ABREU, Felipe Diógenes. Síntese e caracterizacão de novos fotossensibilizadores de complexos polipiridínicos de rutênio. 2013. 78 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-05-31T19:20:33Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_fdabreu.pdf: 1154504 bytes, checksum: 6e4cebfbd74d3f83b10463abe4d690ab (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-31T23:17:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_fdabreu.pdf: 1154504 bytes, checksum: 6e4cebfbd74d3f83b10463abe4d690ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T23:17:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_fdabreu.pdf: 1154504 bytes, checksum: 6e4cebfbd74d3f83b10463abe4d690ab (MD5) Previous issue date: 2013 / In this study were synthesized ruthenium (II) bichromophoric complexes of the type [Ru (dcbpy2) mbpy-L] where dcbpy = 4,4 '- dicarboxy-2, 2'-bipyridine and mbpy-OH (4'- methyl-2, 2'-bipyridine-4-carboxylic acid) and L dyes 2-aminoanthracene (2-ant) or 2- aminonaphthalene (2-naphthyl) for the purpose of evaluating the potential use in photovoltaic devices (dye sensitizer solar cells DSC) and photodynamic therapy (PDT). Each of the complexes were characterized by UV/vis, visible emission, IV, 1H NMR and cyclic voltammetric studies. The UV-vis spectra shows bands in the visible region (approximately 460 nm) assigned to metal to ligand charge transfer transition (MLCT). Both complexes showed strong luminescent bands in the visible region with an excited-state lifetime of 712 and 787 ns for [Ru(dcbpy2)mbpy-naf]2+ and [Ru(dcbpy2)mbpy-ant]2+, respectively. The Ru(II)/(III) couple in the complexes are shifted (1.36 V vs Ag/AgCl) positively with regard to that of the starting complex (0.50 V vs Ag/AgCl). The photovoltaic performance of the solar cells based on these complexes was obtained under AM 1.5 conditions. The overall efficiency of energy conversion (η) are much lower than those achieved for the dye cis- [Ru(dcbpy)2(NCS)2] (N3) under the same experimental conditions. The compounds were also investigated with respect on their 1O2 generation quantum yields, with irradiation at 350, 419 and 575 nm, and photocleavage capabilities on DNA. For the [Ru(dcbpy2)mbpy-ant]2+ complex, the lowest energy excited state is 3MLCT with better quantum yield of 0,0654. On the other hand, for [Ru(dcbpy2)mbpy-ant]2+ complex the lowest energy excited state is localized on 3ππ of the anthracene ligand, and exhibit high 1O2 generation quantum yields (0,86). Preliminary studies of the interaction of these complexes with plasmid DNA conducted by gel electrophoresis showed signs of cleavage, suggesting their promising applications in PDT. / Nesse trabalho foram sintetizados e caracterizados os sistemas bicromofóricos do tipo [Ru(dcbpy2)mbpy-L], onde dcbpy = 4,4’- dicarboxi-2,2’-bipiridina, mbpy-OH = 4’-metil-2,2’-bipiridina-4-ácido carboxílico e L = 2-aminoantraceno (2-ant) ou 2-aminonaftaleno (2-naf), com a finalidade de avaliar a potencial aplicação dos mesmos em dispositivos fotovoltaicos (Células Solares Sensibilizadas por Corantes, DSCs) e em terapia fotodinâmica (TFD). Os compostos foram caracterizados por UV-vis, emissão, IV, RMN 1H e voltametria cíclica. Os espectros UV-vis destes complexos apresentaram bandas na região do visível (aproximadamente 460 nm) atribuídas a transições de transferência de carga metal ligante (MLCT). Os complexos apresentam bandas intensas de luminescência com tempos de vida do estado excitado de 712 e 787 ns para [Ru(dcbpy2)mbpy-naf]2+ e [Ru(dcbpy2)mbpy-ant]2+, respectivamente. O par redox RuIII/II dos complexos são deslocados positivamente (~1.36 V vs Ag/AgCl) em relação ao complexo de partida [Ru(dcbpy2)Cl2] (0,50 V vs Ag/AgCl). A performance fotovoltaica das células solares sensibilizadas com estes complexos foram obtidas sob condições de 1,5 AM. Os valores de eficiência global de conversão de energia () são muito inferiores aos obtidos para o corante Ru(dcbpy)2(NCS)2 (N3) nas mesmas condições experimentais. Os compostos foram também investigados em relação a geração de oxigênio singlete (1O2) com irradiação em 460 nm, e sua capacidade de fotoclivagem em DNA. Para o complexo [Ru(dcbpy2)mbpy-naf]2+, o estado excitado de menor energia é 3MLCT com rendimento quântico de 0,0654 em metanol. Por outro lado, para o complexo [Ru(dcbpy2)mbpy-ant]2+, o estado excitado de menor energia está localizado no 3 do ligante antraceno, e exibe alto rendimento quântico de geração de 1O2 (0,81). Estudos preliminares da interação destes complexos com DNA plasmídico investigada por eletroforese em gel (agarose) mostram indícios de clivagem, sugerindo a potencialidade dos mesmos em TFD.

