Orientadora: Profa. Dra. Paula Homem de Mello / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2017. / Pesquisas sobre dispositivos fotovoltaicos têm como objetivo aumentar sua eficiência, durabilidade e baixar seus custos de fabricação. Entre os dispositivos fotovoltaicos estão as células solares sensibilizadas por corantes (DSSC). Sendo o corante um dos parâmetros mais estudados e importantes das DSSC, este trabalho teve como objetivo principal estudar, utilizando métodos de química computacional, as propriedades eletrônicas de alguns corantes baseados em complexos de rutênio(II). Neste trabalho, as propriedades eletrônicas do N3 (cis-Ru[(dcbH2)2(NCS)2], dcbH2 = ácido 2,2¿-bipiridina-4,4¿-dicarboxílico), foram calculadas e comparadas com isômeros do N719 (N3 duplamente desprotonado) e com corantes mono (mMS) e dimetil substituídos (dMS), em relação aos grupos carboxílicos do N3. Os resultados sugerem que os isômeros do N719 se encontram em equilíbrio à temperatura ambiente. Os grupos mMS, dMS e desprotonados derivados do N3 apresentam menores energias de oxirredução, quando o metil ou o carboxilato, respectivamente, estão localizados em oposição à bipiridina. A correlação com dados experimentais dos corantes N3, C101, N945 e K19 sugere que as diferenças de energias de orbitais e grupos doadores/aceptores afetam a eficiência da DSSCs. Para ter um parâmetro de comparação entre os níveis de energia eletrônicos do corante e as bandas do semicondutor, foi realizado o cálculo de TD-DFT para o cluster Ti42O77H18. O estudo metodológico para verificar o efeito de diferentes funcionais e da inclusão do efeito do solvente na obtenção do espectro eletrônico de absorção mostrou que podem ocorrer variações significativas. Os funcionais M06 e B3LYP se mostraram bastante adequados para a previsão do gap HOMO-LUMO, mas para a previsão do espectro como um todo, o funcional CAM-B3LYP é o mais adequado para os complexos de rutênio(II) aqui estudados. / Research on photovoltaic devices aims to increase their efficiency and durability, as well as lower their manufacturing costs. Among the photovoltaic devices, there are the dyes-sensitized solar cells (DSSC). The dye is one of the most studied and important parameter of DSSC; so, in this work, we had as main objective to study, using computational chemistry methods, the electronic properties of some dyes based on ruthenium(II) complexes. In this work, the electronic properties of N3 (cis-Ru[(dcbH2)2(NCS)2], dcbH2 = 2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid) were calculated and compared with N719 isomers (N3 double-deprotonated), mono (mMS) and dimethyl substituted (dMS) dyes. The results suggest that N719 isomers are in equilibrium at room temperature. The mMS, dMS and deprotonated N3-derived groups exhibit lower oxidation energy when methyl or carboxylate, respectively, are located in opposition to bipyridine group. Correlation with experimental data of N3, C101, N945 and K19 dyes suggest that differences in orbital energies and donor / acceptor groups affect the efficiency of DSSCs. In order to establish a comparison parameter between the electronic energy levels of the dye and the semiconductor bands, the calculation of TD-DFT for the Ti42O77H18 cluster was performed. The methodological study to verify the effect of different functionals and the inclusion of the solvent effect in obtaining the electronic spectrum showed that significant variations can occur. M06 and B3LYP functionals are recommended to estimate HOMO-LUMO gap, but CAM-B3LYP functional is the most suitable for the prediction of the whole spectrum characteristics for the ruthenium(II) complexes studied here.

