Os métodos de análises por fluorescência ganham destaque frente a outros métodos devido a simplicidade nos protocolos de análise, equipamentos de baixo custo e alta sensibilidade (ppb). Devido a isso, sensores moleculares fluorescentes são ferramentas analíticas muito poderosas na detecção de diversos analitos. Nas últimas duas décadas, diversos grupos de pesquisa vêm desenvolvendo sensores cada vez mais seletivos e sensíveis. Nesse contexto, os calcogênios estão ganhando cada vez mais destaque como ligantes seletivos para uma série de analitos, especialmente para espécies oxidantes. Entretanto, sensores baseados em selênio e, especialmente telúrio, são pouco explorados na elaboração de sensores na detecção de cátions metálicos. Este trabalho teve como objetivo a utilização de selênio e telúrio no design, síntese e aplicação de novas estruturas moleculares fluorescentes para detecção de metais pesados e tóxicos. Para isso, a partir de uma matriz fluorescente, a rodamina B, foram preparados três novos sensores baseados em Se (Rh-Se) e Te (TR e TBR) para detecção seletiva de Hg2+ e Pd2+. O primeiro composto preparado foi TR, e o planejamento da sua estrutura fundamentou-se em um diaril telureto conjugado com a rodamina B. A síntese foi conduzida em quatro etapas com um rendimento global de 11%. Através de um mecanismo envolvendo a rápida oxidação do telúrio ocasionado por Hg2+/H2O, foi observado uma forte emissão de fluorescência (Φ = 0,41) ocasionada pela formação de um teluróxido. O sensor TR apresentou alta seletividade para Hg2+ e uma boa sensibilidade, tendo um limite de detecção de 2,95 µmol/L. O segundo sensor sintetizado TBR é baseado em um dímero de TR contendo duas unidades de rodamina, preparado em apenas duas etapas, em 17% de rendimento. Semelhante a TR, TBR também apresentou ótima seletividade para Hg2+, entretanto, apresentou maior sensibilidade, com limite de detecção de 1,71 µmol/L. Esses sensores TR e TBR representaram uma contribuição importante na química de telúrio, já que foi a primeira vez que foi possível empregar o processo de oxidação de telúrio (II) a um teluróxido, assistido por Hg2+ em meio aquoso, no desenvolvimento de um sensor molecular fluorescente. O terceiro sensor desenvolvido foi Rh-Se, que consistiu na estrutura de um metil seleneto de arila, ligado à rodamina através de um espaçador (etilenodiamina). O sensor Rh-Se demostrou alta seletividade para Pd2+, entre 25 cátions submetidos a análise. A interação entre Rh-Se e Pd2+ ocorre por coordenação através da formação de um complexo quadrado planar que emite uma forte fluorescência em 588 nm ( = 0,17). Além disso, Rh-Se apresentou alta sensibilidade, podendo detectar Pd2+ em soluções altamente diluídas (32 nmol/L; 4 ppb). O sensor Rh-Se demostrou um alto potencial analítico, podendo ser aplicado na detecção de traços de paládio (II) em amostras \"idealizadas\" de produtos sintéticos e farmacêuticos. / The analytical methods by fluorescence gain emphasis on other methods due to their simple analytical protocols, low cost equipments and high sensibility (ppb). Because of this, florescent molecular sensors are very powerful analytical tools in the detection of several analytes. In the last two decades, many research groups have been developing more and more selective and sensible sensors. In this context, the chalcogens gain more and more prominence as selective ligands for a series of analytes, especially for oxidant species. However, sensors based on selenium and especially tellurium are less explored in the detection of metallic cations. The present work aims to use selenium and tellurium in the design, synthesis and application of new fluorescent molecular structures to detect heavy and toxic metals. For this, from a fluorescent matrix, rhodamine B, three new sensors based on selenium (Rh-Se) and tellurium (TR and TBR) were prepared to detect selectively Hg2+ and Pd2+. The first compound prepared was TR and the planning of the structure was substantiated in the diaryl telluride conjugated with the rhodamine B. The synthesis was conducted in four steps with a global yield of 11%. Through a mechanism involving the fast oxidation of tellurium involving the rapid oxidation of tellurium caused by Hg2+/H2O it is observed a strong emission of fluorescence (Φ = 0.41) caused by the formation of a telluroxide. The sensor TR presented high selectivity to Hg2+ and a good sensibility, having a limit of detection of 2.95 µmol/L. The second sensor synthetized TBR was based in a dimer of TR containing two unities of rhodamine, prepared in only one step, with a yield of 17%. Similar to TR, TBR also presented great selectivity for Hg2+ however, presented higher sensibility, with a limit of detection of 1.71 µmol/L. These sensors TR and TBR represent an important contribution in the chemistry of tellurium once it was the first time that it was possible to use the process of oxidation of tellurium (II) to a telluroxide, assisted by Hg2+ in aqueous environment, in the development of a fluorescent molecular sensor. The third sensor developed was Rh-Se that consisted in the structure of a aryl methyl selenide bonded to the rhodamine by a spacer (ethylenediamine). The sensor Rh-Se demonstrated high selectivity for Pd2+, among the 25 metallic cations analyzed. The interaction between Rh-Se and Pd2+ occurs by coordination through the formation of a square planar complex that emits a strong fluorescence emission in 588 nm (Φ = 0,17). Besides, Rh-Se presented high sensibility, being able to detect Pd2+ in a highly diluted solution (32 nmol/L; 4 ppb). The sensor Rh-Se demonstrated a high analytical potential and it can be applied in the detection of traces of Pd2+ in idealized samples of synthetic and pharmaceutical product.

