massa do cloreto de lantanídeo (mg) Número de mol (nmol) Eu(III) 29,9 77 8,4 24 Gd(III) 30,6 78 8,8 25
Tabela 3: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-ph com íons lantanídeos(III)
Lantanídeo Massa do ligante (mg) Número de mol (nmol) Massa do cloreto de lantanídeo (mg) Número de mol (nmol) Eu(III) 22,6 61,1 7,8 20,3 Gd(III) 23,9 64,7 7,5 21,6
Tabela 4: Massas utilizadas na síntese dos complexos do ligante pybox-ipr com íons lantanídeos(III)
Lantanídeo Massa do ligante (mg) Número de mol (nmol) Massa do cloreto de lantanídeo (mg) Número de mol (nmol) Eu(III) 15,9 49,8 7,1 18,4 Gd(III) 15,9 49,8 5,8 16,7
PARTE 2
SÍNTESE DOS COMPLEXOS COM Β-DICETONA
2-TENOILTRIFLUOROACETONA
4.9 Oxidação da fosfina 2,2’,6,6’-tetrametoxi-4,4’- bis(difenilfosfina)-3,3’-bipiridina a (2,2',6,6'-tetrametoxi-[3,3'-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfosfinóxido))
Para oxidação da fosfina 4,4'-bis(difenilfosfanil)-2,2',6,6'-tetrametoxi-3,3'-bipiridina (bpdp) (9), 4,5 x 10-5 mol de bpdp foram dissolvidos em tolueno e resfriado a
0 oC em seguida foram adicionados 10 x 10-5 mol de peróxido de hidrogênio 29 % (v:v) ,
a solução foi mantida em agitação e banho de gelo a 0 °C por 1 hora [59], Após, a solução foi centrifugada, o sobrenadante foi removido, o sólido foi lavado com 3 porções de tolueno, seco em dessecador e caracterizado por espectrometria de 31P-NMR (202 MHz,
Clorofórmio-d) δ -13.22, bpdp; 31P-NMR (202 MHz, Clorofórmio-d) δ 29.30
(2,2',6,6'-tetrametoxi-[3,3'-bipiridina]-4,4'-diil)bis(difenilfosfinóxido) (10)(bpdpo) e 1H-NMR (500
MHz, Clorofórmio-d) δ 7.38 – 7.18 (m, 20H), 6.04 (t,J = 1.6 Hz, 2H), 3.84 (s, 6H), 3.34 (s, 6H) – bpdp; 1H-NMR (500 MHz, Clorofórmio-d) δ 7.68 – 7.30 (m, 20H), 6.16 (d, J = 13.7
Hz, 2H), 3.83 (s, 6H), 3.33 (s, 6H). No Esquema 5, abaixo são representadas as estruturas da fosfina e do respectivo fosfinóxido.
4.10 Síntese dos complexos [Ln(tta)3(H2O)2]: Ln = Eu3+, Gd3+ e La3+
Em um béquer, dissolveu-se 0,6 mmol de LnCl3 em água, em um segundo
béquer 1,86 mmol da β-dicetona 2-tenoiltrifluoroacetona (Htta) foram dissolvidos em etanol, o pH dessa solução foi ajustado para 6, medido na fita indicadora de pH, com adição de uma solução aquosa de NaOH 1 mol L-1. Após o ajuste, a solução de cloreto foi vertida
sobre a solução de 2-tenoiltrifluoroacetonato seguido da adição de água, a solução resultante foi mantida em agitação por 30 minutos, o sólido foi filtrado e seco em dessecador [60].