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-19T14:14:44Z No. of bitstreams: 1 DissIPV.pdf: 1704019 bytes, checksum: 751e447a48fee6a71450395588fde1ab (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:19:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissIPV.pdf: 1704019 bytes, checksum: 751e447a48fee6a71450395588fde1ab (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:19:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissIPV.pdf: 1704019 bytes, checksum: 751e447a48fee6a71450395588fde1ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:19:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissIPV.pdf: 1704019 bytes, checksum: 751e447a48fee6a71450395588fde1ab (MD5) Previous issue date: 2016-04-14 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The endothelium is a monolayer of cells that extends on the vascular inner surface, responsible for the modulation of vascular tone. By means of the release of nitric oxide (NO), the endothelium has an important protective function against cardiovascular diseases, producing vasodilation by several mechanisms and generating a series of other effects, since at high concentrations it may produce toxic effects to the cells. However, endothelial dysfunction is characterized mainly by the decreased ability of endothelial cells to release NO, which may be due to reaction with superoxide anion (O2 -) and formation of peroxynitrite (ONOO-). In previous studies, it was found that ruthenium complexes can also inactivate O2 - and NO release. However, through vascular reactivity technique in aortic hypertensive and normotensive rats, and detection study of released NO in endothelial cells, the objective of this study was to evaluate the potential of the drug cis- [Ru(bpy)2(NO2)(NO)](PF6)2 as a pharmacologic strategy to reverse and/or prevent endothelial dysfunction found in the arterial hypertension model 2K-1C as well as to perform the pharmacological characterization of the dependent effects removal of O2 - and NO release induced by these drugs. Thus our major vascular reactivity results indicated that the BPY concentration of 0.1 μM was able to reverse the endothelial dysfunction present in the aortas of animals 2K-1C. Likewise, its positive control, Deta-NO in a specific concentration of 10 μM was able to reverse endothelial dysfunction, besides presenting a potentiating effect in the presence of endothelium. Furthermore, our results indicate that the lowest detection of NO in HUVECs treated with Ang. II, in addition to BPY compound occurs by the increased formation of O2 -, since in the presence of SOD there was an increased release of NO by BPY. Furthermore, it was observed that the BPY releases NO in solution in a sustained concentration-dependent form, where the presence of the endothelial cells increased and Angiotensin II reduces NO release, indicating a reduction or oxidation in BPY compound and also degradation of NO the formation of O2 -. / O endotélio é uma monocamada de células que se estende sobre a superfície interna vascular, responsável pela modulação do tônus vascular. Por meio da liberação do óxido nítrico (NO), o endotélio apresenta importante função protetora contra as doenças cardiovasculares, produzindo vasodilatação por diversos mecanismos e gerando uma série de outros efeitos, visto que em altas concentrações pode produzir efeitos tóxicos às células. Contudo, a disfunção endotelial é caracterizada principalmente pela diminuição da capacidade das células endoteliais em liberar NO, que pode ser decorrente da reação com ânion superóxido (O2 -) e formação de peroxinitrito (ONOO-). Em estudos prévios, foi verificado que complexos de rutênio podem inativar O2 - e também liberar NO. Contudo através de técnica de reatividade vascular em aorta de ratos hipertensos e normotensos, e estudo de detecção de NO liberado em células endoteliais, o objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial da droga cis-[Ru(bpy)2(NO2 -)(NO)](PF6)2 como estratégia farmacológica para reverter e/ou prevenir a disfunção endotelial encontrada no modelo de hipertensão arterial 2R-1C, bem como realizar a caracterização farmacológica dos efeitos dependentes da remoção do O2 - e liberação do NO induzidos por estas drogas. Desta forma os principais resultados de reatividade vascular indicaram que o BPY na concentração de 0,1 μM foi capaz de reverter a disfunção endotelial presente nas aortas de animais 2R-1C. Da mesma forma, seu controle positivo, Deta-NO, em uma concentração específica 10 μM, foi capaz reverter a disfunção endotelial, além de apresentar potencialização de seus efeitos na presença do endotélio. Além disso, houve menor detecção de NO em HUVECs tratadas com Ang. II, além do composto BPY, ocorre pela maior formação de O2 -, uma vez que na presença de SOD ocorreu aumento na liberação de NO pelo BPY. Ainda, observou–se que o BPY libera NO em solução de forma concentração dependente e prolongada, em que a presença das células endoteliais aumentou a liberação de NO e a angiotensina II reduz sua liberação de NO, indicando redução ou oxidação no composto BPY e degradação do NO pela formação do O2 -.

