[pt] A partir da associação de condensações aldólicas e acoplamentos cruzados em blocos de construção arilcarbonílicos já conhecidos, é possível modular as estruturas conjugadas dos produtos, direcionando-os a diferentes aplicações. Sendo assim, na presente tese, buscou-se realizar a síntese de todos os compostos por meio de associações de condensações aldólicas e acoplamentos. Este trabalho está dividido em quatro capítulos que dizem respeito a: (i) síntese e avaliação fotofísica de híbridos de chalconas e benzotiadiazolas (BTDs); (ii) síntese e aplicação de híbridos BTD-chalconas como dispositivos OLEDs; (iii) síntese de chalconas e BTDs e avaliação de potenciais fotossensibilizadores para DSSCs (células solares sensibilizadas por corante); (iv) síntese de beta-arilchalconas com potencial atividade antiestrogênica. Levando em consideração as reconhecidas propriedades fotofísicas de chalconas e derivados de BTDs, é descrita a síntese de novos híbridos BTDchalcona fotoativos. Os produtos foram obtidos em rotas de duas etapas (reação de Suzuki e posterior condensação aldólica) com rendimentos reacionais variando entre 32 e 64 por cento. As modulações nas estruturas foram realizadas de tal forma que os compostos fossem emissivos no estado agregado. Sabendo das limitações do desenvolvimento de filmes luminescentes relacionadas ao efeito de quenching causado por agregação (ACQ), buscou-se sintetizar compostos com propriedades do tipo AIEE (emissão aumentada induzida por agregação). Os estudos de suas propriedades fotofísicas demonstraram que o composto com arquitetura arilóxiBTD-chalcona apresentou os melhores resultados nos quais foram observados aumentos expressivos na intensidade de fluorescência (30x) e no rendimento quântico de fluorescência (de 0,0070 a 0,143) em estado agregado. Com estes dados, novos análogos foram sintetizados respeitando o esqueleto do tipo arilóxiBTD-chalcona (ou -fluoreno) com rendimentos que variaram de 42 a 79 por cento. Os novos análogos também apresentaram AIEE e foram aplicados como camadas emissoras em OLEDs de estrutura bicamada para avaliação e comparação dos seus desempenhos eletroluminescentes. A associação de acoplamento cruzado e condensação aldólica também foi utilizada como estratégia para a produção de novos fotossensibilizadores para DSSCs. Para tal, buscou-se sintetizar compostos do tipo D-pi-A-pi-A, nos quais os grupos aceptores terminais têm a função de ancoradores de TiO2. O uso deste tipo de estrutura facilita a injeção de elétrons devido à transferência direcional de elétrons do doador para a porção aceptora. Com base nisso, foram sintetizados novos derivados de chalconas e BTDs. As sínteses foram realizadas em duas etapas resultado em rendimentos de 35 a 44 por cento. Estudos eletroquímicos apontaram bons valores de HOMO, LUMO e band gap para todos os compostos. Os valores de LUMO se mostraram acima da faixa de condução do semicondutor TiO2 (-4,0 eV), garantindo a força motriz necessária para o direcionamento dos elétrons. Além disso, os valores de HOMO de todos os compostos se mostraram inferiores ao potencial redox do eletrólito (-4,8 eV) gerando uma alta força motriz para regeneração do corante. Por meio de Espectrometria de UV-Vis, foi observado que os compostos absorvem em região próxima a 350 nm em diferentes solventes, o que dificulta o uso destes como DSSCs. Por fim, no último capítulo foi apresentada uma nova estratégia para a obtenção de moléculas potencialmente bioativas a partir da associação entre condensações aldólicas e reações de acoplamento. O sistema alfa-beta insaturado da chalcona torna essa uma interessante plataforma para inserção régio- e estereosseletiva de substituintes arílicos na porção olefínica do substrato. A partir de uma estratégia de inserção de porções arílicas já descrita por nosso grupo, aplicamos estas para a síntese de análogos do tamoxifeno, fármaco utilizado atualmente