Os métodos de análises por fluorescência ganham destaque frente a outros métodos devido a simplicidade nos protocolos de análise, equipamentos de baixo custo e alta sensibilidade (ppb). Devido a isso, sensores moleculares fluorescentes são ferramentas analíticas muito poderosas na detecção de diversos analitos. Nas últimas duas décadas, diversos grupos de pesquisa vêm desenvolvendo sensores cada vez mais seletivos e sensíveis. Nesse contexto, os calcogênios estão ganhando cada vez mais destaque como ligantes seletivos para uma série de analitos, especialmente para espécies oxidantes. Entretanto, sensores baseados em selênio e, especialmente telúrio, são pouco explorados na elaboração de sensores na detecção de cátions metálicos. Este trabalho teve como objetivo a utilização de selênio e telúrio no design, síntese e aplicação de novas estruturas moleculares fluorescentes para detecção de metais pesados e tóxicos. Para isso, a partir de uma matriz fluorescente, a rodamina B, foram preparados três novos sensores baseados em Se (Rh-Se) e Te (TR e TBR) para detecção seletiva de Hg2+ e Pd2+. O primeiro composto preparado foi TR, e o planejamento da sua estrutura fundamentou-se em um diaril telureto conjugado com a rodamina B. A síntese foi conduzida em quatro etapas com um rendimento global de 11%. Através de um mecanismo envolvendo a rápida oxidação do telúrio ocasionado por Hg2+/H2O, foi observado uma forte emissão de fluorescência (Φ = 0,41) ocasionada pela formação de um teluróxido. O sensor TR apresentou alta seletividade para Hg2+ e uma boa sensibilidade, tendo um limite de detecção de 2,95 µmol/L. O segundo sensor sintetizado TBR é baseado em um dímero de TR contendo duas unidades de rodamina, preparado em apenas duas etapas, em 17% de rendimento. Semelhante a TR, TBR também apresentou ótima seletividade para Hg2+, entretanto, apresentou maior sensibilidade, com limite de detecção de 1,71 µmol/L. Esses sensores TR e TBR representaram uma contribuição importante na química de telúrio, já que foi a primeira vez que foi possível empregar o processo de oxidação de telúrio (II) a um teluróxido, assistido por Hg2+ em meio aquoso, no desenvolvimento de um sensor molecular fluorescente. O terceiro sensor desenvolvido foi Rh-Se, que consistiu na estrutura de um metil seleneto de arila, ligado à rodamina através de um espaçador (etilenodiamina). O sensor Rh-Se demostrou alta seletividade para Pd2+, entre 25 cátions submetidos a análise. A interação entre Rh-Se e Pd2+ ocorre por coordenação através da formação de um complexo quadrado planar que emite uma forte fluorescência em 588 nm ( = 0,17). Além disso, Rh-Se apresentou alta sensibilidade, podendo detectar Pd2+ em soluções altamente diluídas (32 nmol/L; 4 ppb). O sensor Rh-Se demostrou um alto potencial analítico, podendo ser aplicado na detecção de traços de paládio (II) em amostras \"idealizadas\" de produtos sintéticos e farmacêuticos. / The analytical methods by fluorescence gain emphasis on other methods due to their simple analytical protocols, low cost equipments and high sensibility (ppb). Because of this, florescent molecular sensors are very powerful analytical tools in the detection of several analytes. In the last two decades, many research groups have been developing more and more selective and sensible sensors. In this context, the chalcogens gain more and more prominence as selective ligands for a series of analytes, especially for oxidant species. However, sensors based on selenium and especially tellurium are less explored in the detection of metallic cations. The present work aims to use selenium and tellurium in the design, synthesis and application of new fluorescent molecular structures to detect heavy and toxic metals. For this, from a fluorescent matrix, rhodamine B, three new sensors based on selenium (Rh-Se) and tellurium (TR and TBR) were prepared to detect selectively Hg2+ and Pd2+. The first compound prepared was TR and the planning of the structure was substantiated in the