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Dissertação de Mestrado em Química Medicinal apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O trabalho apresentado nesta dissertação centrou-se na síntese de ligandos nitrogenados, mais concretamente de derivados de cicleno, derivados fluorados de porfirinas, salens e respetivos complexos metálicos, para potencial aplicação como agentes de contraste em imagiologia médica. Salienta-se ainda a síntese de duas novas díades, TDFPP-COOH-DO3A-benz e Zn(II)Salen-DO3A-benz, baseadas nos ligandos previamente sintetizados, para o desenvolvimento de moléculas com potencialidade de sondas bimodais.No capítulo 1 encontra-se descrita uma revisão bibliográfica dos métodos de síntese dos diferentes compostos nitrogenados assim como das suas diversas aplicações como agentes de contraste para imagiologia médica. No capítulo 2 apresenta-se e discute-se os resultados da síntese de todos os ligandos nitrogenados e respetivos complexos metálicos e as caracterizações estruturais selecionadas. Iniciou-se o presente trabalho com a síntese de um ligando derivado do cicleno. Após a realização de várias etapas de síntese obteve-se o composto tribenzil-2,2',2''-(10-(2-amino-3-metoxi-3-oxopropil)-1,4,7,10-tetraaza-ciclododecano-1,4,7-triil)triacetato (DO3A-benz), com um rendimento de 83%. Seguidamente, procedeu-se à síntese de três porfirinas: 5-(4-carboxifenil)-10,15,20-tris(2,6-difluorofenil)porfirina (TDFPP-COOH), 5,10,15,20-tetraquis(2-fluorofenil)porfirina (TFPP) e 5,10,15,20-tetraquis(4-trifluorometilfenil)porfirina (TPP-p-CF3), e respetivos complexos metálicos. Sintetizaram-se ainda dois complexos de salen: N,N-bis((-2-hidroxibenzilideno)amino)benzoato de zinco(II) (Zn(II)Salen) e N,N-bis((4-fluoro-2-hidroxibenzilideno)amino)benzoato de zinco(II) (Zn(II)Salen-F) com rendimentos de 71% e 97%, respetivamente. O trabalho culminou com a síntese de duas díades resultantes da ligação covalente do DO3A-benz com a porfirina TDFPP-COOH e com o complexo de salen Zn(II)Salen para as quais se obteve um rendimento de produtos isolados de 16% e 15%, respetivamente. No capítulo 3 apresentam-se detalhadamente os procedimentos experimentais de todas as sínteses apresentadas no capítulo 2 bem como a caracterização química completa de todos os compostos sintetizados no decorrer do trabalho (1H-RMN, 19F-RMN, espectrometria de massa e absorção UV-Vis). The work presented in this dissertation aimed to develop the synthesis of nitrogen ligands, in particular, of cyclen derivatives, fluorinated derivatives of porphyrins and salens, along with their corresponding metal complexes for potential application as contrast agents in medical imaging. Moreover, we investigated the synthesis of the two new dyads TDFPP-COOH-DO3A-benz and Zn(II)Salen-DO3A-benz, based on the ligands previously synthesized, for the development of potential bimodal probes. In chapter 1, we describe a literature review about the synthesis method of different nitrogen compounds as our applications as contrast agent in medical imaging.The chapter 2 presents and discusses the synthetic results of all nitrogen ligands and corresponding metal complexes and structural characterizations selected. The present work started with the cyclen derivative synthesis. After several steps we obtained the tribenzyl 2,2',2''-(10-(2-amino-3-methoxy-3-oxopropyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate (DO3A-benz) in 83% yields. Then, we proceeded with the synthesis of three porphyrins: 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-tris(2,6-difluorophenyl)porphyrin (TDFPP-COOH), 5,10,15,20-tetraquis(2-fluorophenyl)porphyrin (TFPP) and 5,10,15,20-tetraquis(4-trifluorometylphenyl)porphyrin (TPP-p-CF3), and their corresponding metal complexes. We further synthetized two more salen complexes: N,N-bis((-2-hidroxybenzylidene)amino)benzoate zinc(II) (Zn(II)Salen) and N,N-bis((4-fluoro-2-hidroxybenzylidene)amino)benzoate zinc(II) (Zn(II)Salen-F) in 71% and 97% yields, respectively. The woks culminated with the synthesis of two dyads, resulting of the covalent linking of DO3A-benz with porphyrin TDFPP-COOH and with salen complex Zn(II)Salen, which were obtained in isolated yields of 16% e 15%, respectively. In chapter 3, we thoroughly presented the experimental procedures of all synthesis described in chapter 2 as well as all the chemical characterization of synthesized compounds (1H-RMN, 19F-RMN, mass spectroscopy and UV-Vis absorption).

