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.

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.

Esta tese descreve a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos líquido-cristalinos baseados no anel heterocíclo 2-isoxazolínico 3,5-dissubstituído. Foram estudados os efeitos da inversão dos grupos ligados nas posições 3 e 5 do anel 2-isoxazolínico no grupo mesogênico ligado lateralmente a cadeia polimérica e sua influência nas propriedades líquido-cristalinas. Os monômeros P1 e P2 foram produzidos numa síntese convergente tendo a reação de cicloadição 1,3-dipolar como etapa chave. A inversão dos substituintes afetou as propriedades líquidocristalinas e alterou a influência dos grupos terminais nitro e bromo. Foi obtido um polímero líquido-cristalino esmético X. E também descreve a síntese linear e caracterização de novos materiais poliméricos e copoliméricos de cadeia lateral obtidos da combinação de monômeros acrilatos derivados da 2-isoxazolinas com um segundo monômero acrilato quiral derivado do mentol. Os monômeros 2-isoxazolínicos sintetizados apresentam forma geométrica reduzida, ou seja, a proporção, comprimento/largura (l/d) é menor quando comparados com os monômeros sintetizados em trabalhos anteriores. O propósito foi testar a capacidade de indução do comportamento mesomórfico durante o evento da polimerização a partir dos monômeros 2-isoxazolinicos com uma dimensão molecular reduzida e a indução quiral do monômero mentila no copolímero. Foram produzidos dois homopolímeros e cinco copolímeros. Foi observada a influência dos mesógenos com dimensão reduzida e do monômero quiral na estrutura dos homopolímeros e copolímeros produzidos. / This thesis presents the synthesis and characterization of new polymer liquid crystal materials based on heterocycle 2-isoxazoline 3,5-disubstituted. We studied the inversion effects of groups linked in position 3 and 5 in 2-isoxazoline in the mesogenic group attached by side chain polymer liquid crystal and the influence in liquid crystals properties. The monomers P1 and P2 were produced through convergent synthesis where 1,3-dipolar cycloaddition was the key reaction. The groups inversion really changed the liquid crystal properties and the influence of the terminal group nitro and brome. We obtained polymer liquid crystal smetic-X. We describe also the linear synthesis and characterization of new side chain polymers and copolymers made by combination of acrylate monomers derivated from 2-isoxazolines and a chiral acrylate monomer derivated from menthol. The 2- isoxazolines monomers synthesized present reduced geometric shape, the proportion between length and width are lower than monomers produced in previous works. This work purpose is to test the induction capacity of the monomers and after polymerization through 2-isoxazolines monomers with reduced dimensions and chiral induction of the menthyl monomer in the copolymers. We produced two homopolymers and five copolymers. We observed the mesogens influence with reduced dimension and chiral monomer over the homopolymers and copolymers structures produced.