no tratamento de alguns tumores de mama. Seis produtos foram sintetizados por meio de uma reação de Heck, resultando em misturas E/Z de aproximadamente 50:50 e rendimentos de 29 a 57 por cento. / [en] It is possible to modulate the conjugated structures of the products, directing them to different applications from the association of aldol condensations and crosscouplings in known arylcarbonyl building blocks,. In this sense, this thesis is divided into four chapters concerning: (i) synthesis of analogues and hybrids of chalcones and BTDs; (ii) synthesis and application of chalcone-BTD hybrids as OLED devices; (iii) synthesis and evaluation of potential photosensitizers for DSSCs (dye-sensitized solar cells); (iv) synthesis of compounds with potential antiestrogenic activity. For the synthesis of all compounds, associations of aldol condensations and cross couplings were performed. Considering the recognized photophysical properties of chalcones and BTD derivatives, the synthesis of new photoactive BTD-chalcone hybrids is described. The products were obtained in two-step routes (Suzuki reaction and aldol condensation) and reaction yields ranged from 32 to 64 percent. The modulations in the structures were performed in such a way that the compounds were emissive in the aggregated state. Knowing the limitations of the development of luminescent films related to the aggregation-caused quenching effect(ACQ), compounds were synthesized with AIEE-like properties (aggregation-induced increased emission). The studies of its photophysical and electrochemical properties indicated that a compound with aryloxy-BTD-chalcone architecture presented the best results in which expressive increases were observed in fluorescence intensity (30x) and in fluorescence quantum yield (from 0.0070 to 0.143) with the aggregation. With these data, new analogs were synthesized respecting the aryloxy-BTD-chalcone (or -fluorene) with yields ranging from 42 to 79 percent. The new analogues also presented AIEE and were applied as emitting layers in bilayer structure OLEDs for evaluation and comparison of their electroluminescent performance. The association of cross-coupling and aldol condensation was also used as a strategy to produce new photosensitizers for DSSCs. To this end, D-pi-A-pi-A compounds were synthesized in which the terminal acceptor groups act as TiO2 anchors. The use of this type of structure facilitates the injection of electrons due to the directional transfer of electrons from the donor to the acceptor portion. Based on this, new derivatives of chalcones and BTDs were synthesized. The syntheses were performed in two steps resulting in yields of 35 to 44 percent. Electrochemical studies showed good HOMO, LUMO and band gap values for all compounds. The LUMO values were above the TiO2 semiconductor conduction range (-4.0 eV) which guarantees the necessary driving force for the directioning of electrons. In addition, the HOMO values of all compounds were lower than the redox potential of the electrolyte (-4.8 eV) generating a high driving force for dye regeneration. It was observed that the compounds absorb in a region close to 350 nm in different solvents, which makes their use as DSSCs difficult. Finally, in the last chapter, a new strategy was presented to obtain potentially bioactive molecules from the association between aldol condensations and coupling reactions. The alpha-beta unsaturated system of chalcone makes it an interesting platform for regio and stereoselective insertion of aryl substituents in the olefinic portion of the substrate. Based on a strategy of insertion of aryl moieties already described by our group, tamoxifen, a drug currently used in therapy for the treatment of some breast tumors, analogues were synthesized. Six products were synthesized via a Heck reaction, resulting in E/Z mixtures of approximately 50:50 and yields of 29 to 57 percent.

