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Type: Tese de Doutorado
Title: Estudo de compostos de coordenação de cobalto e labilidade eletrônica 
Authors: Marcos Antonio Ribeiro
First Advisor: Humberto Osorio Stumpf
First Co-advisor: Carlos Basilio Pinheiro
First Referee: Marciela Scarpellini
Second Referee: Maria Domingues Vargas
Third Referee: Nivaldo Lucio Speziali
metadata.dc.contributor.referee4: Heitor Avelino De Abreu
Abstract: A pesquisa por novos materiais funcionais passa pela busca de sistemas químicos que apresentem dois estados eletrônicos distintos, com propriedades distinguíveis e acessíveis em temperaturas próximas daquelas necessárias para a sua aplicação. Compostos de coordenação que apresentam tautomeria de valência (VT) são aqueles em que há uma transferência eletrônica metal-ligante associada com a mudança de multiplicidade do íon metálico. Nesses sistemas o equilíbrio químico entre os dois estados eletronicamente distintos pode ser induzido por variações de temperatura e pressão, bem como por irradiação com luz e com raios X de baixas energias. Os mecanismos termodinâmicos e estruturais envolvidos na interconversão dos tautômeros de valência construídos com cobalto, benzoquinonas e ligantes nitrogenados mono, bi e tetradentados têm sido estudados, porém, exemplos de sistemas apresentando VT construídos com cobalto e naftoquinonas ainda não foram reportados. Neste trabalho 2-hidroxi-1,4-naftoquinona (lausona) e 1,2-naftoquinona foram utilizadas na síntese de compostos de coordenação de cobalto, na tentativa de se obter tautômeros de valência. Três novos compostos de coordenação de cobalto e lausonato (lau), [Co(lau)2(im)2], [Co(lau)2(phen)] e [Co(lau)2(bpy)] foram sintetizados e descritos. Os compostos foram caracterizados utilizando-se espectroscopia na região do infravermelho (IR) e do ultravioleta-visível (UV-vis), ressonância paramagnética eletrônica (EPR) e voltametria cíclica. As estruturas cristalinas foram determinadas através de técnicas de difração de raios X de monocristais. Os dados estruturais de difração de raios X e EPR não mostraram a presença de VT na faixa de temperatura investigada. Porém, as características estruturais apresentadas, principalmente as ligações de hidrogênio e as interações do tipo [pi] nas estruturas cristalinas, sugerem que as naftoquinonas constituem uma alternativa para construção de compostos apresentando tautomeria de valência. Os resultados obtidos com compostos de lausonato inspiraram trabalhos de síntese e caracterização de cinco novos compostos com a formula geral [Co(naft)2N-N] onde naft é 1,2-naftoquinona e N-N representa ligantes auxiliares na forma de aminas e diaminas. As análises dos espectros de IR revelaram que o uso de [Co2(CO)8] na síntese permitiu a redução da 1,2-naftoquinona a uma espécie radicalar. Os dados de EPR obtidos, tanto a 298 K, quanto a 77 K, mostraram a presença de oito linhas hiperfinas centradas em g = 2, característico de sistemas apresentando Co3+ e espécies radicalares. Os dados de espectroscopia na região do UV-vis à temperatura ambiente mostram a predominância de Co2+ em relação a Co3+. Cálculos ab initio mostraram que os compostos de cobalto e 1,2-naftoquinona apresentam as mesmas características eletrônicas e estruturais de compostos de coordenação de cobalto e 3,5-di-t-butilbenzoquinona, indicando a possibilidade de existência de VT nos novos compostos.
Abstract: The search for new functional materials involves the development of bistable molecules exhibiting different electronic states with distinct properties at the ambient condition (temperature, pressure, etc) of application. Coordination compounds, which present electron transfer between metal ion and an organic ligand associated with a change in electron multiplicity of the metal ion are named valence tautomers. The chemical equilibrium between two distinct electronic states in valence tautomers can be induced by the temperature and pressure change as well as by soft X-ray and light irradiation.Thermodynamic and structural data highlighting the mechanisms of valence tautomeric conversion can be found in the literature for materials build up with Cobalt and benzoquinones such as the 3,5-di-tert-buthyl-semiquinonate. However, to the best of our knowledge, there is no example of compounds showing valence tautomerism build up with cobalt and naphthoquinones. In the present work 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone and 1,2-naphthoquinone were used as redox active ligands in the search for new valence tautomeric compounds with cobalt. Three new coordination compounds of cobalt and lawsone (lau), [Co(lau)2(im)2], [Co(lau)2(phen)], [Co(lau)2(bpy)] where im=1H-Imidazole, phen=1,10- phenanthroline and bpy =2,2-bipyridine were synthesized. The new compounds were characterized by infrared (IR),UV-vis spectroscopy, electron paramagnetic resonance (EPR) and cyclic voltammetry. The three dimensional structures were determined using single crystal X ray diffraction techniques. However, within the investigated temperature range neither X ray diffraction nor EPR data showed the presence of valence tautomerism in the materials, mainly due to the electrochemical properties of the lawsonate. Nevertheless the structural features of the compounds as well as their supramolecular packing motifs suggest that naphthoquinones can be an alternative for the synthesis of compounds showing valence tautomerism. Five new compounds with the general formula [Co(naft)2NN] where naft stands for 1,2- naphthoquinone and NN represents amine ancillary ligands, bpy, dpa, 4-CN-py, tmeda and dmap were synthesized and characterized. The IR spectra of the materials showed that the use of [Co2(CO)8] allows the reduction of 1,2-naphthoquinone to a radicalar species. The EPR data in the 298 K to 77 K range revealed the presence of eight hyperfine lines with a center in g = 2 which is characteristic of systems with Co3+ and radicalar species. The UV-vis spectra at room temperature showed the predominance of Co2+ in relation to Co3+. Ab initio calculations demonstrated the electronic similarity of cobalt-1,2-napthoquinone compounds with known cobalt-benzoquinone compounds, as they kept the same electronic and structural characteristics, indicating the possibility of existence of valence tautomerism in these new compounds.
Subject: Química inorgânica
Quinona
Valência (Química teórica)
Tautomeria
Cobalto
Compostos de coordenação
Naftoquinona
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9JWSWJ
Issue Date: 14-Oct-2013
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