Síntese, caracterização, estudos fotofísicos e acompanhamento in situ da reação de formação do corante (E)-2-[3-[4-(difenilamina)-fenil]-1-(p-tolil)-alilideno] malononitrila por microscopia de fluorescência

• Main Author: Aline Monteiro Lino
• Other Authors: Marcelo Henrique Gehlen
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: catálise básica; fluoróforo orgânico; microscopia TIRF; single molecule; transferência de carga intramolecular; basic catalysis; intramolecular charge transfer; organic fluorophore; TIRF microscopy
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-31032016-140123/

Neste trabalho foi sintetizado o corante (E)-2-[3-[4-(difenilamina)-fenil]-1-(p-tolil)- alilideno]-malononitrila (DFTAM), a partir da reação de condensação entre 4- (difenilamino)-benzaldeído e 2- [1- (4- metilfenil)-etilideno]-malononitrila, com catálise básica de piperidina. O produto obtido foi purificado por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e caracterizado pelas técnicas de espectrometria de massas, ressonância magnética nuclear de 13C e 1H e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Para estudar suas propriedades fotofísicas, espectros de absorção e emissão de fluorescência, decaimento de fluorescência e espectro de absorção de transientes foram feitos em diferentes solventes, variando-se a polaridade e viscosidade do meio. Duas bandas de absorção foram observadas, uma em 303 nm e outra em cerca de 490 nm, a qual apresentou deslocamento batocrômico com o aumento da polaridade do solvente. Para essa região de excitação a banda de emissão variou entre 517 e 630 nm, com o aumento da polaridade do meio. Os decaimentos de fluorescência mostraram duas componentes, uma na ordem de picossegundos e a outra de nanossegundos. Os experimentos de absorção de transientes apresentaram três espécies, uma mais longa (maior que 10 ms) e duas outras de cerca 2 e 22 μs. Surfactantes catiônicos, não iônico, e aniônico também foram usados para produzir micelas e fazer os experimentos já citados. Pôde-se observar que o corante interagiu com as micelas, melhorando sua fluorescência e aumentando o tempo de vida do estado singleto. Por fim, acompanhou-se in situ, através da técnica de microscopia TIRF, a reação de formação de DFTAM a nível single molecule com catalise básica de nanopartículas de MgO e lamínulas de vidro funcionalizadas com piperazina. Através da intermitência de fluorescência dos filmes feitos de ambas as amostras, observou-se a formação de moléculas do corante através de ciclos de catálise da piperazina. === In this project the synthesis of (E) -2- [3- [4- (diphenylamine) phenyl] -1- (p-tolyl) - allylidene] -malononitrile (DFTAM) dye, from the condensation reaction between 4- (diphenylamino) benzaldehyde and 2- [1- (4-methylphenyl) ethylidene]-malononitrile using piperidine basic catalysis has been achieved. The dye was purified by high-performance liquid chromatography (HPLC) and characterized by mass spectrometry, nuclear magnetic resonance 13C and 1H and Fourier Transform infrared spectroscopy techniques. To study DFTAM photophysical properties, absorption and fluorescence emission spectra, fluorescence decay and transient absorption spectrum were recorded in solvents with different polarity and viscosity. Two absorption bands of DFTAM were observed, the first one at 303 nm was solvent independent while the second one at about 490 nm, had bathochromic shift with increasing polarity of the medium. In the visible region of excitation the maximum of the dye emission band observed varied between 517 and 630 nm, upon increasing solvent polarity. Fluorescence decays showed two distinct components, a fast one in picosecond time scale and a slow one in nanoseconds. Transient absorption experiments indicated the presence of three species with different lifetimes, one longer than 10 ms and the other two with lifetimes about 2 and 22 μs. Cationic, nonionic, anionic surfactants were also used to produce micelles for easy solubilization of DFTAM. It was observed that the dye interacted with the micelles, improving its fluorescence yield and lifetime. Finally, the DFTAM formation reaction was monitored in situby TIRF wide field microscopy technique at single molecule level. The basic catalysis was tested for MgO nanoparticles and glass surface functionalized with bound piperazine. Through the fluorescence intermittency time trace obtained from TIRF movies, the discrete formation of dye molecules was only observed in the case of piperazine catalytic cycles.