Síntese e estudo fotofísico de heterociclos de conjugação estendida como potenciais sensores ópticos

Abstract

As cianinas são uma classe de corantes orgânicos que vem ganhando destaque, principalmente na sua aplicação como sensores ópticos e como marcadores celulares, devido à sua ampla faixa de absorção e emissão na região espectral. Assim, este trabalho de conclusão de curso apresenta a síntese de uma classe de heptametenos cianinas catiônicas substituídas na posição meso, bem como a sua caracterização por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio e carbono (RMN de ¹H e de ¹³C). Com o intuito de analisar a resposta dessa classe de corantes em solventes com diferentes polaridades, os compostos foram investigados através da técnica de espectroscopia de absorção e emissão na região do visível ao infravermelho próximo (Vis-NIR). Observou-se que embora as moléculas sintetizadas (17-18) apresentem variação do máximo de absorção com a polaridade do solvente, não é observada uma tendência para este comportamento. Mesmo assim, estas apresentam uma importante resposta em solventes polares próticos, além da formação de agregados do tipo H, independentemente da polaridade do solvente. Com isso foi realizado um estudo mais aprofundado do comportamento no estado fundamental e excitado através das relações de Lippert-Mataga, sendo possível mensurar o momento de dipolo através de misturas de solventes em diferentes proporções entre acetonitrila e 1,4-dioxano. Assim, foi possível constatar que os compostos apresentam um maior momento de dipolo quando se encontram no estado fundamental. Desta forma, os compostos sintetizados foram estudados para a aplicação como quimiossensores colorimétricos na adulteração de etanol com metanol.

Cyanine are important organic dyes in the optical sensor field and targeted imaging agent, due their large spectral range of absorption and emission. In this way, this work presents the synthesis of a series cationic heptamethine cyanine substituted at the meso position, as well their characterization by ¹H and ¹³C NMR. In order to better characterize their photophysical behaviour, these compounds were investigated by absorption and emission spectroscopy in visible to the near infrared (Vis-NIR) using organic solvents with different polarities. Despite the observed changes on the absorption maxima, the solvent polarity was not able to tailor the location of these maxima. However, these dyes presented some important response in polar protic solvents. Moreover, it also could be observed that these compounds could aggregate in solution to form H-aggregates). The Lippert-Mataga relation, indicates that these compounds present higher dipole moment in the ground state in comparison with the excited state. Based on these results, the compounds were studied as optical sensors to investigate ethanol adulteration with methanol.