2-(4-(Deciloxi) fenil)-1H-imidazo (4, 5-f) fenantrolina: estudo fotoquímico, acidocromismo e interação com cátions metálicos

dc.contributor.advisorMenezes, Fabricio Gavapt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0003-2153-1647
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2848745987784319
dc.contributor.authorSilva, Vitor Ferreira da
dc.contributor.referees1Melo, Dulce Maria de Araújo
dc.contributor.referees2Fonseca, José Luís Cardozo
dc.contributor.referees3Branco, Luís Alexandre Almeida Fernandes Cobrapt_BR
dc.contributor.referees4Oliveira, André Herculano de
dc.date.accessioned2025-06-02T23:45:09Z
dc.date.available2025-06-02T23:45:09Z
dc.date.issued2025-01-29
dc.description.abstractThe study of fluorescent organic materials has been of great relevance due to their important applications in various areas. Within this context, the exploration of structures containing N-heterocyclic aromatic cores stands out, being particularly interesting for studies of acidochromism, which have significant implications in the field of sensors. This work presents a study of the photochemical and acidochromic properties of the compound 2-(4-(decyloxy) phenyl)-1H-imidazo[4,5-f]phenanthroline (10), which was synthesized with yields ranging from 50–65% through two multicomponent protocols. The photochemistry of compound 10 was studied in dichloromethane (DCM), tetrahydrofuran (THF), acetonitrile (ACN), dimethyl sulfoxide (DMSO), and methanol (MeOH). The maximum absorption wavelengths were observed between 307–317 nm, indicating the absence of pronounced solvatochromism. On the other hand, the fluorescence capacity of 10 varied considerably depending on the solvent, with higher emissions observed in THF (λEM = 430 nm) and DMSO (λEM = 450 nm), and quantum yield values of up to 31% in the former and 23% in the latter. In the other solvents, either emissions were low, or the material was characterized as non-emissive. The effect of water addition on the emissive behavior of compound 10 in polar solvents was evaluated. In MeOH, a slight enhancement in emission was observed at fw = 20%, likely due to the aggregation effect. In ACN, there was a reduction in emission starting from the initial water additions. In THF and DMSO, aqueous mixtures up to fw = 20% and fw = 10%, respectively, resulted in slight emission reductions, though the emissions remained intense and red-shifted (λEM = 450 nm for THF and λEM = 453 nm for DMSO). The acidochromism of 10 was evaluated in THF-H2O (fw = 20%) and DMSO-H2O (fw = 10%) mixtures using HCl and NaOH. In acidic medium, the aqueous THF mixture of 10 had its emission band at λEM = 450 nm completely suppressed, whereas the aqueous DMSO solution of 10 showed reduced emission at λEM = 453 nm, resulting in a new band at λEM = 389 nm. In basic medium, the THF-H2O system had its band at λEM = 467 nm completely suppressed. Conversely, a reduction in the band at λEM = 450 nm was observed, along with the appearance of another band at λEM = 525 nm. Acidochromism was also confirmed through 1H NMR analyses, which revealed significant spectral changes. Additionally, compound 10, when adsorbed on filter paper, demonstrated the ability to detect HCl and NH3 vapors. The interaction of compound 10 with 3,4,5- tridodecyloxybenzoic acid was evaluated via fluorescence (in DCM and DMSO solvents) and 1H NMR. The results are promising, as the interaction between the two compounds induced fluorescence enhancement, and changes were observed in the 1H NMR spectrum, indicating the formation of a molecular salt with good stability in aqueous DMSO solution. Compound 10 was also evaluated as a chemosensor for cations; however, it showed low selectivity toward metals.
