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II. PARTE EXPERIMENTAL
II.1. Reagentes e Solventes
Carbonato de sódio (Synth), bicarbonato de sódio (Synth), nitrito de sódio
(Cinética Química), cloreto de estanho (Qeel), cloreto de cálcio (Cinética Química),
sulfato de magnésio (Synth), sulfato de sódio (Cinética Química), permanganato de
potássio (Synth), m-bissulfito de sódio (Synth), 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina (Aldrich),
ftalimida de potássio (Aldrich) e hidroxisuccinimida (Aldrich) foram utilizados sem
tratamento prévio.
Ácido triflúoracético (TFA) (Aldrich), ácido sulfúrico (Merck), ácido clorídrico
(Merck), ácido nítrico (Merck), hidróxido de amônio (Merck) foram utilizados sem
tratamento prévio.
Meso-(tetrakis-fenil) porfirina (TPP) foi obtida de duas fontes, uma comercial da
Aldrich que foi utilizada sem tratamento prévio e a outra sintetizada em nosso laboratório
e purificada por cromatografia em coluna.
Todas as purificações descritas a seguir foram realizadas segundo Armarego e
Perrin1:
Etanol (Synth, Merck) foi deixado em CaCl2 por 12 horas, refluxado com iodo e
magnésio e posteriormente destilado.
Metanol (Synth) foi deixado em CaCl2 por 12 horas refluxado com iodo e magnésio
e posteriormente destilado.
Clorofórmio (Synth ou Merck), diclorometano (Synth ou Merck) e tetracloreto de
carbono (Merck) foram lavados duas vezes com água destilada, e secos em CaCl2, sendo
então destilados. Outros tratamentos mais específicos foram realizados, sendo descritos
ao longo do texto.
Dimetilformamida (DMF) (Merck ou Aldrich) foi seca com MgSO4 (já ativado em
mufla à 200o C) por 24 horas e destilada à pressão reduzida de 6 mmHg, na ausência de
luz e recolhida a 42o C. DMF seca foi obtida pela destilação à pressão reduzida utilizando
o solvente previamente purificado em presença de hidreto de sódio.
Cloreto de tionila (Merck) foi destilado previamente a uso.
Trietilamina (Aldrich ou Vetec) foi previamente seca em KOH e destilada na
presença de CaH2.
1,4 dioxano (Aldrich) foi tratado passando-o por uma coluna de alumina neutra
(já ativada anteriormente por 4 horas à 250 0C), em uma proporção de 90 g de alumina
para 200 mL de solvente. Em seguida, foi feito um refluxo por 4 horas na presença de
sódio metálico e então destilado sob argônio.
Piridina (Grupo Química) utilizada foi seca com KOH e destilada.
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Tetra-hidrofurano (THF) foi purificado em duas etapas: inicialmente foi realizada
uma destilação simples; o THF previamente destilado foi mantido sob refluxo na presença
de benzofenona e sódio metálico e então redestilado.
Foram utilizadas placas de TLC (“thin layer chromatography”, cromatografia em
camada delgada) de alumina neutra (Merck) e sílica gel (Merck) suportadas em alumínio.
Para os procedimentos de cromatografia em coluna foram utilizados sílica gel (Aldrich) e
óxido de alumina (Merck).
II.2. SÍNTESE DAS PORFIRINAS FUNCIONALIZADAS
II.2.1 Síntese da [5-(p-nitrofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina (NO2PTriPP) pela
Reação de Nitração da TPP utilizando Ácido Trifluoracético (TFA)/NaNO22
Em um balão de 25 mL contendo 100 mg de TPP dissolvida em 10 mL de TFA,
foram adicionados 20 mg de NaNO2. A mistura reacional foi mantida sob vigorosa
agitação por 3 minutos à temperatura ambiente. Com o intuito de parar a reação, foram
adicionados 100 mL de água gelada e então os produtos foram extraídos com
diclorometano (6x 25 mL). As porções de diclorometano foram reunidas e lavadas duas
vezes com 25 mL de solução saturada de carbonato de sódio e a seguir duas vezes com
25 mL água destilada. A mistura em diclorometano foi seca em CaCl2 e após filtração o
solvente foi eliminado por roto-evaporação, sendo obtido os produtos da reação.
Foram feitos vários testes com o intuito de melhorar o rendimento desta reação e
evitar que produtos secundários se formem:
TESTE 1
Em um balão de 25 mL contendo 50 mg de TPP dissolvidas em 5 mL de TFA foram
adicionados 10 mg de NaNO2. A reação permaneceu sob agitação por um minuto e meio
à temperatura ambiente.
TESTE 2
Em um balão de 25 mL contendo 50 mg de TPP dissolvidas em 5 mL de TFA foram
adicionados 6 mg de NaNO2. A reação permaneceu sob agitação por três minutos à
temperatura ambiente.
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TESTE 3
Em um balão de 10 mL contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 mL de TFA foram
adicionados 3 mg de NaNO2. A reação permaneceu sob agitação por um minuto à
temperatura ambiente.
TESTE 4
Em um balão de 10 mL contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 mL de TFA foram
adicionados 3 mg de NaNO2. A reação permaneceu sob uma mistura refrigerante
preparada com 20 g de Na2CO3 para 100 g de gelo moído alcançando uma temperatura
de 0oC agitando por 12 minutos. A análise cromatográfica foi feita a cada dois minutos.
TESTE 5
Em um balão de 10 mL contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 mL de TFA foram
adicionados 3 mg de NaNO2. A reação permaneceu sob banho de gelo à 10oC sob
agitação por 8 minutos. A análise cromatográfica foi feita a cada minuto.
TESTE 6
Em um balão de 10 mL contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 mL de TFA foram
adicionados 1,5 mg de NaNO2. A reação permaneceu sob agitação por um minuto à
temperatura ambiente. A análise cromatográfica foi feita a cada trinta segundos.
TESTE 7
Em um balão de 10 mL contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 mL de TFA foram
adicionados 5 mg de NaNO2. A reação permaneceu sob agitação por 3 minutos a 0oC (foi
utilizada uma mistura refrigerante preparada com 20 g de Na2CO3 para 100 g de gelo
moído no qual foi inserido o balão de reação). A análise cromatográfica foi feita a cada
um minuto.
II.2.2 Síntese de [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina (NH2PTriPP)2,3
Em um balão de duas bocas de 10 mL foram adicionados 40 mg da mistura de
produtos da reação de nitração da TPP, 6 mL de HCl e 0,109 g de SnCl2. A solução foi
mantida sob agitação, em atmosfera de argônio à 65 ºC durante 2 horas. A reação pode
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ser considerada heterogênea pelo fato da não solubilização total da porfirina ao longo da
reação. Com o intuito de parar a reação, foram adicionados 60 mL de água fria e só
então a reação foi neutralizada com hidróxido de amônio até o pH 8. Os produtos foram
extraídos com diclorometano. A fase de diclorometano foi lavada com água e então seca
em CaCl2. Após filtração o sólido foi recuperado pela eliminação do solvente por roto-
evaporação. A separação dos produtos foi realizada por cromatografia em coluna
utilizando como fase estacionária sílica gel e como eluente clorofórmio ou diclorometano.
II.2.3. Síntese da [5-(p-hidróxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina (OHPTriTP)4
Em um balão de 250 mL contendo 125 mL de ácido propiônico aquecido foram
adicionados, 1,15 g de p-hidroxibenzaldeído e 3,3 mL de p-tolualdeído. A seguir foram
adicionados 2,6 mL de pirrol. Após a adição do pirrol a mistura reacional foi mantida em
refluxo por 40 minutos. O balão foi colocado em banho de água até atingir a temperatura
ambiente e depois deixado em geladeira por cerca de 8 horas.
O material pastoso formado foi filtrado sob pressão reduzida e o material sólido
lavado repetidamente com etanol. O sólido foi então deixado em estufa a 60ºC por 6
horas.
A OHPTriTP foi obtida por separação cromatográfica em coluna, utilizando sílica
gel (60-230 mesh) sendo utilizado diclorometano como eluente.
II.3 Síntese de porfirinas com o espaçador bromoacetila.
As reações abaixo foram realizadas por adaptação do método descrito para a
porfirina [5-(o-aminofenil),10,15,20-tris-(pentafluorfenil)]porfirina5.
II.3.1 Síntese da [(5-p-(N-bromoacetil)aminofenil)-10,15,20-tris-(fenil)]porfirina (BrAcNHPTriPP)
Foram adicionados 50 mg de [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina
(NH2PTriPP) e 11 µL de brometo de bromoacetila em um balão de 25 mL contendo 10 mL
de diclorometano seco (seco com CaCl2 e destilado de P2O5). Esta solução permaneceu
sob agitação durante 30 minutos à temperatura ambiente e então foram adicionados
mais 6 µL de brometo de bromoacetila, permanecendo a reação sob agitação por mais 30
minutos. Para finalizar a reação, foram adicionados 50 mL de água destilada. A fase
orgânica foi lavada quatro vezes com água destilada sendo observada a mudança da
coloração da fase orgânica de verde para púrpura já na primeira lavagem. Pela análise da
placa de TLC (sílica), observou-se que o produto formado fica ligeiramente mais retido na
placa que a porfirina sem espaçador (NH2PTriPP).
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A purificação deste composto foi feita por cromatografia em coluna, utilizando
uma proporção de 800 g sílica para 1 g de porfirina, e diclorometano como eluente.
II.3.2 Síntese da [(5-p-(bromoacetato de fenila)-10,15,20-tris-(fenil)]porfirina (BrAcPTriPP)
Foram adicionados 75 mg de [5-(p-hidroxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina
(OHPTriTP) e 15 µL de brometo de bromoacetila em um balão de 25 mL contendo 12 mL
de diclorometano (seco com CaCl2 e destilado de P2O5). Esta solução permaneceu sob
agitação durante 30 minutos à temperatura ambiente e então adicionou-se mais 7 µL de
brometo de bromoacetila permanecendo a reação sob agitação por mais 30 minutos.
Para finalizar a reação, foram adicionados 50 mL de água destilada. A fase orgânica foi
lavada 4 vezes com água destilada onde a coloração mudou de verde para púrpura já na
primeira lavagem. Pela análise da placa de TLC (sílica), observou-se que o produto
formado fica menos retido na placa que a porfirina sem o espaçador (OHPTriTP).
A purificação deste composto foi feita por cromatografia em coluna, utilizando
uma proporção de 1000 g sílica para 1 g de porfirina, e diclorometano como eluente.
II.4 SÍNTESE DAS BIPIRIDINAS FUNCIONALIZADAS
II.4.1 Síntese da 4,4’-(diácidocarboxilico)-2,2’-bipiridina (DCABipy) Rota 1 - Oxidação do composto 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina utilizando permanganato de potássio6. Em um balão de 250 mL foram adicionados 3,5 g de 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina
(DMbipy) em 190 mL de ácido sulfúrico 25% (V/V). Posteriormente esta solução foi
esfriada à 5 0C e então adicionou-se 7,0 g de permanganato de potássio. Esta solução foi
mantida sob banho de gelo durante 30 minutos sob vigorosa agitação. Após esses 30
minutos, o banho de gelo foi retirado e somente quando a temperatura estabilizou, foram
adicionados mais 7,0 g de permanganato de potássio. A mistura foi então mantida sob
refluxo por 12 horas. Após o refluxo foi adicionado m – bissulfito de sódio para eliminar o
excesso de permanganato. A solução foi resfriada em banho de água e gelo e então
filtrada à vácuo.
Para retirar o produto secundário (mono-ácidocarboxílico-bipiridina) formado na
reação foi feito um refluxo do sólido por 5 horas com 100 mL solução de ácido nítrico e
água destilada (1:1). Após este período de refluxo, adicionou-se 200 mL de água
destilada e foi feita uma filtração a vácuo. O produto obtido foi recristalizado dissolvendo
o sólido em uma solução saturada de bicarbonato de sódio seguido de precipitação por
adição de ácido clorídrico até pH 4. O sólido foi filtrado á vácuo, lavado com água e seco
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ao ar e posteriormente mantido em estufa à 60ºC por 12 hs antes de ser armazenado em
recipiente adequado. Massa obtida: 2,18 g; rendimento: 47%.
Rota 2 - Oxidação do composto 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina utilizando dicromato de potássio7.
Primeiramente foram adicionados 5,0 g de 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina (DMBipy)
em 125 mL de ácido sulfúrico sob agitação vigorosa. A agitação foi mantida sendo então
adicionados 24,0 g de dicromato de potássio em pequenas porções. Durante a adição do
dicromato a temperatura do meio reacional foi mantida em torno de 75 oC, sendo
utilizado um banho de gelo para controlar a temperatura. Após a adição total do
dicromato, e quando a temperatura do meio reacional atingiu a temperatura ambiente, a
mistura foi transferida para um béquer contendo 800 mL de água deionisada, sendo
observada a formação de precipitado. O precipitado foi recuperado através de filtração à
vácuo, sendo obtido um sólido ligeiramente amarelado. Para eliminar vestígios de
monoácido-bipiridina, o sólido foi refluxado em 170 mL de solução de HNO3 50% por 4
horas. Adicionou-se 1L de água destilada sendo novamente obtido um precipitado. O
precipitado foi recuperado através de uma filtração à vácuo, lavou-se o sólido com água
e por último acetona. O sólido foi finalmente seco ao ar, mantido em estufa à 60ºC por
12 hs e então armazenado em recipiente adequado. Massa obtida: 6,4 g; rendimento:
96%.
II.4.2 Síntese da 4,4’-dietilester-2,2’-bipiridina (DEEBipy)7,8,9
Nesta reação foram adicionados 1,1 g de 4,4’ diácido-2,2’-bipiridina (DCABipy),
23,3 mL de etanol seco e 2,2 mL de ácido sulfúrico em um balão de 50 mL. Esta mistura
foi refluxada por 24 horas ou até ser observada a dissolução completa do sólido. O
conteúdo do balão foi então transferido para um béquer contendo 100 mL de água
deionisada, sendo observada a formação de material precipitado. Esta suspensão foi
basidificada até pH 8 com solução de NaOH 25%. O sólido obtido foi extraído da
suspensão com diclorometano. A solução em diclorometano foi seca sob sulfato de sódio
e o solvente então eliminado por roto-evaporação. O sólido obtido foi recristalizado de
etanol. Massa obtida: 0,94 g; rendimento: 70%.
II.4.3 Síntese da 4,4’-dihidroximetil-2,2’-bipiridina (DHyMBipy)8
Em um balão de 250 mL foram adicionados 1,0 g de 4,4’-dietilester-2,2’-bipiridina
(DEEBipy), 3,2 g de borohidreto de sódio e 100 mL de etanol anidro. A mistura foi
mantida sob refluxo por 5 horas. Quando o sistema atingiu a temperatura ambiente
foram adicionados 70 mL de solução aquosa saturada de cloreto de amônio. Assim que
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esta solução foi adicionada houve liberação de gás, sendo obtida uma solução rósea
transparente. Após a adição do cloreto de amônio a solução foi mantida sob agitação por
mais 30 minutos. O etanol foi roto-evaporado, e a solução resultante tratada com acetato
de etila (5 x 30 mL) para extrair o produto de reação. A fase orgânica foi seca com
sulfato de sódio e depois roto-evaporada., O sólido obtido foi dissolvido em metanol e
filtrado em uma funil contendo sílica. A sílica foi lavada várias vezes com metanol. Após
eliminação do solvente por rotoevaporação foi obtido um sólido branco. Massa obtida:
0,72 g; rendimento: 53%.
II.4.4 Síntese da 4,4’-dibromometil-2,2’-bipiridina (DBMBipy)
Rota 1: Reação da 4,4’-dimetil–2,2’- bipiridina com NBS10
Em um balão de duas bocas de 125 mL foram adicionados 1 g de 4,4’ dimetil -
2,2’ bipiridina, 2 g de N-bromosuccinimida (NBS), 93 mg de peróxido de benzoila e 40
mL de tetracloreto de carbono recém destilado. Todos os reagentes sólidos foram
previamente secos em sistema Abderhalden na presença de P2O5 sob vácuo e
aquecimento. O balão foi então submetido à ação da luz produzida por um holofote
contendo uma lâmpada de halógena de 500 W. O aquecimento da lâmpada faz com que
o sistema entre em refluxo, tendo sido mantida atmosfera de argônio e vigorosa agitação
por um período de 4 horas. Um indicativo do término da reação é o aparecimento de
material sólido da suspensão que permanece flutuando na superfície, indicando que o
bromo do reagente n-bromosuccinimida já foi liberado, ficando apenas a n-succinimida,
que flutua por ser menos densa que o solvente. Ao término da reação, coloca-se em
banho de gelo para posterior filtração para a retirada da succinnimida. O filtrado tem um
aspecto límpido e amarelado. Parte desta solução foi rotaevaporada formando assim
precipitados que então foram filtrados e o sólido foi analisado por RMN (solvente CCl4),
indicando ~ 95% de pureza. O rendimento aproximado desta reação foi de 7%.
Rota 2: Reação da dihidróximetil-bipiridina (DHyMBipy) com ácido bromídrico11
Em um balão de 10 mL foram adicionados 100 mg de 4,4’-dihidroximetil-2,2’-
bipiridina, 0,75 mL de ácido bromídrico 48% e 0,25 mL de ácido sulfúrico. Esta solução
foi refluxada por 6 horas (~90 0C) sendo observado o desenvolvimento de uma coloração
laranja translúcida à medida que se iniciou o refluxo. Após o término do refluxo foram
adicionados 5 mL de água destilada e o pH foi ajustado em 7,0 utilizando solução aquosa
de NaOH. Após o ajuste do pH a solução torna-se rósea e é observada a formação de
material sólido precipitado, que foi então filtrado à vácuo e lavado com água. Após
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lavagem e secagem ao ar obtem-se um sólido róseo. Massa obtida: 0,10 g; rendimento:
65%.
II.4.5 Síntese da 4,4’-diftalimidilmetil-2,2’-bipiridina (DPhatMBipy)12
Em um balão de 50 mL de duas bocas foram adicionados 100 mg de 4,4’-
dibromometil-2,2’-bipiridina (DBMBipy), 720 mg de ftalimida de potássio e 6 mL de DMF
(seco com sulfato de magnésio e destilado sob NaH) na presença de nitrogênio passado
por tubo secante contendo sílica gel e cloreto de cálcio. A solução permaneceu sob
agitação vigorosa por 2 horas à 65 0C. Adicionou-se então 40 mL de água destilada,
sendo o produto extraído com diclorometano. A fase orgânica foi lavada com solução de
NaOH 0,2 M e posteriormente com água destilada. Esta fase foi seca com sulfato de sódio
e depois de roto-evaporada, obteve-se um sólido branco.
II.4.6 Síntese da 4,4’-diaminometil-2,2’ bipiridina (DAMBipy)13
Em um balão de 10 mL foram adicionados 60 mg de 4,4’-
diftal imidilmeti l-2,2’-bipiridina (DftaMBiPy), 0,2 mL de hidrazina e 6,0 mL
de etanol. Esta solução foi refluxada por 7 horas. Foram então adicionados
20 mL de solução saturada de NaCl e posteriormente o pH foi ajustado até
12 com solução de NaOH 50%. O produto foi extraído com diclorometano
(4 x 40 mL) sendo a fase orgânica posteriormente seca com sulfato de
sódio. O solvente foi roto-evaporado e obteve-se um produto pastoso de
cor amarelada.
II.4.7 Síntese da 4,4’-dicloreto de ácido-2,2’-bipiridina (DACBipy)14
Em um balão de 10 mL foram adicionados 200 mg de 4,4’-diácido carboxílico-2,2’-
bipiridina (DCABipy) e 3,0 mL de cloreto de tionila na presença de argônio. Esta solução
foi refluxada por 36 horas (ou até a dissolução completa do sólido), obtendo-se uma
solução amarelada e translúcida. Depois de roto-evaporado o solvente, o sólido formado
foi seco à vácuo de 2 mmHg na presença de P2O5 à temperatura ambiente.
Massa obtida: 0,21 g; rendimento: 97%.
II.4.8 Síntese da 4,4’-disuccinimidil-2,2’-bipiridina (DSucBipy)15,16
Em um balão de 25 mL foram adicionados 400 mg de DCABipy, 0,32 g de N-
hidroxi-succinimida e 9,2 mL de 1,4 dioxano. Esta solução foi resfriada a 10 0C e
adicionou-se 0,3 mL de piridina. A reação permaneceu sob vigorosa agitação por 2 horas
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a temperatura ambiente. O solvente foi removido a vácuo e o sólido resultante foi lavado
com acetonitrila.
Esta reação também foi realizada na ausência de solvente, utilizando como base
trietlamina ao invés de piridina.
II.4.9 Síntese da 4-etilcarboxilato-4’-ácido carboxílico-2,2’-bipiridina (EtCa-
CABipy)17,18
Nesta reação adicionou-se 200 mg de 4,4’-dietilester-2,2’-bipiridina (DEEBipy) em
9,0 mL de etanol (seco com cloreto de cálcio e destilado com o reagente de Grignard).
Esta suspensão foi refluxada e só então adicionou-se vagarosamente a solução contendo
37 mg de KOH em 3,5 mL de etanol. A reação foi refluxada por 6 horas sob agitação
vigorosa. Depois de roto-evaporado o solvente, o sólido formado foi dissolvido em água e
posteriormente acidificado com HCl até pH 6, formando assim um precipitado floculento
que foi filtrado à vácuo e seco por 12 horas em dessecador à vácuo na presença de CaCl2
Massa obtida: 0,161 g; rendimento: 90%.