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-09-27T17:42:17Z No. of bitstreams: 1 TeseAEG.pdf: 15370614 bytes, checksum: c13dee6bd3fd353a20f2d379afae1994 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T18:16:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAEG.pdf: 15370614 bytes, checksum: c13dee6bd3fd353a20f2d379afae1994 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T18:16:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAEG.pdf: 15370614 bytes, checksum: c13dee6bd3fd353a20f2d379afae1994 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T18:17:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAEG.pdf: 15370614 bytes, checksum: c13dee6bd3fd353a20f2d379afae1994 (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / This work involves the synthesis and characterization of three new series of ruthenium complexes containing gallic acid and derivatives cinnamic acid and salicylic acid and derivatives, as these ligands exhibit interesting biological properties. All ligands are synthetic and natural products can be found in the daily diet. The interest in studying these three ligands series is due to the antioxidant power that some of these natural products present. Thus, complexes of formula [Ru(O-O)(dppb)(bipy)]PF6 and [Ru(O-O)(dppe)2]PF6 , where O-O = gallic acid and derivatives, cinnamic acid and salicylic acid and derivatives (bipy = 2,2'-bipyridine, dppb = 1,4-bis(diphenylphosphino)butane and dppe = 1,2- bis(diphenylphosphino)ethane). All the synthesized compounds were characterized by molar conductivity, elemental analysis, absorption spectra in the infrared, absorption spectroscopy in the UV-visible region, mass spectrometry, nuclear magnetic resonance 31P {1H}, cyclic voltammetry and differential pulse, and for some complexes, X-ray crystallography. The evaluation of the biological potential of ruthenium complexes with different series of ligands were evaluated: the partition coefficient, the antioxidant activity, morphological study, clonogenic assay in MDA-MB-231 and L929, cytotoxic activity in tumor cell lines MDA MB-231, MCF-7 and A549, and nontumor cell lines of mouse and hamster V79 and L929, respectively. Cell viability assays show promising results, indicating a greater cytotoxicity of the complexes in MDA-MB-231 line with respect to the other tumor cell line. Furthermore, the complexes of general formula [Ru(O-O)(dppe)2]PF6 exhibit the values lowest of IC50 in compared on the complexes of the general formula [Ru(O-O)(dppb)(bipy)]PF6 in all the cell line studied. Studies of the interaction of the complexes with bovine serum albumin (BSA), were performed, and compounds have moderate to strong interaction with the protein, and the complexes containing two dppe biphosphinas have smaller constant values in relation the complexes of the series [Ru(O-O)(dppb)(bipy)]PF6. / Este trabalho envolve a síntese e caracterização de três novas séries de complexos de rutênio contendo ácido gálico e derivados, ácidos cinâmicos e ácido salicílico e derivados, uma vez que estes ligantes apresentam propriedades biológicas interessantes. Todos os ligantes são produtos naturais sintéticos e podem ser encontrados diariamente na dieta alimentar. O interesse em estudar estas três séries de ligantes é devido ao poder antioxidante que alguns destes produtos naturais apresentam. Assim, complexos de fórmula geral [Ru(OO)(dppb)(bipy)]PF6 e [Ru(O-O)(dppe)2]PF6 onde O-O = ácido gálico e derivados, ácidos cinâmicos e ácido salicílico e derivados (bipy = 2,2’-bipiridina, dppb = 1,4-bis(difenilfosfina)butano e dppe = 1,2-bis(difenilfosfina)etano). Todos os complexos sintetizados foram caracterizados por condutividade molar, análise elementar, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, espectroscopia de absorção na região do UV-visível, espectrometria de massa, ressonância magnética nuclear de 31P{1H}, voltametria cíclica e de pulso diferencial, e para alguns complexos, raios X de monocristal. A avaliação do potencial biológico dos complexos de rutênio com as diferentes séries dos ligantes foram avaliados: o coeficiente de partição, a atividade antioxidante, estudo morfológico, ensaio clonogênico nas linhagens MDA-MB-231 e L929, a atividade citotóxica nas linhagens tumorais MDA-MB-231, MCF-7 e A549, e nas linhagens não-tumorais de camundongo e hamster L929 e V79, respectivamente. Os ensaios de viabilidade celular apresentam resultados promissores, indicando uma maior citotoxidade dos complexos na linhagem MDA-MB-231 em relação às outras linhagens tumorais. Além disso, os complexos sintetizados com fórmula geral [Ru(O-O)(dppe)2]PF6, apresentam os menores valores de IC50 em relação aos complexos de fórmula geral [Ru(OO)(dppb)(bipy)]PF6, em todas as linhagens celular estudadas. Os estudos da interação dos complexos, com a albumina sérica bovina (BSA), foram realizados, e os compostos apresentam interação de moderada a forte com a proteína, sendo que os complexos contendo duas bifosfinas dppe apresentam valores de constante menores em relação a serie de complexos derivados [Ru(OO)(dppb)(bipy)]PF6.

