O presente trabalho destinou-se a desenvolver um dispositivo para crescer monocristais e a estudar a metodologia vinculada ao assunto. Usando alumínio eletrolítico com 99,8% de pureza, cadinhos de grafite com conicidades simples e dupla, velocidades de deslocamento de 2,44cm/h a 10,14 cm/h (quatro taxas), atmosfera de argônio, um forno com gradiente térmico de 67 ºC/cm e o Método Bridgman Vertical, foram crescidos mono e policristais de alumínio. A partir das amostras obtidas foram feitas análise metalográficas, de microscopia eletrônica e de raio X (método Laue de retrocesso) com a finalidade de avaliar problemas de nucleação e de crescimento de cristais, analisar a segregação de impurezas e examinar a regularidade nos cristais. / The present work is intended to develop an apparatus for growing single crystals and to study the methodology linked to the subject. Using eletrolitical aluminum with 99,8% purity, graphite crucibels with single and double conical ends, dislocation speed between 2,44 cm/h and 10,14 cm/h (in four steps), argon atmosphere, a furnace with a thermal gradient of 67 ºC/cm and the Vertical Bridgman Method, single and poly Al crystais have been grown. Arising from the samples obtained, metallographic tests, Scan Electron Microscopy (SEM) and X-rays (back-reflection Laue method) analysis were effected to evaluate problems on nucleation and growing of crystals, to analyse impurity segregation and to examine the regularity of the crystals.

Um procedimento simples e eficiente para a síntese de uma nova classe de selenoésteres líquido-cristalinos 1a e 1b foi desenvolvida neste trabalho. Microscopia óptica de luz polarizada (MOLP), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e difração de raio-X demonstram que o selenoéster 1a, com uma cadeia alquílica curta, apresenta uma ampla mesofase nemática (ΔT = 110,7 ºC), enquanto o composto 1b com uma cadeia alquílica longa demonstra um rico polimorfismo. A seqüência de mesofases durante o aquecimento foi Cr→SmI→SmC→N→I, e I→N→SmC→SmI→SmX→Cr durante o resfriamento. Além disso, para o selenoéster 1b foi observada uma grande faixa de temperatura de 135,7 oC entre o cristal e a fase líquida isotrópica. Adicionalmente, UV-Vis, emissão de fluorescência e excitação no estado estacionário em solução foram aplicados de forma a caracterizar o comportamento fotofísico destes selenoésteres. Os compostos 1a e 1b são fluorescentes na região do azul, e apresentaram um deslocamento de Stokes em torno de 80 nm e 39 nm em diclorometano e dioxano, respectivamente. / A simple and efficient procedure for the synthesis of a new class of selenoesters 1a and 1b was developed. Polarized-light optical microscopy (POM), differential scanning calorimetry (DSC), and X-ray diffraction showed that the selenoester 1a with a shorter alkyl chain displayed a wide nematic range (ΔT = 110.7 ºC), while 1b with a longer alkyl chain posses a rich phase polymorphism: Cr→SmI→SmC→N→I mesophase sequence during heating cycle and I→N→SmC→SmI→SmX→Cr transition on cooling. For 1b, a large range of temperature of the 135.7 ºC from crystal to isotropic phase can be observed. In addition, UV-Vis, steady-state fluorescence emission and excitation spectra in solution were also applied in order to characterize their photophysical behaviour. Compounds 1a and 1b are fluorescent in the blue region and present a Stokes’ shift at around 80 nm and 39 nm in dichloromethane and dioxane, respectively.