diaryl telluride conjugated with the rhodamine B. The synthesis was conducted in four steps with a global yield of 11%. Through a mechanism involving the fast oxidation of tellurium involving the rapid oxidation of tellurium caused by Hg2+/H2O it is observed a strong emission of fluorescence (Φ = 0.41) caused by the formation of a telluroxide. The sensor TR presented high selectivity to Hg2+ and a good sensibility, having a limit of detection of 2.95 µmol/L. The second sensor synthetized TBR was based in a dimer of TR containing two unities of rhodamine, prepared in only one step, with a yield of 17%. Similar to TR, TBR also presented great selectivity for Hg2+ however, presented higher sensibility, with a limit of detection of 1.71 µmol/L. These sensors TR and TBR represent an important contribution in the chemistry of tellurium once it was the first time that it was possible to use the process of oxidation of tellurium (II) to a telluroxide, assisted by Hg2+ in aqueous environment, in the development of a fluorescent molecular sensor. The third sensor developed was Rh-Se that consisted in the structure of a aryl methyl selenide bonded to the rhodamine by a spacer (ethylenediamine). The sensor Rh-Se demonstrated high selectivity for Pd2+, among the 25 metallic cations analyzed. The interaction between Rh-Se and Pd2+ occurs by coordination through the formation of a square planar complex that emits a strong fluorescence emission in 588 nm (Φ = 0,17). Besides, Rh-Se presented high sensibility, being able to detect Pd2+ in a highly diluted solution (32 nmol/L; 4 ppb). The sensor Rh-Se demonstrated a high analytical potential and it can be applied in the detection of traces of Pd2+ in idealized samples of synthetic and pharmaceutical product.

Les foldamères – structures oligomériques artificielles adoptant une forme repliée définie – permettent la conception de récepteurs moléculaires de type capsule capables de reconnaitre sélectivement certains analytes pertinents du vin. En particulier, des récepteurs sélectifs et affins du fructose, de l’acide tartrique et de l’acide malique ont été identifiés au cours de ces dernières années. Le développement d’une méthodologie de synthèse sur support solide d’un récepteur moléculaire de l’acide gluconique sera abordé dans ce manuscrit. Cette thèse montre également comment certains de ces récepteurs peuvent être convertis en détecteurs capables d’émettre un signal en présence de l’analyte. La démarche est centrée sur l’incorporation d’un fluorophore au sein du site de reconnaissance. Une preuve de concept a ainsi été effectuée avec le dosage par fluorescence de l’acide tartrique. Enfin, le greffage de ce détecteur moléculaire à la surface de particules de silice a été réalisé et ouvre la voie au développement de dispositifs portables pour le dosage des analytes reconnus. De tels détecteurs sont requis par l’industrie du vin afin d’assurer le contrôle des processus biologiques, en particulier durant la fermentation. / Some relevant wine small molecular components can be selectively recognized by foldamer capsules – artificial oligomeric compounds able to fold into well-defined objects possessing an inner cavity. In recent years, selective and high affinity receptors for fructose, tartaric acid and malic acid have been reported. Here, a new methodology, using solid phase synthetic techniques, for the preparation of a gluconic acid receptor will be discussed. To transform these receptors into sensors, a fluorescent moiety has been incorporated in the binding site. A proof of concept has been achieved using a fluorescence titration of tartaric acid. Indeed, when the guest is encapsulated, a modification of the fluorescence emission is observed. Finally, these fluorescent receptors have been anchored to silica surfaces and pave the way to the development of mobile detection devices. Such sensors could be useful to the wine industry to ensure proper control of biological processes for example during fermentation.

