Síntese de polimetacrilatos, triarilaminase perilenos derivados de isoxazóis e isoxazolinas

Abstract

Este trabalho descreve a síntese e caracterização de diferentes séries inéditas de isoxazolinas e isoxazóis dirigida para a área de materiais orgânicos eletrônicos e a sua derivatização em polimetacrilatos líquido-cristalinos, em aminas terciárias e em derivados do perileno. As isoxazolinas foram sintetizadas por meio de reação de cicloadição [3+2] 1,3-dipolar de óxidos de nitrila com alcenos escolhidos, com posterior oxidação do anel para isoxazol via MnO2, gerando os isoxazóis 5a-c. Isoxazóis 3-aril-5-hidroximetil substituídos 37a-c foram obtidos através da reação de cicloadição [3+2] entre cloretos de oximoíla com álcool propargílico, usando CuI como catalisador. As propriedades térmicas dos compostos sintetizados foram analisadas por microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) e caloria diferencial exploratória (DSC), as propriedades espectroscópicas e de fluorescência foram analisadas por espectros de absorção no UV-Vis e fluorescência. A presente tese é dividida em quatro capítulos. O primeiro capítulo trata da síntese e caracterização de cristais líquidos polimetacrilatos 10a-d e 11 onde a unidade mesogênica é composta do 3,5-diaril-isoxazol 7a, o qual possui como espaçador uma cadeia alquílica de 11 átomos de carbono entre o grupo rígido e a cadeia polimérica derivada do acido metacrílico. Nesse capítulo foram avaliados a influência da massa molar do polímero (Mn) sobre seu comportamento térmico e também se compara o comportamento térmico de cristais líquidos poliméricos de cadeia lateral (CLPCL) com um cristais líquidos poliméricos de cadeia principal (CLPCP). Os resultados obtidos indicam uma maior estabilidade na mesofase dos compostos polimerizados, mantendo-se a estrutura lamelar. No segundo capítulo é abordada a síntese de diferentes 3,5-diaril-isoxazóis (5b, 7b e 7c), os quais foram acoplados a aminas (pipieridina, morfolina, difenilamina e fenotiazina) através da reação de Buchwald-Hartwig e suas propriedades óticas de absorção e fluorescência foram avaliadas; diferentes aminas e seus efeitos eletrônicos são testados, assim como dois grupos alquílicos diferentes a fim de se estudas as propriedades térmicas dos mesmos compostos. Os resultados obtidos para o comportamento fotofísico dos 3,5-diaril-isoxazóis contendo aminas acopladas 13a-k corroboram com as expectativas baseadas na literatura para comportamento de grupos doadores e aceptores de elétrons. No terceiro capítulo é abordado o trabalho desenvolvido na University of Hull – UK durante o estágio pelo programa Ciência sem Fronteiras, onde foi tentada a síntese de compostos de perileno funcionalizados com isoxazóis com intuito de produzir corantes com propriedades eletrônicas interessantes para o uso em materiais orgânicos fotovoltaicos. O quarto e último capítulo aborda a síntese de 3-aril-5-hidroximetil-isoxazóis 37a-c através da reação de cicloadição de cloretos de oximoíla com álcool propargílico para a síntese de uma série de cristais líquidos de baixa massa molecular; nesse capítulo também é feita uma observação de influência dos grupos substituintes do substrato na regiosseletividade da reação.

This work presents the synthesis and characterization of novel isoxazolines and isoxazoles derivatives aiming the development of electronic materials field, their derivatization in liquid crystalline polymethacrylates, in tertiary amines and perylene derivatives. Isoxazolines were synthesized by [3+2]1,3-dipolar cycloaddition reaction between nitrile oxides and alkenes. After this the isoxazolines were oxidized using MnO2 to give isoxazoles 5a-c. The 3-aryl-5-hydroxymethyl-isoxazoles 37a-c were obtained by [3+2]1,3-dipolar cycloaddition between oximoyl chlorides and propagyl alcohol, using CuI as catalyst. Thermal properties of synthesized compounds were analyzed by polarized optic microscopy (POM) and differential scanning calorimetry (DSC), spectroscopic properties were analyzed by UV-Vis absorption spectroscopy and fluorescence spectroscopy. Present thesis is divided in four chapters. First chapter explains about synthesis and characterization of liquid crystalline polymethacrylates 10a-d and 11, where the mesogenic unity is composed for 3,5-diaryl-isoxazle 7a, which bears an alkyl chain formed by eleven carbons as spacer group between the rigid core and the polymethacrylate chain. In this chapter were evaluated how molar weight (Mn) affects the thermal behaviour and also the thermal behaviour of side chain polymeric liquid crystals (SCPLC) are compared to a main chain polymeric liquid crystal (MCPLC). Results show a higher stability in the mesophase of polymerised compounds, with maintenance of lamellar mesophases showed by the precursors. In the second chapter synthesis of different 3,5-diaryl-isoxazoles (5b, 7b and 7c) is discussed, these isoxazoles were coupled to amines (piperidine, morpholine, diphenylamine and phenothiazine) by Büchwald-Hartwig reaction to afford desired compounds 13a-k. Four amines were tested to study their electronic influence, also two alkyl chains were tested to study the effect in thermal behaviour and processability. The observed photophysical behaviour of compounds 13a-k corroborates with our expectations, based in literature for donating and acceptor groups. In the third chapter the work done in the University of Hull – UK, during the Science without Borders internship, in this work synthesis of perylene derivatives bearing isoxazole group was attempted aiming production of dyes with interesting electronic properties for use in organic photovoltaic materials. The fourth and last chapter discusses synthesis of 3-aryl-5-hydroximethyl-isoxazoles 37a-c via cycloaddition reaction between oximoyl chlorides and propargyl alcohol for synthesise a novel series of low molecular weight liquid crystals, in this chapter is also observed the influence of steric hindrance in regioselectivity of cycloaddition.