II.4.10 Síntese da 4-etilcarboxilato-4’-cloreto de ácido-2,2’-bipiridina (EtCa-
ACBipy)17,18
Nesta reação foram adicionados 161 mg de 4-etilcarboxilato-4’-ácido carboxílico-
2,2’-bipiridina (EtCa-CABipy), 60 mL de diclorometano (seco com cloreto de cálcio e
destilado com P2O5) e 122 mg de PCl5. Esta solução foi mantida em refluxo por 3 horas e
agitada vigorosamente. Depois de roto-evaporado o solvente, obteve-se um sólido que
foi dissolvido em 6 mL de benzeno (seco com P2O5), a solução resultante foi refluxada
novamente por 20 minutos na presença de carvão ativo. Foi realizada uma filtração à
quente para retirar o carvão ativo, sendo obtido o sólido no filtrado à medida que ocorre
o resfriamento do filtrado. Este sólido foi seco à vácuo de 3 mmHg, na presença de P2O5
à 80 0C.
Massa obtida: 0,09 g; rendimento: 53%.
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II.5 REAÇÕES PARA A OBTENÇÃO DOS COMPOSTOS BISPORFIRINAS-
BIPIRIDINA
II.5.1 Reações utilizando a [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina
(NH2PTriPP)
II.5.1.1 Reação com 4,4’-dicloreto de ácido-2,2’-bipiridina (DACBipy)
TESTE 1
Em um balão de duas bocas de 10 mL foram adicionados 20 mg de NH2PTriPP, 4,5
mg de carbonato de potássio, 9 mg de DACBipy e 1 mL de diclorometano. A reação foi
mantida à temperatura ambiente por 8 horas. A evolução da reação foi feita a cada uma
hora, em placa cromatográfica (CCD) de sílica utilizando-se clorofórmio como eluente.
O conteúdo do balão foi transferido para um funil de separação e então lavada
com água destilada por quatro vezes. Puderam ser observadas no funil de separação a
formação de três fases, a primeira fase de diclorometano, uma segunda fase de aspecto
oleoso e a terceira fase que corresponde à fase aquosa. As fases de diclorometano e a
oleosa foram coletadas e deixadas com MgSO4 por 12 horas, sendo então o material
separado do secante por filtração simples. Após eliminação do solvente por roto-
evaporação, o material obtido de cada fase foi analisado em placas CCD de sílica.
TESTE 2
Em um balão de 10 mL foram adicionados 14 mg de NH2PTriPP, 1,5 mL de
diclorometano, 900 µL de piridina e por último, 4,8 mg de DACBipy . Deixou-se reagir por
4 horas à temperatura ambiente e por 2 dias em refluxo. Adicionou-se mais 1 mL de
diclorometano e mais 500 µL de piridina e deixou-se por mais um dia sob refluxo. Trata-
se de uma reação heterogênea, uma vez que o composto da bipiridina não solubiliza ao
longo da reação. O conteúdo do balão foi transferido para um funil de separação e então
lavada com água destilada duas vezes (50 mL), com solução saturada de carbonato de
sódio (50 mL) e novamente com água (50 mL). Deixou-se a fase orgânica em Na2SO4 por
12 horas e posteriormente foi feita uma filtração simples para recuperar a fase orgânica,
sendo o sólido obtido por roto-evaporação do solvente. O sólido obtido foi analisado em
placas CCD de sílica.
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TESTE 3
Em um balão de 10 mL foram adicionados 14 mg de NH2PTriPP, 1,5 mL de DMF,
300 µL de trietilamina e por último, 4,8 mg de DACBipy. Deixou-se reagir por 1 hora à
temperatura ambiente, observaram-se vários precipitados, portanto a solução foi
aquecida e conseqüentemente os precipitados foram se dissolvendo e então a solução foi
deixada por 2 dias em refluxo. Foi feita uma análise a cada 12 horas, roto-evaporando o
DMF, dissolvendo o precipitado em clorofórmio e aplicando em placa cromatográfica CCD
de sílica (eluente: clorofórmio), constatando-se a formação de vários produtos.
TESTE 4
Em um balão de 10 mL foram adicionados 4 mg de DCABipy e 4 mL de cloreto de
tionila recém destilado. Esta suspensão foi refluxada por 24 horas (ou até a dissolução
completa do sólido). O cloreto de tionila foi rotoevaporado e o produto obtido sem
nenhuma purificação foi utilizado na etapa seguinte. No mesmo balão da reação anterior
contendo o DACBipy foram adicionados 24,7 mg de NH2PTriPP, 4 mL de diclorometano
seco e destilado e 2 mL de trietilamina. A solução resultante permaneceu em refluxo
durante 4 horas. O solvente foi eliminado por rotoevaporação e o sólido obtido analisado
por CCD de sílica.
O sólido obtido na reação foi transferido para um erlemeyer e adicionado
diclorometano contendo 2% de metanol. Esta mistura foi mantida sob agitação por uma
hora sendo posteriormente filtrada. O sólido obtido após a filtração foi purificado por CCD
preparativa utilizando como fase estacionária sílica 70-230 mesh, 60 Å (Aldrich) em
placas de vidro. Para a aplicação da amostra nas placas, o sólido foi dissolvido na menor
quantidade possível de THF. Após a aplicação as placas foram levadas à estufa para a
eliminação do THF e então realizada uma primeira corrida utilizando uma mistura de
diclorometano contendo 2% de metanol. Foi realizada uma segunda corrida na qual a
polaridade do solvente foi aumentada, utilizando-se uma mistura de diclorometano
contendo 10% de metanol.
O produto que fica retido próximo ao ponto de aplicação da amostra na placa
cromatográfica foi extraído utilizando-se mistura diclorometano-20%metanol ou THF.
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II.5.1.2 Reação com 4,4’-disuccinimidil-2,2’-bipiridina (DSucBipy)
TESTE 1
Em tubo de Schlenk já saturado com nitrogênio (passado por uma linha secante
com sílica e cloreto de cálcio) foram adicionados 16 mL de THF (recém destilado), 10,7
mg de NH2PTriPP e 3 mg de DSucBipy. Os reagentes utilizados foram secos em
Abderhalden a vácuo na presença de P2O5. A reação foi mantida por 18 horas sob
refluxo, sob atmosfera de nitrogênio e vigorosa agitação. O THF foi roto-evaporado, o
sólido foi dissolvido em acetato de etila e lavado com solução aquosa de NaOH. Foi seco
com sulfato de magnésio, roto-evaporado e fez-se uma purificação em coluna de alumina
com acetato de etila.
TESTE 2
Idêntico ao teste 1, porém a reação foi mantida por 5 dias ao invés de 18 horas.
TESTE 3
Em um balão de 10 mL foram adicionados 1,5 mL de diclorometano, 16 mg de
NH2PTriPP e 4,5 µL de trietil-amina. 5,2 mg da DSucBipy foram dissolvidos em 2 mL de
diclorometano que foi adicionado vagarosamente no balão já contendo a porfirina e a
trietilamina. Os reagentes foram adicionados sob argônio e refluxados por 24 horas. O
diclorometano foi roto-evaporado, o sólido foi dissolvido em acetato de etila e lavado
com solução aquosa de NaOH. Foi seco com sulfato de magnésio, roto-evaporado e fez-
se uma purificação em coluna de alumina com acetato de etila.
II.5.1.3 Reação com 4,4’-dibromometil-2,2’ bipiridina (DBMBipy)
Em um balão de 50 mL foram adicionados 20 mg de NH2PTriPP, 3,6 mg de
DBMBipy, 4 mg de carbonato de potássio e 30 mL de DMF (seco com sulfato de magnésio
e destilado em presença de hidreto de sódio). Todos os reagentes sólidos foram
previamente secos à vácuo de 2 mmHg na presença de P2O5 à 60 0C. A reação
permaneceu sob agitação à 65 0C durante 24 horas.
Após roto-evaporação do solvente à pressão reduzida, o sólido foi dissolvido em
clorofórmio, esta solução foi então lavada com água e posteriormente a fase orgânica foi
seca sob MgSO4, sendo o sólido obtido por roto-evaporação do clorofórmio.
45
II.5.2 Reações utilizando a [5-(p-hidróxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina
(OHPTriTP)
II.5.2.1 Reação com a 4,4’-disuccinimidilester-2,2’-bipiridina (DSucBipy)
Em tubo de Schlenk já saturado com nitrogênio (passado por uma linha secante
com sílica e cloreto de cálcio) foram adicionados 16 mL de THF, 11 mg de OHPTriTP e 3,2
mg de DSucBipy. Os reagentes utilizados foram secos em Abderhalden à vácuo na
presença de P2O5. A reação foi mantida por 18 horas sob refluxo, com nitrogênio e
vigorosa agitação. O THF foi roto-evaporado, o sólido obtido foi então dissolvido em
acetato de etila e lavado com solução aquosa de NaOH. A solução em THF foi deixada em
sulfato de magnésio por 24 horas, sendo o sólido obtido por roto-evaporado, após a
filtração do secante. Com o sólido obtido foi realizado um procedimento de cromatografia
em coluna utilizando acetato de etila como eluente.
II.5.2.2 Reação com a 4,4’-dibromometil-2,2’ bipiridina (DBMBipy)
TESTE 1
Em um tubo de Schelenk foram adicionados na presença de nitrogênio 15 mL de
DMF, 10 mg de OHPTriTP, 2,1 mg da DBMBipy e 1 µL de trietil amina. A reação
permaneceu sob refluxo e agitação durante 48 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo
da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD.
TESTE 2
Em um tubo de Schelenk foram adicionados na presença de nitrogênio 15 mL de
DMF, 10 mg de OHPTriTP, 2,1 mg de DBMBipy e 1,0 g de carbonato de potássio. A
reação permaneceu sob refluxo e agitação durante 48 horas. Alíquotas foram retiradas
ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em TLC.
TESTE 3
Em um balão de 2 mL foram adicionados na presença de nitrogênio 0,5 mL de
DMF, 10 mg de OHPTriTP, 2,1 mg de DBMBipy e 10 mg de carbonato de potassio. A
reação permaneceu sob refluxo e agitação durante 48 horas. Alíquotas foram retiradas
ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em TLC.
46
II.5.3 Reações utilizando as porfirinas contendo o espaçador
bromoacetila
II.5.3.1 Reação entre [(5-p-(N-bromoacetil)aminofenil),10,15,20-tris-
(fenil)]porfirina (BrAcNHPTriPP) e 4,4’-dihidroximetil-2,2’-bipiridina
(DHyMBipy)
TESTE 1
Em um balão de 25 mL foram adicionados 12 mg de BrAcNHPTriPP, 1,2 mg de
DHyMBipy, 1,4 mg de carbonato de potássio e 16 mL de DMF (seco com sulfato de
magnésio e destilado em presença de hidreto de sódio). Todos os reagentes sólidos
foram previamente secos à vácuo de 2 mmHg na presença de P2O5 à 60 0C. A reação
permaneceu sob agitação à 65 0C durante 20 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo
da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD.
TESTE 2
Em um balão de 50 mL foram adicionados 14,4 mg de BrAcNHPTriPP, 1,7 mg de
DHyMBipy, 10 mL de trietil amina seca e 10 mL de DMF (seco com sulfato de magnésio e
destilado em presença de hidreto de sódio). Todos os reagentes sólidos foram
previamente secos à vácuo de 2 mmHg na presença de P2O5 à 60 0C. A reação
permaneceu sob agitação à 65 0C durante 12 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo
da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD.
II.5.3.2 Reação entre [(5-p-(bromoacetato de fenila),10,15,20-tris-
(fenil)]porfirina (BrAcPTriPP) e 4,4’-dihidroximetil-2,2’-bipiridina (DHyMBipy)
Em um balão de 50 mL foram adicionados sob argônio 20 mg de BrAcPTriPP, 1,8
mg de DHyMBipy, 2,3 mg de carbonato de potássio e 25 mL de DMF anidro. A reação
permaneceu sob agitação à 65 0C durante 12 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo
da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD.
II.6 Metalação da BisPBipy com Zn(II)
Em um balão de 250 mL foram adicionados 30 mg de BisPBipy, 100 mL de
clorofórmio e 6 mL de solução de metanol saturada com acetato de zinco. Esta solução
47
foi mantida em refluxo sob vigorosa agitação durante 1 hora. A reação foi acompanhada
por espectroscopia UV-VIS e já nos primeiros quinze minutos houve mudança espectral.
Assim que o meio reacional atingiu a temperatura ambiente, foram adicionados 100 mL
de água destilada e a fase orgânica foi coletada e seca com MgSO4. Após filtração o
sólido foi recuperado pela eliminação parcial do solvente por roto-evaporação e então
recristalizado de acetonitrila a 0o C (mistura refrigerante CaCO3/gelo). A suspensão foi
centrifugada à 12.000 rpm a 5o C, formando assim o “pellet”, que foi recuperado e seco
em Abderhalden.
II. 7 Instrumentação e Procedimentos
As análises elementares de C, H e N foram realizadas pela Central Analítica do IQ-
USP.
Os espectros de massa foram gentilmente obtidos no laboratório do Prof. Marcos
N. Eberlin do IQ-UNICAMP.
Os espectros eletrônicos de absorção foram registrados no espectrofotômetro
HP8453, utilizando cubetas de quartzo de caminho ótico 10 mm e capacidade de 3 mL.
Os espectros de emissão foram registrados no espectrofluorímetro SPEX-
Fluorolog-2 modelo FL212, duplo feixe com monocromador 0,22m, equipado com uma
fotomultiplicadora Hamamatsu R928 e operado através do software DM3000F. A
excitação da amostra é feita com uma lâmpada de Xe 450W. Todos os espectros
apresentados foram corrigidos em função da resposta da fotomultiplicadora, uma vez que
sua sensibilidade não é linear em função do comprimento de onda.
Os rendimentos quânticos de fluorescência foram determinados a partir do
“optical dilute method”19, utilizando soluções com absorbância entre 0,040 a 0,100 nos
comprimentos de onda usados para a excitação, para minimizar eventuais efeitos de
auto-absorção e filtro interno. Como amostra padrão utilizou-se TPP em benzeno (Φfl
=0,13)20.
Os espectros de emissão à 77 K foram realizados em tubos de quartzo de 5 mm
de diâmetro, contendo solução das porfirinas de concentração 5x10-6 M em THF.
48
Os estudos da interação das bisporfirinas-bipiridina com os íons metálicos foram
realizados através de titulações espectrofotométricas e espectrofluorimétricas.
Tipicamente, cubetas contendo 2,50 mL de solução (1x10-6 M a 5x10-6 M) da
bisporfirina-bipiridina em THF foram titulados com soluções estoque do respectivo íon
metálico. Nas titulações espectrofotométricas foram utilizadas soluções dos íons
metálicos em THF contendo 10% de água sendo que a concentração das soluções
estoque variaram de 1x10-3 M a 3x10-3 M, dependendo do íon metálico em questão.
Procedimento similar foi realizado para as titulações espectrofluorimétricas, utilizando-se
porém, soluções estoque na faixa de concentração de 5x10-4 a 1x10-3 M.
Em todas as titulações foram utilizadas soluções estoque recém preparadas e as
alíquotas foram introduzidas nas cubetas através de micropipetas. Os espectros foram
registrados após 2 minutos da adição de cada alíquota e as soluções nas cubetas foram
mantidas sob agitação magnética.
As soluções estoques foram preparadas à partir dos seguintes sais dos íons
metálicos: Co(NO3)2.6H2O; Cu(NO3)2.3H2O; NiCl2.6H2O; ZnSO4.7H2O; FeSO4.3H2O.
O complexo [Eu(tta)3(H2O)2] ([bis(aquo)-tris(tenoiltrifluoracetonato)] Eu3+) foi
gentilmente cedido pelo prof. Hermi F. de Brito do IQ-USP.
III. RESULTADOS E DISCUSSÃO
III.1 Síntese das porfirinas mono-funcionalizadas
III.1.1 Síntese de [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina (NH2PtriPP)
A obtenção de porfirinas mono-funcionalizadas com grupos reativos é essencial
para a formação de ligações com bipiridinas bis-funcionalizadas para gerar as respectivas
bisporfirinas. Um grupo reativo conveniente ligado à estrutura da porfirina é uma função
amina, uma vez que uma amina pode reagir, por exemplo, com um cloreto de ácido, ou
um haleto de alquila, formando respectivamente uma amida e o produto de alquilação da
amina.
Utilizamos como porfirina precursora a NO2PtriPP ([5-(p-nitrofenil)-10,15,20-
trifenil)]porfirina) que origina a NH2PtriPP, pela redução do grupo nitro utilizando cloreto
de estanho em meio ácido.
49
Figura III.1. Representação esquemática da obtenção da mono-aminofenilporfirina NH2PtriPP pela redução do grupo nitro-fenil da NO2PtriPP utilizando cloreto de estanho(II).
Esta porfirina precursora foi obtida inicialmente pela nitração da TPP (tetra-
fenilporfirina) utilizando ácido nítrico ou misturas ácido nítrico/ácido sulfúrico21. Os
principais problemas encontrados neste método foram a falta de reprodutibilidade, sendo
obtidos diferentes graus de nitração para a mesma condição reacional, e uma
porcentagem relativamente alta de decomposição da porfirina.
Uma vez que a nitração da TPP empregando ácido nítrico não mostrou-se
conveniente, utilizamos então um método reportado recentemente2, que relata a síntese
de nitrofenilporfirinas, com altos rendimentos e regioseletividade, utilizando nitrito de
sódio em ácido trifluoracético.
Reproduzimos este método, nas condições descritas para a obtenção do produto
mono-nitrado, entretanto, não foram obtidos os rendimentos relatados de 80-90%.
Nestas condições (vide parte experimental) observamos que, à medida em que ocorre
um consumo da TPP, ao invés do aumento da quantidade de produto mono-nitrado,
ocorre concomitantemente a formação dos produtos di-nitrados.
H
HNN
NN
NH2SnCl2
H+
H
HNN
NN
NO2
NO2PtriPP NH2PtriPP
50
Figura III.2. Estrutura dos dois isômeros dos produtos di-nitrados da TPP (tetrafenil-
porfirina).
Realizamos então, vários testes, alterando o tempo, a temperatura e a quantidade
de nitrito de sódio utilizados nas reações, na tentativa de obter o produto mono-
substituído em maior quantidade sem a formação dos outros produtos de nitração. Os
resultados particulares de cada teste não serão discutidos, porém a melhor condição
encontrada é aquela em que a reação é realizada à temperatura ambiente, excesso de
aproximadamente 2 equivalentes de nitrito de sódio em relação à TPP e o tempo de
reação deve ser de um minuto. Nestas condições, não são formados os produtos di-
nitrados e a conversão da TPP em NO2PtriPP é de aproximadamente 60%. Tempos
maiores de reação acarretam somente em um aumento da quantidade de produto di-
nitrado. Outros aspectos relevantes são: a) nestas condições a reação apresenta uma
boa reprodutibilidade; b) não são observadas quantidades significativas de produtos de
decomposição da porfirina e c) fica evidenciado pelo grande número de testes que
realizamos que os rendimentos descritos na literatura não são obtidos e não
correspondem ao descrito para este método de nitração.
Portanto, desta forma os dois produtos contidos no meio reacional são a TPP e a
NO2PTriPP. A separação destes dois produtos utilizando cromatografia em coluna, não é
simples devido a menor solubilidade dos produtos nitrados e pelo fato dos dois produtos
apresentarem Rfs próximos.
Realizamos então a redução da nitroporfirina diretamente na mistura, uma vez
que a TPP não reage com o agente redutor (SnCl2). A redução ocorre de forma
quantitativa, não sendo observada em placas TLC a presença de NO2PTriPP.
A mistura TPP/NH2PTriPP é mais facilmente separada, devido principalmente a
maior diferença de Rf entre estes dois componentes, sendo a TPP eluída primeiro e em
H
HNN
NN
NO2
NO2
H
HNN
NN
NO2
NO2
51
seguida com uma boa separação desenvolve-se a banda da NH2PTriPP. Este
comportamento foi particularmente observado nas placas CCD.
A separação cromatográfica em coluna destas misturas após a redução,
entretanto, apresentou de forma geral um comportamento anômalo. Entre as diversas
colunas que foram realizadas desenvolveram-se as bandas esperadas para a TPP e a
NH2PTriPP, porém à medida que o procedimento cromatográfico transcorria era
observada a formação de um produto de cor verde que seguia à frente das bandas das
duas porfirinas, sendo que em várias colunas as bandas desdobraram-se em duas ou
mais bandas de coloração esverdeada. Outro aspecto foi o da retenção de uma
quantidade apreciável de material no topo da coluna.
Outro fato curioso foram os resultados das placas CCD das frações recolhidas das
colunas cromatográficas. Frações de cor violeta (cor esperada para estas porfirinas) ao
serem aplicadas nas placas desenvolviam-se como produtos de cor verde.
Soluções de porfirinas de cor verde normalmente são associadas à formação da
correspondente forma mono ou diácida.
H
HNN
NNH
H
+
+
H
HNN
NN2 H
+
Figura III.3. Representação da forma diácida do macrociclo porfirínico pela protonação da porfina.
Espectros UV-Vis das amostras recolhidas mostraram a existência de duas bandas
uma na região de 420 nm esperada para a TPP e NH2PTriPP e outra banda de menor
intensidade na região de 445 nm, indicando à princípio, uma mistura da base livre da TPP
e NH2PtriPP e da respectiva forma diácida. Tratamentos de amostras com solução de
bicarbonato ou carbonato, revelaram que o espectro de absorção apresentava a banda
da região de 420 nm (base livre) e apenas uma ligeira banda na região de 450 nm.
Portanto, através destes testes concluímos que o solvente utilizado (clorofórmio)
deveria estar ácido, resultando na formação da espécie mono ou diácida. O clorofórmio
purificado (vide Parte Experimental) foi então tratado com solução de NaHCO3, água,
seco e novamente destilado. Este tratamento não surtiu efeito, sendo observado o
mesmo tipo de comportamento tanto em coluna como nos espectros UV-Vis. Foram
testados então clorofórmios de várias procedências, tendo estes sido exaustivamente
52
purificados, entretanto, não ocorreu alteração do comportamento nas separações. Um
tratamento posterior com Na2S2O3 foi realizado, sem efeitos significativos.