Através da abordagem bottom-up, foram desenvolvidos novos sistemas supramoleculares baseados em complexos metálicos ligados por meio do ligante conjugado, trans-1,4-bis[2-(4-piridil)etenil]benzeno (BPEB). A combinação adequada de várias espécies selecionadas, conduziu a compostos bastante interessantes que foram caracterizados por meio 1H-RNM, voltametria cíclica e de espectrometria de massa, espectroscopia eletrônica, espectroeletroquímica. Seus correspondentes filmes moleculares também foram investigados por meio de microscopia de força atômica. Um desses sistemas foi constituído por clusters triangulares de acetato de rutênio com pontes µ-oxo e BPEB. Nesses casos, a espectrometria de massa acoplada à técnica de dissociação induzida por colisão, foi uma ferramenta poderosa para a investigação do processo de fragmentação em fase gasosa, permitindo a caracterização de novos intermediários, bem como a avaliação das energias de ligação envolvidas nos sistemas. Uma correlação linear das energias de ligação e parâmetros eletroquímicos foi demonstrada neste trabalho. Além disso, o comportamento eletrocrômico dos clusters de BPEB suportados sobre dióxido de titânio nanocristalino, também foi explorado na elaboração de dispositivos eletrocrômicos, com ótimo desempenho em termos de mudanças ópticas, reversibilidade e reprodutibilidade. Outro tipo de sistema foi baseado em complexos de rutênio-bipiridina e BPEB. Esses complexos foram empregados com bons resultados como sensibilizadores em células fotoeletroquímicas baseadas em dióxido de titânio nanocristalino, bem como em dispositivos eletrocrômicos de mesma natureza. Finalmente, as características estruturais do BPEB mostraram ser adequadas para exploração do reconhecimento molecular dos complexos na presença de β-ciclodextrina (β-CD). Neste estudo, foram gerados rotaxanos por meio da automontagem coordenativa do complexo binuclear µ-BPEB- bis[pentacianoferrato(II)] na presença de β-CD. Também foi demonstrado por meio de 1H-NMR, que a agregação do complexo de BPEB é bastante pronunciada em espectros de solução aquosa, sendo porém inibida na presença de β-CD. / The bottom up approach has been applied for the development of new supramolecular systems based on metal complexes connected by the linear, conjugated bridging ligand trans-1,4-bis[2-(4-pyridyl)ethenyl]benzene (BPEB). The combination of the many selected species led to very interesting compounds, which have been extensively characterized by means of ESI-MS, electronic spectroscopy, 1H-NMR, cyclic voltammetry and spectroelectrochemistry. Their molecular films have also been investigated by means of atomic force microscopy. One of such systems was constituted by triangular µ-oxo bridged ruthenium acetate clusters containing BPEB. In particular, mass spectrometry coupled with a collision induced dissociation technique provided a versatile tool for the investigation of their fragmentation process, allowing the characterization of novel intermediates, as well as, the evaluation of the binding energies involved in the systems. A linear correlation of the binding energies and electrochemical parameters has also been demonstrated in this work. In addition, the electrochromic behavior of the cluster-BPEB complexes supported on nanocrystalline titanium dioxide has also been exploited for the design of novel electrochromic devices, exhibiting sharp optical changes, high reversibility and great reproducibility. Another interesting type of system was based on polypyridine ruthenium(II) complexes and BPEB. Such species have been successfully employed as sensitizers in nanocrystalline titanium dioxide photoelectrochemical cells, and in photoelectrochromic devices. Finally, the suitable structural characteristics of BPEB have been explored in molecular recognition processes involving the corresponding complexes in the presence of ß-cyclodextrin (ß-CD). In this study, rotaxanes have been generated by coordination self-assembly of the binuclear µ-BPEB- bis[pentacyanoferrate(II)] complex and ß-CD. It has also been shown that the aggregation of the BPEB complexes, which proceeds to a high extent in aqueous solution, can be inhibited by adding ß-CD, as deduced by means of 1H-NMR spectroscopy