Complexos polipiridínicos de rutênio mononuclares vem sendo ativamente estudados como catalisadores da reação de oxidação de água a oxigênio, mas o complexo ativado dos catalisadores mais eficientes envolve a formação de um dímero, indicando a importância da estrutura binuclear para ativação dos mesmos. Assim, nesta tese propomos o estudo dos possíveis efeitos sinérgicos em complexos binucleares de rutênio polipiridinas angulares para ativação das espécies de alta valência do tipo RuV=O e RuIV=O. Assim, foram preparadas séries de complexos polipiridínicos de rutênio empregando os ligantes tridentados derivados de terpiridinas e bidentados tipo bipiridina na forma cloro complexos e aqua complexos mono e binucleares, capazes de atuar como precursores das espécies ativas de alta valência por meio de reações de transferência de elétrons acoplado a transferência de prótons (PCET). Os complexos [RuCl(bpy)(phtpy)](PF6), [Ru2Cl2(bpy)2(tpy2ph)](PF6)2 e [Ru2Cl2(Clphen)2(tpy2ph)](PF6)2 (phtpy= 4\'-fenil-2,2\':6\',2\'\'-terpiridina, bpy= 2,2´-bipiriridina, Clphen= 5-cloro-1,10-fenantrolina e tpy2ph= 1,3-bis(4\'-2,2\':6\',2\'\'-terpiridil)benzeno) e seus aqua complexos foram sintetizados e caracterizados por técnicas espectroscópicas e eletroquímicas. Os complexos [RuCl(bpy)phtpy](PF6), [Ru2Cl2(bpy)2(tpy2ph)](PF6)2 e [Ru2Cl2(Clphen)2(tpy2ph)](PF6)2 apresentam apenas reações de transferência de elétrons onde o estado de oxidação máximo do íon rutênio é 3+. Todavia, os respectivos aqua complexos [Ru(H2O)(bpy)(phtpy)](PF6)2, [Ru2(H2O)2(bpy)(tpy2ph)](PF6)4 e [Ru2(H2O)2(Clphen)2(tpy2ph)](PF6)4 podem ser oxidados de modo a gerar complexos de alta valência com íon rutênio nos estados de oxidação 4+ e 5+ via reação de transferência eletrônica acoplada a transferência de prótons (PCET). Os complexos de RuIV=O são gerados em potenciais relativamente baixos e não apresentaram atividade eletrocatalítica significativa, enquanto que as espécies RuV=O ([RuV(O)(bpy)(phtpy)]3+ e [Ru2V(O)2(bpy)2(tpy2ph)]6+) atuam como catalisadores eficientes para a reação de oxidação da água a oxigênio. Os valores de TOF para os complexos binuclear (0,97 s-1) é cerca de três vezes maior que para o complexo mononuclear (0,32 s-1), confirmando a presença de efeitos sinérgicos que aceleram a liberação de oxigênio no complexo binuclear. As propriedades eletrocatalíticas dos complexos polipiridínicos de rutênio de alta valência foram transferidos para a superfície de eletrodos via eletropolimerização redutiva do complexo [Ru2(H2O)2(Clphen)2(tpy2ph)](TfO)4. Neste caso foram observadas a geração eletroquímica de espécies contendo o íon rutênio nos estados de oxidação 2+, 4+ e 5+, enquanto que a espécie no estado 3+ aparentemente não é estável e sofre desproporcionamento. O eletrodo modificado preservou a alta atividade eletrocatalítica do aqua complexo binuclear para a reação de oxidação da água (TOF de 0,80 s-1) e também para a oxidação de álcool benzílico a benzaldeído, com kRuIV= 14,70 L·mol-1 s-1 demonstrando o elevado potencial do material