Um novo método de medida (SAM -Spectral Analysis Method) mostra que, devído a um erro sistemático tradicionalmente desprezado, os valores medidos de polarização espontânea do cristal líquido ZLI-3654 (Merck) não seguem o que é previsto pela teoria de Landau das transições contínuas. Porém, a variação da susceptibilidade elétrica relativa com a temperatura proporcional à (T Tc) IND.-1, onde Te é a temperatura onde ocorre o máximo da susceptibilidade ...... está de acordo com o modelo de Landau. A resposta em freqüência da constante dielétrica mostra que, a fim de minimizar a corrente iônica, as medidas de polarização elétrica devem ser realizadas em frequências acima de 20 Hz. Por sua vez, os valores dos ângulos de fase dos harmônicos da polarização, obtidos pelo novo método, indicam que a intensidade do campo elétrico aplicado deve ser inferior a 1, 1 x 10 IND.6 Vrms/m (em 23Hz) para que não ocorram instabilidades elctrohidrodinâmicas, Finalmente, o ajuste das amplitudes dos harmônicos da polarização elétrica obtidos pelo SAM aos parâmetros da equação de Landau-Kalatnikov mostra um bom acordo dos valores medidos com o modelo, em contraste com os valores de polarização espontânea, A solução da equação de equilíbrio, levando em consideração os parâmetros ajustados, mostra como seriam os valores da polarização espontânea sem os erros sistemáticos. / A new proposed measurement method (SAM - Spectral Analysis Method) shows that, due a traditionally neglected systematic error, the values of the measured spontaneous polarization cf the ferroeleotric liquid crystal ZLI-3654 (Merck) doesn\'t follow what is predicted by the Landau theory of continuous transition. In contrast, the decay of the relative electric susceptibility with the temperature (T) - proportional to (T Tc)-l, where Tc is at the maximum of the susceptibility - is in good agreement with the Landau model. The frequency response of the dielectric constant shows that the measurements of the electric polarization of the sample must be done at frequencies hígher than 20Hz to avoid the actíons of the ionic currents. The phase values of the electric polarization harmonics obtained by the SAM indicates that the electric field must be lower thau 1,1 x l06Vrms/m (at 23Hz) to avoid electrohydrodynamic instabilities, Finally, the fitting of the amplitudes of the electric polarization harmonics obtained by the SAM to the parameters of the Landau-Kalatnikov equation shows a good agreement with the model, in contrast with the spontaneous polarization measurements. The solution of the Landau model, considering the fitted parameters, predicts how should be the spontaneous polarization values without the systematic errors.

Orientadora: Iêda Maria Begnini. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Programa de Pós-Graduação em Química.

Tese de mestrado. Engenharia Química e Biológica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Departamento de Electrónica e Telecomunicações. Universidade de Aveiro. 2009

Este trabalho descreve a síntese e caracterização de diferentes séries inéditas de isoxazolinas e isoxazóis dirigida para a área de materiais orgânicos eletrônicos e a sua derivatização em polimetacrilatos líquido-cristalinos, em aminas terciárias e em derivados do perileno. As isoxazolinas foram sintetizadas por meio de reação de cicloadição [3+2] 1,3-dipolar de óxidos de nitrila com alcenos escolhidos, com posterior oxidação do anel para isoxazol via MnO2, gerando os isoxazóis 5a-c. Isoxazóis 3-aril-5-hidroximetil substituídos 37a-c foram obtidos através da reação de cicloadição [3+2] entre cloretos de oximoíla com álcool propargílico, usando CuI como catalisador. As propriedades térmicas dos compostos sintetizados foram analisadas por microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) e caloria diferencial exploratória (DSC), as propriedades espectroscópicas e de fluorescência foram analisadas por espectros de absorção no UV-Vis e fluorescência. A presente tese é dividida em quatro capítulos. O primeiro capítulo trata da síntese e caracterização de cristais líquidos polimetacrilatos 10a-d e 11 onde a unidade mesogênica é composta do 3,5-diaril-isoxazol 7a, o qual possui como espaçador uma cadeia alquílica de 11 átomos de carbono entre o grupo rígido e a cadeia polimérica derivada do acido metacrílico. Nesse capítulo foram avaliados a influência da massa molar do polímero (Mn) sobre seu comportamento térmico e também se