Uma nova série de metaloporfirinas supermoleculares não-planares foi obtida por meio de automontagem coordenativa de meso tetra(3-piridil)porfirinas e complexos de rutênio polipiridina ([Ru(bipy)2Cl]+ e [Ru(bipy)2(OH2)]2+). Suas propriedades estruturais e eletrônicas foram investigadas por espectroscopia eletrônica, espectrometria de massas, voltametria cíclica e espectroeletroquímica. As influências do acoplamento eletrônico e da mudança da geometria molecular também foram avaliados, tanto no estado gasoso quanto em solução, e os resultados, comparados com a série de isômeros planares obtidos através da coordenação de complexos de rutênio polipiridina as meso tetra(4-piridil)porfirinas. Nanomateriais eletrostaticamente montados, camada por camada, com derivados aniônicos de porfirinas e ftalocianinas foram elaborados. As propriedades eletrocatalíticas dos mesmos foram investigadas, frente a substratos de interesse como nitrito e sulfito. Efeitos supramoleculares conformacionais e eletrônicos foram observados, tanto em solução quanto nos filmes dos nanomateriais porfirínicos supramoleculares. Verificou-se também, uma influência significativa do pH e do íon metálico coordenado à porfirina nos processos de oxidação e de redução de nitrito e de sulfito. / A new series of nonplanar supermolecular metalloporphyrins have been obtained by coordenative self-assembly of meso-tetra(3-pyridyl)porphyrins and ruthenium complexes such as [Ru(bipy)2Cl]+ and [Ru(bipy)2(OH2)]2+. The electronic and structural properties have been investigated by electronic spectroscopy, mass spectrometry, cyclic voltammetry, and spectroelectrochemistry. The effects of the electronic coupling and molecular geometry on the molecular and nanomaterials properties were investigated in the gas phase and in solution. All results were compared with that obtained for the planar isomers obtained by the coordination of four [Ru(bipy)2Cl] groups to the meso-tetra(4-pyridyl)porphyrins. New nanomaterials were obtained by layer-by-layer electrostatic assembly of those supermolecular cationic porphyrins and tetrasulfonated porphyrins or phthalocyanines. The electrocatalytic properties were investigated for nitrite and sulfite. Electronic and supramolecular conformational effects were observed for those species in solution and in films of the nanomaterials. Moreover, a significant effect of the pH and of the transition metal ion coordinated to the porphyrin ring on the electrocatalytic activity were also observed.

Uma nova série de metaloporfirinas supermoleculares não-planares foi obtida por meio de automontagem coordenativa de meso tetra(3-piridil)porfirinas e complexos de rutênio polipiridina ([Ru(bipy)2Cl]+ e [Ru(bipy)2(OH2)]2+). Suas propriedades estruturais e eletrônicas foram investigadas por espectroscopia eletrônica, espectrometria de massas, voltametria cíclica e espectroeletroquímica. As influências do acoplamento eletrônico e da mudança da geometria molecular também foram avaliados, tanto no estado gasoso quanto em solução, e os resultados, comparados com a série de isômeros planares obtidos através da coordenação de complexos de rutênio polipiridina as meso tetra(4-piridil)porfirinas. Nanomateriais eletrostaticamente montados, camada por camada, com derivados aniônicos de porfirinas e ftalocianinas foram elaborados. As propriedades eletrocatalíticas dos mesmos foram investigadas, frente a substratos de interesse como nitrito e sulfito. Efeitos supramoleculares conformacionais e eletrônicos foram observados, tanto em solução quanto nos filmes dos nanomateriais porfirínicos supramoleculares. Verificou-se também, uma influência significativa do pH e do íon metálico coordenado à porfirina nos processos de oxidação e de redução de nitrito e de sulfito. / A new series of nonplanar supermolecular metalloporphyrins have been obtained by coordenative self-assembly of meso-tetra(3-pyridyl)porphyrins and ruthenium complexes such as [Ru(bipy)2Cl]+ and [Ru(bipy)2(OH2)]2+. The electronic and structural properties have been investigated by electronic spectroscopy, mass spectrometry, cyclic voltammetry, and spectroelectrochemistry. The effects of the electronic coupling and molecular geometry on the molecular and nanomaterials properties were investigated in the gas phase and in solution. All results were compared with that obtained for the planar isomers obtained by the coordination of four [Ru(bipy)2Cl] groups to the meso-tetra(4-pyridyl)porphyrins. New nanomaterials were obtained by layer-by-layer electrostatic assembly of those supermolecular cationic porphyrins and tetrasulfonated porphyrins or phthalocyanines. The electrocatalytic properties were investigated for nitrite and sulfite. Electronic and supramolecular conformational effects were observed for those species in solution and in films of the nanomaterials. Moreover, a significant effect of the pH and of the transition metal ion coordinated to the porphyrin ring on the electrocatalytic activity were also observed.

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