para a oxidação de substratos orgânicos. / Mononuclear ruthenium polypyridyl complexes have been studied as catalysts of oxygen evolution in water oxidation reaction, but the activated complex of most efficient catalysts assume the formation of dimers indicating the importance of the binuclear structure for their activation. Thereby, in this thesis we propose the study of possible synergistic effects in binuclear ruthenium polypyridyl complexes in order to activate species with high valence as RuV=O and RuIV=O for multi-electronic catalytic oxidation reactions. For this purpose, it was prepared a series of ruthenium polyppyridyl complexes using tridentate ligands based in terpyridine and bidentate bipyridine generating binuclear chloride complexes and aqua complexes which are able to act as precursors of the respective high valence active species generated by proton coupled electron transfer (PCET) reactions. The [RuCl(bpy)(phtpy)](PF6) and [Ru2Cl2(bpy)2(tpy2ph)](PF6)2 complexes (phtpy= 4\'-phenyl-2,2\':6\',2\'\'-terpyridine, bpy= 2,2´-bipyridine and tpy2ph= 1,3-bis(4\'-2,2\':6\',2\'\'-terpyridin-4-yl)benzene) and their respective aqua complexes were synthetized and characterized by spectroscopic and electrochemical techniques. The chloro complexes [RuCl(bpy)(phtpy)](PF6), [Ru2Cl2(bpy)2(tpy2ph)](PF6)2 and [Ru2Cl2(Clphen)2(tpy2ph)](PF6)2 (Clphen= 5-Chloro-1,10-phenanthroline) show only electron transfer reactions where the maximum oxidation state of the ruthenium ion is 3+. However, the respective aqua complexes [Ru(H2O)(bpy)(phtpy)](PF6)2, [Ru2(H2O)2(bpy)2(tpy2ph)](PF6)4 and [Ru2(H2O)2(Clphen)2(tpy2ph)](PF6)4 can be oxidized further by proton coupled electron transfer (PCET), generating high valence complexes where the ruthenium oxidation state can be 4+ and 5+. Complexes of RuIV=O are generated in relatively low potentials and do not presented significant electrocatalytic activity for oxidation of water to dioxygen, whereas the RuV=O species ([RuV(O)(bpy)(phtpy)]3+ and [Ru2V(O)2(bpy)2(tpy2ph)]6+) showed to be efficient catalysts for the reaction of water oxidation. The values of TOF for the binuclear complexes (0,97 s-1) were about three times larger than for the mononuclear complex (0,32 s-1), confirming the presence of synergistic effects accelerating the formation and release of oxygen by the binuclear complex. The electrocatalytic properties of high valence ruthenium polypyridyl complexes were transferred to electrodes surface by reductive electropolymerization of the [Ru2(H2O)2(Clphen)2(tpy2ph)](TfO)4 complex. In this case the electrochemical generation of ruthenium 2+, 4+ and 5+ species were observed whereas the 3+ species was not stable and disproportionated. The modified electrodes preserved the high electrocatalytic activity of the binuclear aqua complexes for water oxidation reaction (TOF de 0,80 s-1), and also for oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde with kRuIV= 14,70 L mol-1 s-1 demonstrating the high catalytic efficiency for oxidation of organic substrates.

