Síntese de um novo polímero conjugado e reticulável e sua aplicação em células fotovoltaicas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Novos polímeros conjugados baseados em calixarenos contendo fontes quirais de origem natural: síntese, propriedades e aplicações sensoriais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Polímeros condutores aplicados a sistemas-modelo de liberação controlada eletroquimicamente de drogas

Este trabalho descreve a síntese, caracterização e aplicação de sistemas poliméricos baseados em polímeros condutores em sistemas de liberação controlada de drogas. Esta tese pode ser dividida em duas partes: na primeira se apresentam os resultados da aplicação de filmes de polianilina e polipirrol na liberação de drogasmodelo como a dopamina protonada e o ácido salicílico. Na liberação de salicilato utilizou-se um filme polianilina eletrosintetizado e dopado com íons cloreto. Já para a liberação de dopamina protonada (um cátion) a liberação foi conduzida a partir de um sistema bicamadas, com um filme de polianilina recoberta com uma camada de Náfion. É mostrada a liberação controlada nos dois casos, porém também se discutem limitaçãoes deste tipo de sistema que levaram ao estudo de uma forma alternativa de controle eletroquímico utilizando polímeros condutores. A segunda parte do trabalho mostra então esta nova metodologia que se baseia em compósitos de poianilina eletropolimerizada no interior de hidrogéis de poliacrilamida. É mostrado que este novo material é eletroativo e mantém as características de intumescimento dos hidrogéis, tanto necessárias ao desenvolvimento destes sistemas de liberação controlada. Mecanismos para o crescimento e distribuição da polianilina na matriz isolante e para a atuação do compósito no controle eletroquímico da liberação são propostos com base nos dados de microscopia de força atômica, Raman e eletrônica de varredura, além de testes de liberação controlada com moléculas de diferentes cargas.

Síntese, caracterização e atividade catalítica de compostos organolantanídeos contendo os ânions metanossulfonato e pentametilciclopentadienil e o ligante pirazinamida

O estudo de compostos organolantanídeos consiste em um dos campos de maior interesse dentro da química organometálica, principalmente devido ao uso potencial como precursores ou catalisadores em reações de hidrogenação, hidroformilação, carbonilação, oxidação e principalmente polimerização de olefinas. Este interesse tem levado diversos grupos de pesquisa a sintetizarem compostos utilizando o ânion ciclopentadienil e seus derivados ligados a íons lantanídeos (III). O presente trabalho tem como objetivo contribuir para a aplicação desses compostos organolantanídeos como catalisadores em reações de polimerização de olefinas. O trabalho envolveu uma etapa de síntese e caracterização de duas classes de compostos organolantanídeos Ln(MS)2Cp*(Ln = Tb e Yb), e Ln(MS)2Cp*PzA (Ln = Sm, Tb e Yb) e uma etapa de estudo da atividade catalítica desses compostos frente a reações de polimerização de etileno, propileno e estireno, utilizando metilaluminoxano como co-catalisador e a caracterização dos polímeros formados. Os compostos sintetizados apresentaram atividade catalítica apenas para polimerização de estireno. O polímero formado, independente do composto organolantanídeo utilizado, foi caracterizado como poliestireno principalmente atático, indicando que a polimerização não é estereoespecífica e apresentou massa molar da ordem de 104 g/mol.

Síntese do complexo ferro (III) com ácido pirazina tetracarboxílico e aplicação como catalisador em reação fenton

The amount of waste generated by industries has increased gradually in recent years. The proper disposal of residues has been an area of study of many researchers. Several organic compounds are considered potential contaminants of natural waters due to their high toxicity, difficult natural degradation and long persistence in the environment. Ways of recovery and reutilization as well as concepts that minimize the generation of wastes have been increasing widely. Organometallic compound of pyrazine carboxylic acid has proven to be of great interest in many areas. Herein, we studied the use of pyrazine tetracarboxylic acid ligand for complex formation with iron (Fe). The binder (C 8H4N2O8) was synthetized with the addition of Fe (complex) and tested as a catalyst in oxidation reactions of the organic model compound methylene blue (MB). Tetramethyl pyrazine was used in the synthesis, which was oxidized with potassium permanganate in order to form the ligand. The ligand (C 8H4N2O8) was then characterized to validate its formation. For the complex solution, it was used (C 8H4N2O8) and Fe (NO3)3.9H2O 0,01molL-1. After preliminary tests, it was found that the best ratio of Fe and the ligand was 2: 1. Through the oxidation tests, it could be seen that the complex has great potential for the degradation of different concentrations of MB. During only 20 minutes of reaction, approximately 60% of MB 500 mgL -1 was oxidized. The use of the complex was found to be an attractive alternative for oxidation of effluents with high organic compounds levels and contributes to the minimization of organic contaminants hazards in the environment.