Uma vez que o tratamento do solvente não resultou em mudança significativa do
comportamento descrito anteriormente, a fase estacionária foi lavada com água Millipore
e ativada em mufla. O tratamento da fase estacionária também não resultou em
alterações do comportamento do sistema.
Substituímos o clorofórmio por diclorometano (que também foi purificado de
diversas formas) como o eluente nos procedimentos descritos, também sem resultados
significativos.
Uma vez que diversos tratamentos foram realizados com o intuito de eliminar
possíveis fontes de acidez nos solventes e na fase estacionária, realizamos um estudo
mais detalhado da TPP em solução.
Um fato que inicialmente chamou nossa atenção foi a persistência de uma banda
na região de 450 nm de soluções em clorofórmio que haviam sido tratadas com NaHCO3
e posteriormente foi verificado que esta banda aumentava a sua intensidade com o
decorrer do tempo.
Foram registrados espectros sucessivos de soluções recém preparadas em
clorofórmio e observamos que a banda em 420 nm diminui significativamente enquanto
que a banda em 450 nm aumenta em função do tempo. A variação espectral pode ser
observada na Fig.III.4.
380 390 400 410 420 430 440 450 460 470
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
10s
20
30
40
50
1min
1min10
1min20
1min30
1min40
1min50
2min
2min10
2min20
2min30
2min40
15minAbso
rbâ
ncia
λ (nm)
Figura III.4. Espectros de absorção da TPP em clorofórmio em função do tempo.
53
A figura III.4 mostra a variação espectral da TPP em clorofórmio em função do
tempo indicando a existência de um ponto isosbéstico bem definido em 435 nm e que
após 15 minutos a banda Soret mostra uma drástica redução de sua intensidade, e que a
espécie predominante é a que apresenta absorção em 445 nm. A análise da região das
bandas Q (figura III.5) revela por sua vez uma característica importante, de que as
bandas Qy(1,0) e Qy(0,0) não apresentam deslocamentos de seus máximos de absorção
(os máximos em 515 e 550 nm, são mantidos) e que a intensidade de absorção diminui
em função do tempo. A banda Qx(1,0) sofre um deslocamento batocrômico (590 nm para
600 nm) ocorrendo um aumento gradual na intensidade de absorção, porém um
aumento não muito pronunciado. Finalmente, e talvez o fato mais importante, a banda
Qx(0,0) não apresenta um deslocamento significativo de seu máximo de absorção (658
nm), porém ocorre um aumento pronunciado da intensidade de absorção em função do
tempo.
480 510 540 570 600 630 660 690
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
Ab
so
rbâ
ncia
λ (nm)
10s
20
30
40
50
1min
1min10
1min20
1min30
1min40
1min50
2min
2min10
2min20
2min30
2min40
15min
Figura III.5. Espectros de absorção na região das bandas Q da TPP em clorofórmio em
função do tempo.
O fato de que ainda são observadas quatro bandas Q, revela que não ocorre a
protonação do macrociclo porfirínico, mas que existe outro processo em solução. A
protonação dos nitrogênios pirrólicos da base livre da TPP implica na mudança de
simetria de D2h para D4h, logo é esperado não só o deslocamento da banda Soret como
também a redução do número de bandas Q, de quatro para duas bandas22. O fato da
existência de quatro bandas Q, associado à presença de uma banda Qx(0,0) com maior
absortividade molar que as demais é um indicativo de um processo de redução nos
54
pirróis, como a formação de um clorin22 (que normalmente também apresenta a
coloração verde).
NN
NN
H
H
H H
H
H
Figura III. 6 Estrutura da clorin TPP
Este mesmo tipo de comportamento espectral foi observado em diclorometano,
sendo que a conversão é aparentemente mais eficiente, uma vez que como pode ser
observado nas figuras III.7 e III.8 a variação espectral obtida após 2,5 minutos não
difere apreciavelmente do espectro de absorção obtido após 15 minutos, e que o
desaparecimento da banda Soret é quase completo após 15 minutos. O espectro na
região das bandas Q é mais definido que no caso dos espectros obtidos em clorofórmio
sendo possível observar um ponto isosbéstico em 590 nm (figura III.8).
380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480
0,0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7 10 seg
20 seg
30 seg
40 seg
50 seg
1 min
1 min 10 s
1 min 20 s
1 min 30 s
1 min 40 s
1 min 50 s
2 min
2 min 10 s
2 min 20 s
2 min 30 s
2 min 40 s
15 min
Absorb
ân
cia
λ (nm)
Figura III.7. Espectros de absorção da TPP em diclorometano em função do tempo.
55
480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
10 seg
20 seg
30 seg
40 seg
50 seg
1 min
1 min 10 s
1 min 20 s
1 min 30 s
1 min 40 s
1 min 50 s
2 min
2 min 10 s
2 min 20 s
2 min 30 s
2 min 40 s
15 min
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.8. Espectros de absorção na região das bandas Q da TPP em diclorometano em função do tempo.
A conversão espectral também se mostrou dependente da presença de luz sendo
que amostras recém preparadas deixadas no escuro, revelaram uma baixa taxa de
conversão quando registrado o primeiro espectro, sendo que à medida que espectros
sucessivos são registrados observa-se novamente a variação espectral.
380 390 400 410 420 430 440 450 460 470
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 s
30 s
1 min
1 min 30 s
2 min
2 min 30 s
3 min
3 min 30 s
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.9. Espectros de absorção da TPP em diclorometano após 15 minutos da preparação da solução mantida ao abrigo de luz (linha preta). Os outros espectros foram registrados em tempos regulares como indicado na figura.
56
Provavelmente a pequena variação espectral observada após 15 minutos da
amostra mantida no escuro, é devida a ação fotoquímica decorrente da incidência de luz
no momento de registrar o espectro de absorção, uma vez que o sistema “diode array”
apresenta uma energia de incidência de luz relativamente intensa fornecida pelo pulso
das lâmpadas de deutério e tungstênio. Este fato pôde ser comprovado analisando a
variação espectral obtida em amostras recém preparadas deixadas sobre a bancada em
contato com luz ambiente por 15 minutos que apresentaram uma maior taxa de
conversão que a deixada ao abrigo de luz, porém menor que as amostras às quais foram
registrados espectros em intervalos sucessivos. Portanto, os registros de 10 em 10
segundos correspondem a irradiações sucessivas e evidenciam que um processo
fotoquímico encontra-se associado à transformação da TPP.
Transformações também ocorrem em tetracloreto de carbono, porém não é
observada uma diminuição significativa da banda Soret na medida em que aumenta a
intensidade da banda em 445 nm (figura III.10).
250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
0,0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
Ab
so
rbâ
ncia
λ (nm)
Figura III.10. Espectros de absorção da TPP em tetracloreto de carbono em função do tempo, medidas feitas a cada 10 segundos.
Para tornar a descrição e a discussão dos resultados deste tópico mais direta,
abaixo são apresentadas outras informações relevantes:
a) A utilização de solventes purificados pelos diversos métodos mencionados ou
diretamente das fontes comerciais não altera de forma significativa os resultados
previamente mencionados.
57
b) Resultados similares foram obtidos com a TPP sintetizada em nosso laboratório ou
obtida de fontes comerciais.
c) Amostras de NH2PTriPP apresentam um comportamento similar ao apresentado pela
TPP.
Abaixo são mostradas algumas reações de decomposição do clorofórmio iniciadas
pela luz23:
(i) CHCl3 (hν)→ Cl• + •CHCl2
(ii) Cl• + CHCl3 → HCl + •CCl3
(iii) •CHCl2 + CHCl3 → CH2Cl2 + •CCl3
Na presença de oxigênio o radical triclorometil reage formando peróxidos como
representado abaixo23:
(iv) •CCl3 + O2 → CCl3OO•
(v) CCl3OO• + CHCl3 → CCl3OOH +
•CCl3
Algumas particularidades das reações mostradas acima são que:
a) A etapa inicial da decomposição do clorofórmio, representada em (i) ocorre apenas
com irradiação com luz ultravioleta abaixo de 260 nm.
b) A decomposição é uma seqüência em cadeia, uma vez que, os produtos radicalares
formados na etapa fotoquímica inicial (i), Cl• e •CHCl2 reagem posteriormente com o
clorofórmio, levando a sua decomposição em outros produtos.
c) A etapa (ii) mostra que existe a formação de HCl.
d) Um esquema similar de reações iniciadas pela luz ocorre para o diclorometano.
Uma correlação entre os dados espectrais apresentados pela TPP e a seqüência de
reações mostrada acima para a decomposição do clorofórmio não é simples e direta.
A decomposição do solvente (clorofórmio/diclorometano) durante a realização dos
espectros sucessivos da TPP, poderia ser justificada pela incidência de luz ultravioleta
58
proveniente da lâmpada de deutério. Uma vez iniciada a decomposição do solvente, uma
série de reações pode ocorrer com a TPP em solução (vide abaixo). Entretanto, as
variações espectrais da TPP são observadas mesmo quando as amostras são deixadas
sob luz ambiente onde a incidência de luz UV (<260 nm) é praticamente inexistente.
Logo, parece que de alguma forma a TPP deve estar sensibilizando o processo de
decomposição dos solventes halogenados com luz na região do visível.
Como já mencionado acima as características espectrais na região das bandas Q,
em particular a existência de uma banda Qx(0,0) de absortividade molar maior que as
demais bandas Q, são características da formação de um clorin, que poderia estar sendo
gerado pelo radical triclorometil que pode atuar como redutor23,24. A maior parte dos
estudos nos quais são reportadas as características espectrais dos clorins fica restrita à
região das bandas Q, entretanto em um dos primeiros estudos do isolamento de clorin
TPP, Dorough25 apresenta o espectro total UV-Vis, onde pôde ser constatado que a
posição da banda Soret não muda significativamente em relação à posição encontrada na
TPP (420 nm). Portanto, a banda centrada em 445 nm observada nos espectros de
absorção utilizando solventes clorados não deve estar associada à formação de clorin
TPP, mas sim a uma outra espécie.
Amostras de TPP em solventes clorados ao serem rotoevaporadas, resultaram em
um sólido verde mantendo, portanto, a cor apresentada em solução. A redissolução deste
sólido em solventes não clorados como tolueno ou benzeno mostraram que a solução
apresenta uma coloração violeta e registros dos espectros UV-Vis destas soluções
revelaram o perfil espectral esperado para a TPP, mesmo sendo registrados espectros
sucessivos como indicado anteriormente para os solventes halogenados (Fig.III.11).
250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
0,0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
2,4
Ab
so
rbâ
ncia
λ (nm)
Figura III.11. Espectro de absorção da TPP em benzeno obtido da rotoevaporação de solução de TPP em CHCl3 previamente submetidas à luz. Os espectros sucessivos em benzeno são coincidentes. As linhas indicadas (1 a 5) encontram-se sobrepostas no espectro e equivalem a espectros registrados de 30 em 30 segundos.
59
A regeneração do espectro esperado para a TPP em benzeno após a simples
rotoevaporação do CHCl3 indica que uma espécie de redução como o clorin não deve
estar efetivamente sendo formada. A transformação de uma porfirina em um clorin não
pode ser considerada como uma transformação reversível, sendo que a conversão de um
clorin na respectiva porfirina só ocorre em condições especiais. Caso um clorin fosse
efetivamente formado nos solventes halogenados, o perfil espectral desta espécie deveria
ser mantido em benzeno ou tolueno. O conjunto de resultados descritos acima são à
princípio contraditórios em relação a espécie que se forma nos solventes halogenados e
poder-se-ia especular sobre a eventual formação de um aduto entre um dos produtos de
decomposição do solvente (uma espécie eletrofílica) e a TPP, aduto este que não seria
estável quando se elimina o solvente halogenado e se coloca o sólido em
benzeno/tolueno. Entretanto, espectros UV-Vis de alíquotas de soluções de TPP em
clorofórmio expostas à luz adicionadas à cubetas contendo benzeno, ainda mostram a
existência da banda em 445 nm e a banda Qx(0,0) de maior intensidade na região das
bandas Q, que persistem em função do tempo.
Solventes halogenados são comumente utilizados no estudo da TPP e vários de
seus derivados, sendo que não temos conhecimento do relato de fenômenos similares
para estes compostos.
Encontramos apenas um único estudo no qual existem algumas evidências de que
a octaetilporfirina é protonada e forma-se o respectivo florin em clorofórmio ou
diclorometano na presença de luz26. As condições experimentais nas quais ocorrem estes
fenômenos, entretanto, diferem de forma significativa das condições de nossos estudos:
a) A protonação e a possível formação de florin só ocorrem na presença de grandes
quantidades de p-benzoquinonas halogenadas (fluoranil, cloranil, bromanil).
b) Transformações apreciáveis são obtidas após longos períodos de irradiação (ao menos
1 hora), sob ação de uma fonte externa de luz.
Neste estudo envolvendo a octaetilporfirina (figura III.12), a decomposição dos
solventes halogenados é atribuída a uma reação do estado triplete da p-benzoquinona
halogenada com o solvente, sendo que tentativas de isolamento do respectivo octaetil-
florin não foram bem sucedidas sendo obtido o correspondente produto de abertura de
anel, a octaetilbilindiona.
60
OEP OEP-Florin
X= F, Cl, Br
O
O
X
X
X
X
H
HNN
NN H
HNN
NN
H H
H+
Figura III.12. Estruturas da octaetilporfirina (OEP), octaetilflorin e das p-benzoquinonas halogenadas.
Este comportamento inesperado inicialmente constatado durante os
procedimentos cromatográficos da separação da NH2PTriPP, resultou em uma grande
quantidade de trabalho adicional, uma vez que o comportamento em coluna sugeria que
além dos produtos esperados outros compostos se apresentavam na mistura a ser
separada. Mesmo para frações que eram recolhidas das colunas cromatográficas de uma
banda bem definida, de cor púrpura e com Rf condizente com o esperado para a TPP ou
NH2PTriPP, ao serem aplicadas em placas de CCD, originavam mais de uma banda, o que
era interpretado como uma fração que não havia sido efetivamente separada. Isto levou
a uma purificação exaustiva e desnecessária dos solventes CHCl3 e CH2Cl2, assim como
da fase estacionária, tendo sido testados materiais de diversas procedências. Antes da
constatação de que após a rotoevaporação do solvente halogenado a porfirina obtida era
a esperada, foram realizados procedimentos cromatográficos nos quais se evitou o
emprego de CHCl3/CH2Cl2 utilizando misturas benzeno:metanol ou tolueno:metanol, em
que além do fato da separação ser mais trabalhosa (as bandas se desenvolvem
lentamente, ocorrendo posteriormente o alargamento da banda), recorre na manipulação
prolongada e em maior quantidade de solventes potencialmente mais tóxicos.
Portanto, considerando todo o trabalho envolvido na separação e na tentativa de
entender este comportamento inesperado, foi consumida uma grande quantidade de
tempo que prejudicou o andamento do projeto, pois tratava-se da porfirina
funcionalizada necessária para a reação com as bipiridinas.
Apesar destes inconvenientes, os resultados descritos sugerem uma possível
aplicação da TPP e/ou outros derivados porfirínicos, seja na detecção ou na possível
decomposição de solventes clorados, com implicações importantes em questões
ambientais. Pretendemos em momento oportuno continuar estes estudos com o intuito
de esclarecer os processos que levam às alterações espectroscópicas descritas para a TPP
61
em solventes halogenados.
Estes resultados também são indicativos das possíveis causas da falta de
reprodutibilidade em muitos sistemas porfirínicos descritos na literatura.
A NH2PTriPP obtida na separação cromatográfica foi recristalizada de soluções de
metanol. O precipitado foi isolado, seco em Abderhalden e caracterizado por análise
elementar (Calculado: C81,6;H5,1;N10,8 Encontrado: C81,99;H5,18;N10,23) e RMN,
sendo obtido o perfil esperado para os sinais de todos os prótons da molécula
(Fig.III.13).
H
HNN
NN
NH2
a
a
b
bb
b
b
be
f
f
e
d
dd
d
d
d
d
dd
cc
cc
c
c
hh
g
0.952
4
3.202
5
3.227
3
1.000
0
3.525
0
1.026
1
0.667
1
4.819
8
3.229
7
0.572
4
0.785
9
(ppm) -3.5 -2.5 -1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5
Figura III.13. Espectro de H RMN da NH2PTriPP em CDCl3.
CHCl3
H2O
TMS
hg
fe
c
b
a
d
62
III.1.2 Síntese de [5-(p-hidroxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina (OHPTriTP)
Uma vez que estávamos encontrando dificuldades na obtenção da NH2PTriPP,
optamos obter neste ínterim, um outro derivado porfirínico mono-substituído com um
grupo funcional hidroxila. O grupo hidroxila, assim como o grupo amino, reage com
cloretos de ácido e haletos de alquila, originando ésteres e éteres respectivamente.
A OHPTriTP foi obtida pela reação de condensação entre pirrol e aldeídos
substituídos como indicado esquematicamente abaixo.
H
HNN
NN
OH
CH3
H3C
CH3
N
COH
CH3
COH
OH
4 3 1+ +
Figura III.14. Reação entre pirrol e aldeídos substituídos na formação da OHPTriTP.
Apesar da estequiometria utilizada ser a que leva à formação do produto
porfirínico mono-hidroxilado (OHPTriTP), formam-se no meio reacional uma série de
outras porfirinas como ilustrado na Fig.III.15.
R1= R2= R3= R4= CH3
R1= R2= CH3; R3= R4= OH
R1= R3= CH3; R2= R4= OH
R1= R2= R3= CH3; R4= OH
R1= R2= R3= R4= OH
H
HNN
NN
R1
R2
R3
R4
Figura III.15. Possíveis produtos porfirínicos formados na reação de condensação entre pirrol, p-hidroxobenzaldeído e p-tolualdeído.
63
Estas reações de condensação produzem também produtos de polimerização e
produtos cíclicos porfirínicos não totalmente oxidados (clorins, florins etc.), levando a um
baixo rendimento do produto desejado.
A OHPTriTP foi obtida com rendimentos da ordem de 7% após separação
cromatográfica, rendimentos estes que podem ser considerados bons para este tipo de
reação de obtenção de porfirinas assimétricas por condensação entre pirrol e aldeídos. A
separação cromatográfica da OHPTriTP é dificultada pela baixa solubilidade da amostra
que é isolada do piche que se forma na reação, sendo que o primeiro produto que elue
da coluna é a tetra-tolilporfirina (TTP), e a segunda fração a OHPTriTP e no topo da
coluna ficam retidos os outros produtos. Observa-se que esta fração de OHPTriTP ainda
contém TTP, sendo então recromatografada até ser obtida sem contaminações de TTP.
Diferentemente do que foi descrito para a separação da NH2PTriPP, não foi
observada uma quantidade apreciável de material esverdeado na medida em que as
bandas se desenvolveram na coluna. Apenas na porção final das bandas, quando o
material já se apresenta bastante diluído, notou-se o desenvolvimento de um final de
banda de cor verde. Ao serem recolhidas estas frações apresentaram a cor violeta
esperada.
Caracterização do material obtido dos procedimentos cromatográficos, mostrou-se
condizente com a análise elementar (Calculado: C82,81;H5,4;N8,22 Encontrado:
C82,96;H5,49;N8,28) e como reportado4 para as atribuições dos prótons no espectro de
H-RMN (Fig. III.16). O próton do grupo fenólico, como esperado, não é observado de
forma inequívoca, devido ao rápido fenômeno de troca protônica27, sendo o sinal mais
provável deste próton o assinalado na Figura III.16 em 5,3 ppm.
64
H
HNN
NN
OH
CH3
H3C
CH3
a
a
a
a a
a
a
a
b b
b
b
b b
c
c
c c
c c
e
d
d
d
f
3.7
264
3.7
828
2.8
696
1.0
000
4.2
741
4.4
240
(ppm)
0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0
Figura III.16. Espectro de H-RMN da OHPTriPP em CDCl3.
III.1.3 Síntese de porfirinas com o espaçador bromoacetila.
A partir da obtenção da NH2PTriPP e da OHPTriTP, realizamos a síntese dos
derivados porfirínicos com um espaçador bromoacetila. Estes derivados foram
a
b
c
d
H2O TMS
CHCl3
e
f
65
sintetizados uma vez que representam uma alternativa adicional para a obtenção de
bisporfirinas ligadas à unidades bipiridínicas.
Para inserir este espaçador utilizamos o brometo de bromoacetila. Este reagente é
interessante, uma vez que o grupo bromo ligado diretamente à carbonila é muito mais
reativo do que o bromo ligado a um grupo alquila. Portanto, ao reagir este composto com
aminas ou álcoois formam-se as respectivas amidas e ésteres, permanecendo a função
bromo-alquila inalterada. Isto permite a utilização posterior do grupo bromo-alquila em
reações de substituição nucleofílica.
R NH2 CH2 BrC
O
Br
CH2 BrC
O
Br
R NH CH2 BrC
O
R OH CH2 BrC
O
R O HBr
HBr+
+ +
+
Figura III.17. Reações do brometo de bromoacetila com os grupos amina e álcool originando respectivamente amidas e ésteres.
Após purificação em coluna foi obtido um rendimento de 80%, que pode ser
considerado bom, levando-se em consideração que uma parte da amostra fica retida no
topo da coluna e que são necessárias etapas de lavagem e extração dos produtos após a
reação.
O espectro de ressonância de prótons é similar ao das porfirinas precursoras com
exceção do aparecimento do sinal dos prótons do grupo CH2 ligado a um elemento
eletronegativo, com um sinal característico em 4,2 ppm.