O presente trabalho tem como objetivo contribuir para o conhecimento, entendimento e desenvolvimento das células solares sensibilizadas por corantes. Assim foram abordadas rotas sintéticas com o fim de obter novas espécies supramoleculares constituídos por fragmentos que apresentam separadamente ótimas propriedades eletrônicas e eletroquímicas. A abordagem sintética feita é muito importante dado que dá as bases para sistemas supramoleculares como o apresentado nas perspectivas, nos quais estase visando diminuir os processos de recombinação e melhor aproveitamento do espectro solar através da estabilização do corante foto-oxidado e da transferência vetorial de elétron/energia. Na série de complexos apresentada e aplicada no presente trabalho realizou-se um estudo comparativo buscando determinar qual é o melhor sistema de injeção de elétrons na banda de condução do TiO2, obtendo uma diferença considerável entre os sistemas estudados, sendo assim o sistema com o ligante acido 2,2 -bipiridine-4,4 -dicarboxilico o complexo que melhor injeta elétrons na BC. / The present work aims to contribute to the knowledge, understanding and development of solar cells sensitized by dyes. Thus, synthetic routes were approached in order to obtain new supramolecular species constituted by fragments that separately present excellent electronic and electrochemical properties. The synthetic approach is very important since it provides the basis for supramolecular systems such as that presented in the perspectives, in which stasis is aimed at decreasing the processes of recombination and better utilization of the solar spectrum through the stabilization of the photo-oxidized dye and the vectorial transfer of electron /energy. In the series of complexes presented and applied in the present work, a comparative study was carried out to determine which is the best electron injection system in the conduction band of TiO2, obtaining a considerable difference between the studied systems, being thus the complex with the ligand 2,2 -Bipyridine-4,4 -dicarboxylic acid the best system that injects electrons into BC.

Neste trabalho, descreve-se a síntese, caracterização e propriedades dos complexos derivados da tetra(3,4-piridil)porfirazina com os grupos [Ru(bipy)2Cl]1+. A conjugação eletrônica entre o resíduo piridínico e o anel da porfirazina promovem uma eficiente comunicação entre os grupos periféricos e o central, que é refletido no espectro de emissão e seu correspondente perfil de excitação. Esse tipo de comportamento revela um efeito antena no sistema H2TPyPzTRu, contrastante com as propriedades fotofisicas das porfirinas análogas TPyPRu, onde os grupos piridínicos exibem baixa interação eletrônica ao anel porfirínico. Apesar do forte acoplamento eletrônico entre os grupos perféricos e o central, as propriedades eletrônicas dos complexos de rutênio foram preservadas, exibindo potenciais redox muito próximos dos complexos livres e comportamento espectroeletroquímico típicos de complexos metálicos N-heterocíclicos. Esses aspectos levam a novas perspectivas relacionadas à estrutura dos compostos, pois são potencialmente interessantes para o estudo referente à formação de oxigênio singlete e para PDT. Outro direcionamento desta tese, foi o de explorar a geração de novas interfaces baseadas na formação de pares iônicos constituídos pelas espécies H2TPyPzTRu/CuTSPc em comparação com o filme da espécie catiônica H2TPyPzTRu. Através de medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica, foram constatados mecanismos distintos de condução nos filmes formados, que pode ser ou um mecanismo misto envolvendo os complexos periféricos e o anel central da porfirazina, ou um mecanismo de condução eletrônica envolvendo somente o sistema de empilhamento π do anel central da porfirazina. / In this work, we describe the synthesis, characterization and properties of derived tetra(3,4-pyridil)porphyrazine complex containing four [Ru(bipy)2Cl]1+ groups. The electronic conjugation between the pyridinium moiety and the porphyrazine ring promote an efficient communication between the peripherical groups and central ring, which is reflected in the emission spectrum and related excitation profile. The observed behavior reveals an efficient antenna effect in the H2TPyPzTRu system. ln spite of the strong electronic coupling between the central and peripherical groups, the electronic properties of ruthenium complex were preserved, exhibiting redox potencials very close to those of free complexes. These aspects provided new perspectives of exploiting the compound strutures, particularly the oxygen singlet formation and PDT application. Another aspect focused in this investigation was the generation of new interfaces based on ion-pair formation of H2TPyPzTRu/CuTSPc, in comparison with its cationic species H2TPyPzTRu alone. By means of electrochemical impedance spectrocopy, it was shown that the conduction mecanisms in these films involve either the peripherical complex and the central porphyrazine ring.

