00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/7307
Tipo: Dissertação
Título: Síntese e caracterização de novos polímeros conjugados derivados de tiofeno-pirrol-tiofeno (SNS) ligados aos corantes azo alaranjado de metila e vermelho de metila
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of new conjugated polymers derived from thiophene-pirrol-thiophene (SNS) linked to methyl red and methyl orange azo dyes
Autor(es): Silva, Luís Paulo Alves da
Primeiro Orientador: Lima, Dimas José da Paz
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Ribeiro, Adriana Santos
metadata.dc.contributor.referee1: Figueiredo, Isis Martins
metadata.dc.contributor.referee2: Navarro, Marcelo
Resumo: A busca por novas tecnologias voltadas para área de dispositivos optoeletrônicos como dispositivos eletrocrômicos e displays vem ganhando atenção da indústria e entre pesquisadores devido a crescente aplicação de polímeros conjugados como camada opticamente ativa nesses dispositivos. As principais propriedades dos polímeros conjugados estão relacionadas a possibilidade de manipulação em suas características elétricas e ópticas mediante a modificações nas suas estruturas químicas. Tais mudanças podem ser realizadas por meio de acoplamentos na estrutura monomérica a diferentes grupos funcionais, tais como grupos eletrodoadores e/ou eletroretiradores ou ainda pelo processo de copolimerização. Dentre as metodologias alternativas relatadas na literatura destacamos em particular a síntese dos monômeros derivados de tiofeno-pirrol-tiofeno (SNS) que vêm ganhando destaque por apresentarem uma estrutura ‘trimérica’ que garante potenciais de oxidação intermediários entre seus constituintes (pirrol e tiofeno) e fornece possibilidades de funcionalização por meio do átomo de nitrogênio, tornando-os candidatos para uso como materiais eletrocrômicos. Além disso, produz precursores poliméricos centrossimétricos que procura minimizar o efeito estérico do substituinte central por meio de espaçadores tiofenos. Uma das formas de funcionalização consiste na preparação de sistemas híbridos com a inserção de um corante orgânico na unidade monomérica do polímero visando modificar as propriedades ópticas. Neste trabalho dois novos monômeros derivados de tiofeno-pirrol-tiofeno (SNS) ligados aos corantes azo alaranjado de metila (AM) (pKa = 3,46) e vermelho de metila (VM) (pKa = 4,85) foram sintetizados por meio das reações de substituição nucleofílica acílica (95% de rendimento) e de acoplamento de Steglich (92% de rendimento), respectivamente. Todos os compostos foram caracterizados por RMN1H, RMN13C e FTIR. Os filmes de Poli(SNS-AM) e Poli(SNS-VM) foram obtidos por meio eletroquímico a partir da técnica voltametria cíclica em uma solução contendo 0,01 M do monômero constituinte e 0,1 M do eletrólito suporte (C4H9)4NBF4 em ACN utilizando uma velocidade de varredura de 20 mV.s-1 e faixa de potencial de 0,0 V a 0,7 V. Os filmes foram caracterizados por espectrovoltametria cíclica em uma solução livre de monômero contendo 0,1 M de (C4H9)4NBF4 em ACN e apresentaram comportamento eletrocrômico com mudança de coloração amarelo no estado desdopado (0,0 V) à magenta no estado dopado (0,65 V) para o Poli(SNS-AM) e amarelo no estado desdopado (0,0 V) à magenta no estado dopado (0,60 V) para o Poli(SNS-VM). Com os experimentos de espectrocronoamperometria de duplo salto foi possível a obtenção de alguns respectivos parâmetros eletrocrômicos: Eg = 2,23 eV e T% = 23% (1010 nm) para o Poli(SNS-AM) e Eg = 2,20 eV e T% = 13% (1016 nm) para o Poli(SNS-VM). Além disso, estudo de estabilidade frente ao processo de dopagem/desdopagem apresentou uma considerável perda de estabilidade do material quando submetido a 100 ciclos. A fim de investigar a influência das propriedades ópticas frente a vapores de ácido e base, os filmes Poli(SNS-AM) e Poli(SNS-VM) foram expostos a vapores de HCl e etilenodiamina. Os filmes de Poli(SNS-AM) e Poli(SNS-VM) apresentaram coloração magenta quando expostos ao vapor de HCl retornando a sua coloração amarelada quando expostos ao vapor de etilenodiamina. As características dos filmes os tornam materiais promissores para aplicação como camada ativa em dispositivos optoeletrônicos, sensores de ópticos de pH como também filmes de derivados de Poli(SNS) com coloração magenta ainda pouco relatado na literatura.