Esta tese descreve a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos líquido-cristalinos baseados no anel heterocíclo 2-isoxazolínico 3,5-dissubstituído. Foram estudados os efeitos da inversão dos grupos ligados nas posições 3 e 5 do anel 2-isoxazolínico no grupo mesogênico ligado lateralmente a cadeia polimérica e sua influência nas propriedades líquido-cristalinas. Os monômeros P1 e P2 foram produzidos numa síntese convergente tendo a reação de cicloadição 1,3-dipolar como etapa chave. A inversão dos substituintes afetou as propriedades líquidocristalinas e alterou a influência dos grupos terminais nitro e bromo. Foi obtido um polímero líquido-cristalino esmético X. E também descreve a síntese linear e caracterização de novos materiais poliméricos e copoliméricos de cadeia lateral obtidos da combinação de monômeros acrilatos derivados da 2-isoxazolinas com um segundo monômero acrilato quiral derivado do mentol. Os monômeros 2-isoxazolínicos sintetizados apresentam forma geométrica reduzida, ou seja, a proporção, comprimento/largura (l/d) é menor quando comparados com os monômeros sintetizados em trabalhos anteriores. O propósito foi testar a capacidade de indução do comportamento mesomórfico durante o evento da polimerização a partir dos monômeros 2-isoxazolinicos com uma dimensão molecular reduzida e a indução quiral do monômero mentila no copolímero. Foram produzidos dois homopolímeros e cinco copolímeros. Foi observada a influência dos mesógenos com dimensão reduzida e do monômero quiral na estrutura dos homopolímeros e copolímeros produzidos. / This thesis presents the synthesis and characterization of new polymer liquid crystal materials based on heterocycle 2-isoxazoline 3,5-disubstituted. We studied the inversion effects of groups linked in position 3 and 5 in 2-isoxazoline in the mesogenic group attached by side chain polymer liquid crystal and the influence in liquid crystals properties. The monomers P1 and P2 were produced through convergent synthesis where 1,3-dipolar cycloaddition was the key reaction. The groups inversion really changed the liquid crystal properties and the influence of the terminal group nitro and brome. We obtained polymer liquid crystal smetic-X. We describe also the linear synthesis and characterization of new side chain polymers and copolymers made by combination of acrylate monomers derivated from 2-isoxazolines and a chiral acrylate monomer derivated from menthol. The 2- isoxazolines monomers synthesized present reduced geometric shape, the proportion between length and width are lower than monomers produced in previous works. This work purpose is to test the induction capacity of the monomers and after polymerization through 2-isoxazolines monomers with reduced dimensions and chiral induction of the menthyl monomer in the copolymers. We produced two homopolymers and five copolymers. We observed the mesogens influence with reduced dimension and chiral monomer over the homopolymers and copolymers structures produced.

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.

Esta tese descreve a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos líquido-cristalinos baseados no anel heterocíclo 2-isoxazolínico 3,5-dissubstituído. Foram estudados os efeitos da inversão dos grupos ligados nas posições 3 e 5 do anel 2-isoxazolínico no grupo mesogênico ligado lateralmente a cadeia polimérica e sua influência nas propriedades líquido-cristalinas. Os monômeros P1 e P2 foram produzidos numa síntese convergente tendo a reação de cicloadição 1,3-dipolar como etapa chave. A inversão dos substituintes afetou as propriedades líquidocristalinas e alterou a influência dos grupos terminais nitro e bromo. Foi obtido um polímero líquido-cristalino esmético X. E também descreve a síntese linear e caracterização de novos materiais poliméricos e copoliméricos de cadeia lateral obtidos da combinação de monômeros acrilatos derivados da 2-isoxazolinas com um segundo monômero acrilato quiral derivado do mentol. Os monômeros 2-isoxazolínicos sintetizados apresentam forma geométrica reduzida, ou seja, a proporção, comprimento/largura (l/d) é menor quando comparados com os monômeros sintetizados em trabalhos anteriores. O propósito foi testar a capacidade de indução do comportamento mesomórfico durante o evento da polimerização a partir dos monômeros 2-isoxazolinicos com uma dimensão molecular reduzida e a indução quiral do monômero mentila no copolímero. Foram produzidos dois homopolímeros e cinco copolímeros. Foi observada a influência dos mesógenos com dimensão reduzida e do monômero quiral na estrutura dos homopolímeros e copolímeros produzidos. / This thesis presents the synthesis and characterization of new polymer liquid crystal materials based on heterocycle 2-isoxazoline 3,5-disubstituted. We studied the inversion effects of groups linked in position 3 and 5 in 2-isoxazoline in the mesogenic group attached by side chain polymer liquid crystal and the influence in liquid crystals properties. The monomers P1 and P2 were produced through convergent synthesis where 1,3-dipolar cycloaddition was the key reaction. The groups inversion really changed the liquid crystal properties and the influence of the terminal group nitro and brome. We obtained polymer liquid crystal smetic-X. We describe also the linear synthesis and characterization of new side chain polymers and copolymers made by combination of acrylate monomers derivated from 2-isoxazolines and a chiral acrylate monomer derivated from menthol. The 2- isoxazolines monomers synthesized present reduced geometric shape, the proportion between length and width are lower than monomers produced in previous works. This work purpose is to test the induction capacity of the monomers and after polymerization through 2-isoxazolines monomers with reduced dimensions and chiral induction of the menthyl monomer in the copolymers. We produced two homopolymers and five copolymers. We observed the mesogens influence with reduced dimension and chiral monomer over the homopolymers and copolymers structures produced.

Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos compostos anfifílicos derivados do 3,5-difenilisoxazol. A série n-IL-mX foi planejada levando em consideração o tamanho da cauda apolar (n = número de carbonos da cadeia alquílica, 8’ = 2-etilhexila), o grupo rígido (IL = 3,5-difenilisoxazol), o tamanho do espaçador (m = número de carbonos da cadeia alquílica) e a cabeça polar (X = Br; Ox-dioxolano, DiOH-diol, N-sal quaternário de amônio, OH- Álcool). Foram empregadas metodologias clássicas de síntese na preparação dos compostos finais, sendo a reação de ciclo-adição [3+2] 1,3-dipolar a etapa chave da rota sintética. A caracterização dos compostos sintetizados foi realizada por análises de 1D-RMN de ¹H, ¹³C e 2D-RMN COSY, HMQC, além da espectroscopia de infravermelho (IR). Posteriormente o comportamento térmico dos novos materiais foi investigado por análise de MOLP e DSC. Todos os compostos da série n-IL-mX apresentaram comportamento mesomórfico. Esse comportamento mostrou-se bastante dependente do grupo polar X na porção terminal dos compostos. A presença do átomo de bromo (10-IL-10Br) levou a formação da mesofase SmA, enquanto que grupos derivados do dioxolano (8-IL-10Ox) e diol (8-IL-10DiOH) levaram a formação de mesofases inclinadas (SmC) com faixa de existência de até 34,6 ºC. A presença de hidroxilas no composto 8-IL-10DiOH levou a uma forte tendência de alinhamento homeotrópico da mesofase SmA. A presença do brometo de tetra-alquilamônio (10-IL-10N) levou a formação de mesofases SmA, SmX, CrX. O sal de amônio apresentou pouca resistência térmica, degradando ao passar para o estado líquido quando aquecido. A presença de uma cauda apolar ramificada levou a uma diminuição nas temperaturas de transição do composto 8’-IL-11OH. / This work describes the synthesis and characterization of new amphiphilic compounds derived from 3,5-diphenylisoxazole. The n-IL-mX series was planned considering the size of the hydrocarbon tail (n = number of carbons of the alkyl chain, 8' = 2-ethylhexyl), the rigid group (IL = 3.5-diphenylisoxazole), the length of the spacer group (m = number of carbons of the alkyl chain), the polar head (X = Br; Ox-dioxolane, DiOH-diol, N-quaternary ammonium salt, OH-alcohol). Classical synthetic methodologies were employed in the preparation of the target compounds, and the [3+2] 1,3-dipolar cycloaddition was the key step of the synthetic route. The synthesized compounds were characterized by ¹H and ¹³C NMR, COSY, and HMQC 2D-NMR, IR spectroscopy. Subsequently, the thermal and liquid crystalline properties were investigated by POM and DSC. All compounds in the series n-IL-mX displayed mesomorphic behavior. This behavior was strongly dependent of the polar group X in the terminal portion of the compounds. The Bromine atom (10-IL-10Br) led to formation of SmA mesofase. While groups derived from dioxolane (8-IL-10Ox) and diol (8-IL-10DiOH) led to the formation of the tilted mesophases (SmC) with existence range up to 34.6 ºC. The hydroxyl groups in the 8-IL-10DiOH led to a strong tendency to homeotropic alignment in the SmA mosophase. The tetraalkylammonium bromide group (10-IL-10N) led to formation of SmA, SmX, CrX mesophaases. However, the ammonium salt displayed low thermal stability, degrading in the liquid phase. The presence of a branched apolar tail decreased the temperatures transitions to the 8’-IL-11OH compound.

