60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Durante as ultimas décadas um grande número de compostos heterocíclicos contendo mesofases foram sintetizados. O interesse nestes compostos é devido à inclusão de hetroátomos que podem causar mudanças no tipo de mesofases ou nas propriedades físico-quimicas das mesofases geradas. Compostos heterocíclicos tal como tetrazole, isoxazoles e oxadiazoles podem ser incorporados na estrutura molecular de cristais líquidos calamíticos e são importantes para a preparação de materiais líquidos- cristalinos com potencial para aplicações tecnológicas. Tolanos (difenilacetilenos) tem recebido atenção devido a sua elevada estabilidade, linearidade e surgimento de mesofase. Portanto a introdução de unidades tolano, anel aromático e heterocíclico no núcleo rígido da molécula pode ser útil para estudos que relacionam a estrutura e as propriedades dos cristais líquidos. Descreve-se a síntese e propriedades mesomorficas de quatro compostos tolanos contendo a unidade feniltetrazol e três ou quatro anéis aromáticos em diferentes arranjos estruturais. O comportamento térmico dos compostos foi caracterizado por microscopia ótica. Sendo que apenas um dos compostos não exibiu mesofase, e os outros três compostos, no resfriamento do líquido isotrópico, exibiram mesofases esmética C e nemática.

METODOLOGIA:

Foram sintetizados quatro novos compostos contendo tripla ligação, três ou quatro anéis aromáticos e o anel tetrazol. A síntese convergente envolveu as reações de nitração, alquilação, esterificação, proteção e desproteção de grupos funcionais, preparação do anel tetrazol e acoplamentos de Sonogashira. Os compostos finais foram obtidos através de um segundo acoplamento Sonogashira e os compostos foram obtidos com rendimento entre 40 a 60%. Os pontos de fusão, as propriedades mesomórficas e as texturas foram identificadas por microscopia ótica com luz polarizada. A estrutura dos compostos foi caracterizada por espectroscopia de infravermelho e ressonância magnética nuclear 1H e 13C.

RESULTADOS:

Dentre os quatro compostos sintetizados apenas um não exibiu mesofase, apresentando transição cristal – líquido isotrópico. Os outros três compostos, no resfriamento do líquido isotrópico, exibiram mesofases esmética C e nemática. O polimorfismo exibido foi em virtude das combinações dos núcleos rígidos nas moléculas. A tripla ligação entre dois anéis aromáticos mostrou-se eficaz para contribuir na polarizabilidade, linearidade e rigidez das moléculas finais. O grupo éster estabiliza a mesofase devido à conjugação entre unidade éster e anel aromático. Mas este grupo é mais volumoso que a tripla ligação tendendo a reduzir a anisotropia da molécula, reduzindo o ponto de fusão. A inversão de posições entre a tripla ligação e o grupo éster nas moléculas sintetizadas proporcionou uma ampliação na faixa de mesomorfismo de 54,4 oC. A introdução de um grupo lateral nitro reduz expressivamente o ponto de fusão em 20 oC e também reduziu a estabilidade térmica em 14 oC. Um dos compostos sintetizados apresentou ponto de fusão de 63,2 oC, o que é relativamente próximo a temperatura ambiente. O comprimento molecular estabiliza a mesofase devido ao aumento da anisotropia geométrica. Estes fatores são importantes e determinam muitas das propriedades físicas dos compostos finais.

CONCLUSÕES:

O exaustivo trabalho de síntese das moléculas foi alcançado com rendimentos suficiente para o estudo das propriedades mesomórficas. Dos quatro compostos sintetizados, três observou-se polimorfismo, sendo em todas as moléculas apresentaram as mesofases nemática e esmética C. Estas mesofases são as de maior importância devido as suas possíveis aplicações tecnológicas. Uma das moléculas sintetizadas apresentou ponto de fusão de 63,2 oC, estimulando a continuidade da busca de mesofases com temperaturas baixas, até mesmo mesomorfismo a temperaturas ambientes. Estes estudos contribuem a busca de polímeros líquidos cristalinos para desenvolver membranas para células a combustível.

Instituição de fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Tecnológico e Cientifico – CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: cristal líquido, tolano, feniltetrazol

E-mail para contato: rachel.magnago@unisul.br