III.2 SÍNTESE DAS BIPIRIDINAS FUNCIONALIZADAS
Uma das estratégias para a obtenção de bisporfirinas unidas por uma unidade de
bipiridina é a formação de ligações amídicas. Uma reação clássica que origina ligações do
tipo amida é a reação entre uma função amina e a função cloreto de ácido. Optamos
então obter a unidade de 2-2’-bipiridina funcionalizada nas posições 4 e 4’ com grupos
cloreto de ácido à partir do respectivo ácido carboxílico. Abaixo é descrita a obtenção das
2-2’ bipiridinas funcionalizadas nas posições 4-4’ com os grupos ácido carboxílico e
cloreto de ácido.
66
III.2.1 Síntese da DACBipy
Inicialmente foi sintetizado o ácido 2,2’-bipiridina-4,4’-dicarboxílico (DCABipy),
pela reação de oxidação dos grupos metila da 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina (DMBipy)
utilizando permanganato de potássio6. A reação é indicada esquematicamente abaixo:
N
H3C
N
CH3
N
HOOC
N
COOH
KMnO4
Trata-se de um método conveniente uma vez que a maior parte do produto
formado é do diácido, sendo este facilmente separado do meio reacional devido a sua
baixa solubilidade em água em pH neutro ou ligeiramente ácido.
A reação de obtenção da bipiridina diácido carboxílico também foi realizada
utilizando dicromato de potássio como agente oxidante7 ao invés de permanganato. As
vantagens deste último método são os maiores rendimentos encontrados, sendo da
ordem de 70% e 90% utilizando permanganato e dicromato respectivamente, e a maior
facilidade na eliminação do agente oxidante após a reação.
Obtido o diácido este foi convertido no respectivo cloreto de ácido pela reação
com cloreto de tionila:
N
HOOC
N
COOH
N
ClOC
N
COCl
SOCl2
Os testes de reatividade inicialmente realizados entre o derivado dicloreto de
ácido com a NH2PTriPP, entretanto, não apresentaram resultados satisfatórios (vide item
específico) o que nos levou a busca de rotas alternativas para realizar a ligação entre as
unidades de porfirina e de bipiridina.
Uma vez que havíamos obtido o diácido carboxílico da bipiridina (DCABipy) com
bons rendimentos e de forma reprodutível optamos em utilizá-lo como precursor para a
obtenção de uma série de bipiridinas funcionalizadas. É importante notar que no
esquema da Fig. III.18, após a conversão do ácido no correspondente éster são formados
álcoois, haletos de alquila e aminas
67
N
EtOOC
N
COOEt
N
HOOC
N
COOH
KMnO4
N
H3C
N
CH3
EtOH
N
EtOOC
N
COOEt
NaBH4
N
HOCH2
N
CH2OH
N
BrCH2
N
CH2Br
N
BrCH2
N
CH2Br
HBr
N
O
O
K
N
NH2CH2
N
CH2NH2
NH2NH2
(ou K2Cr2O7)
N
CH2
N
CH2 N
O
O
N
O
O
N
O
O
N
O
O
N
CH2
N
CH2
Figura III.18. Representação de uma série de transformações dos grupos funcionais nas posições 4-4’ da 2,2’-bipiridina.
Esta rota sintética é interessante, pois as funcionalizações obtidas nas bipiridinas
permitem a reação não só com a NH2PTriPP, mas também com os outros derivados
porfirínicos que foram obtidos neste projeto. Abaixo são indicadas as possibilidades de
reação entre os derivados funcionalizados das bipiridinas e as porfirinas, por uma
questão de simplificação apenas serão indicadas as reações dos grupos funcionais sem a
reprodução da estrutura completa das moléculas envolvidas:
68
a)
N
HOCH2
N
CH2OH
DHyMBipy
Formação de um éter com a BrAcNHPTriPP ou a BrAcPTriPP:
R CH2 OH + Br CH2 R' R CH2 O CH2 R' + HBrBrAcPTriPP
ou
BrAcNHTriPP
DHyMBipy
b)
N
BrCH2
N
CH2Br
DBMBipy
i) alquilação da amina da NH2PTriPP:
R CH2 Br NH2 R' R CH2 NH R' HBr+ +
DBMBipyNH2PTriPP
ii) formação de um éter aromático com a OHPTriTP:
DBMBipy
++ HBrR CH2 O R'HO R'R CH2 Br
OHPTriTP
69
c)
N
NH2CH2
N
CH2NH2
DAMBipy
i- alquilação da amina da DAMBipy:
BrAcPTriPP
ou
BrAcNHTriPP
R CH2 NH2 Br CH2 R' R CH2 NH CH2 R' HBr+ +
DAMBipy
ii- substituição nucleofílica do flúor na posição para de uma (pentafluor-fenil) porfirina
(PFPP) pelo grupo amino da DAMBipy:
+R CH2 NH2 F
F F
FF
R' NH
F F
FF
R'CH2R HF+
PFPP
DAMBipy
d)
N
EtOOC
N
COOEt
DEEBipy
Mono funcionalização da bipiridina utilizando o derivado etil-éster
i- hidrólise seletiva da DEEBipy:
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
OCH2CH3
KOH/ETOH
N
C
O
OCH2CH3
N
C
O
HO
70
ii- transformação do grupo carboxilato da ETCaCaBipy no respectivo cloreto de ácido:
EtCaCaBipy EtCaAcBipy
PCl5
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
Cl
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
OH
A seguir serão descritos aspectos da obtenção destas bipiridinas, sendo a
discussão baseada nas referências28,29,30
III.2.2 Síntese da DEEBipy
A conversão dos ácidos carboxílicos nos respectivos ésteres pode ser obtida
através da reação com um álcool em meio acidificado. A reação é representada abaixo:
N
HOOC
N
COOH
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
OCH2CH3
+CH3CH2OH2+ 2H2O
A esterificação é uma reação de equilíbrio e como além do éster também é
formada água, o etanol utilizado foi exaustivamente seco e utilizado em excesso de
forma a deslocar o equilíbrio no sentido da formação do produto. Após o término da
reação (estabelecimento da condição de equilíbrio), a adição de excesso de água origina
a precipitação das bipiridinas. O ajuste do pH em 8 garante a neutralização do ácido
sulfúrico e a dissolução da bipiridina diácido carboxílico que não reagiu, ou
eventualmente o produto mono-esterificado. Finalmente o diéster é extraído com
diclorometano obtendo-se um rendimento de 70%.
A formação do dietilester-bipiridina foi confirmada por análise elementar e pelo
espectro de RMN.
71
Figura III.19. Espectro H-RMN da DEEBipy em CDCl3.
III.2.3 Síntese da DHyMBipy
A dihidroximetil-bipiridina foi obtida pela redução do diéster utilizando como
redutor NaBH4. A redução direta dos ácidos aos correspondentes álcoois também pode
ser realizada, e é mais eficiente do que a dos ésteres, porém neste caso, devido à baixa
solubilidade da DCABipy a redução à partir do éster torna a reação mais favorável. A
utilização do NaBH4 neste caso também é conveniente, uma vez que este agente redutor
não reduz as ligações duplas carbono-carbono mesmo quando estas encontram-se
conjugadas ao grupo carbonila, o que preserva a integridade do anel da bipiridina. A
adição de solução de cloreto de amônio, resulta um meio de pH aproximadamente 4, o
que decompõem o excesso de borohidreto e auxilia na protonação do alcóxido
intermediário resultando na formação do álcool. Os rendimentos obtidos (53%) foram
consideravelmente menores que os reportados11 de cerca de 80%.
A formação da dihidroximetil-bipiridina foi confirmada pelo espectro de RMN.
1.0
353
1.0
000
1.0
472
2.1
421
3.2
358
(ppm)
-0.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.5
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
OCH2CH3
ab
c
d
e
a
b
c d
e
CHCl3
TMS
72
Figura III.20. Espectro H-RMN da DHyMBipy em CH3OD.
Pode ser observado no espectro RMN da figura acima a presença dos sinais dos
prótons do solvente, sendo que devido à troca de prótons, os sinais do grupo metila do
CH3OD aparecem como um singlete em 4,85 ppm e o multipleto em aproximadamente
3,3 ppm corresponde ao sinal do próton alcoólico resultante da troca com os prótons
alcoólicos da DHyMBip e/ou resíduos de umidade presentes no próprio solvente. Também
1.0
024
0.9
716
0.9
995
3.4
626
2.0
238
0.0
306
(ppm)
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5
a
b
c
d
MeOH
MeOH
N
HOCH2
N
CH2OHab
d
c
73
deve ser levado em consideração que segundo Della Ciana8 a DHyMBipy apresenta
moléculas associadas de metanol (moléculas de metanol de cristalização), que podem ser
removidas por sublimação, purificação esta que não foi realizada no presente trabalho,
pois em princípio, estas moléculas de metanol de associação não devem interferir nos
processos subseqüentes da utilização da DHyMBipy. Os dados de análise elementar
confirmaram a presença do metanol de cristalização.
III.2.4 Síntese da DBMBipy
Para a obtenção do derivado dibromado da bipiridina foram utilizados dois
métodos.
Inicialmente como dispúnhamos da 4,4’-dimetil–2,2’-bipiridina (DMBipy) obtida de
fonte comercial, decidimos realizar a reação de bromação radicalar dos substituintes
metila utilizando NBS (N-Bromosuccinimida), segundo o procedimento descrito por
Meyer10, no qual o iniciador radicalar é a azobis(isobutironitrila).
N
H3C
N
CH3N
O
O
Br
N
BrCH2
N
CH2Br
Análise do sólido obtido nesta reação mostrou que o sólido é essencialmente
constituído do material de partida, sem ter ocorrido a bromação efetiva dos grupos
metílicos.
Como as reações da NBS são extremamente dependentes do iniciador radicalar e
são favorecidas pela incidência de luz, realizamos esta reação novamente, porém na
presença de peróxido de benzoila que é um iniciador radicalar mais eficiente e luz. Neste
caso ocorreu a liberação do bromo da NBS, uma vez que foi observada a presença
succinimida, que é menos densa que o tetracloreto de carbono após cerca de 4 horas de
reação. Análise RMN mostra que o produto foi obtido, entretanto o rendimento da reação
foi de apenas 7%. Portanto, considerando a manipulação do iniciador radicalar (peróxido
de benzoila) que é perigosa e todos os cuidados necessários na ausência de umidade no
solvente e nos reagentes, este método não se mostrou conveniente na preparação do
composto dibromado.
74
Utilizamos então a reação da dihidroximetil-bipiridina com ácido bromídrico.
HBr
N
BrCH2
N
CH2Br
N
HOCH2
N
CH2OH
+ H2O2
Trata-se de uma reação de substituição nucleofílica alifática catalisada por ácido.
A presença de ácido sulfúrico no meio reacional auxilia a protonação do álcool (i),
formando um intermediário H2O+ (ii), que é um grupo de saída muito mais efetivo que o
grupo OH-. Como é liberada água (ii) nesta reação de substituição, o ácido sulfúrico
também auxilia este processo pelas suas características desidratantes.
Provavelmente, trata-se de uma reação SN2, uma vez que a DHyMBipy é um
álcool primário, logo devendo o cátion carbônio apresentar uma estabilização reduzida
desfavorecendo um mecanismo SN1.
Simplificadamente temos:
i-
ii-
R OH + H+
R OH2
+
+R OH2Br
-+ [Br R OH2
δ-
δ+
] R Br + H2O
O produto dibromado foi obtido com um redimento de 65% inferior ao relatado na
literatura (87%)11. O menor rendimento é devido ao fato de que não recuperamos uma
porção anterior do produto no filtrado por extração com acetato de etila. Preferimos
optar por trabalhar apenas com o precipitado inicialmente obtido que deve ser mais puro
que o recuperado do filtrado. Outro aspecto que deve ser responsável pelos menores
rendimentos (não só nesta síntese como nas demais), é que os trabalhos relatados na
literatura realizam as sínteses na escala de gramas (às vezes dezenas de gramas) e em
nosso caso na escala de miligramas, logo a manipulação geral fica dificultada e maior
atenção nos procedimentos é requerida para evitar perdas.
O espectro de RMN obtido do sólido isolado confirma a obtenção do produto,
entretanto, como pode ser observado na Fig. 21, além dos picos esperados para o
composto e do solvente, também encontra-se um pico de um singleto em 4,85 ppm,
idêntico ao observado no espectro de RMN da DHyMBipy e característico dos prótons
metílicos do MeOH.
75
Este singleto em 4,85 ppm, aparece com uma intensidade consideravelmente
mais baixa que no espectro da DHyMBipy, logo deve tratar-se de alguma contaminação
de MeOH.
Figura III.21. Espectro HRMN da DBMBipy em CD3Cl3.
N N
CH2H2C
BrBra
b
c
d d
c
b
a
1.9
964
1.9
638
2.0
145
1.0
000
3.2
598
3.9
667
(ppm)
-0.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.5
d
b
c
CHCl3
MeOH
a
H2O
TMS
76
III.2.5 Síntese da DPhatMBiPy e DAMBipy
A preparação de aminas primárias à partir de haletos de alquila, também
conhecida como reação de Gabriel31, é um método geral de sínteses de aminas
amplamente utilizado.
Este método é baseado na formação de uma N-alquilftalimida (i) e posterior
hidrólise da ftalimida N-alquilada, ou reação com hidrazina (ii) (desproteção de Ing-
Mansk)32.
Nos esquemas indicados abaixo, por simplificação, apenas um dos anéis
piridínicos da 2,2’-bipiridina é mostrado:
N
CH2Br
N
O
O
-
K+
++
N
CH2 N
O
O K+Br
-(i)
A reação (i) é uma reação de substituição nucleofílica, sendo o ânion da ftalimida
um excelente agente nucleofílico. Após a alquilação, a ftalimida já não apresenta
propriedades nucleofílicas, e então o aduto formado pode ser hidrolizado ou reagir com
hidrazina.
A reação com a hidrazina32 é mais eficiente que a hidrólise, sendo então
produzidas a amina e a ftalohidrazida como representado em (ii):
N
CH2 NH2
(ii)
O
O
NH
NH+ NH2NH2 +
N
O
O
N
CH2
Apesar de ser um método conveniente para a obtenção de aminas primárias e
utilizado na obtenção de algumas 2,2’-bipiridinas mono-funcionalizadas na posição 4 com
grupamentos amina13 , tivemos problemas nestas etapas da conversão da DBMBipy na
respectiva amina. A reação da DBMBipy com a ftalimida de potássio resultou em um
sólido de baixa solubilidade na maior parte dos solventes, inclusive em clorofórmio, onde
em princípio este composto deveria ser solúvel. Devido à baixa solubilidade não
conseguimos obter um espectro de RMN satisfatório. A menor solubilidade pode estar
associada: a) a presença de dois grupos ftalimidil na estrutura da bipiridina, b) nas
bipiridinas mono-funcionalizadas, a amina primária é ligada a um grupo alquílico longo
77
(4-6 carbonos)12,13. Estas diferenças, ou seja, a presença de duas ftalimidas na molécula
e conectores metila ao invés de butila ou hexila, podem ter originado em nosso caso um
produto com solubilidade diferente da esperada.
Apesar deste sólido não estar devidamente caracterizado, realizamos a reação de
desproteção da ftalimida com a hidrazina, sendo obtido um material oleoso como
esperado para a amina. Análise de RMN mostra que a diamina provavelmente foi obtida,
porém na presença de impurezas. Como os compostos não foram devidamente
caracterizados, na parte experimental não constam os rendimentos de reação obtidos.
III.2.6 Reações de mono-funcionalização utilizando a DEEbipy
Uma outra perspectiva dentro do desenvolvimento deste projeto é a obtenção de
derivados mono-funcionalizados das bipiridinas. Estes derivados mono-funcionalizados
das bipiridinas são úteis, pois à partir deles é viabilizada a obtenção de bipiridinas
contendo apenas uma porfirina que se constitui em um modelo comparativo em relação
às bipiridinas bisfuncionalizadas.
A síntese de 2-2’ bipiridinas mono-funcionalizadas com grupos cloreto de ácido
pode ser realizada pela oxidação seletiva da DMBipy utilizando oxido de selênio33,
seguida da reação com cloreto de tionila resultando no mono-cloreto de ácido, conforme
representado abaixo:
N
C
O
OH
N
CH3
N
CH3
N
CH3
SeO2
SOCl2
N
CH3
N
C
O
Cl
Testes iniciais da oxidação da DMBipy com SeO2 mostraram que forma-se selênio
metálico finamente dividido que persiste no material orgânico, mesmo com tratamento
em celite, e que os rendimentos são relativamente baixos (obs: estes testes não foram
descritos na Parte Experimental).
Uma pesquisa na literatura mais minuciosa revelou a possibilidade de obtenção de
bipiridinas mono-funcionalizadas com cloretos de ácido tendo como material de partida
os respectivos ésteres17,18. Uma vez que obtivemos os di-ésteres com bons rendimentos,
através de sínteses reprodutivas, optamos por este material de partida na obtenção dos
derivados mono-funcionalizados.
78
As reações de mono-funcionalização foram desenvolvidas por Vögtle para 2,2’
bipiridinas di-substituídas com grupos etilcarboxilato (etil-éster) nas posições 5,5’. Estas
reações são baseadas na funcionalização seletiva baseada na estequiometria utilizada na
reação, o que de certa forma é uma surpresa já que, em princípio, esperar-se-ia um
processo estatístico, considerando que a etapa inicial corresponde à hidrólise da função
éster em meio básico contendo o íon hidróxido.
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
OCH2CH3
KOH/ETOH
N
C
O
OCH2CH3
N
C
O
HO
Obtivemos bons resultados para a hidrólise seletiva na posição 4 da DEEBipy, com
rendimentos da ordem de 80%.
Uma vez obtido o mono-ácido este foi convertido no respectivo cloreto de ácido
pela reação com PCl5:
EtCaCaBipy EtCaAcBipy
PCl5
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
Cl
N
C
O
CH3CH2O
N
C
O
OH
Nesta etapa, os rendimentos foram menores (53%), do que os reportados para o
isômero na posição 5 (aprox. 80%).
Tanto para a EtCa-CaBipy como para a EtCaAcBipy foram obtidos espectros de
RMN condizentes com as estruturas dos compostos.
III.3 REAÇÕES PARA OBTENÇÃO DAS BISPORFIRINAS-BIPIRIDINAS
Seguindo nossa proposição inicial da obtenção dos adutos porfirina-bipiridina,
foram feitos testes de reatividade entre a NH2PTriPP e a DACBipy. A reação entre os
grupos funcionais amina e cloreto de ácido, origina uma ligação amida, sendo liberado
HCl no meio reacional. A reação é representada a seguir:
79
+
N
ClOC
N
COCl
Porf NH22
+
N
C
O
N
C
O
NH PorfNHPorf
HCl2
Neste tipo de reação normalmente são utilizadas bases em quantidades
estequiométricas de forma a neutralizar o ácido (HCl) à medida que este é liberado no
meio reacional, favorecendo o deslocamento da reação no sentido da formação dos
produtos.
Realizamos inicialmente a reação em diclorometano e utilizamos carbonato de
sódio como base no meio reacional. No procedimento de extração dos produtos do meio
reacional após lavagem com água, observou-se um comportamento atípico, ou seja, ao
invés de duas fases (orgânica e aquosa) foram obtidas três fases: uma fase orgânica
bem definida (diclorometano), uma fase oleosa turva, e a água. A análise cromatográfica
(CCD) mostrou que a fase orgânica é constituída pela NH2PTriPP que não reagiu, a fase
oleosa intermediária é formada também pela NH2PTriPP, por um produto que
praticamente não corre a placa e aparentemente por um outro produto que se forma em
pequena quantidade com Rf menor que a NH2PTriPP (Fig. III.22).
Figura III.22. Placa cromatográfica de sílica (eluente: 5% de metanol em clorofórmio) da fase oleosa obtida na extração da reação da NH2PTriPP com a DACBipy. A primeira aplicação corresponde à NH2PTriPP e a segunda da fase oleosa. Os círculos azuis e verdes indicam respectivamente a NH2PTriPP que não reagiu e o produto da reação que fica retido, enquanto o círculo branco mostra um outro possível produto de reação com menor Rf que a NH2PTriPP.
80
Com o intuito de analisar o produto que fica retido na placa cromatográfica a fase
oleosa foi aplica em placas CCD qualitativas, sendo possível separar a NH2PTriPP que
não reagiu e isolar o produto retido em quantidade suficiente para a
obtenção de espectros UV-Vis. A extração da mancha correspondentes aos
produtos de reação que ficam fortemente retidos na placa não é obtida de forma
satisfatória com solventes como diclorometano, clorofórmio, acetonitrila, assim como
com misturas destes solventes com álcoois, indicando uma forte retenção. Conseguimos
extrair o produto em DMF e ácido acético à quente.
Espectros de absorção foram realizados em DMF, e uma análise da absorção na
região de absorção π-π* dos grupos bipiridínicos (280-300 nm) revela que existe um
aumento na absortividade molar (ε) nesta região comparativamente a da NH2PTriPP
indicando que ocorreu uma incorporação do resíduo bipiridínico neste produto.
Entretanto, o aumento na absortividade molar corresponde, em princípio, à formação de
bipiridina mono substituída com apenas um grupo porfirínico e uma análise mais
criteriosa fica dificultada devido à absorção competitiva das duas espécies nesta região
espectral. O fato da NH2PTriPP ser encontrada na fase de diclorometano e também na
fase oleosa em quantidades apreciáveis como revelado pelas placas de CCD, é um
indicativo de que a reação não ocorreu de forma completa uma vez que os excessos
molares da porfirina foram de apenas 5%, o que não justifica a quantidade encontrada
sem reagir.