[pt] O planejamento racional e a obtenção de novos compostos luminescentes com aplicações específicas continua sendo um importante desafio em síntese orgânica. Derivados do núcleo benzotiadiazola (BTD) com conjugação (Pi) estendida têm sido amplamente sintetizados e aplicados em diferentes aspectos da tecnologia da luz. Em geral, na estrutura desses derivados, grupos doadores de elétrons (D) são ligados ao anel BTD, que tem caráter aceptor de elétrons (A). Até o presente momento não haviam sido descritos derivados de BTD cuja porção doadora é um grupamento arilóxi. No presente trabalho foi desenvolvida uma rota sintética para derivados de BTD arilóxi-substituídos. Os compostos se mostraram altamente luminescentes em solução (Rendimento quântico de fluorescência de até 74 por cento) e com band gap adequado para aplicação em camadas emissoras de OLEDs. O desenvolvimento/otimização dos compostos foi dividido em duas partes. Na primeira parte, foram determinadas as condições reacionais para a obtenção dos novos derivados e foi avaliada qual a melhor configuração dos compostos: arilóxi-BTD aceptor ou arilóxi-BTD-doador. Um composto com característica arilóxi-BTD-doador se mostrou mais emissivo, assim, construiu-se um dispositivo OLED verde utilizando-o como camada emissora, como uma prova de conceito. Na segunda parte do trabalho, foi realizada uma otimização estrutural mais abrangente, onde oito novos derivados foram sintetizados e caracterizados. Através dessa nova otimização chegou-se no composto líder 4-(4-metoxifenóxi)-7-o-toluilbenzo[c][1,2,5]tiadiazol, que apresentou band gap eletroquímico de 3,2 eV, máximo de emissão em 471 nm (azul), emissão induzida por agregação e 83 por cento de rendimento quântico de fluorescência no estado sólido. A partir desse emissor puramente orgânico otimizado serão construídos novos dispositivos OLED. / [en] The rational planning and obtention of new luminescent compounds with specific applications can be considered an important challenge in organic synthesis. Benzothiadiazole (BTD) derivatives with extended (Pi) conjugation have been widely synthesized and applied in different aspects of light technology. In general, in the structure of these derivatives, electron donor groups (D) are bound to the BTD ring, which has electron acceptor character (A). To date, BTD derivatives in which the donor moiety is an aryloxy group have not been described. In the present work a synthetic route for aryloxy-substituted BTD derivatives has been developed. The compounds are highly luminescent in solution (Quantum fluorescence yield up to 74 percent) and display suitable band gaps for application as emitting layers in OLEDs. The development/optimization of the compounds was divided into two parts. In the first part, the reaction conditions were optimized and the best architecture of the compounds was evaluated: aryloxy-BTD-acceptor or aryloxy-BTD-donor. A compound with aryloxy-BTD-donor design displayed more intense emission, thus, a green OLED device was constructed using it as a emitting layer, as a proof of concept. In the second part of the work, a more comprehensive structural optimization was performed, and eight novel derivatives were synthesized and characterized. By means of this new optimization, the lead compound 4-(4- methoxyphenoxy)-7-o-tolylbenzo[c][1,2,5]thiadiazole was obtained, which showed an emission maximum at 471 nm (blue), band gap of 3,2 eV, aggregation emissioninduced and 83 percent of photoluminescence quantum yield in the solid state. This new leader compound will be explored as emissive layer in novel OLED devices.

[pt] Derivados do núcleo 2,1,3-benzotiadiazola (BTD) são altamente emissivos e têm reconhecida aplicação em diversas áreas da tecnologia da luz (células solares sensibilizadas por corantes, sondas fluorescentes, dispositivos emissores tipo OLEDs, etc). Derivados de BTD substituídos com grupos estireno têm sido descritos como ótimas sondas fluorescentes para estudo de conformações de proteínas. Além disso, o grupo de pesquisa do LaSOQF tem produzido novos derivados de BTD luminescentes e buscado diferentes aplicações para os mesmos. Assim sendo, o objetivo desse trabalho foi desenvolver/otimizar a síntese de novos derivados de BTD estiril-substituídos. Nesse planejamento almejou a obtenção de compostos com intensa luminescência a partir da substituição de um grupo estiril por grupos 4-metóxifenil, 4-metoxifenóxi ou 2-bifenil, buscando acentuar o caráter de transferência de carga intramolecular (ICT) e, também, características de emissão aumentada induzida por agregação (AIEE). Para a obtenção dos compostos desejados, os derivados bromados de BTD foram submetidos a reações de Heck com o estireno. Dessa forma, as moléculas alvo foram obtidas com rendimentos entre 36 por cento e 87 por certo. Em seguida, a caracterização fotofísica dos fluoróforos foi realizada e foram obtidos máximos de absorção entre 404 e 450 nm e máximos de emissão entre 503 e 578 nm, indicando a alta estabilidade do estado