SUBSTITUIÇÃO DAS MOLÉCULAS DE ÁGUA COORDENADAS DOS COMPLEXOS [Ln(tta)3(H2O)2]: Ln = Eu3+, Gd3+ E La3+
4.11 Substituição das moléculas de água no complexo [Ln(tta)3(H2O)2] pelo
fosfinóxido
(2,2’,6,6’-tetrametoxi-[3,3’-bipiridina]-4,4’-diil)bis(difenilfosfinóxido) (bpdpo)
Em um béquer, 2 x 10-5 mol de [Ln(tta)
3(H2O)2] (11) foram dissolvidos em metanol;
após a dissolução dos complexos, 2,2 x 10-5 mol de
(2,2’,6,6’-tetrametoxi-[3,3’-bipiridina]-4,4’-diil)bis(difenilfosfinóxido) (10) (bpdpo) foram adicionados à solução que foi aquecida a 60 °C e mantida em aquecimento e agitação por 30 minutos. Após, o sólido formado foi filtrado, lavado com 3 porções de metanol e seco em dessecador [60]. A estrutura molecular dos complexos é representada no Esquema 6, abaixo.
Esquema 6: Representação da reação de substituição das moléculas de água coordenadas nos complexos [Ln(tta)3(H2O)2], pelo fosfinóxido bpdpo.
4.12 Substituição das moléculas coordenadas de água dos complexos [Ln(tta)3(H2O)2] pela molécula pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina
Em um béquer, 1,2 x10-4 mol de [Ln(tta)
3(H2O)2] (11) foram dissolvidos em
metanol, após, 1,3 x 10-4 mol de pirazino[2,3-f][1,10]fenantrolina (13) (pyphen) foram
adicionados à solução que foi aquecida a 60 °C e mantida em aquecimento e agitação por 30 minutos. Após o sólido formado foi filtrado, lavado com 3 porções de metanol e seco em dessecador [60]. No Esquema 7, abaixo está representada a estrutura dos complexos. Uma solução diluída do complexo de Eu3+(14) foi armazenada permitindo ao solvente
evaporar lentamente a fim de obter monocristais, que foram caracterizados por difração de raios X de monocristal e espectroscopia de fotoluminescência.
Esquema 7: Representação da reação de substituição das moléculas de água no complexo [Eu(tta)3(H2O)2],
PARTE 3
Nessa etapa do projeto a molécula base utilizada foi o ácido quelidâmico, Esquema 8, sintetizada em nosso laboratório seguindo o procedimento descrito por Huszthy et.al; 1999 [61].
Esquema 8: Representação da rota sintética utilizada na preparação do ácido quelidâmico
4.13 Síntese do ácido quelidônico
A síntese do ácido quelidâmico (16) se divide em duas etapas, a primeira é a síntese do ácido quelidônico (15), e em seguida, a substituição do átomo de O, no anel pelo átomo de N, para formação do ácido quelidâmico (16).
A síntese do ácido quelidônico (15) foi realizada em um balão de 500 mL onde foram adicionados 16,3135 g (0,4086 mol) de hidreto de sódio 60 % em suspensão em óleo mineral (245 x 10-3 mol), em seguida a atmosfera foi trocada por N
2, alternando entre vácuo
e purga com N2, 3 vezes, em uma linha Schlenk. Após a última purga, manteve-se o fluxo
de N2 por aproximadamente 30 minutos, antes da próxima adição. Após, foram adicionados
144 mL de etanol seco em peneira molecular. Assim que todo NaH se dissolveu, foram adicionados 15 mL de acetona, também seca em peneira, e 50 mL de oxalato de etila. A reação foi mantida em agitação e aquecimento a 60 ºC por uma hora. Após, foram adicionados 120 mL de água deionizada e 80 mL de HCl 37 % m/v, a reação foi mantida em agitação e aquecimento a 50 ºC por 36 horas. Ao final foi então evaporada a água e o etanol da mistura, aproximadamente 300 mL, em seguida foram adicionados 120 mL de água deionizada e 20 mL de HCl 37 % (m/v). A reação foi então mantida em agitação a temperatura ambiente por mais 24 horas. Em seguida, novamente, a água e o etanol foram evaporados e mais 20 mL de HCl 37 % (m/v) foram adicionados e a solução foi então mantida em agitação e aquecimento durante 72 horas. Ao final, a solução foi filtrada, utilizando um funil de placa porosa, o sólido foi lavado com água gelada e acetona gelada e transferido para uma placa de Petri e seco em dessecador por 12 horas. Em seguida, todo
