NOVAS REDES DE COORDENAÇÃO COM ÍONS LANTANÍDEOS: SÍNTESES IN SITU, EFEITO DO SUBSTITUINTE E PROPRIEDADES ESPECTROSCÓPICAS

Abstract

Compostos e redes de coordenação com íons lantanídeos são importantes em Química e Materiais devido a suas propriedades ópticas, magnéticas e catalíticas. Realizamos a síntese, determinação estrutural por raios-X, caracterização e estudo espectroscópico de 18 compostos e redes de coordenação ou MOFs (metal-organic frameworks), dos quais 14 são inéditos, obtidos com Eu3+, Tb3+ e Gd3+, a partir dos ligantes: ácido fumárico, ácido 2-(metiltio)benzóico, ácido 4-(metiltio)benzóico e ácido 2-(metilsulfinil)benzóico. Os compostos e MOFs foram classificados em: grupo 1- MOFs obtidas a partir do ácido fumárico sob condições hidrotermais; grupo 2- compostos e redes obtidas a partir dos ácidos 2- e 4-(metiltio)benzóico na temperatura ambiente; e grupo 3- MOFs obtidas a partir do ácido 2-(metilsulfinil)benzóico sob condições hidrotermais com variação de temperatura. Para o grupo 1 realizamos estudos inéditos para a identificação de intermediários reativos e elucidação da formação de ligante oxalato in situ, uma vez que foi observada que a formação das MOFs [Ln2(Fum)3(H2O)4×3H2O]n ou [Ln2(Fum)2(Ox)4(H2O)4×4H2O]n depende do meio e das condições reacionais. Demonstramos que o intermediário reativo responsável pela formação da rede [Ln2(Fum)3(H2O)4×3H2O]n é o hidróxido de lantanídeo. Na formação das MOFs [Ln2(Fum)2(Ox)4(H2O)4×4H2O]n demonstramos a necessidade de tratamento hidrotérmico, da presença de lantanídeo trivalente e de agente oxidante (nitrato ou hipoclorito) para a formação in situ do oxalato a partir do ácido fumárico. Além disso, investigamos a utilização da rede [Eu2(Fum)3(H2O)4×3H2O]n como catalisador em reação de alilação de nitrobenzaldeído com aliltrifluoroborato de potássio, em que constatamos a sua eficiência e reciclabilidade. Para o grupo 2 estudamos a influência da posição do substituinte (-SCH3) nas estruturas dos compostos e redes formadas. Obtivemos estruturas poliméricas com o ligante o-substituído e diméricas para o psubstituído. Com o sistema p-substituído, sintetizamos dímeros heteronucleares (Tb3+- Eu3+), em que os estudos de luminescência sugerem a existência de transferência de energia Tb3+® Eu3+. Estudamos ainda no grupo 3 a influência da variação de temperatura (95°C e 120°C) na obtenção de novas estruturas, sendo evidenciadas diferenças nos parâmetros de rede e orientação do ligante, o ácido 2- (metilsulfinil)benzóico). Comparamos as propriedades fotofísicas das redes com substituinte sulfeto (-SCH3 do grupo 2) com aquelas das MOFs contendo sulfóxido (- S(O)CH3 do grupo 3) e constatamos que a troca do grupo sulfeto pelo grupo sulfóxido diminui a luminescência tanto do íon térbio quanto do íon európio. Em relação a estrutura, nos dois grupos (2 e 3) redes de coordenação são obtidas, sendo que o sulfóxido permitiu a formação de uma rede bidimensional, enquanto com o grupo sulfeto foi obtido uma rede unidimensional.