Complexos triazólicos de Pd(II): síntese, caracterização e atividade biológica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo dos espectros vibracionais de poliacetilenos substituídos

Neste trabalho foram sintetizados a poli-2-etinilpiridina (P2EP), poli-4etinilpiridina (P4EP), o iodeto de poli(2-N-t-butilpiridiniumilacetileno) (P2EPtBu) e a poli-β-etinilnaftaleno (Pβ:EN), os quais são poliacetilenos substituídos. Estes polímeros, juntamente com o cloreto de poli(2-piridínio-2-piridilacetileno) (P2EPH), foram caracterizados por espectroscopia vibracional no infravermelho e Raman. Estes polímeros apresentaram variação na posição das bandas Raman com a energia da radiação excitante - chamada dispersão Raman ou fotosseletividade - da ordem de 10 cm-1, bem inferior ao apresentado pelo poliacetileno (cerca de 60 cm-1). Este deslocamento foi interpretado utilizando-se dois dos modelos existentes para descrever este fenômeno: o Modelo de Modo de Amplitude (AMM) e o Modelo de Coordenada de Conjugação Efetiva (ECCM), os quais fornecem informações sobre a estrutura polimérica e sobre seus níveis eletrônicos. Utilizando-se o AMM foi possível obter informações sobre os níveis eletrônicos excitados de mesma simetria que o estado eletrônico fundamental. Por outro lado, o ECCM, com a ajuda de cálculos DFT, mostrou diferenças na extensão da conjugação e no grau de dimerização entre o P2EP na forma cis e trans e indicou que este polímero apresentava, predominantemente, a estrutura cis, fato este confirmado pelos espectros no infravermelho. A dopagem com I2 provocou efeitos diferentes na estrutura dos polímeros. Os espectros no infravermelho dos polímeros dopados indicaram que o P2EP e o P2EPH apresentaram aumento na quantidade de segmentos cis enquanto o P2EPtBu apresentou diminuição na quantidade desses segmentos. Os espectros Raman dos polímeros dopados confirmaram os dados dos espectros no infravermelho. Esta diferença foi interpretada como sendo devida à diferença no volume do substituinte, pois grupos volumosos favorecem o isômero trans-cisóide onde a distância entre os substituintes é maior. A dopagem também levou a um aumento na condutividade dos polímeros, porém os valores de condutividade obtidos foram bem inferiores que os apresentados pelo poliacetileno dopado (10-5 a 10-7 contra 102 S cm-1, tipicamente).

Síntese de fotoprotetores e sua imobilização em poli(metacrilato de metilo): um projeto integrado de química orgânica, química de polímeros e fotoquímica

Dibenzalacetone and other aldol condensation products are known sunscreens commonly used in cosmetics. This type of compounds can easily be prepared in an Organic Chemistry Lab by reaction of aldehydes with ketones in basic medium. These compounds can be incorporated in poly(methyl methacrylate) and used as UV light absorbers, for example in sunglasses. This project has the advantage of using inexpensive reagents which are readily available in Chemistry Laboratories. This experiment can also be a base starting point for discussions of organic, polymer and photochemistry topics.

Raman Spectroscopy and DFT calculations for the Electronic Structure Characterization of Conjugated Polymers

In the last three decades, there has been a broad academic and industrial interest in conjugated polymers as semiconducting materials for organic electronics. Their applications in polymer light-emitting diodes (PLEDs), polymer solar cells (PSCs), and organic field-effect transistors (OFETs) offer opportunities for the resolution of energy issues as well as the development of display and information technologies1. Conjugated polymers provide several advantages including low cost, light weight, good flexibility, as well as solubility which make them readily processed and easily printed, removing the conventional photolithography for patterning2. A large library of polymer semiconductors have been synthesized and investigated with different building blocks, such as acenes or thiophene and derivatives, which have been employed to design new materials according to individual demands for specific applications. To design ideal conjugated polymers for specific applications, some general principles should be taken into account, including (i) side chains (ii) molecular weights, (iii) band gap and HOMO and LUMO energy levels, and (iv) suited morphology.3-6 The aim of this study is to elucidate the impact that substitution exerts on the molecular and electronic structure of π-conjugated polymers with outstanding performances in organic electronic devices. Different configurations of the π-conjugated backbones are analyzed: (i) donor-acceptor configuration, (ii) 1D lineal or 2D branched conjugated backbones, and (iii) encapsulated polymers (see Figure 1). Our combined vibrational spectroscopy and DFT study shows that small changes in the substitution pattern and in the molecular configuration have a strong impact on the electronic characteristics of these polymers. We hope this study can advance useful structure-property relationships of conjugated polymers and guide the design of new materials for organic electronic applications.