Abstract: The search for new technologies for optoelectronics such as electrochromic devices and displays has been gaining attention in among industrial and research fields due to the growing application of conjugated polymers as an optically active layer in these devices. The main properties of conjugated polymers are related to the possibility of manipulation in their electrical and optical characteristics through changes in their chemical structures. Such changes can be made through couplings in the monomeric structure to different functional groups, such as electron donor and/or electron withdrawing groups or even by the copolymerization process. Among the alternative methodologies reported in the literature, we highlight in particular the synthesis of thiophene-pyrrole-thiophene (SNS) monomers due to their 'trimeric' structure that guarantees intermediate oxidation potentials between their constituents (pyrrole and thiophene) and provides possibilities for functionalization through the nitrogen atom, making them candidates for use as electrochromic materials. In addition, it produces centrosimetric polymeric precursors that seek to minimize the steric effect of the central substituent through thiophene spacers. One of the forms of functionalization is the preparation of hybrid systems with the insertion of an organic dye in the monomeric unit of the polymer in order to modify the optical properties. In this work, two new SNS monomers linked to the azo dyes methyl orange (AM) (pKa = 3.46) and methyl red (VM) (pKa = 4.85) were synthesized by nucleophilic acyl substitution reaction (95% yield) and Steglich coupling reaction (92% yield), respectively. All compounds were characterized by 1H NMR, 13C NMR and FTIR. The films of Poli (SNS-AM) and Poli (SNS-VM) were obtained by electrochemical polymerization (cycly voltammetry technique) in a solution containing 0.01 M of the constituent monomer and 0.1 M of the supporting electrolyte (C4H9)4NBF4 in ACN using a scan rate of 20 mV.s-1 and potential range from 0.0 V to 0.7 V. The films were characterized by cyclic spectrovoltammetry in a monomer-free solution containing 0.1 M of (C4H9)4NBF4 in ACN and showed electrochromic behavior between yellow color in the undoped state to magenta in the doped state. With the double-step spectrochronamperometric experiments, was possible to obtain some respective electrochromic parameters: Eg = 2.23 eV and ΔT% = 23% (1010 nm) for Poli (SNS-AM) and Eg = 2.20 eV and ΔT% = 13% (1016 nm) for Poli (SNS-VM). In addition, a stability study of the doping / undoping process showed a considerable loss of stability of the material when subjected to 100 cycles. In order to investigate the influence of optical properties against acid and base vapors, the Poli (SNS-AM) and Poli (SNS-VM) films were exposed to HCl and ethylenediamine vapors. The films of Poli (SNS-AM) and Poli (SNS-VM) showed a magenta color when exposed to HCl vapor, returning to a yellow color when exposed to ethylene diamine vapor. The characteristics of the films make them promising materials for application as active layer in optoelectronic devices, since for our knowledge Poly (SNS) derivatives with magenta color are scarce, and for optical sensor of pH.
Palavras-chave: Eletrocromismo
Polimerização eletroquímica – Magenta
Dispositivios optoeletrônicos
Propriedades ópticas
Electrochromism
electrochemical polymerization
devices
optical properties
magenta
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: SILVA, Luís Paulo Alves da. Síntese e caracterização de novos polímeros conjugados derivados de tiofeno-pirrol-tiofeno (SNS) ligados aos corantes azo alaranjado de metila e vermelho de metila. 2020. 124 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7307
Data do documento: 18-fev-2020
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