No mundo dos heterociclos de 5 membros, o isoxazol recebe atenção devido à sua ampla empregabilidade em produtos biológicos, farmacêuticos e tecnológicos. Além das suas propriedades medicinais bastante conhecidas, isoxazóis são intermediários interessantes em síntese orgânica, e desempenham um papel importante na síntese de novos materiais líquido-cristalinos. A combinação de diferentes características interessantes estimulou o estudo da influência do flúor nas propriedades dos compostos orgânicos. Os atributos importantes desse substituinte asseguram que modificações significativas são frequentemente encontradas em relação ao ponto de fusão, morfologia da mesofase e temperaturas de transição. O presente trabalho descreve a síntese e caracterização de uma nova coleção de cristais líquidos baseados em isoxazóis fluorados. Metodologias sintéticas clássicas foram empregadas na preparação destes compostos, e a cicloadição [3+2] 1,3-dipolar foi a etapa chave da rota sintética. A estrutura e a pureza dos compostos sintetizados foram confirmadas por RMN de 1H, 13C e 19F. Posteriormente, as propriedades térmicas e líquido-cristalinas foram investigadas por MOLP, DSC e TGA. Em paralelo, as propriedades fotofísicas de alguns compostos foram estudadas, em solução, através de espectroscopia de absorção de UV-vis. Além disso, foi realizado um estudo computacional sobre os perfis de torção angular para a construção de curvas de energia potencial dos compostos finais 17a-d. Apesar da existência dos carbonos sp3 nas isoxazolinas, comportamento mesomórfico foi encontrado em três delas, 16l e 16m apresentaram mesofase SmA e a 16n apresentou mesofase colunar. Os isoxazóis 17k-n revelaram a existência de propriedades líquido-cristalinas, exibindo mesofases enantiotrópicas, SmC (17k), a sequência SmC→SmA (17l e 17m) e Colhex para o isoxazol tipo Janus (17n). As isoxazolinas 16k e 16l e os isoxazóis 17k, 17l e 17n foram submetidos a análises de TGA e apresentaram boa estabilidade térmica. Este trabalho contribui para uma melhor compreensão da relação entre estrutura e propriedades em moléculas como os isoxazóis 3,5-dissubstituídos contendo ou não átomos de flúor e facilita a concepção de compostos novos e mais complexos. / In the world of 5-membered heterocycles, the isoxazole gets some attention due to its wide employability in biological, pharmaceutical and technological products. Beyond their well-known medicinal properties, isoxazoles are interesting intermediates in organic synthesis, and play an important role in the synthesis of novel liquid crystalline materials. The combination of different interesting characteristics has stimulated the study of fluorine influence on the organic compounds properties. The important attributes of the fluoro substituent ensures that significant modifications are frequently encountered in respect of melting point, mesophase morphology and transition temperatures. The present work describes the synthesis and characterization of a new collection of liquid crystals based on fluorinated isoxazoles. Classical synthetic methodologies were employed in the preparation of these compounds, and the [3+2] 1,3-dipolar cycloaddition was the key step of the synthetic route. The synthesized compounds had their structure and purity confirmed by 1H, 13C and 19F NMR. Subsequently, the thermal and liquid crystalline properties were investigated by POM, DSC and TGA. In parallel, the photophysical properties of some compounds were studied in solution by UV-vis absorption spectroscopy. Additionally, a computational study on torsional profiles to construct potential energy curves of the final compounds 17a-d has been done. The results obtained evidence that despite the existence of sp3 carbons in isoxazolines, mesomorphic behavior was found in three of them, 16l and 16m showed SmA mesophase and 16n showed columnar mesophase. The 17k-n isoxazoles revealed the existence of liquid crystalline properties, exhibiting enantiotropic mesophases, SmC (17k), the sequence SmC→SmA (17l and 17m) and Colhex for the isoxazole Janus type (17n). The 16k and 16l isoxazolines and the 17k, 17l, and 17n isoxazoles were subjected to TGA analysis and showed good thermal stability. This work contributes to a better understanding of the structure-property relationship in molecules such as 3,5-disubstituted isoxazoles containing or not fluorine atoms and facilitates the design of new and more complex compounds.