Alguns aspectos podem estar contribuindo para que não ocorra uma substituição
completa na unidade de bipiridina: a) não foi observada uma solubilidade apreciável da
bipiridina cloreto de ácido em diclorometano na presença da porfirina; b) o carbonato de
sódio por ser insolúvel em diclorometano pode não estar funcionando adequadamente na
neutralização do ácido clorídrico; c) a reação foi realizada à temperatura ambiente.
Realizamos um outro teste no qual o carbonato foi substituído pela piridina e após
certo tempo de reação a mistura foi mantida em refluxo, porém resultados similares
foram obtidos.
Para tentar contornar a questão da baixa solubilidade do DACBipy no meio
reacional, foi realizada uma reação em DMF e utilizamos como base a trietil-amina. Estas
condições de reação demostram que ainda permanece material porfirínico sem reagir e
formam-se dois produtos um com Rf menor e outro com Rf maior que a amino-porfirina,
além do produto que fica retido no ponto de aplicação da placa cromatográfica (vide Fig.
III.23).
81
Figura III.23. Placa cromatográfica de sílica (eluente: clorofórmio) da reação entre a NH2PTriPP e a DACBipy em DMF contendo trietilamina como base. A primeira aplicação é a NH2PTriPP padrão e a segunda e terceira aplicações correspondem ao materil obtido da reação.
Os produtos desta reação não foram separados em CCD qualitativa uma vez que a
maior parte da NH2PTriPP não reagiu. A existência de produto com Rf maior que a
NH2PTriPP, é um indicativo de que deve estar ocorrendo uma alteração no grupo amino-
fenil de parte da NH2PTriPP que foi colocada no meio reacional, tornando a molécula
menos polar, diminuindo assim a sua retenção na placa de TLC.
Sendo os resultados da reação entre a NH2PTriPP e a DACBipy pouco satisfatórios,
uma vez que a maior parte da amino-porfirina não reage, a DCABipy foi convertida no
respectivo succinimidil-éster. A reação de ésteres de succinimida com aminas primárias
para a formação de amidas é um método amplamente empregado na síntese de
peptídeos e apresenta a vantagem em relação aos cloretos de ácido de serem mais
estáveis às condições que levam à formação do ácido carboxílico (estabilidade frente a
conversão do cloreto de ácido em ácido) e a succinimida é um melhor grupo de saída que
o cloreto.
A conversão do cloreto de ácido no respectivo succinimidil-éster, foi realizado pela
reação da DACBipy com N-hidroxisuccinimida, sendo obtidos bons resultados na
conversão, principalmente na ausência de solventes16 e utilizando a trietil-amina como
agente básico. A reação é representada abaixo:
82
N
ClOC
N
COCl
N
C
O
O
N
CO
O
N
O
O
N
O
O
N
OH
O O + HCl
A reação da DsucBipy com a NH2PTriPP não produziu resultados satisfatórios,
sendo que análise dos material da reação mostrou que o material presente no meio
reacional é formado apenas pela NH2PTriPP, indicando que não houve reação.
Em virtude dos problemas encontrados com a reação principal que havia sido
proposta neste projeto (e em princípio a via mais conveniente, devido à conhecida
reatividade dos grupos funcionais presentes na porfirina e na bipiridina) para a obtenção
das bisporfirinas-bipiridinas, buscamos vias alternativas para a obtenção das
bisporfirinas-bipiridinas, tendo sido realizadas uma série de outras reações com outras
bipiridinas e porfirinas funcionalizadas, conforme já mencionado nas páginas 46-48.
Apenas não foram testadas as reações que envolviam a DAMBipy, uma vez que não
obtivemos esta amina, e o derivado monofuncionalizado EtCaAcBipy.
Para evitar uma descrição de cada caso, o que tornaria este item extremamente
longo e cansativo, o resultado geral destas reações foram similares ao descritos acima,
em linhas gerais temos:
a) ocorre a formação de um produto que fica fortemente retido no ponto de
aplicação da amostra e observa-se ainda a porfirina funcionalizada que não reagiu;
b) não ocorre a reação e obtêm-se apenas a porfirina de partida.
Uma vez que foram testadas tantas opções da formação de ligações entre as
porfirinas funcionalizadas e as bipiridinas contendo grupos reacionais convenientes, ficou
demonstrado que é muito pouco provável que efetivamente não esteja ocorrendo a
reação entre as unidades de porfirina e bipiridina, mesmo que com rendimentos baixos.
Portanto, realizamos uma reavaliação da interpretação dos resultados dos testes de
reação.
Retomamos então a reação entre a NH2PTriPP e a DACBipy e um fato que chamou
a atenção nos testes realizados foi a baixa solubilidade apresentada pelo DACBipy em
diclorometano. Cloretos de ácido da bipiridina são em geral solúveis em benzeno14 e
diclorometano34. Inicialmente atribuiu-se a baixa solubilidade à presença da porfirina no
meio reacional, porém o fato mais provável da insolubilidade apresentada pelo DACBipy é
a instabilidade da função cloreto de ácido que é facilmente convertida na função ácido
83
carboxílico, na presença de traços de umidade. Portanto, o produto pouco solúvel que se
apresenta no meio reacional é o correspondente derivado de ácido carboxílico que é
pouco solúvel e não o cloreto de ácido propriamente dito. Para evitar/minimizar este
processo ao invés de isolar o derivado de cloreto de ácido para posteriormente utilizá-lo
nas reações com a NH2PTriPP, o cloreto de ácido foi gerado à partir do ácido carboxílico
diretamente no mesmo balão em que foi realizada a reação com a porfirina. Utilizando
este procedimento não foi mais observado o sólido esbranquiçado que permanecia em
solução. Adicionalmente, a porfirina, a base (trietilamina) e o solvente (diclorometano)
foram secos de forma exaustiva antes da realização das reações.
O excesso molar de porfirina na reação também foi aumentado de 5% para 20% o
que representa uma condição final de 10% de excesso em relação a cada grupo cloreto
de ácido, uma vez que a reação se dá em uma razão molar de 2:1 (porfirina:bipiridina).
Nestas condições, que correspondem ao Teste 4 do item II.5.1.1 na Parte
Experimental, observa-se também a formação de um produto que fica retido próximo ao
ponto de aplicação e desenvolve-se uma mancha que corresponde NH2PTriPP, porém a
quantidade residual de NH2PTriPP é bem menor que nos testes anteriores.
Uma vez que o produto que fica retido apresenta baixa solubilidade em
clorofórmio e diclorometano e em misturas destes solventes com baixas porcentagens de
metanol (2-5%), após o término da reação e eliminação do solvente, ao sólido resultante
foi adicionado diclorometano contendo metanol, e a mistura mantida sob agitação para
solubilizar a NH2PTriPP. A maior parte da NH2PTriPP foi então eliminada por filtração.
Testes de CCD qualitativa mostraram que ainda existe uma pequena quantidade de
NH2PTriPP residual no produto obtido. A utilização de cromatografia em coluna mostrou-
se inviável para a eliminação da NH2PTriPP devido à dificuldade de solubilização da
amostra como um todo e sua aplicação na coluna cromatográfica.
A eliminação da NH2PTriPP residual foi obtida então utilizando-se placas de CCD
preparativa. Observamos que o material apresenta boa solubilidade em THF, logo
utilizamos este solvente para aplicar o material na placa cromatográfica, após eliminação
do THF da placa, foi realizada a eluição da NH2PTriPP utilizando misturas
diclorometano:metanol como indicado na parte experimental
A Fig. III.24 mostra um foto de uma placa preparativa após a segunda corrida
com a mistura de solventes de maior polaridade onde se pode observar no topo da placa
uma pequena quantidade de NH2PTriPP, na base a maior parte do produto de reação
ainda retido e o desenvolvimento de uma faixa que corresponde ao produto devido à
maior polaridade do solvente.
84
Figura III.24. Placa cromatográfica CCD preparativa do produto de reação entre a NH2PTriPP e a DACBipy. Segunda corrida utilizando diclorometano:metanol (9:1). A mancha no topo da coluna assinalada com o retângulo corresponde à NH2PTriPP e a porção inferior da placa ao produto de reação retido e parcialmente eluido nas condições de polaridade utilizadas.
A porção livre da NH2PTriPP foi extraída com misturas diclorometano:metanol de
maior polaridade ou com THF.
Placas CCD qualitativas mostram que após a extração do produto das placas
preparativas não existe mais contaminação com a NH2PTriPP e que na reação formou-se
um único produto.
Figura III.25. Placa de CCD de sílica. Da esquerda para a direita temos, 1ª aplicação: NH2PTriPP padrão; 2ª aplicação: mistura reacional; 3ª aplicação: produto extraído da placa CCD preparativa.
85
O produto extraído da placa cromatográfica CCD preparativa foi recristalizado,
seco em Abderhalden e caracterizado por H-RMN, microanálise e espectrometria de
massa.
A caracterização por H-RMN foi dificultada devido à baixa solubilidade da amostra
nos solventes deuterados de que dispomos. Um espectro H-RMN foi realizado em CDCl3,
obtendo-se uma solução saturada neste solvente onde se colocou excesso de sólido no
solvente deuterado, deixou-se sob agitação a mistura por um período prolongado e
posteriormente a solução filtrada foi transferido para o tubo de amostra.
O espectro de H-RMN resultante apresentou picos alargados e mal definidos (Fig.
III.26), como esperado devido à baixa concentração da amostra. Apesar deste problema
algumas regiões dos sinais dos prótons puderam ser identificadas.
II/III/IV H4(ph)
H5(ph)H6(ph)
H2(ph) H3(ph)
Porf
Porf NH2
H5(ph)H6(ph)
H2(ph) H3(ph)
I
H
HNN
NN
NH2
H2(py)
H3(py) H7(py)
H8(py)
H12(py)
H13(py)H17(py)
H18(py)a
a
b b
b
b
b
b
I
II
III
IV
1
2
34
56
7
8
NN
NN
H
H 9
10
11
12
1314
1516
17
18
19
20
21 22
2324
N
R
(bp)H5
(bp)H6
H3(bp)
N
R
H5(bp)
H6(bp)
(bp)H3
Figura III.26. Numeração dos prótons da estrutura porfirínica e bipiridínica.
86
A Fig. III.26 mostra a numeração das posições da porfina, sendo os hidrogênios
da estrutura da NH2PTriPP (tomada como referência) numerados em função do carbono
do esqueleto da porfina ao qual estão ligados. Também são apresentados os hidrogênios
numerados dos substituintes meso-fenílicos, em que o carbono 1 do grupo aril é o que
está ligado diretamente ao carbono meso da porfina. Quanto aos substituintes arílicos
deve-se observar que os hidrogênios H2,H6 e H3,H5 do anel I não são equivalentes aos
sinas dos prótons H2,H6 e H3,H5 dos anéis II, III e IV, em virtude da presença do grupo
amina na posição 4. O mesmo ocorre com os hidrogênios pirrólicos H8 e H1221. Espectro
H-RMN da NH2PTriPP foi apresentado na Fig. III.13. Os índices py e ph indicam
respectivamente os hidrogênios pirrólicos e fenílicos; as letras a e b próximas aos
hidrogênios pirrólicos foram colocadas para relacionar a identificação dos prótons em
relação à Fig. III.13.
Figura III.27. Espectro H-RMN em CDCl3 do produto extraído da placa CCD preparativa.
A banda centrada na região de 7,6 a 7,8 ppm corresponde ao conjunto de prótons
H3(ph)/H4(ph)/H5(ph); na região entre 7,8 e 7,9 ppm observa-se um ombro que deve
corresponder aos prótons H5(bp). A banda mal resolvida na região de 8,0 ppm pode ser
atribuída aos prótons H2(ph),H6(ph) do anel I e a banda em 8,24 ppm ao conjunto de
prótons H2(ph),H6(ph) dos anéis II,III e IV.
87
A banda da região de 8,8 a 9,0 ppm compreende os prótons pirrólicos do tipo a
(H8,H12) e b (H2,H3,H7,H13,H17,H18) e H6(bp).
Os prótons do tipo H3,H5 do anel I não foram claramente atribuídos assim como os
prótons H3(bp). Deve-se mencionar que estes são os prótons que devem ser mais
afetados pelo efeito da formação da ligação amida pois são os mais próximos da amina
do anel I do substituinte meso da porfirina, e no caso de H3(bp), é vicinal à posição 4,4’
da bipiridina ficando sujeito à interações mais significativas com a porfirina. O próton
H3(bp) também é particularmente sujeito a grandes deslocamentos em função da
natureza do substituinte nas posições 4,4’ da bipiridina. Os prótons das posições 3-3’ da
bipiridina (H3(bp)) ficam sujeitos a fortes efeitos de desproteção originados pelos
nitrogênios dos anéis adjacentes que apresentam livre rotação em solução35.
A intensidade dos prótons H3,H5 do anel I e dos prótons H3(bp) não é alta pois
contabilizam apenas quatro e dois prótons, logo outro fator que impede uma melhor
definição deste conjunto de prótons é a baixa intensidade. Isto significa que o sinal
destes prótons pode estar deslocado, recaindo em regiões muito próximas dos demais
prótons logo como as bandas dos demais prótons são largas, os sinais correspondentes
poderiam estar sobrepostos. A banda mal resolvida de pequena intensidade que aparece
na região de 8,45 ppm pode ser atribuída a estes prótons mais provavelmente aos
prótons H3,H5 do anel I, se comparada a intensidade desta banda com a da banda
centrada em 8,0 ppm que corresponde ao mesmo número de prótons no mesmo anel I
(H2(ph),H6(ph)), e o grande deslocamento evidenciaria a diferença de desproteção
esperada na conversão da amina na amida27.
Os prótons pirrólicos internos são claramente evidenciados na região negativa do
espectro RMN, indicando que durante a reação e/ou o processo de purificação não
ocorreram alterações no centro do macrociclo da porfirina (protonação, deprotonação,
metalação).
A bisporfirina-bipiridina foi definitivamente caracterizada por espectrometria de
massa e por análise elementar.
A determinação do pico molecular do produto de reação foi obtida por
espectrometria de massa MALDI-TOF (MALDI – TOF – MS). Análise do espectro de
massa, mostra a existência do sinal correspondente a m/z= 1466 esperado para a
bisporfirina-bipiridina formada pela reação entre a NH2PTriPP e a DACBiPy.
Este resultado é reforçado pelos dados obtidos de análise elementar,
apresentados à seguir:
Calculado para C100H66N12O2; C: 81,84%; H: 4,53%; N: 11,45%; O: 2,18%. Obtido; C:
81,96%; H: 4,60%; N: 11,10%.
88
Portanto o produto que fica retido na placa CCD preparativa corresponde à
bisporfirina-bipiridina 4,4’-Bis[5-(4-carboxiamidil)fenil-10,15,20-tris(4-fenil)porfirina]-
2,2’-bipiridina (BisPBipy). A BisPBipy é obtida com rendimentos ao redor de 60% (média
de vária preparações realizadas durante este trabalho), que pode se considerado um
bom resultado levando-se em consideração as várias etapas do procedimento de
purificação e que na extração final do material retido na placa foram evitadas condições
mais drásticas de aumento da polaridade ou aquecimento para evitar eventual
decomposição dos silanóis, logo a extração do produto de reação não é total.
N
C
N
C
O
O
N N
N N
N
H
NN
NN
N
H
H
H
H
H
Figura III.28. Estrutura da BisPBipy.
Uma vez obtida a BisPBipy base livre preparamos a correspondente bisporfirina
metalada com Zn(II) nas unidades de porfirina por reação da BisPBipy com acetato de
Zn(II) em clorofórmio. Nestas condições de reação não ocorre coordenação do íon Zn(II)
com a unidade de bipiridina da BisPBipy, o que foi posteriormente mostrado também nos
testes de interação entre íons metálicos e a BisPBipy em THF (vide item específico).
O produto obtido da reação foi caracterizado por espectrometria de massa sendo
obtido o pico molecular esperado m/z= 1592.
Análise elementar está de acordo com a obtenção do produto bis-metalado.
Calculado para C100H62N12O2Zn2; C: 75,33%; H: 3,92%; N: 10,54%; O: 10,54%. Obtido:
C 75,10%; H: 4,10%; N: 10,30%.
A BisZnPBipy foi obtida com rendimentos da ordem de 85% compatíveis com este
tipo de reação e procedimento.
89
N
C
N
C
O
O
N N
N N
N
H
NN
NN
N
H
Zn
Zn
Figura III.29. Estrutura da BisZnPBipy.
Uma análise dos outros testes de reatividade entre as porfirinas e bipiridinas
funcionalizadas, mostra que também deve ter ocorrido a formação de bisporfirinas unidas
por bipiridinas nas reações entre a BrAcNHPTriPP e a DHyBipy e entre a OHPTriTP e a
DBMBipy, originando bisporfirinas ligadas à unidade de bipiridina por ligações do tipo éter
alifático e aromático respectivamente. Nestes testes de reatividade, ocorreu um
comportamento muito semelhante ao apresentado na reação entre a NH2PTriPP e a
DACBipy, resultando em material fortemente retido no ponto de aplicação nas placas
CCD. Entretanto, por questões de tempo estas reações não foram repetidas e
investigadas. Outro aspecto revelado nos testes de reatividade para a formação das
bisporfirinas foi a instabilidade às condições de reação apresentada pela porfirina
BrAcPTriPP, onde ficou evidenciada a clivagem do grupo bromoacetila, regenerando a
OHPTriTP. Esta instabilidade está associada provavelmente à clivagem da ligação do tipo
éster catalisada em meio ácido/básico28,29.
III.4 ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA UV-VISÍVEL E DE EMISSÃO DAS
BISPORFIRINAS-BIPIRIDINAS
III.4.1 Espectroscopia Eletrônica UV-Vis
As propriedades de absorção e emissão dos compostos BisPBipy e BisZnPBipy
foram investigadas em THF, uma vez que estes compostos são muito solúveis neste
90
solvente e pelo fato de que o THF mostrou-se um meio conveniente no estudo da
interação destas bisporfirinas com os íons metálicos.
O espectro de absorção da BisPBipy (figura III.30) apresenta um perfil
característico do espectro de absorção de uma porfirina base livre regular22 com uma
Banda B (Soret) intensa e quatro bandas Q na região do visível sendo que a intensidade
das bandas Q obedece a ordem Qy(1,0)> Qy(0,0)> Qx(1,0)> Qx(0,0).
350 400 450 500 550 600 650 700
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Ab
sorb
ância
λ (nm)
500 525 550 575 600 625 650 675 700
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
Abso
rbância
λ (nm)
Figura III.30 Espectro de absorção da BisPBipy em THF. A região de absorção das bandas Q da BisPBipy são apresentadas ampliadas no insert.
As absortividades molares foram determinadas assim como caracterizada a TPP
em THF para fins comparativos. Os dados são apresentados na Tab. III. I
Tabela III.I. Dados de absorção do estado fundamental para BisPBipy e TPP em THF.
λλλλ (nm):(εεεε (103 M-1.cm-1))
Porfirina B(0,0) Qy(1,0) Qy(0,0) Qx(1,0) Qx(0,0)
BisPBipy 418: (430) 514: (19,4) 549: (10,4) 592: (5,9) 648: (5,0)
TPP 416: (215) 513: (9,2) 547: (4,0) 592: (2,7) 648: (2,1)
Como pode ser observado na Tab.III.I os máximos de absorção da BisPBipy são
praticamente coincidentes com os da TPP, ocorrendo um ligeiro deslocamento de 1-2 nm
91
para as bandas Soret e Qy; as bandas Qx são coincidentes. As absortividades molares da
BisPBipy, entretanto, são praticamente duas vezes maiores que as da TPP. O fato dos
máximos de absorção serem praticamente idênticos e que a absortividade molar da
BisPBipy é duas vezes maior, são indicativos de que as unidades de porfirina ligadas à
bipiridina comportam-se como unidades cromofóricas independentes, e que não devem
ocorrer interações eletrônicas apreciáveis entre a bipiridina e a porfirina.
Não existem evidências de auto-agregação na faixa de concentração de 1 µM a
100 µM, não sendo observados desvios da lei de Beer ou alterações no máximo de
absorção, acompanhando-se a variação de intensidade da banda Qx(0,0) em função do
aumento da concentração da BispBipy.
A coordenação de zinco nas unidades de porfirina da BisPBipy resulta no espectro
esperado da BisZnPBipy, sendo observada uma banda Soret e apenas duas bandas Q
devido à mudança de simetria de D2h para D4h22 (figura III.31).
350 400 450 500 550 600 650 700
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Abso
rbâ
ncia
λ (nm)
520 540 560 580 600 620 640
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
Ab
so
rbâ
ncia
λ (nm)
Figura III.31 Espectro de absorção da BisZnPBipy em THF. A região de absorção das bandas Q da BisZnPBipy são apresentadas ampliadas no insert.
Similarmente ao observado para a bisporfirina base livre comparativamente à TPP,
os máximos de absorção não são significativamente alterados e as absortividades
molares são praticamente maiores por um fator de duas vezes se comparadas com a
ZnTPP no mesmo solvente. Portanto, também no caso da BisPBipy as unidades de ZnP
apresentam-se como unidades cromofóricas independentes.
92
Tabela III.II. Dados de absorção do estado fundamental para BisZnPBipy e ZnTPP em
THF.
Algumas considerações importantes podem ser feitas comparando-se as
bisporfirinas-bipiridinas aqui investigadas e sistemas bisporfirínicos similares nos quais a
ligação das porfirinas com as bipiridinas ocorre diretamente entre a posição meso da
porfirina e as posições 4,4’ da bipiridina (BisPBipy_Direct)36. A figura III.32 ilustra as
diferentes formas de conexão entre a porfirina e a bipiridina e diferenças dos meso-
substituintes.