dc.description.resumoO estudo dos materiais orgânicos fluorescentes tem sido de grande relevância por conta das importantes aplicações em diferentes áreas. Dentro deste contexto, destaca-se a exploração de estruturas contendo núcleos N-heterocíclicos aromáticos, sendo inclusive interessantes em termos de estudo de acidocromismo, os quais tem importantes implicações na área de sensores. O presente trabalho apresenta um estudo das propriedades fotoquímicas e acidocrômicas do composto 2-(4-(deciloxi) fenil-1Himidazo[4,5-f]fenantrolina (10), que foi sintetizado com rendimentos entre 50-65% através de dois protocolos multicomponentes. A fotoquímica do composto 10 foi estudada em diclorometano (DCM), tetraidrofurano (THF), acetonitrila (ACN), dimetilsulfóxido (DMSO) e metanol (MeOH), e os comprimentos de onda máximos de absorção foram verificados entre 307-317 nm, indicando ausência de solvatocromismo pronunciado. Por outro lado, a capacidade fluorescente de 10 variou consideravelmente em função do solvente, sendo maiores emissões foram verificadas em THF (λEM = 430 nm) e DMSO (λEM = 450 nm), e com valor de rendimento quântico de até 31% no primeiro solvente e 23% para o segundo. Nos demais solventes, ou as emissões foram baixas, ou o material foi caracterizado como não emissivo. Foi verificado o efeito da adição de água no comportamento emissivo do composto 10 nos solventes polares. Em MeOH, foi verificado um leve aprimoramento na emissão com fw = 20%, provavelmente devido ao efeito de agregação. Em ACN, houve uma redução da emissão já a partir das primeiras adições de água. Já em THF e DMSO, a mistura aquosa até fw = 20% e fw = 10%, respectivamente, culminou em pequena redução da emissão, mas que ainda se mostrou com alta intensidade e deslocada para o vermelho (λEM = 450 nm) no caso do THF e (λEM = 453 nm) no que tange ao DMSO. O acidocromismo de 10 foi avaliado nas misturas de THF-H2O (fw = 20%) e DMSO-H2O (fw = 10%) utilizando HCl e NaOH. Em meio ácido, verificou-se que que a mistura aquosa de 10 em THF teve sua banda de emissão em λEM = 450 nm totalmente suprimida, enquanto que a solução aquosa de 10 em DMSO teve a emissão em λEM = 453nm diminuída e resultou em uma banda em λEM = 389 nm. Em meio básico, o sistema THF-H2O teve a sua banda em λEM = 467 totalmente suprimida. Por outro lado, constatou-se a diminuição da banda em λEM = 450nm e o surgimento de outra banda em λem=525nm. O acidocromismo também foi devidamente verificado através de análises de RMN 1H, que resultou em mudanças significativas no espectro. Adicionalmente, 10, quando adsorvido em papel filtro, revelou detecção de vapores de HCl e NH3. 10 teve a sua interação com ácido 3,4,5-tridodeciloxibenzoico avaliado por fluorescência, nos solventes DCM e DMSO, e RMN 1H. Os resultados são promissores, pois verificou-se que a interação entre eles induz aumento de fluorescência e mudanças são verificadas no espectro de RMN de 1H, indicando a formação de um sal molecular com boa estabilidade em solução aquosa de DMSO. O derivado 10 foi avaliado como quimiossensor para cátions. Porém, este foi pouco seletivo frente aos metais.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
dc.identifier.citationSILVA, Vitor Ferreira da. 2-(4-(Deciloxi) fenil)-1H-imidazo (4, 5-f) fenantrolina: estudo fotoquímico, acidocromismo e interação com cátions metálicos. Orientador: Dr. Fabrício Gava Menezes. 2025. 85f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63793
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBRpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectQuímica
dc.subjectN-heterociclos
dc.subjectImidazofenantrolina
dc.subjectFluorescência
dc.subjectAcidocromismo
dc.subjectQuimiossensores
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.title2-(4-(Deciloxi) fenil)-1H-imidazo (4, 5-f) fenantrolina: estudo fotoquímico, acidocromismo e interação com cátions metálicos
dc.typemasterThesispt_BR

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