compara o comportamento térmico de cristais líquidos poliméricos de cadeia lateral (CLPCL) com um cristais líquidos poliméricos de cadeia principal (CLPCP). Os resultados obtidos indicam uma maior estabilidade na mesofase dos compostos polimerizados, mantendo-se a estrutura lamelar. No segundo capítulo é abordada a síntese de diferentes 3,5-diaril-isoxazóis (5b, 7b e 7c), os quais foram acoplados a aminas (pipieridina, morfolina, difenilamina e fenotiazina) através da reação de Buchwald-Hartwig e suas propriedades óticas de absorção e fluorescência foram avaliadas; diferentes aminas e seus efeitos eletrônicos são testados, assim como dois grupos alquílicos diferentes a fim de se estudas as propriedades térmicas dos mesmos compostos. Os resultados obtidos para o comportamento fotofísico dos 3,5-diaril-isoxazóis contendo aminas acopladas 13a-k corroboram com as expectativas baseadas na literatura para comportamento de grupos doadores e aceptores de elétrons. No terceiro capítulo é abordado o trabalho desenvolvido na University of Hull – UK durante o estágio pelo programa Ciência sem Fronteiras, onde foi tentada a síntese de compostos de perileno funcionalizados com isoxazóis com intuito de produzir corantes com propriedades eletrônicas interessantes para o uso em materiais orgânicos fotovoltaicos. O quarto e último capítulo aborda a síntese de 3-aril-5-hidroximetil-isoxazóis 37a-c através da reação de cicloadição de cloretos de oximoíla com álcool propargílico para a síntese de uma série de cristais líquidos de baixa massa molecular; nesse capítulo também é feita uma observação de influência dos grupos substituintes do substrato na regiosseletividade da reação. / This work presents the synthesis and characterization of novel isoxazolines and isoxazoles derivatives aiming the development of electronic materials field, their derivatization in liquid crystalline polymethacrylates, in tertiary amines and perylene derivatives. Isoxazolines were synthesized by [3+2]1,3-dipolar cycloaddition reaction between nitrile oxides and alkenes. After this the isoxazolines were oxidized using MnO2 to give isoxazoles 5a-c. The 3-aryl-5-hydroxymethyl-isoxazoles 37a-c were obtained by [3+2]1,3-dipolar cycloaddition between oximoyl chlorides and propagyl alcohol, using CuI as catalyst. Thermal properties of synthesized compounds were analyzed by polarized optic microscopy (POM) and differential scanning calorimetry (DSC), spectroscopic properties were analyzed by UV-Vis absorption spectroscopy and fluorescence spectroscopy. Present thesis is divided in four chapters. First chapter explains about synthesis and characterization of liquid crystalline polymethacrylates 10a-d and 11, where the mesogenic unity is composed for 3,5-diaryl-isoxazle 7a, which bears an alkyl chain formed by eleven carbons as spacer group between the rigid core and the polymethacrylate chain. In this chapter were evaluated how molar weight (Mn) affects the thermal behaviour and also the thermal behaviour of side chain polymeric liquid crystals (SCPLC) are compared to a main chain polymeric liquid crystal (MCPLC). Results show a higher stability in the mesophase of polymerised compounds, with maintenance of lamellar mesophases showed by the precursors. In the second chapter synthesis of different 3,5-diaryl-isoxazoles (5b, 7b and 7c) is discussed, these isoxazoles were coupled to amines (piperidine, morpholine, diphenylamine and phenothiazine) by Büchwald-Hartwig reaction to afford desired compounds 13a-k. Four amines were tested to study their electronic influence, also two alkyl chains were tested to study the effect in thermal behaviour and processability. The observed photophysical behaviour of compounds 13a-k corroborates with our expectations, based in literature for donating and acceptor groups. In the third chapter the work done in the University of Hull – UK, during the Science without Borders internship, in this work synthesis of perylene derivatives bearing isoxazole group was attempted aiming production of dyes with interesting electronic properties for use in organic photovoltaic materials. The fourth and last chapter discusses synthesis of 3-aryl-5-hydroximethyl-isoxazoles 37a-c via cycloaddition reaction between oximoyl chlorides and propargyl alcohol for synthesise a novel series of low molecular weight liquid crystals, in this chapter is also observed the influence of steric hindrance in regioselectivity of cycloaddition.