Quando a porfirina é conectada diretamente entre as posições meso e o anel da
bipiridina ocorre uma maior interação eletrônica entre a porfirina e a bipiridina. Como
conseqüência quando ocorre a formação de complexos com a unidade de bipiridina as
alterações espectrais no espectro de absorção são mais pronunciadas, originando uma
diminuição bem mais acentuada na intensidade da banda Soret e as bandas apresentam
deslocamentos batocrômicos com diminuição de intensidade da banda original e aumento
de intensidade da banda que se desloca para o vermelho.
Outra diferenciação é que na respectiva BisZnPBipy_Direct a banda Soret é
constituída pela sobreposição da banda da forma cisóide e transóide, uma vez que a
metalação das unidades com zinco favorece a existência de uma população significante
da forma planar cisóide.
Portanto, em nosso caso fica evidenciada, também pelas propriedades de
absorção a independência das unidades de porfirina e bipiridina na BisPBipy e
BisZnPBipy.
λλλλ (nm):(εεεε (103 M-1.cm-1))
Porfirina B(0,0) Q(1,0) Q(0,0)
BisZnPBipy 424: (707) 557: (35,4) 596: (14,4)
ZnTPP 423: (348) 556: (18,0) 595: (7,4)
93
BisPBipy
BisPBipy_Direct
H
HNN
NN
H
HNN
NN
N
C O
NH
N
CO
NH
N
N
H
HNN
NN
H
HNN
NN
Figura III.32 Estrutura de bisporfirinas: os retângulos indicam as diferentes ligações entre as unidades de porfirina e bipiridina; amida e C-C respectivamente na BisPBipy e BisPBipy_Direct. Os meso substituintes também são diferentes; fenil e tert-butilfenil respectivamente na BisPBipy e BisPBipy_Direct.
III.4.2 Propriedades de Emissão
A determinação das propriedades de emissão das bisporfirinas-bipiridínicas é
importante não só pela caracterização espectroscópica, mas porque particularmente
neste trabalho a sua potencialidade como sensores luminescentes foi avaliada.
Similarmente ao realizado na investigação das propriedades UV-Vis, as
comparações das propriedades de emissão foram feitas em relação à TPP e a ZnTPP uma
vez que suas propriedades de emissão já são estabelecidas e por serem modelos das
unidades que se encontram ligadas à BisPBipy e BisZnPBipy.
O espectro de emissão de fluorescência da BisPBipy é constituído de duas bandas:
Q(0-0) e Q(0-1) tanto à temperatura ambiente como à 77K. Não são observadas
diferenças significativas nas posições dos máximos de emissão da BisPBipy e TPP à
temperatura ambiente tanto da banda Q(0-0) como da banda Q(0-1). À 77K ocorrem
deslocamentos hipsocrômicos na posição dos máximos de emissão da bisporfirina e da
TPP, sendo os deslocamentos ligeiramente mais acentuados no caso da TPP. A Tabela
III.III apresenta os máximos de emissão e a Fig.III.33 apresenta espectros de emissão
representativos.
94
Tabela III.III Máximos de emissão da BisPBipy e da TPP à temperatura ambiente e à 77K. Solvente THF.
Porfirina Q(0-0) Q(0-1)
298 K 77K 298 K 77K
BisPBipy 655 650 722 718
TPP 654 646 720 714
625 650 675 700 725 750 775 800
0,0
2,0x107
4,0x107
6,0x107
8,0x107
1,0x108
1,2x108
Int.
de E
mis
são
(u
.a.)
λλλλ (nm)
625 650 675 700 725 750 775 800
0,0
2,0x107
4,0x107
6,0x107
8,0x107
1,0x108
1,2x108
λλλλ (nm)
Int.
de
Em
iss
ão
(u
.a.)
Figura III.33 Espectros de emissão da BisPBipy em THF à 298 K () e à 77 K ()
excitado em 418 nm. O espectro de emissão da TPP nestas condições é apresentado no
insert.
Algumas particularidades do espectro da TPP são mantidas no espectro de
emissão da BisPBipy:
- O espectro de emissão de fluorescência apresenta um comportamento de “imagem
especular reversa”37, ou seja, a intensidade da banda Q(0-0) é maior do que a da banda
Q(0-1), contrariando o comportamento especular esperado, uma vez que nos espectros
de absorção a intensidade da banda de absorção Qx(0,0) é menor do que a banda
Qx(1,0). Este comportamento atípico para a TPP e uma série de outras porfirinas meso-
substituídas é atribuído a uma mudança de geometria no estado excitado em que a
porfirina assumiria uma maior distorção da planaridade do macrociclo da porfirina,
95
permitindo assim uma maior conjugação com o substituinte meso37. Esta mudança na
geometria do estado excitado deve deslocar a curva de potencial do estado singlete S1
em direção à curva de potencial S0, conseqüentemente alterando as probabilidades de
transição dos estados vibrônicos 0-0 e 0-1. Alterações na mudança da geometria do
macrociclo porfirínico para diminuir a energia rotacional dos meso susbtituintes
permitindo o estabelecimento de conjugação entre o macrociclo e o substituinte meso,
assim como a possibilidade de deslocamento do substituinte meso em uma conformação
fora-do-plano (“out-of-plane”) são questões que ainda geram controversias na literatura
e demonstram a grande versatilidade estrutural dos compostos porfirínicos38,39,40.
- Não é observada emissão de fosforescência à 77K (figura III.35). Embora muitas bases
livres apresentem emissão de fosforescência em meio vítreo à baixa temperatura
estimulada por efeito de átomo pesado interno ou externo, a TPP não apresenta emissão
de fosforescência induzida por este efeito de átomo pesado41,42.
- No espectro à baixa temperatura tanto da TPP como da BisPBipy (figura III.35), entre a
banda Q(0-0) e Q(0-1) pode ser observado um ombro na região de 680 nm. Este ombro
é observado também em espectros reportados na literatura para a TPP em outros meios
vítreos (EPA) embora não seja feita menção à origem desta possível transição. Observa-
se que no espectro à 77K da BisPBipy a região compreendida entre as bandas Q(0-0) e
Q(0-1) é consideravelmente menos resolvida (não se forma um vale bem definido) e o
ombro em 680 nm aparece mais intenso proporcionalmente às bandas Q(0-0) e Q(0-1).
A menor resolução no espectro à baixa temperatura deve estar relacionada à existência
de populações distintas das possíveis conformações das duas porfirinas ligadas à
estrutura da bipiridina que apresenta livre rotação ao redor da ligação 2,2’. À
temperatura ambiente o espectro obtido é o da média de todas as rotações possíveis. Ao
resfriar-se a solução para a formação da fase vítrea, configurações entre a forma
totalmente “trans” e “cis” devem coexistir no meio vítreo com diferentes contribuições
estatísticas. Portanto, a menor resolução estaria associada a estas contribuições que
apresentam uma estrutura vibrônica característica. As Figuras III.34 e III.35 mostram
respectivamente a forma totalmente cis e transóide da BisPBipy e os espectros à baixa
temperatura da TPP e da BisPBipy onde pode ser comparada a região entre as bandas
Q(0-0) e Q(0-1) das duas porfirinas.
96
N
C O
NH
N
CO
NH
Porf
Porf
Transóide Cisóide
PorfPorf
N
CO
NH
N
C O
NH
Figura III.34. Formas transóide e cisóide da 2,2’ bipiridina susbtituídas nas posições 4,4’
com as unidades de porfirina.
625 650 675 700 725 750 775 800
0,0
2,0x107
4,0x107
6,0x107
8,0x107
1,0x108
1,2x108
λλλλ (nm)
Int.
de e
mis
são
(u
.a.)
Figura III.35 Espectros de emissão da BisPBipy () e da TPP () excitado em 418 nm
em THF à 77 K.
A BisZnPBipy apresenta propriedades de emissão similares à da ZnTPP. Os
máximos de emissão à temperatura ambiente são praticamente os mesmos, sendo
observado um deslocamento mais significativo quando os espectros são realizados à 77K
com deslocamentos hipsocrômicos de 6 e 8 nm da BisZnPBipy em relação aos máximos
da ZnTPP (tabela III.IV).
Contrariamente ao observado para as correspondentes bases livres, o espectro de
emissão da ZnTPP e BisZnPBipy (figuras III.36 e III.37) é imagem especular das bandas
de absorção Q(1,0) e Q(0,0); sendo a banda Q(0-1) mais intensa que a banda Q(0-0). O
restabelecimento do perfil de imagem especular deve estar associado à coordenação do
íons Zn(II) no centro do anel porfirínico que dificulta a distorção dos anéis pirrólicos de
forma que sejam obtidas estruturas do tipo saddle e/ou dome43 logo não ocorrendo
97
alterações das superfícies de potencial em função da mudança de geometria do
macrociclo porfirínico.
Os espectros registrados à 77K voltam a ter a um comportamento de imagem
especular reversa, neste caso a acomodação das moléculas no meio vítreo deve originar
distorções (figura III.36 e III.37).
Adicionalmente ao espectro de emissão de fluorescência observa-se para as duas
porfirinas uma emissão de fosforescência à 77K na região de 800 nm (figura III.36 e
III.37). A existência de fosforescência à baixa temperatura em Zn-Porfirinas é atribuída
ao aumento de acoplamento spin-órbita induzido pelo metal coordenado44
A Tab. III.IV sumariza os resultados encontrados.
Tabela III.IV Máximos de emissão da BisZnPBipy e da ZnTPP à temperatura ambiente e à 77K. Solvente THF.
600 625 650 675 700 725 750 775 800 825 850
0
1x107
2x107
3x107
4x107
5x107
6x107
λλλλ (nm)
Int.
de E
mis
são
Figura III.36 Espectros de emissão da ZnTPP em THF à 298 K () e à 77 K ().
ZnPorfirina Q(0-0) Q(0-1) T(0-0)
298 K 77K 298 K 77K 77k
BisZnPBipy 607 610 659 660 798
ZnTPP 605 616 657 668 806
98
Também se observa uma menor resolução das bandas Q(0-0) e Q(0-1) no
espectro da BisZnPBipy comparativamente ao espectro da ZnTPP à 77K. As bandas são
mais largas não existindo um vale bem definido entre as duas bandas. Os fatores que
levam à essa menor resolução devem estar relacionados às contribuições estatísticas das
configurações assumidas pelas Zn-porfirinas como discutido acima para a BisPBipy.
600 640 680 720 760 800 840
0,0
5,0x106
1,0x107
1,5x107
2,0x107
2,5x107
3,0x107
3,5x107
4,0x107
600 640 680 720 760 800 840
0,0
2,0x106
4,0x106
6,0x106
8,0x106
1,0x107
Int. d
e E
mis
sã
o
λ (nm)
Int.
de E
mis
são (
u.a
.)
λ (nm)
Figura III.37 Espectro de emissão da BisZnPBipyP em THF à 298 K e à 77 K (inserte).
Os rendimentos quânticos relativos de emissão de fluorescência foram
determinados utilizando o método óptico diluído (optical dilute method)19,45,46, com as
absorbâncias das soluções das porfirinas no comprimento de onda de excitação variando
entre 0,04 e 0,10, visando minimizar eventuais desvios nos valores dos rendimentos
devido a fenômenos de auto absorção ou de filtro interno. Como em nosso caso foi
utilizado modo de detecção front-face, estas variáveis são ainda mais atenuadas. Foram
considerados como padrões para o cálculo do rendimento quântico a TPP em benzeno (ΦF
= 0,13)42 e a ZnTMPyP em água (ΦF = 0,025)47, respectivamente para a BisPBipy e a
BisZnPBipy.
Para o cálculo do rendimento quântico usou-se a expressão:
99
Φ
Φ
∆
∆
F1
F2
2 12
1
A
A=
× ×
× ×
η
η
2
2 12
onde ΦF é o rendimento quântico de fluorescência relativo, A é a absorbância da solução
no comprimento de onda de excitação, ∆ é a área das curvas do espectro de
fluorescência e η é o índice de refração do solvente. Os sub-índices 1 e 2 referem-se ao
padrão e a amostra desconhecida, respectivamente.
Os rendimentos quânticos obtidos foram 0,11 para a BisPBipy e 0,034 para a
BisZnPBipy e a Tabela III.V traz os rendimentos quânticos da TPP e da ZnTPP para
efeitos de comparação.
Tabela III.V. Rendimentos quânticos relativos (ΦΦΦΦ) de fluorescência.
Porfirina ΦΦΦΦ
BisPBipy 0.11
TPP 0.13
BisZnPBipy 0.034
ZnTPP 0.03048
Observando-se os rendimentos quânticos de fluorescência tabelados é possível
afirmar que levando-se em consideração as incertezas experimentais os redimentos
quânticos da BisPBipy e da BisZnPBipy são iguais aos da TPP e da ZnTPP,
respectivamente. Uma vez que o rendimento quântico de emissão é a relação entre o
número de fótons emitidos pelo número de fótons absorvidos, e considerando que as
absorbâncias dos padrões e das amostras problema foram ajustados para o mesmo valor
(variação de absorbância não superior à 3%) isto indica que para cada amostra o número
de fótons efetivamente absorvido foi o mesmo. A concentração presente na amostra da
BisPBipy é efetivamente a metade que a da TPP padrão (mesma absorção porém
absortividade molar duas vezes maior), porém a concentração em unidades cromofóricas
de porfirina é a mesma. Portanto o número de porfirinas que efetivamente emite nos dois
casos é a mesma, sendo obtido o mesmo rendimento quântico. Uma vez que também
não existe uma diferença considerável na absortividade molar no comprimento de onda
utilizado na excitação da ZnTMPyP e da BisPZnBipy (553 nm), a mesma analogia é
válida. Estes resultados também são indicativos de que as unidades de porfirina nas
bisporfirinas investigadas atuam como unidades independentes em solução apesar de
estarem ligadas à bipiridina.
100
III.5 ESTUDO DA INTERAÇÃO ENTRE AS BISPORFIRINAS-BIPIRIDINAS E ÍONS
METÁLICOS: AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DAS BISPORFIRINAS-BIPIRIDINAS
COMO SENSORES FLUORESCENTES
III.5.1. Aspectos gerais
Uma vez que as unidades porfirínicas e bipiridínicas não interagem de forma
significativa como demonstrado pelas propriedades de absorção e emissão de
fluorescência, tanto as unidades de porfirina como de bipiridina conservam suas
propriedades gerais. Uma das principais propriedades da 2,2’-bipiridina, é a formação de
complexos com íons metálicos de transição d e f35. A formação de complexos com a
bipiridina origina novos estados eletrônicos no complexo: transições centradas no metal
(MC); transferência de carga do metal para o ligante (MLCT), ou do ligante para o metal
(LMCT), e estados eletrônicos centrados no ligante (LC)49. A formação de complexos na
unidade bipiridina da BisPBipy e BisZnPBipy, pode originar reações intramoleculares de
transferência de energia e/ou elétrons com o estado excitado das unidades porfirínicas,
resultando na supressão de fluorescência da porfirina. A variação da intensidade de
fluorescência da porfirina pode ser então utilizada para monitorar a presença de íons
metálicos pela formação de complexos com a unidade bipiridina.
Neste trabalho foi investigada a interação com os seguintes íons metálicos: Zn2+,
Fe2+, Ni2+, Cu2+ e Co2+. Adicionalmente ao estudo destes íons de transição d, também foi
realizado um estudo preliminar com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2] ([bis(aquo)-
tris(tenoiltrifluoracetonato)] Eu3+) cuja estrutura é representada abaixo:
H2OH2OS
O-O
F3CS
O-O
F3C Eu+3S
O- O
F3C
Figura III.38 Estrutura do complexo [Eu (tta)3(H2O)2].
101
Os estudos foram realizados em THF, onde as bisporfirinas-bipiridinas apresentam
boa solubilidade assim como foi possível preparar soluções dos íons metálicos neste
solvente contendo 5-10% de água, soluções estas que se mostraram estáveis, sem a
ocorrência de precipitados ou turvação durante várias horas. Apesar da estabilidade
destas soluções, neste estudo todas as titulações foram realizadas com soluções recém
preparadas de forma a se ter maior confiabilidade na realização dos experimentos.
Não foi observada interação neste meio entre as bisporfirinas-bipiridinas e o íon
Zn2+. Mesmo para excessos de Zn2+ da ordem de 9000 vezes em relação às bisporfirinas-
bipiridinas não ocorrem alterações nos espectros de absorção e emissão.
A não interação de bisporfirinas-bipiridinas com o íon Zn2+, em princípio, foi uma
surpresa uma vez que se esperava uma forte interação em solução. O íon Zn(II) forma
complexos com extrema facilidade com a 2,2’-bipiridina, sendo inclusive detectado em
água em quantidades traço, devido ao surgimento de emissão de fluorescência do
complexo [Zn(bipy)]2+ que apresenta rendimento quântico de fluorescência elevado de
0,4550. O fato de não serem observadas alterações nos espectros de absorção e emissão
em nosso sistema pode estar associado a dois aspectos: a) a estrutura de solvatação do
íon Zn(II) em THF poderia não favorecer a coordenação com a 2,2’-bipiridina; b) mais
provavelmente, pelo fato do íon Zn(II) apresentar estrutura d10 os níveis eletrônicos no
complexo não são adequados para o surgimento de processos intermoleculares de
supressão de fluorescência com as unidades de porfirina.
No caso do íon Fe2+, a adição deste íon às soluções das bisporfirinas-bipiridinas
resulta na precipitação instantânea da porfirina no meio. O mesmo ocorre quando as
soluções estoque deste íon metálico são preparadas em DMSO.
Uma das utilizações mais usuais da 2,2-bipiridina é na detecção de íons Fe2+,
sendo um reagente analítico clássico para a determinação deste íon, uma vez que forma-
se o complexo fortemente colorido [Fe(bipy)3]2+51. No caso do íon Fe2+, na verdade, deve
ocorrer a interação e a formação do complexo com a unidade 2,2’-bipiridina, originando
talvez os bis e tris complexos com a BisPBipy e BisZnPBipy, porém estes complexos não
são solúveis em THF originando os precipitados observados. Não foram feitas tentativas
de analisar os precipitados, porém é esperada a precipitação dos tris-complexos
contendo estes ligantes de alto peso molecular.
102
III.5.2. Espectroscopia UV-Vis e testes de estabilidades
Foram observadas alterações espectroscópicas no processo de interação com os
íons Cu2+, Ni2+ e Co2+, particularmente no espectro de emissão (vide item III.5.3).
As alterações no espectro de absorção da BisPBipy e da BisZnPBipy são pouco
pronunciadas porém perceptíveis. A figura III.39 mostra o espectro de absorção da
BisPBipy durante uma titulação com Cu2+.
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.39 Espectros de absorção da BisPBipy (2,6 µµµµM) com Cu2+ (0-136µµµµM).
A adição de íons Cu2+ à solução de BisPBipy não origina alterações espectrais na
região das bandas Q, sendo observado deslocamento de apenas um nanômetro na
posição do máximo da banda Soret (418 → 417 nm) e uma ligeira diminuição na
intensidade de absorção (aprox. 0,05) quando o excesso molar de Cu2+ corresponde a
cerca de 5 vezes não sendo observadas alterações posteriores com o aumento da
concentração de Cu2+. Pode ser observado um ponto isosbéstico em 415 nm e um
segundo isosbéstico menos definido em 427 nm. A Fig.III.40 mostra uma ampliação da
região espectral da banda Soret onde estas alterações espectrais ficam evidenciadas.
103
406 408 410 412 414 416 418 420 422 424 426 428 430 432
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.40 Espectros de absorção da BisPBipy (2,6 µµµµM) com Cu2+ (0-11 µµµµM) representando somente a região da banda Soret.
O mesmo comportamento espectral é obtido nas titulações da BisPBipy com os
íons Ni2+ e Co2+.
Similarmente ao observado para a base livre BisPBipy, as alterações que ocorrem
no espectro de absorção da BisZnPBipy não são pronunciadas ocorrendo um
deslocamento hipsocrômico de 1 nm na posição do máximo da banda Soret (424 → 423
nm) e uma pequena diminuição da intensidade de absorção com o aumento da
concentração do íon metálico. Também são observados pontos isosbésticos neste caso
melhor definidos do que na bisporfirina base livre em 422 e 434 nm, e as bandas Q não
são afetadas.
Um espectro representativo da interação da BisZnPBipy com os íons, é
apresentado para a titulação com o íon Ni2+ na Fig. III.41.
104
411 414 417 420 423 426 429 432 435 438
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
Ab
so
rbân
cia
λ (nm)
Figura III.41 Espectros de absorção da BisZnPBipy (1,3 µµµµM) com Ni2+ (0-16 µµµµM).
Quando soluções de TPP ou NH2TriPP são tituladas com os íons divalentes
mencionados, não ocorrem alterações espectrais tanto na região da banda Soret como
das bandas Q. Este comportamento se mantém mesmo quando os excessos do íon
metálico são da ordem de 9000 vezes. Estes dados são indicativos de que as alterações
espectrais observadas para a BisPBipy e a BisZnPBipy são devido à interação dos íons
metálicos com a bipiridina.
Com o intuito de melhor entender as características espectrais da interação de
íons metálicos com a bipiridina em THF, solvente que não é usualmente utilizado neste
tipo de formação de complexos, realizamos a titulação da 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina
(DMBipy) com os íons metálicos utilizados neste estudo. Um problema na realização
destes experimentos é que o solvente THF absorve na mesma região do grupo bipiridina,
e apesar de ter sido registrado como o branco acaba interferindo na resolução final dos
espectros. Como pode ser observado na Fig.III.42 a DMBipy apresenta uma banda de
absorção característica na região de 280 nm, que coincide com reportado para a
absorção da 2,2’-bipiridina em água52, as duas outras bandas esperadas na região de
235 e 245 nm não puderam ser observadas de forma mais conclusiva devido à absorção
do solvente. À medida que aumenta a concentração do íon metálico, a banda em 280 nm
diminui sua intensidade e surge uma banda na região de 295-300 nm, característica da
formação de ligação com íons metálicos ou devida à protonação do nitrogênio
bipiridínico. Devido à absortividade molar da bipiridina ser consideravelmente mais baixa
105
que a da porfirina, os experimento foram realizados em concentrações da ordem de 160
µM de forma que as variações espectrais pudessem ser registradas. A banda MLCT que
recai na região do visível não foi observada nestas titulações em THF.
