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Título: Síntese e caracterização de trinucleares homo- e heterometálicos baseados em ferro(III) e cobalto(II) para aplicação como blocos construtores em polímeros de coordenação
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of homo- and heterometallic trinuclear complexes based on iron(III) and cobalt(II) for application as building blocks in coordination polymers
Autor(es): Lima, Bruno Ramos de
Orientador(es): Reis, Dayane Mey
Palavras-chave: Polímeros
Catálise
Análise espectral
Química
Polymers
Catalysis
Spectrum analysis
Chemistry
Data do documento: 30-Nov-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: LIMA, Bruno Ramos de. Síntese e caracterização de trinucleares homo- e heterometálicos baseados em ferro(III) e cobalto(II) para aplicação como blocos construtores em polímeros de coordenação. 2017. 105 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: Constantemente a química inorgânica sintética vem desempenhando um importante papel na síntese e caracterização de novos materiais inorgânicos de alto desempenho e que apresentem comportamentos cada vez mais específicos. Uma classe muito promissora desses novos materiais são os denominados “Polímeros de Coordenação” (PCs). Esses compostos são formados por íons metálicos coordenados a ligantes orgânicos que possuem pontos de coordenação divergentes, favorecendo o crescimento polimérico. A grande pluralidade de combinações de íons e ligantes e a variedade de disposições dessas interações formam estruturas estendidas que podem ser uni-, bi- ou tridimensionais. A porosidade, rigidez e a presença de centros paramagnéticos nessas espécies são alguns exemplos de características que podem ser exploradas a fim de se realizarem estudos em aplicações como: catálise, adsorção, armazenamento de gás e desenvolvimento de dispositivos magnéticos e optoeletrônicos. Em alguns casos, os PCs são obtidos a partir da agregação de Blocos Construtores de menor nuclearidade, também chamados de Secondary Building Units (SBUs). As SBUs podem ser constituídas por arcabouços inorgânicos, como os oxocomplexos trinucleares, capazes de conferir maior controle de porosidade e direcionalidade de automontagem do polímero; com isso, é possível a realização de procedimentos sintéticos mais racionais, com possibilidade de predição topológica da estrutura. Este trabalho objetiva, portanto, a síntese e caracterização de duas potenciais SBUs baseadas em oxo-complexos trinucleares, uma delas homometálica baseada em ferro(III), produto B, e outra heterometálica baseada em ferro(III) e cobalto(II), produto C. Esta última é obtida pelo emprego de um polímero de coordenação de cobalto(II), produto A, como um dos materiais de partida. As três estruturas são inéditas e as caracterizações foram realizadas com o auxílio das técnicas de difração de raios X por monocristal (DRXM), difração de raios X por pó (DRXP), dosagem dos teores de C, H, N e de metais (por absorção atômica e por análise espectrofotométrica), espectroscopias de absorção na região do ultravioleta e do visível (UV/Vis), ressonância paramagnética eletrônica (RPE), e de absorção na região do infravermelho (IV). As análises estruturais por DRXM revelaram baixos índices R para as três estruturas, o que indica boa correlação entre os modelos estruturais propostos e os mapas experimentais de distribuição de densidade eletrônica das células unitárias. As análises espectroscópicas dão suporte às estruturas reveladas por DRXM e a pureza dos três produtos foi confirmada pela comparação entre dados teóricos e práticos relativos às porcentagens de C, H, N e de metais e também pela comparação dos dados de DRXP teóricos e experimentais. Os dois oxo-complexos são obtidos em rendimentos moderados e são viáveis no emprego como SBUs na preparação de agregados de maior nuclearidade.
Abstract: Constantly, the synthetic inorganic chemistry has been playing an important role in the synthesis and characterization of new high-performance inorganic materials which exhibit increasingly specific behaviors. A very promising class of these new inorganic materials are the so-called "Coordination Polymers" (CPs). These compounds are formed by metallic ions coordinated to organic ligands that have divergent coordination points favoring the polymeric growth. The large plurality of combinations of ions and ligands and the variety of arrangements of these interactions form extended structures which can be uni-, bi- or three-dimensional. The porosity, rigidity and the presence of paramagnetic centers in these species are some examples of characteristics that can be explored in order to carry out studies in applications such as: catalysis, adsorption, gas storage and development of magnetic and optoelectronic devices. In some cases, the CPs are obtained by incorporating Building Blocks of lower nuclearity, which are also called Secondary Building Units (SBUs). The SBUs can be formed by inorganic clusters such as trinuclear oxo-complexes that permit better control of the porosity and directionality of the polymer self-assembly; thereby, it is possible to perform more rationalized synthetic procedures, with the possibility of topological prediction of the structure. Therefore, this work aims the synthesis and characterization of two potential SBUs based on trinuclear oxo-complexes, one of which is homometallic based on iron(III), product B, and another heterometallic based on iron(III) and cobalt(II), product C. This last one is obtained by using a cobalt(II) coordination polymer, product A, as one of the starting materials. The three structures were synthesized for the first time in this work and their characterizations were performed with the aid of techniques such Single-crystal X-ray Diffraction (SC-XRD), Powder X-Ray Diffraction (P-XRD), dosage of the contents of C, H, N and metals (by atomic absorption and by spectrophotometric analysis), absorption in the ultraviolet and visible region (UV/Vis), electronic paramagnetic resonance (EPR) and absorption in the infrared region (IV) spectroscopies. The structural analyzes performed by SC-XRD revealed low R factor values for the three structures, which indicates good correlation between the proposed structural models and the experimental electron density distributions of the unit cells. The spectroscopic analysis give support for the structures revealed by SC-XRD and the purity of the three products was confirmed by comparing the theoretical and experimental data relative to the percentages of C, H, N and metals and by comparing theoretical and experimental P-XRD data. The two oxo-complexes are obtained in moderate yields, which make them feasible for use as SBUs in the preparation of higher nuclear aggregates.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10056
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