Materiais moleculares funcionais contendo n-heterociclos - capes

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21.07.2015 Views

XVIRESUMOA síntese e caracterização de novos materiais funcionais baseados em moléculas orgânicascom elevada conjugação π e contendo N-heterociclos são descritas. Tais moléculas foramprojetadas de maneira a exibir propriedades luminescentes e semicondutoras, bem como faseslíquido-cristalinas e/ou comportamento de gerar filmes finos estáveis. Suas propriedadestérmicas, avaliadas por DSC, TGA e por MOLP, e suas propriedades ópticas, investigadasatravés de seus espectros de absorção e emissão, são descritas. A presente tese apresenta 4séries de compostos: 1) cristais líquidos (CLs) contendo heterociclo 1,3,4-oxadiazol comarquitetura molecular similar a bastão de hockey. O centro contendo o heterociclo é ligado àdiferentes unidades aromáticas através de ligação tripla carbono-carbono, usando a reação deacoplamento de Sonogashira. Esses compostos exibiram fases líquido-cristalinas nemática eesméticas, típicas de CLs calamíticos, e forte fluorescência azul; 2) CLs consistindo de centrocurvado 1,4-disubstituído-[1,2,3]-triazois através de reação click, cicloadição 1,3-dipolar deuma azida aromática à diferentes aril-acetilenos terminais. Eles mostraram preferencialmentefase SmC em uma larga faixa de temperatura e fraca fluorescência em solução; 3) materiaissoft moleculares em forma de V contendo a unidade central 2,3-dicianopirazina. Oscompostos finais foram obtido através da reação de esterificação entre o difenol, contendo oheterociclo, e diferentes ácidos carboxílicos aromáticos. Esses compostos não foram cristaislíquidos e, a não-planaridade, também confirmada pela estrutura cristalina obtida pordifratometria de raios-X, levou à propriedade intrínseca de formarem filmes transparentesestáveis após fundirem. Devido ao diferente empacotamento em fase sólida tais compostosexibiram fluorescência em uma vasta faixa do espectro (do azul ao verde); 4) materiais softmoleculares discóticos baseados no heterociclo tris-[1,2,4]-triazolo-[1,3,5]-triazinas (TTT),proposto como novo centro para cristais líquidos discóticos. Após fusão, tais compostos nãocristalizam permanecendo em um estado super-resfriado. Consequentemente, filmes estáveissão possíveis de se obter. Todos exibiram forte fluorescência azul. A estrutura desseheterociclo foi totalmente caracterizada, incluindo RMN de 15 N, cálculos teóricos edifratometria de raios-X, comprovando definitivamente a forma isomérica do anel triazol.Um cristal líquido discótico contendo esse centro e exibindo fase hexagonal colunar foisintetizado e caracterizado. Estudo de transporte de carga na fase hexagonal colunar dessecomposto é também descrito.

XVIIABSTRACTThe synthesis and characterization of new functional materials based on highly π-conjugatedmolecules containing N-hetorocycles are described. Such molecules have been designed inorder to exhibit semiconducting and luminescent properties, as well as liquid crystallinephases and/or stable thin film forming behaviour. The thermal properties were evaluated byDSC, TGA and polarizing optical microscopy. The optical properties were investigated bytheir absorption and emission spectra. This thesis presents 4 series of compounds: 1) liquidcrystals containing the heterocycle 1,3,4-oxadiazole with a similar hockey stick molecularshape. The core containing the heterocycle is linked to different aromatic moieties by acarbon-carbon triple bond using Sonogashira’s coupling reaction. These compounds exhibitednematic and smectic LC phases, typical of calamitic compounds, and also strong bluefluorescence; 2) liquid crystals based on the bent core of 1,4-disubstituted-[1,2,3]-triazoleprepared through click-reaction, 1,3-dipolar cycloaddition of an aromatic azide to differentterminal arylacetylenes. They showed preferentially SmC phase in a wide range oftemperature and weak fluorescence in solution; 3) V-shaped molecular soft materialscontaining the central core 2,3-dicyanopyrazine. The final compounds were obtained byestherification reaction between the diphenol, containing the heterocycle, and differentaromatic carboxylic acids. These compounds were not liquid crystals and, the non-planarity,also confirmed by the X-ray crystalline structure, led to a intrinsic transparent film formingproperty. Due to different molecular packing in solid phase such compounds exhibitedfluorescence in a wide range of the spectrum (from blue to green); 4) Discotic molecular softmaterials based on the heterocycle tris-[1,2,4]-triazolo-[1,3,5]-triazines (TTT) is proposed as anew core for discotic LCs, and was synthesized by the reaction between aryltetrazoles andcyanuric chloride. After melting, such compounds do not crystallize remaining in a supercooledstate. Consequently stable films are achievable. All these final compounds exhibitedstrong blue fluorescence. The chemical structure of the heterocycle TTT was totallycharacterized, including 15 N NMR, theoretical calculations and X-ray difractometry analysis,which confirmed definitely the isomeric form of the triazole ring. A discotic LC containingthe core TTT and showing a columnar hexagonal phase was synthesized and characterized. Astudy of charge transporting in the hexagonal columnar phase of this compound is alsodescribed.

