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Tipo do documento: Dissertação
Título: Sistemas moleculares heterometálicos do tipo “metalocoroa” com ácidos derivados hidroxâmicos: síntese, caracterização e determinação estrutural
Autor: PAIVA, Fábio Faria 
Primeiro orientador: MARINHO, Maria Vanda
Primeiro coorientador: ROSA, Iara Maria Landre
Primeiro membro da banca: ALMEIDA, Eduardo Tonon de
Segundo membro da banca: MACHADO, Flávia Cavalieri
Resumo: Cinco metalocoroas heterometálicas 3d-4f (MCs) de fórmula [CeCu5(5mpzHA)5(NO3)2(H2O)8].NO3 (MC1), [Eu2Cu10(5mpzHA)10(NO3)(NO3)1/2(H2O)6]2.3NO3.5H2O.4CH3OH (MC2), [GdCu5(5mpzHA)5(NO3)(H2O)6].2NO3 (MC3), [TbCu5(5mpzHA)5(H3CCOO)(NO3)(H2O)5].NO3 (MC4) and [ErCu5(5mpzHA)5(NO3)2(H2O)5].NO3 (MC5) foram sintetizadas e caracterizadas por espectroscopia IV e difração de raio X de monocristal e policristais. Também foram utilizadas a análise elementar (CHN) e espectroscopia de fotoluminescência na MC2. As MCs foram sintetizadas através da reação entre o ácido 5-metil-pirazinohidroxâmico (5mpzHA) e os sais Cu(AcO)2.H2O e Ln(NO3)3.xH2O (LnIII = Ce, Eu, Gd, Tb, and Er) em um sistema em refluxo com metanol, o qual foram obtidos monocristais após evaporação lenta do solvente. Os dados de IV e 1H RMN indicam a obtenção do 5mpzHA, onde a forte banda νC=O presente em 1710 cm-1 no éster 5mpza é deslocada para 1664 cm-1 no 5mpzHA, consequência da combinação de maior efeito ressonante do grupo -NHOH no 5mpzHA em comparação com o -OMe no 5mpza e da participação de interações do tipo ligação de hidrogênio intra e intermoleculares. Para o 5mpzHA, as bandas de νN-H and νO-H aparecem entre 3500 cm-1 e 2800 cm-1, além da ausência do sinal com deslocamento de 3,98 ppm no espectro de 1H RMN indicam a troca do grupo -OMe por -NHOH. Os espectros IV das MCs 1-5 apresentam um deslocamento de ~60 cm-1 para νC=O, indicando a coordenação aos centros metálicos. As análises de difração de raio X por monocristal confirmam a formação do sistema heterometálico no modo 15-MC-5 nas MCs 1-5, em que cinco íons Cu(II) compõem a base da coroa e os íons Ln(III) ocupam os centros das respectivas coroas com moléculas de água, nitratos e/ou acetatos completando as esferas de coordenação. O ligante 5mpzHA totalmente desprotonado (5mpzHA2-) são coordenados aos cinco Cu(II) de cada sistema através dos modos κ 2N,N’:κ 2O,O’:κO’ quelato-ponte, formando a coroa [Cu5LnIII(5mpzHA)5]. Os íons Cu(II) exibem pequenas distorções em geometrias quadrada plana, pirâmide de base quadrada e octaédrica, e os íons Ln(III) são nona-coordenados. A pureza dos bulkies das MCs 1-3 e 5 foi confirmada através da comparação entre os difratogramas PXRD experimental e teórico, apresentando boas correspondências das posições das reflecções de Bragg. Para MC2, os espectros de emissão e excitação apresentam a ausência das emissões do íon Eu(III) e das transições f-f, atribuídas ao efeito paramagnético que os íons Cu(II) exercem sobre o sistema, extinguindo sua luminescência.
Abstract: Five 3d-4f heterobimetallic metallacrowns (MCs) with formula of [CeCu5(5mpzHA)5(NO3)2(H2O)8].NO3 (MC1), [Eu2Cu10(5mpzHA)10(NO3)(NO3)1/2(H2O)6]2.3NO3.5H2O.4CH3OH (MC2), [GdCu5(5mpzHA)5(NO3)(H2O)6].2NO3 (MC3), [TbCu5(5mpzHA)5(H3CCOO)(NO3)(H2O)5].NO3 (MC4) and [ErCu5(5mpzHA)5(NO3)2(H2O)5].NO3 (MC5) have been prepared and characterized by IR spectroscopy, powder and single-crystal X-ray diffraction (XRD). In addition, 2 was also characterized by elemental analysis, EPR spectroscopy, magnetic measurements, and the photoluminescent properties were investigated. The MCs were synthesized from a mixture of 5-methyl-2-pyrazinehydroxamic acid (5mpzHA) and Cu(AcO)2.H2O and Ln(NO3)3.xH2O salts (LnIII = Ce, Eu, Gd, Tb, and Er) in methanol under reflux, yielding single crystals after slow solvent evaporation. IR and 1H NMR data indicate the obtention of the 5mpzHA, where a strong νC=O stretching vibrational frequency observed in the infrared spectrum of 5mpza (1710 cm-1) is downshifted in ca. 46 cm-1 for the corresponding hydroxamic acid (1664 cm -1), what can be resulted of the combination of a more pronounced resonance effect caused by the neighboring -NHOH hydroxamic acid moiety (versus -OMe in 5mpza) and the participation of intra- and intermolecular hydrogen bonds. For 5mpzHA, diagnostic νN-H and νO-H stretching vibrational frequencies appear between 3500 cm-1 and 2800 cm-1 , and the absence of the signal in the NMR spectrum in 3.98 ppm indicates the exchange of methyl in 5mpza to hydroxylamine radical in 5mpzHA. IR spectra of the MCs (1-5) show that the C=O stretching bands are shifted ~60 cm-1 indicating the coordination of the 5mpzHA ligand to the metal center. The analysis of single crystal X-ray confirms the formation of the 15-MC-5 heterobimetallic system in MCs 1-5, with five CuII atoms being at the rim of the crown and the EuIII ion occupying the dome of the crown, with water molecules oxygen atoms, and one nitrate anion filling the coordination sphere around the LnIII ion. The 5mpzHA ligands are connected to five CuII ions and one EuIII ion, through μ3-κ 2N,N’:κ 2O,O’:κO’ chelating- bridging mode, forming a crown-like [Cu5LnIII(5mpzHA)5] core. The CuII ions exhibit slightly distorted, square planar, square pyramidal, and octahedral geometries, and the trivalent lanthanides ions are nine-coordinated. Furthermore, the phase purity of the bulk samples MCs (1-3 and 5) was also confirmed by comparison of the experimental and the simulated PXRD patterns, which demonstrated a good coincidence of the Bragg reflection positions. For MC2, the emission and excitation spectra show the absence of EuIII emission and f-f transitions, probably due to the paramagnetic nature of the CuII ions which play a key role in the quenching of the fluorescence.
Palavras-chave: Compostos de Coordenação
Metalomacrociclos
Metalocoroas Heterometálicas
Ácidos Hidroxâmicos.
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: PAIVA, Fábio Faria. Sistemas moleculares heterometálicos do tipo “metalocoroa” com ácidos derivados hidroxâmicos: síntese, caracterização e determinação estrutural. 2021. 92 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1972
Data de defesa: 20-Ago-2021
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