Neste trabalho, descreve-se a síntese, caracterização e propriedades dos complexos derivados da tetra(3,4-piridil)porfirazina com os grupos [Ru(bipy)2Cl]1+. A conjugação eletrônica entre o resíduo piridínico e o anel da porfirazina promovem uma eficiente comunicação entre os grupos periféricos e o central, que é refletido no espectro de emissão e seu correspondente perfil de excitação. Esse tipo de comportamento revela um efeito antena no sistema H2TPyPzTRu, contrastante com as propriedades fotofisicas das porfirinas análogas TPyPRu, onde os grupos piridínicos exibem baixa interação eletrônica ao anel porfirínico. Apesar do forte acoplamento eletrônico entre os grupos perféricos e o central, as propriedades eletrônicas dos complexos de rutênio foram preservadas, exibindo potenciais redox muito próximos dos complexos livres e comportamento espectroeletroquímico típicos de complexos metálicos N-heterocíclicos. Esses aspectos levam a novas perspectivas relacionadas à estrutura dos compostos, pois são potencialmente interessantes para o estudo referente à formação de oxigênio singlete e para PDT. Outro direcionamento desta tese, foi o de explorar a geração de novas interfaces baseadas na formação de pares iônicos constituídos pelas espécies H2TPyPzTRu/CuTSPc em comparação com o filme da espécie catiônica H2TPyPzTRu. Através de medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica, foram constatados mecanismos distintos de condução nos filmes formados, que pode ser ou um mecanismo misto envolvendo os complexos periféricos e o anel central da porfirazina, ou um mecanismo de condução eletrônica envolvendo somente o sistema de empilhamento π do anel central da porfirazina. / In this work, we describe the synthesis, characterization and properties of derived tetra(3,4-pyridil)porphyrazine complex containing four [Ru(bipy)2Cl]1+ groups. The electronic conjugation between the pyridinium moiety and the porphyrazine ring promote an efficient communication between the peripherical groups and central ring, which is reflected in the emission spectrum and related excitation profile. The observed behavior reveals an efficient antenna effect in the H2TPyPzTRu system. ln spite of the strong electronic coupling between the central and peripherical groups, the electronic properties of ruthenium complex were preserved, exhibiting redox potencials very close to those of free complexes. These aspects provided new perspectives of exploiting the compound strutures, particularly the oxygen singlet formation and PDT application. Another aspect focused in this investigation was the generation of new interfaces based on ion-pair formation of H2TPyPzTRu/CuTSPc, in comparison with its cationic species H2TPyPzTRu alone. By means of electrochemical impedance spectrocopy, it was shown that the conduction mecanisms in these films involve either the peripherical complex and the central porphyrazine ring.

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O presente trabalho tem como objetivo contribuir para o conhecimento, entendimento e desenvolvimento das células solares sensibilizadas por corantes. Assim foram abordadas rotas sintéticas com o fim de obter novas espécies supramoleculares constituídos por fragmentos que apresentam separadamente ótimas propriedades eletrônicas e eletroquímicas. A abordagem sintética feita é muito importante dado que dá as bases para sistemas supramoleculares como o apresentado nas perspectivas, nos quais estase visando diminuir os processos de recombinação e melhor aproveitamento do espectro solar através da estabilização do corante foto-oxidado e da transferência vetorial de elétron/energia. Na série de complexos apresentada e aplicada no presente trabalho realizou-se um estudo comparativo buscando determinar qual é o melhor sistema de injeção de elétrons na banda de condução do TiO2, obtendo uma diferença considerável entre os sistemas estudados, sendo assim o sistema com o ligante acido 2,2 -bipiridine-4,4 -dicarboxilico o complexo que melhor injeta elétrons na BC. / The present work aims to contribute to the knowledge, understanding and development of solar cells sensitized by dyes. Thus, synthetic routes were approached in order to obtain new supramolecular species constituted by fragments that separately present excellent electronic and electrochemical properties. The synthetic approach is very important since it provides the basis for supramolecular systems such as that presented in the perspectives, in which stasis is aimed at decreasing the processes of recombination and better utilization of the solar spectrum through the stabilization of the photo-oxidized dye and the vectorial transfer of electron /energy. In the series of complexes presented and applied in the present work, a comparative study was carried out to determine which is the best electron injection system in the conduction band of TiO2, obtaining a considerable difference between the studied systems, being thus the complex with the ligand 2,2 -Bipyridine-4,4 -dicarboxylic acid the best system that injects electrons into BC.