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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/5414
Tipo: | Dissertação |
Título: | Mecanismo de transferência protônica em compostos benzotiazóicos: um estudo teórico-experimental |
Autor(es): | Laner, Jean Nunes |
Primeiro Orientador: | Ceretta, Eduardo Moreira |
1° Membro da banca: | Ceretta, Eduardo Moreira |
2° Membro da banca: | Fagan, Solange Binotto |
3° Membro da banca: | Flores, Wladimir Hernandez |
Resumo: | Trata-se de uma investigação de compostos benzotiazóicos no estado sólido com ênfase na fluorescência por transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT), mecanismo que pode causar grandes deslocamentos Stokes e intensas emissões quando comparadas as de fluoróforos tradicionais. Caracterizou-se teórico-experimentalmente derivados da família de benzazóis, especificamente as espécies de heterocíclos fotoluminescentes 2-(4’-aminofenil) benzotiazol – 4HBSN e o 2-(4’-amino-2’-hidroxifenil) benzotiazol – 4HBS. Para caracterização dos processos fotofísicos, utilizaram-se técnicas experimentais de absorção no ultravioleta e emissão de fluorescência, enquanto os estudos vibracionais fundamentaram-se em análises de espectroscopia Raman e infravermelho (FT-IR). Paralelamente, empregaram-se métodos de cálculos teóricos baseados na teoria do funcional de densidade (DFT), nível de teoria B3LYP/TZVP, com o propósito de auxiliar nas interpretações dos resultados experimentais e obter informações adicionais por meio da construção de superfície de energia potencial (PES) dos sistemas, inspeção de orbitais de fronteira e distribuição de carga eletrônica, além da verificação de alterações de força das ligações intramoleculares de hidrogênio durante o processo de ESIPT. Verificou-se de forma experimental deslocamento de Stokes de 92 nm para 4HBS (estrutura com provável ESIPT) e de 31 nm para 4HBSN (não possui ESIPT) o que representa concordância com a literatura. Contribuição exclusiva de vibração OH (hidroxila presente em 4HBS), envolvida na transferência protônica, foi observada em 3047cm-1 (Raman) e 3224 cm-1 (FT-IR). Teoricamente, realizou-se a análise conformacional das espécies e se obteve as respectivas estruturas moleculares otimizadas. A PES da molécula 4HBS reportou uma barreira de ativação de 10,5 kcal/mol. Os orbitais de fronteira indicaram que as transições HOMO à LUMO em ambas espécies ocorre de orbital ligante (π) à anti-ligante (π*), de modo que 4HBS é mais reativa que 4HBSN, os quais apresentaram diferença de energia de 4,00 e 4,12 eV, respectivamente. O conjunto de análises apontou para a existência de ESIPT na molécula 4HBS, enquanto 4HBSN pode ter sua fotoluminescência influenciada por ligações intermoleculares. |
Abstract: | This is an investigation of benzothiazoic compounds in the solid state with emphasis on fluorescence by excited state intramolecular proton transfer (ESIPT), a mechanism that can cause large Stokes displacements and intense emission when compared to traditional fluorophores. Have been characterized theoretically and experimentally derivatives of the benzazole family, specifically the species of photoluminescent heterocycles 2- (4'- aminophenyl) benzothiazole - 4HBSN and 2- (4'-amino-2'-hydroxyphenyl) benzothiazole - 4HBS. To characterize the photophysical processes, experimental techniques of absorption in the ultraviolet and fluorescence emission were used, while the vibrational studies were based on analyzes of Raman and infrared spectroscopy (FT-IR). At the same time, were used theoretical calculation methods based on the density functional theory (DFT), theory level B3LYP / TZVP, in order to assist in the interpretation of experimental results and to obtain additional information through the construction of a potential energy surface (PES) of the systems, inspection of frontier orbitals and distribution of electronic charge, in addition to the verification of changes in strength of intramolecular hydrogen bonds during the ESIPT process. Stokes' displacement from 92 nm to 4HBS (structure with probable ESIPT) and from 31 nm to 4HBSN (does not have ESIPT) was verified, which is in agreement with the literature. Exclusive contribution of OH vibration (hydroxyl present in 4HBS), involved in proton transfer, was observed at 3047 cm-1 (Raman) and 3224 cm-1 (FT-IR). Theoretically, a conformational analysis of the species was performed and obtained optimized molecular structures. The PES of the 4HBS molecule reported an activation barrier of 10.5 kcal / mol. The frontier orbitals indicated that the HOMO to LUMO transitions in both species occur from ligand (π) to anti-ligand (π *), so that 4HBS is more reactive than 4HBSN, which presented an energy gap of 4.00 and 4.12 eV, respectively. The set of analyzes pointed to the existence of ESIPT in the 4HBS molecule, while 4HBSN may have its photoluminescence influenced by intermolecular bonds. |
Palavras-chave: | Espectroscopia Fotoluminescência ESIPT DFT Spectroscopy Photoluminescence |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal do Pampa |
Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
Campus: | Campus Bagé |
Curso: | Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais |
Citação: | LANER,Jean Nunes. Mecanismo de transferência protônica em compostos benzotiazóicos: um estudo teórico-experimental .71f.: il. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2020. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5414 |
Data do documento: | 25-Set-2020 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais |
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