Síntese de novos cristais líquidos com o núcleo 3,5-difenilisoxazol e análise da relação estrutura-propriedade - Lopes, Luana Dezingrini (2022)
Além da propriedade intrínseca de auto-associação, que já confere grande aplicabilidade aos cristais líquidos (CLs), a variedade de formas como esses materiais podem ser funcionalizados agrega ainda maior importância no meio científico e tecnológico. Moléculas calamíticas com terminações funcionalizadas têm sido sistematicamente investigadas e analisadas em relação à repulsão estérica, efeitos dipolares, interações de ligações de hidrogênio e incompatibilidades. A presente tese descreve a síntese e caracterização de novos materiais líquido cristalinos contendo como núcleo rígido o heterociclo 3,5-difenilisoxazol, para, através da relação estrutura-propriedade, avaliar a influência das modificações dos grupos terminais nas propriedades mesomórficas. A síntese dos compostos contou com a metodologia de preparação do anel isoxazolina, através da cicloadição (3+2) 1,3-dipolar entre alcenos e óxidos de nitrila, os quais foram gerados pelas oximas preparadas a partir de aldeídos. Todas as isoxazolinas foram oxidadas aos seus respectivos isoxazóis utilizando dióxido de manganês. As moléculas sintetizadas foram caracterizadas por RMN de 1H, 13C e 19F, espectroscopia de infravermelho e análise elementar. O comportamento mesomórfico foi investigado por MOLP, DSC e DRX. Foram sintetizados isoxazóis com uma cadeia semiperfluorada como substituinte (cauda) e com um grupo alquila (espaçador) e um grupo polar terminal na outra extremidade. Conforme a rota sintética planejada, todos os intermediários já carregam a cadeia semiperfluorada em suas estruturas, ocasionando a presença de mesofases esméticas em todos os intermediários e no produto final. O glicerol e suas variantes moleculares são grupos importantes para serem introduzidos no final da cadeia alquílica a fim de analisar os efeitos na organização e propriedades das mesofases, portanto avaliou-se a influência da posição do substituinte glicerol em relação ao anel isoxazol. O resultado mais surpreendente é que após a hidrólise do grupo solketal, o isoxazol terminado em 1,2-diol apresentou mesofase colunar. Este resultado mostra que a posição dos substituintes em relação ao anel heterocíclico influencia a organização molecular e o tipo de mesofase formada. A molécula 20b, contendo um grupo benzila ligado ao anel aromático da posição 3 do heterociclo, é um intermediário utilizado na preparação do produto com glicerol. A fim de conhecer a influência do grupo benzila na organização das mesofases, além das análises de MOLP e DSC, realizou-se um estudo aprofundado utilizando a técnica de difração de raios X das mesofases, difração de raios X de monocristal e RMN de 7Li. A maioria das aplicações práticas de cristais líquidos requerem propriedades eletro-ópticas e físicas que podem ser obtidas apenas pela formulação de misturas multicomponentes de cristal líquido. Assim, em busca de diminuir o ponto de fusão do composto 20b, após determinar as composições eutéticas de misturas binárias e suas temperaturas de fusão teóricas, foram preparadas 6 misturas, utilizando em todas o isoxazol 20b como um dos componentes, e analisadas por DSC e MOLP.