Através da abordagem bottom-up, foram desenvolvidos novos sistemas supramoleculares baseados em complexos metálicos ligados por meio do ligante conjugado, trans-1,4-bis[2-(4-piridil)etenil]benzeno (BPEB). A combinação adequada de várias espécies selecionadas, conduziu a compostos bastante interessantes que foram caracterizados por meio 1H-RNM, voltametria cíclica e de espectrometria de massa, espectroscopia eletrônica, espectroeletroquímica. Seus correspondentes filmes moleculares também foram investigados por meio de microscopia de força atômica. Um desses sistemas foi constituído por clusters triangulares de acetato de rutênio com pontes µ-oxo e BPEB. Nesses casos, a espectrometria de massa acoplada à técnica de dissociação induzida por colisão, foi uma ferramenta poderosa para a investigação do processo de fragmentação em fase gasosa, permitindo a caracterização de novos intermediários, bem como a avaliação das energias de ligação envolvidas nos sistemas. Uma correlação linear das energias de ligação e parâmetros eletroquímicos foi demonstrada neste trabalho. Além disso, o comportamento eletrocrômico dos clusters de BPEB suportados sobre dióxido de titânio nanocristalino, também foi explorado na elaboração de dispositivos eletrocrômicos, com ótimo desempenho em termos de mudanças ópticas, reversibilidade e reprodutibilidade. Outro tipo de sistema foi baseado em complexos de rutênio-bipiridina e BPEB. Esses complexos foram empregados com bons resultados como sensibilizadores em células fotoeletroquímicas baseadas em dióxido de titânio nanocristalino, bem como em dispositivos eletrocrômicos de mesma natureza. Finalmente, as características estruturais do BPEB mostraram ser adequadas para exploração do reconhecimento molecular dos complexos na presença de β-ciclodextrina (β-CD). Neste estudo, foram gerados rotaxanos por meio da automontagem coordenativa do complexo binuclear µ-BPEB- bis[pentacianoferrato(II)] na presença de β-CD. Também foi demonstrado por meio de 1H-NMR, que a agregação do complexo de BPEB é bastante pronunciada em espectros de solução aquosa, sendo porém inibida na presença de β-CD. / The bottom up approach has been applied for the development of new supramolecular systems based on metal complexes connected by the linear, conjugated bridging ligand trans-1,4-bis[2-(4-pyridyl)ethenyl]benzene (BPEB). The combination of the many selected species led to very interesting compounds, which have been extensively characterized by means of ESI-MS, electronic spectroscopy, 1H-NMR, cyclic voltammetry and spectroelectrochemistry. Their molecular films have also been investigated by means of atomic force microscopy. One of such systems was constituted by triangular µ-oxo bridged ruthenium acetate clusters containing BPEB. In particular, mass spectrometry coupled with a collision induced dissociation technique provided a versatile tool for the investigation of their fragmentation process, allowing the characterization of novel intermediates, as well as, the evaluation of the binding energies involved in the systems. A linear correlation of the binding energies and electrochemical parameters has also been demonstrated in this work. In addition, the electrochromic behavior of the cluster-BPEB complexes supported on nanocrystalline titanium dioxide has also been exploited for the design of novel electrochromic devices, exhibiting sharp optical changes, high reversibility and great reproducibility. Another interesting type of system was based on polypyridine ruthenium(II) complexes and BPEB. Such species have been successfully employed as sensitizers in nanocrystalline titanium dioxide photoelectrochemical cells, and in photoelectrochromic devices. Finally, the suitable structural characteristics of BPEB have been explored in molecular recognition processes involving the corresponding complexes in the presence of ß-cyclodextrin (ß-CD). In this study, rotaxanes have been generated by coordination self-assembly of the binuclear µ-BPEB- bis[pentacyanoferrate(II)] complex and ß-CD. It has also been shown that the aggregation of the BPEB complexes, which proceeds to a high extent in aqueous solution, can be inhibited by adding ß-CD, as deduced by means of 1H-NMR spectroscopy