Este trabalho descreve a síntese e caracterização de séries inéditas de materiais líquidocristalinos contendo o N-heterociclo isoxazolina. Este anel foi obtido a partir da reação de cicloadição [3+2] 1,3-dipolar de óxidos de nitrila a diferentes dipolarófilos. As propriedades térmicas foram analisadas por MOLP, DSC e TGA, e as propriedades ópticas através de espectros de absorção. O presente trabalho apresenta três publicações, um artigo submetido e dois em fase final de redação, todos relacionados à Tese. Na primeira publicação (Eur. J. Org. Chem. 2009, 889-897) foi obtida uma coleção de isoxazolinas que serviram como intermediários na síntese dos compostos líquido-cristalinos finais. Da coleção foram selecionados os intermediários 3- 4-(alquiloxi)fenil]-4,5-dihidroisoxazoil-5-metanol e ácido 3-[4-(alquiloxi)fenil]-4,5- dihidroisoxazoil-5-carboxílico para a transformação nos respectivos cristais líquidos. Além do cicloaduto esperado, em um dos casos obteve-se o cicloaduto 2:1 na reação entre o óxido de nitrila e o ácido vinilacético. Os compostos finais apresentaram mesofases nemática e esmética C. Na segunda publicação (J. Braz. Chem. Soc. 2009, 20, 1742-1752) foram obtidas três novas séries homólogas contendo o heterociclo isoxazolina através de uma síntese envolvendo as reações de esterificação, proteção de grupos funcionais e acoplamento de Sonogashira. Neste trabalho foi realizado um estudo sistemático em relação às propriedades líquido-cristalinas através da variação do número de átomos de carbonos metilênicos e da inversão do grupo polar carbonílico como grupo conector dos anéis. Os compostos finais exibiram mesofases nemática e esmética C. Na terceira publicação (Liq. Cryst. 2010, 37, 159- 169) foram obtidas duas séries de cristais líquidos contendo o anel isoxazolina ligado a diferentes grupos arilacetilênicos. As séries mostraram mesofase nemática monotrópica para os derivados de fenilacetileno. Quando a unidade aromática foi substituída por naftilacetileno os compostos apresentaram mesofase esmética A enantiotrópica. No quarto trabalho submetido à Revista Mater. Chem. Phys. uma série de Obenzoiloximas foi sintetizada a partir da reação de esterificação entre oximas e derivados do ácido benzóico. Os compostos apresentaram mesofases N e SmA enantiotrópicas e fluorescência, com decomposição da amostra após o primeiro ciclo de aquecimento. Também foi sintetizado um homólogo da série contendo o anel isoxazolínico via reação entre uma oxima e o ácido 3-[4-octiloxi)fenil]-4,5-dihidroisoxazoil-5-carboxílico, com mesofase esmética B. No quinto trabalho, em fase final de redação, foi investigado detalhadamente o comportamento térmico da série homóloga de cicloadutos 2:1. A elucidação estrutural foi feita via técnicas de ressonância magnética nuclear (1H, 13C, COSY, HMBC e HMQC), DSC, microscopia e estudo fotofísico. Cálculos teóricos também foram feitos para a compreensão mecanística da formação do aduto 2:1 em detrimento do aduto 1:1. Os compostos mostraram mesofases esméticas com decomposição da amostra após o primeiro ciclo de aquecimento. Nos ciclos subseqüentes observou-se que apesar da decomposição, as amostras apresentaram mesofase esmectogênica com textura Schlieren, sugerindo mesofase SmC. No sexto trabalho, em fase final de redação, foram sintetizadas duas séries de CLs contendo o anel isoxazolínico 3,5-dissubstituído variando-se o número de carbonos metilênicos entre o anel e um grupo éster. Assim, foram analisadas as propriedades mesomórficas destes materiais em relação às temperaturas de transição e estrutura química. Os compostos apresentaram mesofases N e SmA. / The synthesis and characterization of novel series of liquid crystalline materials containing N-heterocyclic isoxazoline are described. These molecules were obtained from the reaction of 1,3-dipolar cycloaddition of nitrile oxides to different compounds containing double bonds. Thermal properties were analyzed by MOLP, DSC and TGA, and optical properties by absorption spectra. This work