Uma proposta de síntese para o ensino integrado das disciplinas experimentais de química orgânica e inorgânica nos cursos de graduação

The synthesis of the layered compound VO(PO4)(H2O)2 and its use to oxidize 2-butanol to the ketone 2-butanone, is proposed as an experiment to integrate the organic and inorganic experimental undergraduate chemistry courses, in an atempt to overcome the observed disrupture between organic and inorganic chemistry.

Síntese dos analgésicos paracetamol e fenacetina e do adoçante dulcina: um projeto para química orgânica experimental

A synthesis of artificial sweetener dulcin starting from nitrobenzene was elaborated for undergraduate organic laboratory course. Paracetamol and phenacetin, both physiologically active analgesic compounds, were also prepared as intermediates. Besides a large scope of discussion subjects related with organic synthesis, interesting lectures about analgesics and sweeteners may also be performed in this project. The advantage of this project is the adaptability according to the conditions offered by the course, i.e., convenience and/or availability of time and reagents.

Síntese do isobutileno e seu emprego em reações de esterificação: propostas de aulas práticas de química orgânica para a graduação

An experiment for the synthesis of isobutylene from tert-butanol dehydratation using oxalic acid as catalyst, followed by preparations of tert-butyl benzoate and tert-butyl cinnamate is described. The synthesis are simple, requiring two periods of 4 hours and are suitable for undergraduate organic chemistry experimental courses.

Síntese da Epoxone a partir de D-frutose: um experimento didático em laboratório de Química Orgânica com foco nos princípios da Química Verde

In recent years, the introduction of the Green Chemistry concepts in undergraduate chemistry classes has been intensively pursued. In this regard, the two-step preparation of Epoxone (an organocatalyst developed by Shi & col.) from commercial D-fructose, through ketalization of vicinal diols followed by oxidation of a sterically congested secondary alcohol, involves important topics in Organic Chemistry and employs inexpensive and nontoxic reagents. The reactions are easy to perform and the products from both steps are readily obtained as crystalline solids after simple procedures, thus facilitating their chemical characterization.

Síntese e hidrólise de azalactonas de Erlenmeyer-Plöchl mediadas por radiação micro-ondas em aparelhos doméstico e dedicado: experimentos de química orgânica para a graduação

This work describes a green chemistry experiment for the synthesis of Erlenmeyer-Plöchl azalactones mediated by microwave irradiation, employing both dedicated and domestic equipment. Hippuric acid was reacted with equimolar amounts of benzaldehyde, p-chloro-benzaldehyde or p-N,N-dimethyl-benzaldehyde in acetic anhydride as the solvent. Acid hydrolysis of obtained 4-benzylidene-2-phenyloxazol-5(4H)-one under microwave and convectional heating afforded Z-α-(benzoylamino)cinnamic acid at a 51-61.5% yield. The UV-Vis molecular spectra of 4-benzylidene-2-phenyloxazol-5(4H)-one and 4-(4'-N,N-dimethylbenzylidene)-2-phenyloxazol-5(4H)-one were obtained in ethanol, CH2Cl2 and DMSO and bathochromic shift was observed for the latter azalactone.

Síntese de cristais líquidos derivados do nitroazobenzeno: uma proposta de síntese multi-etapas aplicada às aulas de química orgânica experimental

We describe a synthetic route consisting of five steps from aniline to obtain liquid crystal compounds derived from nitroazobenzene. Syntheses were performed during the second half of the semester in organic chemistry laboratory classes. Students characterized the liquid crystal phase by the standard melting point techniques, differential scanning calorimetry and polarized optical microscopy. These experiments allow undergraduate students to explore fundamentally important reactions in Organic Chemistry, as well as modern concepts in Chemistry such as self-assembly and self-organization, nanostructured materials and molecular electronics.