Síntese e estudo das propriedades termo-ópticas de materiais moleculares macios derivados de N-heterociclos aromáticos aplicados aos cristais líquidos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Oliveira, André Herculano de
• Orientador(a): Menezes, Fabricio Gava
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Química; Materiais orgânicos funcionais; Cristais líquidos; Benzimidazo; Imidazofenantrolina
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52766

Nas últimas décadas, os materiais orgânicos funcionais têm contribuído com o avanço no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos. Neste contexto, os cristais líquidos têm sido amplamente empregados em telas e mostradores de televisores e computadores, utilizados como sensores, dentre outros. Em nível molecular, os cristais líquidos são compostos por um núcleo rígido, muitas vezes de natureza (hetero)aromática, e unidades periféricas flexíveis, comumente cadeias alifáticas alongadas. Tal combinação estrutural faz com que estes materiais adquiram uma organização supramolecular capaz de gerar uma mesofase, o estado líquido cristalino, caracterizado por propriedades simultâneas de sólidos e líquidos, tais como birrefringência e fluidez, respectivamente. Na busca por novos mesógenos contendo sistemas heterociclos nitrogenados aromáticos como núcleo rígido, o presente trabalho relata a síntese de três novos derivados de [4-(1H-imidazo[4,5-f][1,10]fenantrolin-2-il)]fenol (73) e de nove novos derivados de 2-fenil-1H-benzo[d]imidazole (4), que foram obtidos com bons rendimentos, devidamente caracterizados por espectroscopia de IV, RMN de 1H e RMN de 13C, e que tiveram suas propriedades térmicas avaliadas por MOLP e DSC. O efeito da cadeia alquílica nas propriedades térmicas de derivados de (73) foi avaliado a partir de compostos N,O-dialquilados. Foi observado que a presença de duas cadeias alquílicas em (70b) e (70c), com 10 e 12 átomos de carbono, respectivamente, induzem a formação de mesofases do tipo SmX sob aquecimento, entre 0,67-157 oC e 23-130 °C. Diferentemente, o composto (70a), contendo unidades octílicas, apresentou passagem direta do estado sólido para o líquido isotrópico (em 108 °C), o que pode ser relacionado à maior força de interação entre os núcleos heteroaromáticos. Os derivados de (4) avaliados foram divididos em três grupos distintos. Os dois primeiros grupos são caracterizados pela presença de um átomo de cloro no núcleo benzimidazólico, além de uma ou duas cadeias alcóxi (8, 10 e 12 átomos de carbono) no anel 2-fenílico (67a-c e 68a-c, respetivamente). A terceira série benzimidazólica (69a-c) é caracterizada como derivados de 4-(1H-benzo[d]imidazol-2-il)-2-metoxifenol esterificados a partir das reações com ácidos 4-alcoxibenzóicos apropriados (8, 10 e 12 átomos de carbono). Todos os compostos da série 67a-c e 68a-c não apresentaram mesofase. Por fim, os compostos esterificados da série 69a-c, a princípio, não se comportaram como cristais líquidos. Em resumo, no presente trabalho, dois dos doze compostos finais propostos apresentaram comportamento líquido cristalino, destacando-se os baixos valores de transição de fase e amplas faixas de mesofase. Enquanto para a série 69, as interações intermoleculares envolvem empacotamento-π e forças de Van der Waals, os compostos das séries benzimidazólicas devem apresentar ainda associações supramoleculares baseadas em ligações de hidrogênio, as quais serão devidamente investigadas. Os resultados obtidos se traduzem em um importante avanço para o desenvolvimento de materiais moleculares avançados, notadamente cristais líquidos.