presents three publications, one submitted article and two in final stages of writing, all related to the thesis. In the first publication (Eur. J. Org. Chem. 2009, 889-897) was obtained a collection of isoxazoline as intermediates in the synthesis of liquid crystalline compounds. The intermediates 3-[4-(alkyloxy)phenyl]-4,5-dihydroisoxazol-5-yl methanol and 3-[4-(alkyloxy)phenyl]-4,5-dihydroisoxazole-5-carboxylic acid were selected for the transformation in the respectives LCs. Besides the expected cycloadducts, in one case we obtained the 2:1 cycloadduct in the reaction between nitrile oxide and vinylacetic acid. The final compounds showed nematic and smectic C mesophases. In the second publication (J. Braz. Chem. Soc 2009, 20, 1742-1752) were obtained three new homologous series containing the isoxazoline heterocycle through the reactions esterification, protection of functional groups and Sonogashira coupling. This work represents a systematic study with respect to the LCs properties by varying the number of methylene carbon atoms and the inversion of the polar carbonyl group as connector rings. The final compounds exhibited nematic and smectic C mesophases. In the third publication (Liq.Cryst. 2010, 37, 159-169) were obtained two series of liquid crystals containing the isoxazoline ring connected to different groups arylacetylenenes. The series showed monotropic nematic mesophase for derivatives of phenylacetylene. When a unit has been replaced by naphtilacetylene the compounds showed smectic A enantiotropic mesophase. In the fourth paper submitted to Mater. Chem. Phys. a series of O-benzoyloximes was synthesized from the esterification reaction between oximes and derivatives of benzoic acid. The compounds present N and SmA enantiotropic mesophases and fluorescence, with decomposition of the sample after the first heating cycle. Was also synthesized a homologous series containing the isoxazoline ring by reaction between an oxime and the 3-[4- (octyloxy)phenyl]-4,5-dihydroisoxazole-5-carboxylic acid, with smectic B behavior. In the fifth study, in the final stages of writing, was investigated in detail the thermal behavior of homologous series of 2:1 cycloadducts. The structure was determined by nuclear magnetic resonance (1H, 13C, COSY, HMBC and HMQC), DSC, microscopy and photophysical study. Theoretical calculations were also obtained to understand the mechanism of the formation of 2:1 adduct instead of the 1:1 adduct. The compounds showed smectic mesophases with decomposition of the sample after the first heating cycle. In the sixth work in the final stages of writing, were synthesized two series of LCs containing 3,5-disubstituted isoxazoline ring varying the number of methylene carbon atoms between the ring and an ester group. Thus, we analyzed the mesomorphic properties of these materials in relation to transition temperatures and chemical structure. The compounds exhibited N and SmA mesophases.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-17T22:37:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:14:53Z : No. of bitstreams: 1 182716.pdf: 3357298 bytes, checksum: 7e79e068bbc9aea9bb290a481be0b28d (MD5) / Síntese de Cristais Liquidos Calamíticos constituídos de sistemas chamados de bismesógenos é apresentada. Estes sistemas possuem dois centros rígidos conectados por uma cadeia flexível. O centro rígido é constituído pelo anel isoxazol 3,5-dissubstituido e um anel aromático. A influência dos espaçadores é observado na formação da mesofase.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2012-10-15T21:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T14:26:18Z : No. of bitstreams: 1 91798.pdf: 13416956 bytes, checksum: b57c26470a7c56f4d0428d74d1f46729 (MD5) / Pela análise dos padrões de difração de raios - x em função da temperatura das três mesofases esméticas do 4 - heptiloxibenzelideno - 4' - d - metilhexilanilina propusemos os arranjos moleculares dessas mesofases dentro dos limites que a difração de raios-x tem para diferenciar estruturas.