XVIRESUMOA síntese e caracterização de novos materiais <strong>funcionais</strong> baseados em moléculas orgânicascom elevada conjugação π e <strong>contendo</strong> N-<strong>heterociclos</strong> são descritas. Tais moléculas foramprojetadas de maneira a exibir propriedades luminescentes e semicondutoras, bem como faseslíquido-cristalinas e/ou comportamento de gerar filmes finos estáveis. Suas propriedadestérmicas, avaliadas por DSC, TGA e por MOLP, e suas propriedades ópticas, investigadasatravés de seus espectros de absorção e emissão, são descritas. A presente tese apresenta 4séries de compostos: 1) cristais líquidos (CLs) <strong>contendo</strong> heterociclo 1,3,4-oxadiazol comarquitetura molecular similar a bastão de hockey. O centro <strong>contendo</strong> o heterociclo é ligado àdiferentes unidades aromáticas através de ligação tripla carbono-carbono, usando a reação deacoplamento de Sonogashira. Esses compostos exibiram fases líquido-cristalinas nemática eesméticas, típicas de CLs calamíticos, e forte fluorescência azul; 2) CLs consistindo de centrocurvado 1,4-disubstituído-[1,2,3]-triazois através de reação click, cicloadição 1,3-dipolar deuma azida aromática à diferentes aril-acetilenos terminais. Eles mostraram preferencialmentefase SmC em uma larga faixa de temperatura e fraca fluorescência em solução; 3) materiaissoft <strong>moleculares</strong> em forma de V <strong>contendo</strong> a unidade central 2,3-dicianopirazina. Oscompostos finais foram obtido através da reação de esterificação entre o difenol, <strong>contendo</strong> oheterociclo, e diferentes ácidos carboxílicos aromáticos. Esses compostos não foram cristaislíquidos e, a não-planaridade, também confirmada pela estrutura cristalina obtida pordifratometria de raios-X, levou à propriedade intrínseca de formarem filmes transparentesestáveis após fundirem. Devido ao diferente empacotamento em fase sólida tais compostosexibiram fluorescência em uma vasta faixa do espectro (do azul ao verde); 4) materiais soft<strong>moleculares</strong> discóticos baseados no heterociclo tris-[1,2,4]-triazolo-[1,3,5]-triazinas (TTT),proposto como novo centro para cristais líquidos discóticos. Após fusão, tais compostos nãocristalizam permanecendo em um estado super-resfriado. Consequentemente, filmes estáveissão possíveis de se obter. Todos exibiram forte fluorescência azul. A estrutura desseheterociclo foi totalmente caracterizada, incluindo RMN de 15 N, cálculos teóricos edifratometria de raios-X, comprovando definitivamente a forma isomérica do anel triazol.Um cristal líquido discótico <strong>contendo</strong> esse centro e exibindo fase hexagonal colunar foisintetizado e caracterizado. Estudo de transporte de carga na fase hexagonal colunar dessecomposto é também descrito.

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