Síntesis de nuevos materiales fluorescentesestudio como sondas de polaridad y generación de sensores fluorogénicos

  1. Maria Teresa Gomez Martinez
Supervised by:
  1. Tomás Torroba Pérez
  2. Maria Teresa Rodríguez Rodríguez

Defense university: Universidad de Burgos

Year of defense: 2008

Committee:
  1. Ana Maria Costero Nieto Chair
  2. María García Valverde Secretary
  3. Philippe Gerbier Committee member
  4. Joaquín Rodríguez Morán Committee member
  5. Knut Rurack Committee member
Department:
  1. Química

Type: Thesis

Teseo: 155525

Summary

Las moléculas orgánicas con carácter ICT (transferencia de carga intramolecular) han atraído mucha atención en años recientes debido a sus usos potenciales en la fabricación de interruptores moleculares electro-ópticos, diodos emisores de luz y sensores químicos. Aparte de su uso en los campos tecnológicos, ICT también tiene un papel fundamental en varios procesos biológicos como la fotosíntesis y el mecanismo primario de la visión.
El diseño de sensores fluorescentes es de gran importancia debido a la alta demanda en química analítica, bioquímica clínica, medicina, medio ambiente, etc. Sin embargo, existe una gran demanda de sensores de mayor sensibilidad y selectividad. El éxito de los sensores fluorescentes se debe a una serie de ventajas como son la selectividad, la sensibilidad, el tiempo de respuesta y la observación local. Además la utilización de fibras ópticas permite la detección a distancia.
El presente trabajo se ha centrado en la síntesis y estudio de nuevos derivados fluorescentes que contienen en su estructura unidades indénicas, los cuales presentan fenómenos de transferencia de carga, llevando a cabo el estudio de sus propiedades y sus aplicaciones como sensores químicos.
Se han obtenido nuevos materiales y sensores químicos derivados de estructuras de naftociclopentano y arilindano.
Se realizó un estudio de las propiedades como sensores químicos de los derivados amino-sustituidos mediante técnicas de absorbancia en UV-Vis, fluorescencia, resonancia magnética nuclear. Obteniéndose sensibilidad de todos los compuestos con éter corona a Fe3+ y Cu2+ al producirse un aumento de la fluorescencia y una pérdida de color al romperse la banda de transferencia de carga y recuperar la conjugación electrónica a través de los anillos aromáticos. . Con los compuestos con grupos hidroxilo y que contienen piridina, se consigue especificidad por el catión cobre y se han mejorado las propiedades fluorescentes.
Se estudió la sensibilidad de los mismos compuestos con aniones encontrándose que todos ellos eran sensibles a cianuro, produciendo el cianuro la pérdida del color y un gran aumento en la fluorescencia por la ruptura de la banda de transferencia de carga y por su aportación a la conjugación electrónica. Se han obtenido una serie de derivados naftalénicos con características de dosímetros químicos al anión cianuro, reversibles en medios ácidos débiles, con buenos límites de detección y rendimientos cuánticos moderadamente altos Con la introducción de grupos hidroxilo es posible la detección de aniones carboxílicos tanto por colorimetría como por fluorescencia. La detección es posible en medio acuoso, con buenos límites de detección y rendimientos cuánticos moderadamente altos.
Mediante acoplamientos de Suzuki se han sintetizado una serie de compuestos derivados de la indanona con distintos grupos dadores y aceptores de electrones y se han realizado estudios sobre sus propiedades de transferencia de carga que producen distintos fenómenos principalmente en el campo de la emisión fluorescentes.
En estos sistemas estudiados se ha comprobado que la fotoexcitación induce una sustancial separación de carga, como evidencian los grandes desplazamientos solvatocrómicos observados en sus espectros de emisión. Todos ellos presentan rendimientos cuánticos elevados. También se comprobó la mayor fuerza electrón dadora de los grupos amino con respecto a los grupos metoxilo o simplemente aromáticos, observando el mayor efecto solvatocrómico y, sobre todo, el mayor desplazamiento de Stokes. Se estimaron los momentos dipolares en el estado excitado de varios compuestos, mostrando que el aumento es alto en el caso de compuestos con grupos electrón-dadores más fuertes. Los tiempos de vida de los compuestos son del orden de nanosegundos mostrando decaimientos con ajustes biexponenciales para los casos en los que hay dos especies emisoras presenten según el grado de transferencia de carga que tenga lugar conforme a la polaridad del medio en que se encuentra la molécula.
Con derivados de estas estructuras se obtuvieron mejoras en las propiedades como dosímetros químicos específicos de cianuro en medio acuoso, con mejores límites de detección y rendimientos cuánticos.