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq In this work a theoretical study was carried out to investigate the spectroscopic properties of trivalent europium complexes. The study was divided into two parts. The first one was the study of the luminescent efficiency of five complexes which had as ligands β-diketones and pyrazole. Pyrazole modifications were made promoting a gradual increase in the amount of fluorine atoms in the search for systems with greater luminescence. The second part was the study of structural elucidation and luminescent efficiency of two Eu3+ complexes, which showed as ligand the molecule of ibuprofen and methylbipyridine. The difference between the two systems was that in one complex the methyl group of bipyridine was in the meta position and in the other in the para position. Semiempirical methodologies such as the Sparkle models, the INDO/S-CIS method, the Judd-Ofelt theory and the energy transfer models proposed by Malta et al were used to certify this. The theories and models used to treat the spectroscopic properties of these systems are implemented in the LUMPAC - Luminescence Package, which was used in this study. In the first part, an evaluation of calculation models of the ground state geometry more suitable for the study and from comparisons with crystallographic structures the model that presented smaller error was the Sparkle/PM3. From the results obtained, it has been seen that the luminescence intensity of the Eu3+ complexes increases when the C-H bonds are replaced by C-F bonds, and more strongly when CF2 groups are added. Further extension in the length of the fluorinated chain greatly decreases the rate of nonradiative decay and increases the rate of radiative decay, thereby increasing the quantum efficiency of the complex. The results obtained were theoretically compared with the experimental results and showed good agreement. In the second part of the work, no evaluation of the geometry calculation model was performed, since it is a system that does not have certain crystallographic structures. Thus, the RM1 model was used to optimize the geometry, since it is a recent model that satisfactorily treats lanthanide systems. The results obtained did not show much difference, that is, the position of the methyl group in the meta or para position in the bipyridine linker does not cause considerable effect on the coordination polyhedron. However, they presented higher radiative decay rates than the rates of non-radiative decay and high quantum efficiency. Finally, the good agreement between the theoretical results and the experimental results is a strong indicatio Neste trabalho foi realizado um estudo teórico para a investigação das propriedades espectroscópicas de complexos de európio trivalente. O estudo foi dividido em duas partes. Na primeira foi feito o estudo da eficiência luminescente de cinco complexos os quais tinham como ligantes β-dicetonas e pirazol, sendo que no pirazol foram realizadas modificações promovendo um aumento gradativo na quantidade de átomos de flúor na busca por sistemas com maior luminescência. Na segunda parte foi feito o estudo de elucidação estrutural e da eficiência luminescente de dois complexos de Eu3+, os quais apresentavam como ligante a molécula de ibuprofeno e a metilbipiridina. A diferença entre os dois sistemas era que em um complexo o grupo metil da bipiridina estava na posição meta e no outro na posição para. Para isto, foram utilizadas metodologias semiempíricas, tais como os modelos Sparkle, o método INDO/S-CIS, a teoria de Judd-Ofelt e os modelos transferência de energia propostos por Malta e colaboradores. As teorias e modelos utilizados para tratar das propriedades espectroscópicas destes sistemas, estão implementados no pacote computacional LUMPAC – Luminescence Package, o qual foi utilizado neste estudo. Na primeira parte, fez-se uma avaliação dos modelos de cálculo da geometria do estado fundamental mais adequada para o estudo e a partir de comparações com estruturas cristalográficas o modelo que apresentou menor erro foi o Sparkle/PM3. A partir dos resultados obtidos, foi visto que a intensidade de luminescência dos complexos de Eu3+ aumenta quando as ligações C-H são substituídas por ligações C-F, e mais fortemente quando grupos CF2 são adicionados. A extensão adicional no comprimento da cadeia fluorada diminui fortemente a taxa de decaimento não radiativo e aumenta a taxa de decaimento radiativo, aumentando dessa maneira a eficiência quântica do complexo. Os resultados obtidos teoricamente foram comparados com os resultados experimentais e apresentaram boa concordância. Na segunda parte do trabalho, não foi realizado avaliação de modelo de cálculo de geometria, por se tratar de sistemas que não apresentam estruturas cristalográficas determinadas. Assim, foi utilizado o modelo RM1 para otimização da geometria, por se tratar de um modelo recente que trata de maneira satisfatória sistemas lantanídicos. Os resultados obtidos não apresentaram muita diferença, ou seja, a posição do grupo metil na posição meta ou para no ligante bipiridina não causa efeito considerável sobre o poliedro de coordenação. No entanto, apresentaram taxas de decaimento radiativo maiores do que as taxas de decaimento não radiativo e elevada eficiência quântica. Por fim, a boa concordância entre os resultados teóricos e os resultados experimentais é um forte indício que as estruturas propostas correspondem aos sistemas sintetizados. São Cristóvão, SE