excitado (delta lambda igual 90-121 nm). Os valores determinados de [fi]FL (0,31-0,69) confirmaram a alta emissividade dos compostos. Ademais, o composto 4-(4-metoxifenóxi)-7-estirilbenzo[c][1,2,5]tiadiazola apresentou características de AIEE. As novas moléculas desenvolvidas estão sendo aplicadas como sondas fluorescentes para a determinação de água em soluções etanólicas comerciais. / [en] The 2,1,3-benzothiadiazole (BTD) core derivatives are highly emissive and with recognized application in several areas of light technology (dye-sensitized solar cells, fluorescent probes, emitters devices such as OLEDs, etc.). BTD derivatives substituted with styrene group have been described as excellent fluorescent probes for protein conformations study. In addition, the LaSOQF research group has been producing new luminescent BTD derivatives and proposed different applications for them. Therefore, the objective of this work was to develop/optimize the synthesis of novel styryl-BTD derivatives. This design aimed at obtaining more luminescent compounds from the replacement of one of the styryl groups by 4-methoxyphenyl, 4-methoxyphenoxy or 2-biphenyl, seeking for intramolecular charge transfer (ICT) and also aggregated-induced enhanced emission (AIEE) characteristics. To obtain the desired compounds, brominated BTD derivatives were submitted to Heck reactions with styrene. Thus, the target fluorophores were obtained with yields ranging between 36 per cent and 87 per cent. Then, photophysical characterization of the fluorophores was carried out and absorption maxima between 404 and 450 nm and emission maxima between 503 and 578 nm were obtained, indicating the high stability of the excited state (delta lambda equal 90-121 nm). The determined values of [fi]FL (0.31-0.69) confirmed the high emissivity of the compounds. In addition, the compound 4-(4-methoxyphenoxy)-7-styrylbenzo[c] [1,2,5]thiadiazole showed of AIEE properties. The novel molecules developed are being applied as fluorescent probes for determination of water in commercial ethanolic solutions.

[pt] No presente trabalho realizou-se um estudo preliminar do desempenho de três luminóforos, sendo eles um composto a base de pontos quânticos de grafeno (GQDs) e dois compostos do tipo benzotiadiazola (BTDs), na formulação de tintas de segurança, com a intenção de avaliar a capacidade dessas substâncias de conferirem a um determinado produto características de autenticidade, durabilidade e confiabilidade metrológica. Para tal, foi desenvolvida uma sequência de ensaios a serem aplicados em formulações de tintas líquidas contendo o pigmento. As tintas formuladas foram submetidas a testes de durabilidade, incluindo resistências químicas, físicas e mecânicas. A exposição contínua a luminosidade promoveu degradação precoce das amostras contendo GQDs (nível 1 escala de lã azul), que foi então descartada com opção viável. Os testes prosseguiram para as tintas contendo BTDs, onde apenas uma das formulações foi aprovada quanto ao teste de abrasão contra papel. No tocante às resistências químicas e ao calor, as BTDs apresentaram desempenho aceitável, atendendo aos requisitos da norma técnica ISO 10373-1 e do documento orientativo publicado pela Organização da Aviação Civil Internacional – OACI (em inglês, ICAO), para qualidade de cartões inteligentes e passaportes. Após tratamento estatístico dos dados, considerando o teste de Mann-Whitney como ferramenta de avaliação, foi possível concluir que a amostras a base de BTDs, ora denominada BTD-01, apresentou desempenho satisfatório para aplicação como marcador de segurança. / [en] In the present work a preliminary study regarding the evaluation of two BTD-based compounds and graphene quantum dots (GQDs) as luminophores in the formulation of security inks was achieved. The intention was to determine the ability of these substances to promote to a given product characteristics of authenticity, durability and, metrological reliability. For this purpose, a sequence of tests was developed using liquid inks containing the pigments on its formulations. The formulated inks were subjected to durability tests, including chemical, physical and mechanical resistances. Continuous exposure to light led to early degradation of samples containing GQDs (level 1 blue wool scale), which was then discarded as a viable option. The inks containing BTDs where further explored, where only one of the formulations was approved at the quartant abrasion test against paper. Regarding the chemical and heat resistance, the BTDs presented acceptable performance, meeting the requirements of the ISO 10373-1 technical standard and the guidance document published by the International Civil Aviation Organization - ICAO, for the quality of smart cards and passports. After statistical treatment of the data, considering the Mann-Whitney test as an evaluation tool, it was possible to conclude that the samples based on BTDs, here called BTD-01, presented satisfactory performance for application as a security taggant.