Portanto, as alterações espectrais observadas nas bisporfirinas-bipiridinas são
pouco significativas uma vez que as alterações espectrais resultantes da ligação com os
íons metálicos ocorrem predominantemente na região centrada no ligante bipiridina que
recai na região do ultra-violeta, não interferindo na região espectral das bandas Soret e
Q e adicionalmente possuem absortividades molares consideravelmente mais baixas. As
alterações que se observam podem ser devidas ao fato de que quando ocorre a ligação
da bipiridina com o íons metálicos as bisporfirinas-bipiridinas assumem uma configuração
cisóide, logo algum tipo de interação entre as porfirinas localizadas no mesmo lado do
plano ou a transmissão de efeitos eletrônicos se fazem presentes, porém em pequena
intensidade.
250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350
0,0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
2,4
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.42 Espectros de absorção da DMBiPy (160 µµµµM) com Ni2+ (0-130 µµµµM) em THF. A absorção do THF foi incluída para mostrar a coincidência da regão espectral de absorção do solvente e da bipiridina.
Para verificar se as titulações estavam sendo conduzidas em uma condição na
qual o sistema estava em equilíbrio foi realizado um acompanhamento cinético do
sistema.
Não são observadas variações espectrais significativas em função do tempo da
das bisporfirinas-bipiridinas na presença dos íons metálicos, excetuando-se a BisZnPBipy
na presença de Co(II).
106
0 10 20 30 40 50 60 70 80
1,230
1,235
1,240
1,245
1,250
1,255
1,260
Abso
rbâ
ncia
(4
17 n
m)
tempo (min)
Figura III.43 Variação da absorbância em função do tempo da BisPBipy (2,9 µµµµM) na
presença de Ni2+ (12 µµµµM) em THF.
Como já mencionado acima, se verifica uma variação espectral considerável na
absorção da BisZnPBipy na presença dos íons Co2+ (Fig.III.44), indicando que o sistema
não se encontra em equilíbrio imediatamente após a adição de alíquotas de Co+2 à
solução de BisZnPBipy. Os motivos que levam a esse comportamento diferenciado não
são claros. Não fica evidenciada a formação de precipitados ou turvação da solução em
função do tempo que resultariam em retirada do material que absorve, logo originando a
diminuição da absorção, assim como no caso da turvação do aumento da linha base.
Variações de absorbância devidas à transformação em função do tempo do
número de espécies coordenadas ao íon Co2+ ([CoL]2+ → [CoL2]2+ → [CoL3]
2+ onde L
representa a BisZnPBipy) também não parecem plausíveis, uma vez que a região de
absorção dos complexos com a bipiridina não corresponde à região espectral da
ZnPorfirina.
Os experimentos cinéticos com este sistema também se mostraram pouco
reprodutíveis.
107
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
1,58
1,59
1,60
1,61
1,62
1,63
1,64
Ab
so
rbân
cia
(42
4n
m)
tempo (min)
Figura III.44 Variação da absorbância em função do tempo da BisZnPBipy (2,3 µµµµM) na
presença de Co2+ (12 µµµµM) em THF.
Com o intuito de avaliar a estabilidade dos sistemas investigados em relação ao
tempo e à temperatura, realizamos experimentos em ampolas seladas de forma a evitar
variações espectrais devido à evaporação do solvente.
Estes experimentos evidenciam que:
- Amostras da BisPBipy na presença de todos os íons metálicos são estáveis, não sendo
observadas variações no espectro de absorção em relação às soluções recém preparadas
na presença dos íons metálicos por um período de dois dias. Não foi feito um
acompanhamento para períodos maiores.
- Amostras da BisPBipy na presença de todos os íons metálicos não são estáveis quando
as amostras são aquecidas (60ºC) mesmo na presença de quantidades estequiométricas
do íon metálico. Neste caso ocorre a inserção de metal nas unidades de porfirina da
BisPBipy, que fica evidenciada pela conversão do espectro de quatro bandas Q, para as
duas bandas Q da metaloporfirina (Fig.III.45). Após uma hora de aquecimento já ocorre
transformação parcial da porfirina na metaloporfirina e após 8 horas a transformação é
completa.
- Amostras da BisZnPBipy na presença de Cu2+ e Ni2+ são estáveis, não sendo
observadas variações no espectro de absorção em relação às soluções recém preparadas
na presença dos íons metálicos por um período de dois dias. Não foi feito um
acompanhamento para períodos maiores.
108
- Amostras da ZnBisPBipy na presença dos íon metálicos Cu2+ e Ni2+ não são estáveis
quando as amostras são aquecidas (60ºC) mesmo na presença de quantidades
estequiométricas do íon metálico. Fica evidenciada a mistura de unidades BisZnPBipy e
BisMPBipy onde M=Cu2+ ou Ni2+, devido ao alargamento da banda Soret e ao
aparecimento de bandas Q das duas espécies em solução.
510 540 570 600 630 660 690
-0,02
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.45 Espectros de absorção das bandas Q da BisPBipy (4,6 µµµµM) na presença de
Cu2+ (15 µµµµM) em THF, sendo representado a BisPBipy com Cu2+ inicial ( ), BisPBipy com
Cu2+/2 horas de aquecimento () e BisPBipy com Cu2+/8 horas de aquecimento ().
Portanto, sob condições de aquecimento existe uma competição entre a ligação
dos íons metálicos com as unidades de bipiridina e de porfirina. O fato de ocorrer a
interconversão de Zn2+ por Cu+2 ou Ni2+ na BisZnPBipy em condições relativamente
brandas de aquecimento, excessos molares e tempos não prolongados de reação é
também interessante uma vez que as Znporfirinas são relativamente estáveis53 por outro
lado fica evidenciado que é possível utilizar a BisPBipy como um eventual sensor
fluorescente para estes metais à temperatura ambiente, uma vez que nesta temperatura
não ocorre metalação das unidades de porfirina, apenas interação com a unidade de
bipiridina.
109
II.5.3. Emissão de Fluorescência das Bisporfirinas-bipiridinas na presença dos
íons metálicos
A presença de íons metálicos influencia de forma significativa a intensidade de
fluorescência das bisporfirinas-bipiridinas foram investigadas. As Figs.III.46 e III.47
mostram titulações fluorimétricas da BisPBipy e da BisZnPBipy com íons Cu2+.
630 645 660 675 690 705 720 735 750 765
0,0
3,0x106
6,0x106
9,0x106
1,2x107
1,5x107
1,8x107
2,1x107
2,4x107
2,7x107
Int. F
luore
scên
cia
(u
.a.)
λ (nm)
Fig.III.46 Titulação fluorimétrica da BisPBipy (2,71 µµµµM) com íons Cu2+ (0-29µµµµM)
580 600 620 640 660 680 700
0
1x106
2x106
3x106
4x106
5x106
6x106
7x106
8x106
Int.
Flu
ore
scên
cia
(u
.a.)
λ (nm)
Fig.III.47 Titulação fluorimétrica da BisZnPBipy (1,86 µµµµM) com íons Cu2+ (0-29µµµµM)
110
O aumento da concentração do íon metálico resulta apenas na diminuição da
intensidade de fluorescência, não existindo variação significativa na posição dos máximos
de emissão Q(0-0) ou Q(0-1). A imagem especular reversa também é mantida no caso
da BisPBipy. Resultados similares são obtidos excitando-se na região da banda Soret ou
das bandas Q da unidade de porfirina. Quando a NH2PTriPP, TPP ou ZnTPP são tituladas
com os íons metálicos não se observa variação na intensidade de fluorescência. Estes
dados são indicativos de que complexação na unidade de bipiridina origina a perda da
fluorescência da bisporfirina.
Utilizando os dados de supressão de fluorescência foi possível estimar a
estequiometria dos complexos formados com os íons metálicos. Realizamos um plot da
variação da intensidade de fluorescência em função do número de equivalentes do íon
metálico, sendo analisada a região de intersecção obtida na curva experimental. Esta
metodologia está baseada no fato de que existe uma transição entre as regiões de
concentração nas quais ocorre a complexação e na qual se inicia o excesso de supressor,
com alteração no comportamento de emissão. Este método foi aplicado no estudo da
interação entre porfirinas catiônicas (emissoras) e metaloftalocianinas aniônicas
(supressoras) na determinação da estequiometria das espécies (dímeros, trímeros) que
se associam em solução54.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1,6x107
1,8x107
2,0x107
2,2x107
2,4x107
2,6x107
2,8x107
Int.
Flu
ore
scência
equiv. Ni2+
0,51
Fig.III.48 Intensidade de fluorescência da BisPBipy versus o número de equivalentes de
Ni2+.
111
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 124,0x10
6
6,0x106
8,0x106
1,0x107
1,2x107
1,4x107
1,6x107
1,8x107
2,0x107
2,2x107
2,4x107
2,6x107
Int.
Flu
ore
scê
ncia
equiv. Cu2+
0,97
Fig.III.49 Intensidade de fluorescência da BisPBipy versus o número de equivalentes de
Cu2+.
Como apresentado nas Figs. III.48 e III.49 existem duas regiões lineares na curva
obtida e o ponto de intercepto corresponde ao número de equivalentes em que ocorre a
mudança de comportamento de emissão. Foi obtido intercepto em 0,5 equivalentes para
as curvas das titulações com Ni2+ e interceptos em 1 equivalente para as titulações com
os íons Cu2+ e Co2+ excetuando-se a titulação da BisZnPBipy com Co2+ que não segue um
comportamento regular devido provavelmente aos problemas cinéticos já mencionados.
Portanto em função da análise dos dados de supressão de fluorescência a estequiometria
mais provável em solução para o íon Ni2+ é a de 2:1 (2bisporfirina-bipiridina:1Ni2+) e
para os íons Cu2+ e Co2+ é de 1:1 (1bisporfirina-bipiridina:1M2+).
Os complexos são representados esquematicamente abaixo e a Tab.III.VI
sumariza os resultados.
112
N
C
O
NH
Porf
N
C
O
NH
Porf
N
C
O
NH
Porf
N
C
O
NH
Porf
Ni2+
N
C
O
NH
Porf
N
C
O
NH
Porf
Cu2+
N
C
O
NH
Porf
N
C
O
NH
Porf
Co2+
Fig.III.50. Estrutura dos complexos metálicos formados com as bisporfirinas-bipiridinas
em solução.
Tabela III.VI Estequiometria bisporfirina-bipiridina:M2+
Bisporfirina-bipiridina Ni2+ Cu2+ Co2+
BisPBipy 2:1 1:1 1:1
BisZnPBipy 2:1 1:1 ----
A análise dos plots do tipo Stern-Volmer55 para a supressão de fluorescência das
bisporfirinas-bipiridinas mostra um perfil exponencial típico de um processo de supressão
não difusional. Como já discutido, as unidades de porfirina em nossas bisporfirinas-
bipiridinas apresentam um comportamento independente, ou seja, conservam as
propriedades da porfirina livre em solução. No item III.4.2 mostramos que os máximos
de emissão Q(0-0) e Q(0-1) e os rendimentos quânticos da BisPBipy e BisZnPBipy são
praticamente idênticos aos da TPP e ZnTPP, portanto o mesmo deve ocorrer com os
tempos de vida de emissão de fluorescência. Os tempos de vida de emissão de
fluorescência da TPP e da ZnTPP56 são respectivamente 12 e 2 ns o que não viabiliza uma
supressão por um processo difusional nas concentrações utilizadas. Estes tempos de vida
também não devem ser substancialmente alterados em THF, uma vez que não ocorrem
alterações nas intensidades de fluorescência da TPP, NH2PTriPP e ZnTPP quando soluções
destas porfirinas foram tituladas com os íons metálicos.
113
0,0 5,0x10-6
1,0x10-5
1,5x10-5
2,0x10-5
2,5x10-5
3,0x10-5
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
F0/F
[Cu2+
]
Fig.III.51 Plot de Stern-Volmer para a supressão de fluorescência da BisPBipy com Cu2+.
A eficiência de supressão originada em cada caso pode ser estimada analisando-se
a porção linear ascendente da curva exponencial obtida da supressão de fluorescência.
0,0 3,0x10-7
6,0x10-7
9,0x10-7
1,2x10-6
1,5x10-6
1,8x10-6
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
F0/F
[Cu2+
]
Fig.III.52. Análise da porção linear da curva de Stern-Volmer para a supressão de
fluorescência da BisPBipy com Cu2+.
As exponenciais obtidas para todos os plots de Stern-Volmer são do mesmo tipo e
a inclinação das retas obtidas podem ser consideradas uma constante de Stern-Volmer
aparente (KSVap). A seguir são tabelados os valores encontrados.
114
Tabela III.VI. Constantes de Stern-Volmer Aparentes (KSVap) obtidas para as bisporfirinas-bipiridinas
KSVap x 105 (M-1)
Bisporfirina-bipiridina Ni2+ Cu2+ Co2+
BisPBipy 3,9 6,1 4,0
BisZnPBipy 6,5 4,3 ----
Uma análise mais criteriosa nesta série fica dificultada pelo fato das diferentes
estequiometrias que são encontradas entre a interação de Ni2+ e Cu2+/Co2+ com as
bisporfirinas-bipiridinas e pela ausência de dados para a supressão da BisZnPBipy com
Co2+. Levando em consideração estes fatores as constantes de supressão encontradas
situam-se em 4x105 M-1, excetuando-se a interação de Ni2+ e Cu2+ com a BisZnPBipy e a
BisPBipy, respectivamente, onde são obtidas constantes aproximadamente 50% maiores
(6x105 M-1). Estes resultados são indicativos de que não existe uma diferença marcante
na eficiência de supressão destes três íons metálicos perante as bisporfirinas-bipiridinas
investigadas neste estudo. Os resultados indicam que a coordenação do íon metálico à
unidade bipiridina das bisporfirinas-bipiridinas resulta em um complexo não emissivo, e a
fluorescência observada corresponde apenas à bisporfirina-bipiridina não complexada
com o supressor e as eventuais diferenças encontradas devem-se aos diferentes estados
de equilíbrio entre a bisporfirina-bipiridina complexada e bisporfirina-bipiridina livre em
solução.
O mecanismo mais provável de supressão de fluorescência é por um mecanismo
de transferência de elétrons uma vez que não existe evidência da sobreposição entre os
espectros de emissão da porfirina e da absorção dos íons M2+. A análise experimental
desta hipótese requer técnicas de espectroscopia transiente na escala de nano -
picosegundos, e não foram realizadas. Uma avaliação indireta também não é viabilizada
pois não dispomos dos potenciais redox das espécies mono-coordenadas [Cubipy]2+ e
[Cobipy]2+, assim como da espécie bis-coordenada [Ni(bipy)2]2+.
III.5.4 Estudo da Interação entre as Bisporfirina e o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]
Devido à formação de complexos entre os íons dos metais de transição f e a
bipiridina57,58 e considerando a grande potencialidade tecnológica, biomédica e de
investigação estrutural que apresentam os complexos destes metais de transição59,60,61
realizamos um estudo para averiguar a interação do complexo [Eu(tta)3(H2O)2] com as
bisporfirinas-bipiridinas.
A Fig.III.38 traz a estrutura do complexo [Eu(tta)3(H2O)2] que apresenta duas
moléculas de água de coordenação. Estas moléculas de água de coordenação devem, em
115
princípio, ser substituídas pelo ligante de bipiridina, de campo mais forte que as
moléculas de água gerando um complexo com as bisporfirinas-bipiridinas.
Em THF o complexo [Eu(tta)3(H2O)2] apresenta uma excelente solubilidade não
existindo a necessidade de adição de um outro co-solvente.
240 270 300 330 360 390 420 450
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.53. Espectro de absorção do complexo [Eu(tta)3(H2O)2] em THF.
Em solução o espectro do [Eu(tta)3(H2O)2] apresenta duas bandas de absorção:
342 nm (ε= 4,81x104 M-1cm-1) e 273 nm (ε= 2,05x104 M-1cm-1).
580 600 620 640 660 680 700 720
0,0
5,0x106
1,0x107
1,5x107
2,0x107
2,5x107
3,0x107
3,5x107
4,0x107
4,5x107
5,0x107
Int.
de E
mis
são (
u.a
.)
λ (nm)
Figura III.54. Espectro de emissão do complexo [Eu(tta)3(H2O)2] (8,5 µµµµM) em THF.
116
Por sua vez o espectro de emissão do complexo [Eu(tta)3(H2O)2] mostra um
conjunto de bandas correspondentes às varias transições (tabela III.VII).
Tabela III.VII máximos de emissão do complexo [Eu(tta)3(H2O)2] em THF.
Transição Faixa de emissão (nm) 5D0 → 7F0 577 a 584 5D0 → 7F1 585 a 603 5D0 → 7F2 608 a 630 5D0 → 7F3 645 a 662 5D0 → 7F4 680 a 710
A titulação de uma solução de BisPBipy com [Eu(tta)3(H2O)2] resulta em apenas
uma ligeira diminuição da intensidade da banda Soret não ocorrendo alterações na
posição dos máximos de absorção e/ou das intensidades das bandas Q.
408 410 412 414 416 418 420 422 424 426 428 430
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
Absorb
ância
λ (nm)
Figura III.55. Titulação espectrofotométrica da BisPBipy (3,2 µµµµM) com o complexo Eu(tta)3(H2O)2 (0-11 µµµµM )em THF. Representação da região da banda Soret.
A titulação espectrofluorimétrica da BisPBipy com [Eu(tta)3(H2O)2] quando a
excitação é realizada na região da banda Soret (418 nm) apresenta um perfil que
corresponde à diminuição da intensidade de fluorescência da bisporfirina, porém com um
aumento gradativo da intensidade de fluorescência do composto de Eu3+. O perfil
espectral da figura III.54 para o complexo de Eu+3 é semelhante ao da figura III.56 com
as bandas adicionais da bisporfirina-bipiridina.
117
560 580 600 620 640 660 680 700 720 740
0
1x107
2x107
3x107
4x107
5x107
6x107
7x107
8x107
9x107
Int.
flu
ore
scê
ncia
(u
.a.)
λ (nm)
Figura III.56. Espectros de emissão da BisPBipy (4E-6M µµµµM) com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2] (0-34 µµµµM ) em THF. As setas descendentes indicam as bandas da BisPBipy. Este comportamento pode ser originado pelo fato de que o comprimento de onda
utilizado na excitação (418 nm) ainda recai na região em que ambas as espécies
absorvem. Portanto a supressão observada pode ser em parte devida à diminuição da
fração de luz que é absorvida pela porfirina devido à absorção competitiva do composto
de Eu3+. Entretanto, analisando as condições deste experimento fica evidenciado que:
- o aumento da absorção do composto [Eu(tta)3(H2O)2] na região de excitação ao longo
da titulação não é significativamente elevado para justificar a diminuição da intensidade
de fluorescência da BisPBipy.
- a intensidade de luminescência do composto de Eu3+ não corresponde à intensidade
esperada para cada concentração utilizada na titulação, mesmo levando em consideração
a absorbância da BisPBipy em 418 nm.
Realizamos um novo experimento em que a excitação foi realizada na região da
banda Soret, porém em comprimento de onda mais deslocado para o vermelho (434 nm)
onde o [Eu(tta)3(H2O)2] não absorve. Neste caso se observa apenas o espectro de
fluorescência da BisPBipy e também ocorre uma diminuição da intensidade de
fluorescência da bisporfirina, porém menos acentuada que no caso anterior. Este dado
118
sugere que efetivamente ocorre um processo de supressão de fluorescência das unidades
de porfirina da BisPBipy, porém não fica clara a magnitude da coordenação do Eu3+ à
unidade de bipiridina.
Foram então realizados experimentos em que quantidades estequiométricas de
BisPBipy ou BisZnPBipy e Eu(tta)3(H2O)2 foram colocados em ampolas seladas e estas
mantidas à 80ºC por 7 horas. Ao término do período de aquecimento e após resfriamento
das ampolas à temperatura ambiente foram registrados os espectros de emissão
excitando-se em 430 nm. Observa-se uma redução de cerca de 25% na intensidade de
fluorescência, consideravelmente maior que a redução observada quando as amostras
são apenas tituladas à temperatura ambiente e excitadas em 430 nm que é de apenas
6%.
Comportamento similar é obtido para a BisZnPBipy. Os espectros de emissão das
amostras submetidas ao aquecimento nas ampolas são mostrados nas Figs. III.57 e
III.58.
640 660 680 700 720 740 760
0
1x107
2x107
3x107
4x107
5x107
6x107
7x107
8x107
Int.
de
Em
issão
(u.a
.)
λ (nm)
Figura III.57. Espectros de emissão excitado a 430 nm da BisPBipy (4,3 E –6 M) em THF, sendo representado a BisPBipy por () e a BisPBipy com Eu3+/7 horas de aquecimento a 80 0C por ().
119
580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700
0,0
2,0x106
4,0x106
6,0x106
8,0x106
1,0x107
1,2x107
1,4x107
1,6x107
1,8x107
Int.
de E
mis
são (
u.a
.)
λ (nm)
Figura III.58. Espectros de emissão excitada a 434 nm da BisZnPBipy (4,3 E –6 M) em
THF, sendo representado a BisZnPBipy por () e a BisZnPBipy com Eu3+/7 horas de
aquecimento a 80 0C por ().
