Novos líquidos iônicos quirais : síntese, caracterização fotofísica e aplicação como sensores ópticos

Abstract

O presente trabalho apresenta a síntese de dezoito novos líquidos iônicos quirais derivados do aminoácido L-cisteína, um material de partida simples, abundante e de baixo custo. As novas moléculas sintetizadas diferem entre si pelos grupos funcionais presentes na cadeia espaçadora entre a porção quiral e o anel catiônico (amida ou éster); pelo anel catiônico (1,2-dimetilimidazólio, 1-metilimidazólio ou piridínio), e/ou pelos ânions (brometo ou N-triflato). A rota sintética envolve a utilização de diferentes reações de substituição nucleofílica, esterificações e reduções. As etapas reacionais tiveram rendimentos altos e moderados. As propriedades fotofísicas dos compostos sintetizados foram estudadas por espectroscopia de absorção no visível e no ultravioleta, assim como por espectroscopia de fluorescência. Os perfis fotofísicos dos compostos corroboram com resultados encontrados na literatura, indicando a formação de espécies associadas em solução; assim como apontam um comportamento inesperado para os precursores dos líquidos iônicos, os quais também apresentam emissão de fluorescência. Ainda, alguns dos compostos foram testados como quimiossensores frente a cátions metálicos em solução. Observou-se que, para o grupo de compostos testados, a presença de Cu (II) promove o aparecimento de uma banda de absorção que aumenta sua intensidade com o aumento da concentração do metal. A banda pode estar associada à formação de complexos entre líquido iônico e metal e pode ser usada para identificar e quantificar a presença do metal em solução. Por fim, outro grupo dos líquidos iônicos sintetizados foi testado frente ao reconhecimento de enantiômeros através da emissão de fluorescência. No entanto, ao interagir semelhantemente com os pares de enantiômeros, os compostos não são eficazes de enantiodiferenciar os compostos.

This work presents the synthesis of eighteen new L-cysteine amino acid-based chiral ionic liquids, which is a simple, abundant and low-cost starting material. The ionic liquids are different in terms of connector chains between the chiral portion and the cationic ring (amide or ester); the cationic ring itself (1,2-dimethylimidazolium, 1- methylimidazolium or pyridinium); and/or the anions (bromide or N-triflate). The synthetic route includes the use of distinct nucleophilic substitutions, esterification and reduction reactions. The reactional steps were achieved with high and moderate yields. The photophysical properties of the synthesized compounds were studied using visible and ultraviolet absorption spectroscopy as well as fluorescence spectroscopy. The photophysical profiles are in agreement with previous results in the literature, indicating associated species formation, and showing unexpected behavior for ionic liquids precursors, that are also fluorescent. In addition, some of the compounds were tested as chemosensors for metallic cations. All tested compounds can be used as chemosensors to Cu(II). When the metal is added, it promotes a new absorption band that enhances its intensity in higher Cu(II) concentrations. This absorption band may be associated with complex formation between the ionic liquid and the metal. Also, it runs to identify and quantify the Cu(II) in solution. Finally, another group of compounds was employed for enantiomeric recognition, but as they interact in the same way with both enantiomers of each tested pair, they cannot be applied for that.