Estruturas tripodais e poliméricas porfirínicas supramoleculares

Abstract

No trabalho apresentado nesta dissertação pretendeu-se utilizando os conceitos de reconhecimento molecular e self-assembly da Química Supramolecular, desenvolver arquiteturas porfirínicas e avaliar as suas potenciais aplicações como sensores de aminas e em dispositivos eletroluminescentes. No capítulo 1 desta dissertação são apresentados alguns dos conceitos fundamentais da Química Supramolecular nomeadamente, reconhecimento molecular e self-assembly. Apresenta-se também o estado de arte na área dos sensores químicos óticos e self-assembly iónico envolvendo porfirinas. Por sua vez, no capítulo 2 são apresentados os resultados referentes à síntese de estruturas tripodais porfirínicas desenvolvidas neste trabalho, envolvendo como pontes o 2-(hidroximetil)-2-metilpropano-1,3-diol e o ácido 2,2-bis(hidroximetil)propanóico. Neste capítulo descreve-se também a sua completa caracterização fotofísica e a sua potencial aplicação como sensores químicos óticos de aminas. De notar, que a utilização de estruturas tripodais á mais promissora do que as porfirinas individuais uma vez que permite a criação de uma cavidade capaz de acomodar os substratos de forma mais eficiente com consequente melhoria na deteção da mudança das propriedades do recetor (sensor) de forma mais rápida e eficaz. Os estudos efetuados a nível da aplicação em dispositivos electroluminescentes, envolveram a criação de por um lado, estruturas do tipo self-assembly iónico, modulado por diferentes iões, entre poliectrólitos e porfirinas hidrofílicas e por outro estruturas com unidades dadoras e aceitadoras ligadas covalentemente (capítulo 3). Os resultados obtidos são bastante promissores e indicam que nos sistemas self-assembly envolvendo o polielectrólito aniónico, o cálcio, e as porfirinas aniónicas se observa transferência de energia. Além disso, observou-se também a ocorrência de transferência de energia nos sistemas covalentes sintetizados (oligómeros), indicando é apenas necessária uma pequena percentagem deste tipo de oligómeros numa estrutura polimérica para observar este tipo de efeito.

In the work described and discussed in this dissertation, it was intended to develop porphyrin architectures and evaluate their potential applicability as amine sensors and in electroluminescent devices, making use of molecular and self-assembly concepts from Supramolecular Chemistry. On chapter 1 some of Supramolecular Chemistry’s fundamental concepts are discussed, namely molecular recognition and self-assembly. The state of the art on the optical chemical sensoring and porphyrin ionic self-assembly subjects is also presented. On the other hand, on chapter 2, synthetic results concerning porphyrinic tripodal structures developed in this work are presented, involving 2-hydroxymethyl-2-methylpropan-1,3-diol and 2-hidroxy-2-(hydroxymethyl)-2-methylpropanoic acid as linkers. Their complete photophysical characterization is also described, as well as their application as optical chemical amine sensors. It should be noted that the utilization of tripodal structures is more promising, since it allows the generation of a suitable cavity capable to host substrates in a more efficient manner, with consequent detection improvement of the receptor properties. Studies on the structural application as electroluminescent devices involved the generation both of ionic self-assembled structures, modulated by several ions between polyelectrolytes and hydrophilic porphyrins, and donor-acceptor covalently bound units (chapter 3). The obtained results are quite promising, pointing that whit anionic polyelectrolyte and anionic porphyrins, together with calcium, energy transfer is observed. Furthermore, energy transfer on synthesized covalent systems (oligomers) was also observed, indicating that a relatively low percentage of oligomers on a polymeric structure are sufficient to observe the desired effect.