Estes testes são indicativos de que sob condições normais de titulação a
substituição das moléculas de água de coordenação do complexo Eu(tta)3(H2O)2 não é
favorecida gerando uma baixa percentagem de formação de complexo com a unidade
bipiridina das bisporfirinas. Outro processo que pode estar ocorrendo em solução é a
troca das moléculas de água do complexo Eu(tta)3(H2O)2 por moléculas de solvente. Os
íons lantanídeos são ácidos duros, logo apresentam grande afinidade por compostos
oxigenados, e por um efeito de concentração poderíamos ter a formação de adutos com
THF (éter cíclico) o que explicaria também a grande solubilidade deste composto em THF.
O processo de supressão de fluorescência neste caso provavelmente é o de
transferência de energia55, uma vez que existe uma sobreposição das bandas de
absorção Q das porfirinas e das bandas de emissão (581 a 553 nm) do complexo de
Eu3+.
120
IV.CONCLUSÕES
IV. 1 Sínteses
� Através de um estudo da reação de nitração da TPP com nitrito de sódio em ácido
trifluoracético obtivemos a condição mais adequada de síntese da NO2PTriPP (que
difere da relatada na literatura), sendo obtidos reprodutibilidade e rendimentos da
ordem de 60%. Nas condições que empregamos é formada apenas a NO2PTriPP,
não sendo formados os outros produtos de nitração e permanece a TPP que não
reagiu. Esta mistura final é conveniente para a reação de redução (formação da
NH2PTriPP) uma vez que a TPP não reage com o agente redutor, evitando assim a
separação cromatográfica da NO2PTriPP.
A obtenção das condições experimentais da síntese da NO2PTriPP com
reprodutibilidade e bons rendimentos é muito importante, pois leva à síntese da
NH2PTriPP, que é uma porfirina com um grupo funcional reativo conveniente,
abrindo a perspectiva da obtenção de um grande número de novos sistemas
contendo porfirinas.
� Resultados anômalos foram obtidos com algumas porfirinas ao longo do
desenvolvimento deste trabalho, quando foram utilizados solventes halogenados.
Foi realizado um estudo da TPP em clorofórmio, diclorometano e tetracloreto de
carbono, revelando que ocorre uma reação fotoquímica que origina, em princípio,
um produto de redução (clorin/florin), entretanto a estabilidade química deste
produto não é condizente com os possíveis produtos de redução. Apesar dos
enormes inconvenientes ocasionados por este comportamento quando da utilização
dos solventes halogenados, os resultados sugerem a possibilidade da utilização de
porfirinas na decomposição sensibilizada de compostos halogenados, tema este
importante sob o ponto de vista ambiental.
� Adicionalmente à obtenção da NH2PTriPP, foi sintetizada a OHPTriPP, que também
apresenta um grupo funcional reativo, neste caso adequado para a formação de
ligações do tipo éster/éter, constituindo-se em outra opção na elaboração de
sistemas complexos contendo porfirinas.
� Dispondo da NH2PTriPP e da OHPTriPP estas porfirinas foram funcionalizadas com
um espaçador bromoacetila. Este espaçador foi introduzido já que: a) minimiza
possíveis efeitos de impedimento estérico na ligação com as bipiridinas; b) possui
um grupo haleto de alquila reativo em sua extremidade.
121
� Foram sintetizadas uma série de bipiridinas funcionalizadas com grupos adequados
para a reação com as porfirinas NH2PTriPP, OHPTriPP, BrAcNHPTriPP e BrAcPTriPP.
Não obtivemos, entretanto, sucesso na obtenção da bipiridina funcionalizada com
os grupos 4,4’= amino-metil (DAMBipy). Igualmente ao mencionado para as
porfirinas contendo grupos reativos, a obtenção de bipiridinas convenientemente
funcionalizadas abre uma série de perspectivas para nosso grupo de pesquisa na
investigação de sistemas supramoleculares.
� Após uma série de tentativas mal sucedidas da reação entre as porfirinas e
bipiridinas convenientemente funcionalizada, obtivemos a bisporfirina-bipiridina
BisPBipy pela reação entre a NH2PTriPP e a DACBipy. Aspectos importantes nesta
reação são: a obtenção do cloreto de ácido da bipiridina (DACBipy) in situ e
utilização de excessos de aminoporfirina, ao invés de relações estequiométricas
como é usual para este tipo de reação. Desta forma se evita a conversão do cloreto
de ácido no respectivo ácido carboxílico que apresenta menor solubilidade e
reatividade. Procedimentos de separação cromatográfica em coluna mostraram-se
inviáveis devido à baixa solubilidade da bisporfirina obtida em solventes
normalmente utilizados em sistemas porfirínicos. Foi obtida uma metodologia
conveniente de purificação por CCD preparativa em que os excessos de
aminoporfina são eluídos na placa cromatográfica e a bisporfirina fica retida no
ponto de aplicação da amostra. A BisPBipy é posteriormente extraída com THF ou
misturas diclorometano:metanol. A BisPBipy foi caracterizada por espectrometria de
massa e análise elementar. A caracterização por H-RMN foi prejudicada pela baixa
solubilidade da bisporfirina.
� Uma vez obtida a bisporfirina base livre foi possível sintetizar a respectiva
bisporfirina metalada com íons de Zn(II) nas unidades de porfirina (BisZnPBipy). A
ZnBisPBipy também foi convenientemente caracterizada por espectrometria de
massa e análise elementar.
� Uma análise dos outros testes de reatividade entre as porfirinas e bipiridinas
funcionalizadas, mostrou que também deve ter ocorrido a formação de
bisporfirinas nas reações entre a BrAcNHPTriPP e a DHyBipy e entre a OHPTriTP e
a DBMBipy, originando respectivamente bisporfirinas ligadas à unidade de
bipiridina por ligações do tipo éter alifático e aromático..
122
� IV. 2. Espectroscopia UV-Vis e Emissão de Fluorescência das
Bisporfirinas-Bipiridinas
� Os espectros de absorção da BisPBipy e BisZnPBipy apresentam perfil espectral
característicos das porfirinas base livre e metaloporfirina, sendo os máximos de
absorção tanto da banda Soret como das bandas Q praticamente coincidentes
com os máximos de absorção da TPP e ZnTPP.
As absortividades molares, entretanto, são duas vezes maiores, considerando as
incertezas experimentais, do que a TPP e ZnTPP, indicando a existência de duas
unidades cromofóricas porfirínicas.
Estes resultados de espectroscopia eletrônica são indicativos de que as unidades
de porfirina atuam como unidades independentes e que a ligação à bipiridina não
resulta na propagação de efeitos eletrônicos apreciáveis. Portanto a ligação amida
é um conector conveniente no caso em que se pretende manter as propriedades
individuais entre as espécies ligadas.
� Assim como o que ocorre com as propriedades de absorção UV-Vis, existe uma
grande similaridade nas propriedades de emissão da BisPBipy e BisZnBipy com as
moléculas modelo TPP e ZnTPP, respectivamente. A BisPBipy mantém o espectro
de emissão de “imagem especular reversa” da TPP, indicando que a ligação à
unidade de bipiridina não altera a geometria do estado excitado. Também não é
observada emissão de fosforescência à 77 K. A BisZnPBipy, apresenta emissão de
fosforescência à 77 K, como esperado para uma Zinco-porfirina, indicando que as
bisporfirnas não estão sujeitas à distorções que possam aumentar os decaimentos
não-radiativos térmicos que despopulariam o estado excitado.
� Nos espectros à baixa temperatura de ambas as bisporfirinas observa-se uma
menor resolução entre as bandas Q(0-0) e Q(0-1) não existindo um vale bem
definido entre estes dois máximos de emissão. A menor resolução no espectro à
baixa temperatura deve estar relacionada à existência de contribuições
estatísticas distintas das populações possíveis originadas pela livre rotação da 2,2-
bipiridina.
� Tanto a BisPBipy como a BisZnPBipy apresentam rendimentos quânticos de
emissão de fluorescência similares à TPP e ZnTPP. Este fenômeno pode ser
apresentado de forma simplificada se considerarmos que as unidades de porfirina
nestas bisporfirinas atuam como unidades independentes. Como o rendimento
quântico de emissão é a razão entre o número de fótons efetivamente absorvidos
123
e emitidos para uma mesma fração de luz absorvida é esperada uma mesma
intensidade de emissão.
Portanto, as propriedades de emissão também indicam a manutenção geral das
propriedades de emissão das unidades de porfirina nestas bisporfirinas.
IV. 3. Interação das Bisporfirinas-Bipiridinas com íons metálicos e avaliação da utilização como modelos de sensores luminescentes
� Foi investigada a interação entre as bisporfirinas-bipiridinas e os íons Zn2+, Fe2+,
Ni2+, Cu2+ e Co2+ em THF. Através de espectroscopia eletrônica UV-Vis e emissão
de fluorescência foi possível constatar que ocorre interação entre as bisporfirinas-
bipiridinas e os íons Ni2+, Cu2+ e Co2+.
� A presença destes íons metálicos em soluções das bisporfirinas-bipiridinas origina
apenas pequenas alterações na intensidade da banda Soret; as bandas Q
permanecem inalteradas. Este resultado é decorrente da interação dos íons
metálicos com a unidade de bipiridina destas bisporfirinas, sendo que as
alterações espectrais devidas à complexação ocorrem nas bandas centradas no
ligante bipiridina que apresentam transições no ultra-violeta, não interferindo
apreciavelmente na região espectral das porfirinas. Esta afirmação pôde ser
confirmada pela realização de experimentos em que se usou a DMBipy como
modelo da unidade de 2,2’-bipiridina, sendo verificadas alterações espectrais em
função da adição crescentes dos íons metálicos. Não é observada a banda MLCT
em nenhuma das titulações. As pequenas alterações espectrais observadas podem
ser devidas à coordenação na unidade de bipiridina que resulta na forma cisóide.
Neste caso, podem ocorrer algumas estruturas de ressonância entre os anéis da
bipiridina que se manifestariam de forma pouco significativa nas unidades
porfirínicas; ou à perturbação entre os anéis de porfirina que agora se encontram
do mesmo lado do plano.
� Para verificar se as titulações estavam sendo conduzidas em uma condição na
qual o sistema estava em equilíbrio foi realizado um acompanhamento cinético do
sistema. Não são observadas variações espectrais significativas em função do
tempo das bisporfirinas-bipiridinas na presença dos íons metálicos, excetuando-se
a BisZnPBipy na presença de Co(II). Estes estudo mostram que a ligação destes
metais com as unidades de bipiridina ocorre assim que as duas espécies são
colocadas em contato. Não temos uma explicação da variação espectral em
função do tempo que é observada apenas para o sistema BisZnPBipy- Co(II).
124
� Contrariamente ao que foi observado nos espectros de absorção a presença de
íons metálicos influencia de forma significativa a intensidade de fluorescência das
bisporfirinas-bipiridinas investigadas, podendo ser observada a supressão de
fluorescência em função do aumento da concentração dos íons metálicos.
Utilizando os dados de emissão de fluorescência foi possível determinar a
estequiometria dos complexos formados entre as bisporfirinas-bipiridinas e os íons
metálicos. Co2+ e Cu2+ formam complexos de estequiometria 1:1, enquanto que
Ni2+ forma complexos de estequiometria 2:1.
� A análise dos plots do tipo Stern-Volmer para a supressão de fluorescência das
bisporfirinas-bipiridinas mostra um perfil exponencial típico de um processo de
supressão não difusional. As constantes de Stern-Volmer aparentes (KSVap)
obtidas analisando-se a porção linear ascendente da curva exponencial obtida da
supressão de fluorescência mostram que não existe uma diferença significativa na
eficiência de supressão independentemente da bisporfirina analisada ou do íon
metálico supressor, sendo obtidos valores de KSVap de 4x105 M-1, excetuando-se a
interação de Ni2+ e Cu2+ com a BisZnPBipy e a BisPBipy, respectivamente, onde
são obtidas constantes aproximadamente 50% maiores (6x105 M-1).
� Esta avaliação preliminar do comportamento das bisporfirinas como modelos de
sensores luminescentes mostra que estes compostos não são seletivos a um único
íon metálico, como esperado uma vez que a unidade de conexão é a bipiridina,
entretanto não é observada interação com Fe2+ e Zn2+ que são interferentes na
determinação de outros metais, em particular quando se utiliza a bipiridina. A
ligação com os íons metálicos testados é praticamente instantânea e podem ser
detectados em concentrações da ordem de 0,05 µM.
Apesar de não ter sido possível determinar o mecanismo de supressão, existe a
possibilidade de modulação das propriedades observadas pela síntese de
bisporfirinas-bipiridinas, contendo outras metaloporfirinas como por exemplo, de
paládio, estanho, cobre, que também são luminescentes, porém com outras
propriedades de estado excitado.
IV. 4. Interação das Bisporfirinas-Bipiridinas com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]
� Interações apreciáveis entre as bisporfirinas e o complexo [Eu(tta)3(H2O)2] em
THF só foram observadas sob aquecimento. A pequena interação com as unidades
de bipiridina da BisPBipy e BisZnPBipy à temperatura ambiente são indicativos de
que sob condições normais de titulação a substituição das moléculas de água de
125
coordenação do complexo [Eu(tta)3(H2O)2] não é favorecida gerando uma baixa
percentagem de formação de complexo com a unidade bipiridina das bisporfirinas.
Outro processo que pode estar ocorrendo em solução é a troca das moléculas de
água do complexo [Eu(tta)3(H2O)2]por moléculas de solvente. Os íons lantanídeos
são ácidos duros, logo apresentam grande afinidade por compostos oxigenados, e
por um efeito de concentração poderíamos ter a formação de adutos com THF
(éter cíclico). Para as amostras submetidas a aquecimento é verificada uma
supressão de fluorescência de aproximadamente 25-30%, indicando a ligação com
a unidade bipiridina. Estes estudos preliminares com complexos de Eu3+
apresentam boas perspectivas na elaboração de complexos entre as bisporfirinas
e elementos de transição f, com perspectivas de utilização em aplicações
bioanalíticas.
126
V. BIBLIOGRAFIA
1 W.L.F. Armarego e D.D. Perrin, “Purification of Laboratory Chemicals”, Burtheworth/Heinemann, 4
th
Edition, London, 1996.
2 R. Luguya, L. Jaquinod, F.R. Fronczek, M. Graça H. Vicente, K.M. Smith, Tetrahedron 60 (2004)
2757.
3 W.J. Kruper, A.T. Chamberlain, M.J. Kochanny, J. Org. Chem. 54 (1989) 2753.
4 R.G. L i t t le, J .A. Anton, P.A. Loach, J.A. Ibers, J. Heterocycl ic Chem. 12 (1975)
343) . 5 C. Policar, I. Artaud, D. Mansuy, Inorg. Chem. 35 (1996) 210.
6 A. Launikonis, P.A. Lay, A.W.-H. mau, A.M. Sargeson, W.H.F. Sasse, Aust. J. Chem., 39 (1986)
1053.
7 A.R. Oki, R.J. Morgan, Synth. Commun., 25 (1995) 4093.
8 L. Della Ciana, W.J. Dressick, A. von Zelewsky, J. Heterocyclic Chem, 27 (1990) 163.
9 C.M. Elliot, E.J. Hershenhart, J. Am. Chem. Soc., 104 (1982) 7519.
10 S. Gould, G.F. Strouse, T.J. Meyer, B. Patrick Sulivan, Inorg. Chem. 30 (1991) 2942.
11 G. Will, G. Boschloo, S. Nagaraja Rao, D. Fitzmaurice, J. Phys. Chem. B, 103 (1999) 8067.
12 L. Della Ciana, I. Hamachi, T.J. Meyer, J. Org. Chem., 54 (1989) 1731.
13 I. Hamachi, S. Tanaka, S. Tsukiji, S. Shinkai, S. Oishi, Inorg. Chem., 37 (1998) 4380.
14 G. Sprintschnik, H.W. Sprintschnik, P.P. Kirsch, D.G. Whitten J. Am. Chem. Soc., 99 (1977) 4947.
15 A. Archut, F. Vögtle, L. De Cola, G.C. Azzellini, V. Balzani, P.S. Ramanujam, R.H. Berg, Chem. Eur.
J., 4 (1998) 699.
16 H.F.M.N. Nelisen, M.C. Feiters, R.J.M. Nolte, J. Org. Chem. 67 (2002) 5901.
17 S. Grammenudi, M. Franke, F. Vögtle, E. Steckhan, J. Inclusion Phenomena, 5 (1987) 695.
18 S. Grammenudi, F. Vögtle, Angew Chem. Int. Ed. Engl. 25 (1986),1122.
19 C.A. Parker, Photoluminescence of Solutions, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1968.
20 D.J. Quimby , F.R. Longo,J. Am. Chem. Soc. 97 (1975) 5111.
21 G.G. Meng, B.R. James e K.A. Skov, Can. J. Chem. 72 (1994) 1894.
22 M. Gouterman, in “The Porphyrins”, Vol. 3, Cap. 1, D. Dolphin Editor, Academic Press, New York,
1978.
23 S. Whang, T. Estrada, P.E. Hoggard, Photochem. Photobiol. 79 (2004), 356.
24 S. Sathiyabalan, P.E. Hoggard, Inorg. Chem. 34 (1995) 4562.
25 G.D. Dorough, F.M. Huennekens, J. Am. Chem. Soc. 74 (1952) 3974.
26 T. Nakano, Y. Mori, Bull. Chem. Soc. Jpn. 67 (1994) 2627.
27 R.M. Silverstein e F.X. Webster, “Identificação Espectroscópica de Compostos Orgânicos”, Cap. 4,
LTC-Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, Tradução da 6ª Edição, 2000.
28 R. Morrison e R. Boyd, “Química Orgânica”, Fundação Calouste Gulbenkian, 7ª Edição, Tradução
da 3ª edição inglesa, Lisboa, 1981.
127
29
J. McMurry, “Organic Chemistry”, Thomson(Brooks/Cole), 6th Edition, New York, 2004.
30 C.L. Donnici, I.M.F. de Oliveira, E.S.C. Temba, M.C.R. de Castro, Quim. Nova 25 (2002) 668.
31 M.S. Gibson, R.W. Bradshaw, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 7 (1968) 919.
32 O.M.S. Curley, J.E. McCormick, R.S. McElhinney, T.B.H. McMurry, Arkivoc, 8 (2003) 180.
33 M. Furue, N. Kuroda, S. Nozakura, Chem. Lett., 1209 (1986).
34 F. Venema, H.F.M. Nelissen, P. Berthault, N. Birlirakis, A.E. Rowan, M.C. Feiters, R.J.M. Nolte,
Chem. Eur. J., 4 (1998) 2237.
35 Linsay A. Summers, Advances in Heterocyclic Chemistry, Vol. 35, “The Bipyridines”, Academic
Press, New York, 1984.
36 K.F. Cheng, C.M. Drain, K. Grohmann, Inorg. Chem., 42 (2003) 2075.
37 H.N. Fonda, J.V. Gilbert, R.A. Cormier, J.R. Sprague, K. Kamioka, J.S. Connolly, J. Phys. Chem.,
97 (1993) 7024.
38 A.K. Wertsching, A.S. Koch, S.G. DiMagno, J. Am. Chem. Soc. 123 (2001) 3932. 39 R.E. Haddad, S. Gazeau, J. Pécaut, J.C. Marchon, C.J. Medforth, J.A. Shelnutt, J. Am. Chem. Soc.,
125 (2003) 1253.
40 M.G. Ribeiro, R.M. Liegel, G.C. Azzellini, Inorg. Chim. Acta, (in press) published on the web may, 16
2007.
41 M. Gouterman, G.-E. Khalil, J. Mol. Spectrosc., 53 (1974) 88.
42 D.J. Quimby, F.R. Longo, J. Am. Chem. Soc., 97 (1975) 5111.
43 J.A. Shelnutt, X.-Z. Song, J.-G. Ma, S.-L. Jia, W. Jentzen, CJ. Medforth, Chem. Soc. Rev., 27
(1998) 31.
44 A. Harriman, J. Chem. Soc. Faraday Trans. I, 77 (1981) 1281.
45 A. Harriman, J. Chem. Soc. Faraday Trans. II, 77 (1981) 1695.
46 J. N. Demas, G. A. Crosby, J. Phys. Chem., 75 (1971) 991.
47 K. Kalyanasundaram, Inorg. Chem., 23 (1984) 2453.
48 K. Kalyanasundaram, Neuman-Spalart, J. Phys. Chem. 86 (1982) 5163.
49 K. Kalyanasundaram, “Photochemistry of Polypyridine and Porphyrin Complexes”, Academic Press,
London, 1992, cap. 2.
50 K. Kalyanasundaram, “Photochemistry of Polypyridine and Porphyrin Complexes”, Academic Press,
London, 1992, cap. 5.
51 A. Vogel, “Química Analítica Qualitativa”, Editora Mestre Jou, São Paulo, 1981, cap. III.
52 A. Harriman, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1, 73 (1977) 663.
53 J. W.Büchler in Porphyrins and Metalloporphyrins, Elsevier Scientific Publishing Company, K. Smith
editor, Amsterdam, 1975.
54 J. F. Lipskier, T. H. Tran-Thi, Inorg. Chem., 32 (1993) 722.
55 J.R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Plenum Press, Nova York, 1986.
56 A. Harriman, J. Chem. Soc. Faraday Trans. I, 76 (1980) 1978.
57 N Sabbatini, M. Guardili, J.-M. Lehn, Coord. Chem. Rev., 123 (1993) 201.
58 F. Havas, M. Danel, C. Galaup, P. Tisnès, C. Picard, Tetrahedron Lett., 48 (2007) 999.
128
59
J.-C. G. Bünzli, S. Comby, A.-S. Chauvin, C.D.B. Vandevyver, J. Rare Earths, 25 (2007) 257.
60 R.B. Laufer, Chem. Rev., 87 (1987) 901.
61 J.-C. Bünzili, Acc. Chem. Res., 39 (2006) 53.