No mundo dos heterociclos de 5 membros, o isoxazol recebe atenção devido à sua ampla empregabilidade em produtos biológicos, farmacêuticos e tecnológicos. Além das suas propriedades medicinais bastante conhecidas, isoxazóis são intermediários interessantes em síntese orgânica, e desempenham um papel importante na síntese de novos materiais líquido-cristalinos. A combinação de diferentes características interessantes estimulou o estudo da influência do flúor nas propriedades dos compostos orgânicos. Os atributos importantes desse substituinte asseguram que modificações significativas são frequentemente encontradas em relação ao ponto de fusão, morfologia da mesofase e temperaturas de transição. O presente trabalho descreve a síntese e caracterização de uma nova coleção de cristais líquidos baseados em isoxazóis fluorados. Metodologias sintéticas clássicas foram empregadas na preparação destes compostos, e a cicloadição [3+2] 1,3-dipolar foi a etapa chave da rota sintética. A estrutura e a pureza dos compostos sintetizados foram confirmadas por RMN de 1H, 13C e 19F. Posteriormente, as propriedades térmicas e líquido-cristalinas foram investigadas por MOLP, DSC e TGA. Em paralelo, as propriedades fotofísicas de alguns compostos foram estudadas, em solução, através de espectroscopia de absorção de UV-vis. Além disso, foi realizado um estudo computacional sobre os perfis de torção angular para a construção de curvas de energia potencial dos compostos finais 17a-d. Apesar da existência dos carbonos sp3 nas isoxazolinas, comportamento mesomórfico foi encontrado em três delas, 16l e 16m apresentaram mesofase SmA e a 16n apresentou mesofase colunar. Os isoxazóis 17k-n revelaram a existência de propriedades líquido-cristalinas, exibindo mesofases enantiotrópicas, SmC (17k), a sequência SmC→SmA (17l e 17m) e Colhex para o isoxazol tipo Janus (17n). As isoxazolinas 16k e 16l e os isoxazóis 17k, 17l e 17n foram submetidos a análises de TGA e apresentaram boa estabilidade térmica. Este trabalho contribui para uma melhor compreensão da relação entre estrutura e propriedades em moléculas como os isoxazóis 3,5-dissubstituídos contendo ou não átomos de flúor e facilita a concepção de compostos novos e mais complexos. / In the world of 5-membered heterocycles, the isoxazole gets some attention due to its wide employability in biological, pharmaceutical and technological products. Beyond their well-known medicinal properties, isoxazoles are interesting intermediates in organic synthesis, and play an important role in the synthesis of novel liquid crystalline materials. The combination of different interesting characteristics has stimulated the study of fluorine influence on the organic compounds properties. The important attributes of the fluoro substituent ensures that significant modifications are frequently encountered in respect of melting point, mesophase morphology and transition temperatures. The present work describes the synthesis and characterization of a new collection of liquid crystals based on fluorinated isoxazoles. Classical synthetic methodologies were employed in the preparation of these compounds, and the [3+2] 1,3-dipolar cycloaddition was the key step of the synthetic route. The synthesized compounds had their structure and purity confirmed by 1H, 13C and 19F NMR. Subsequently, the thermal and liquid crystalline properties were investigated by POM, DSC and TGA. In parallel, the photophysical properties of some compounds were studied in solution by UV-vis absorption spectroscopy. Additionally, a computational study on torsional profiles to construct potential energy curves of the final compounds 17a-d has been done. The results obtained evidence that despite the existence of sp3 carbons in isoxazolines, mesomorphic behavior was found in three of them, 16l and 16m showed SmA mesophase and 16n showed columnar mesophase. The 17k-n isoxazoles revealed the existence of liquid crystalline properties, exhibiting enantiotropic mesophases, SmC (17k), the sequence SmC→SmA (17l and 17m) and Colhex for the isoxazole Janus type (17n). The 16k and 16l isoxazolines and the 17k, 17l, and 17n isoxazoles were subjected to TGA analysis and showed good thermal stability. This work contributes to a better understanding of the structure-property relationship in molecules such as 3,5-disubstituted isoxazoles containing or not fluorine atoms and facilitates the design of new and more complex compounds.

Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos compostos anfifílicos derivados do 3,5-difenilisoxazol. A série n-IL-mX foi planejada levando em consideração o tamanho da cauda apolar (n = número de carbonos da cadeia alquílica, 8’ = 2-etilhexila), o grupo rígido (IL = 3,5-difenilisoxazol), o tamanho do espaçador (m = número de carbonos da cadeia alquílica) e a cabeça polar (X = Br; Ox-dioxolano, DiOH-diol, N-sal quaternário de amônio, OH- Álcool). Foram empregadas metodologias clássicas de síntese na preparação dos compostos finais, sendo a reação de ciclo-adição [3+2] 1,3-dipolar a etapa chave da rota sintética. A caracterização dos compostos sintetizados foi realizada por análises de 1D-RMN de ¹H, ¹³C e 2D-RMN COSY, HMQC, além da espectroscopia de infravermelho (IR). Posteriormente o comportamento térmico dos novos materiais foi investigado por análise de MOLP e DSC. Todos os compostos da série n-IL-mX apresentaram comportamento mesomórfico. Esse comportamento mostrou-se bastante dependente do grupo polar X na porção terminal dos compostos. A presença do átomo de bromo (10-IL-10Br) levou a formação da mesofase SmA, enquanto que grupos derivados do dioxolano (8-IL-10Ox) e diol (8-IL-10DiOH) levaram a formação de mesofases inclinadas (SmC) com faixa de existência de até 34,6 ºC. A presença de hidroxilas no composto 8-IL-10DiOH levou a uma forte tendência de alinhamento homeotrópico da mesofase SmA. A presença do brometo de tetra-alquilamônio (10-IL-10N) levou a formação de mesofases SmA, SmX, CrX. O sal de amônio apresentou pouca resistência térmica, degradando ao passar para o estado líquido quando aquecido. A presença de uma cauda apolar ramificada levou a uma diminuição nas temperaturas de transição do composto 8’-IL-11OH. / This work describes the synthesis and characterization of new amphiphilic compounds derived from 3,5-diphenylisoxazole. The n-IL-mX series was planned considering the size of the hydrocarbon tail (n = number of carbons of the alkyl chain, 8' = 2-ethylhexyl), the rigid group (IL = 3.5-diphenylisoxazole), the length of the spacer group (m = number of carbons of the alkyl chain), the polar head (X = Br; Ox-dioxolane, DiOH-diol, N-quaternary ammonium salt, OH-alcohol). Classical synthetic methodologies were employed in the preparation of the target compounds, and the [3+2] 1,3-dipolar cycloaddition was the key step of the synthetic route. The synthesized compounds were characterized by ¹H and ¹³C NMR, COSY, and HMQC 2D-NMR, IR spectroscopy. Subsequently, the thermal and liquid crystalline properties were investigated by POM and DSC. All compounds in the series n-IL-mX displayed mesomorphic behavior. This behavior was strongly dependent of the polar group X in the terminal portion of the compounds. The Bromine atom (10-IL-10Br) led to formation of SmA mesofase. While groups derived from dioxolane (8-IL-10Ox) and diol (8-IL-10DiOH) led to the formation of the tilted mesophases (SmC) with existence range up to 34.6 ºC. The hydroxyl groups in the 8-IL-10DiOH led to a strong tendency to homeotropic alignment in the SmA mosophase. The tetraalkylammonium bromide group (10-IL-10N) led to formation of SmA, SmX, CrX mesophaases. However, the ammonium salt displayed low thermal stability, degrading in the liquid phase. The presence of a branched apolar tail decreased the temperatures transitions to the 8’-IL-11OH compound.