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho consistiu na síntese e caracterização de complexos de metais de transição, especialmente os íons metálicos da primeira série de transição, Cu2+, Co2+ e Zn2+, contendo o ânion dicarboxilato 2,6-piridinodicarboxilato bem como os ligantes nitrogenados rígido e flexível: 4,4’-bipiridina (BIPY) e 1,3-bis(4-piridil)propano (BPP). Todos os compostos sintetizados foram caracterizados por análise elementar (CHN), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV) e difração de raios X de monocristal. O capítulo 1 abrange uma breve introdução sobre Polímeros de Coordenação. Adicionalmente, incluiu-se uma apresentação sobre Química Supramolecular seguido de uma apresentação sobre o ligante carboxilato e os ligantes nitrogenados utilizados neste trabalho, destacando a intensa pesquisa na área. No capítulo 2 descreve-se a síntese do sal de sódio derivado do ácido dicarboxílico, bem como dos seis complexos contendo o ligante nitrogenado 1,3-bis(4-piridil)propano e o ligante nitrogenado BIPY. Estes complexos foram formulados como [Cu(2,6-PDC)(2,6-PDCH2)].3H2O (1), [Cu2 (μ-BPP) (2,6-PDC)2(H2O)2]. 2H2O (2), {[Co(H2O)4 (BPP)] [Co(2,6-PDC)2]. H2O}n (3) e (H2BPP) [Zn(2,6-PDC)2].4H2O (4), [ Co2 (μ-BIPY) (2,6-PDC)2(H2O)4]. 2H2O (5) e [Cu2(μ-O2CCH2C4H3S)4(Bipy)]n (6). O capítulo 3 relaciona-se com a caracterização dos complexos contendo o ligante nitrogenado 1,3-bis(4-piridil)propano. Os complexos (2) e (3) tiveram suas estruturas determinadas por difração de raios X de monocristal. O complexo (2) é homobimetálico com dois centros de Cu(II) em geometria pirâmide de base quadrada distorcida conectados através do ligante BPP em ponte. Por outro lado, o composto (3) apresenta uma porção complexa aniônica formada por um centro de Co(II) e dois ânions piridinodicarboxilatos e uma cadeia polimérica catiônica, constituída por íons Co(II) e ligantes BPP em ponte. Em ambos os casos um sistema supramolecular 3-D é gerado através de ligações de hidrogênio. Os dados analíticos e espectroscópicos para o composto (4) sugerem a formação de um complexo formado por duas porções. A porção aniônica é formada por dois ligantes 2,6-piridinodicarboxilatos coordenados de forma tridentada através da coordenação (O-N-O) ao centro de Zn(II) e estabilizando a carga um ligante nitrogenado BPP duplamente protonado. Esse tipo de estrutura é bem suportado por vários exemplos da literatura. O capítulo 4 engloba a caracterização dos complexos contendo o ligante nitrogenado rígido 4,4’-bipiridina (BIPY). Os complexos (5) e (6) tiveram suas estruturas determinadas por difração de raios X de monocristal. No complexo (5) temos a formação de um composto binuclear onde o ligante nitrogenado BIPY atua em ponte entre os sítios metálicos de Co(II) que por sua vez se encontram coordenados de modo tridentado ao ânion 2,6-piridinodicarboxilato e duas moléculas de água culminando em uma geometria octaédrica para o centro metálico. A natureza 3-D é evidenciada através de ligações de hidrogênio do tipo O – H...O. No composto (6) verifica-se que cada centro metálico adota uma geometria pirâmide de base quadrada na qual a base é formada pelos oxigênio do grupos carboxilato e a posição apical ocupada por um átomo de nitrogênio proveniente do ligante BIPY, que atua em ponte entre os sítios de Cu(II), originando uma cadeia polimérica unidimensional. O presente trabalho revela um grande interesse no estudo da Química Supramolecular, abrangendo importantes conteúdos em Química Inorgânica Supramolecular propondo-se diferentes rotas sintéticas para obtenção das estruturas supramoleculares. This work describes the synthesis and characterization of transition metal complexes, especially the metallic ions from the first row, Cu2+, Co2+ and Zn2+, containing the 2,6-pyridinedicarboxylate anion as well as the rigid and the flexible nitrogen ligands, 4,4’-bipyridine (BIPY) and 1,3-bis(4-pyridil)propane (BPP). All the compounds were characterized by means of elemental analysis (CHN), thermal analysis (TG), infrared spectroscopy (IR) and single crystal X-ray diffraction analysis. Chapter 1 involves a brief introduction about Coordination Polymers. In addition a presentation about Supramolecular Chemistry, carboxylate anions and nitrogen ligands used in this work, is include enphatizing the intensive research in this area. In chapter 2, the synthesis of the sodium salt derived from the dicarboxylic acid, as well as of the six complexes containing the nitrogen ligands 1,3-bis(4-pyridil)propane and 4,4’-bipyridine are described. These complexes were named [Cu(2,6-PDC)(2,6-PDCH2)].3H2O (1), [Cu2 (μ-BPP) (2,6-PDC)2(H2O)2]. 2H2O (2), {[Co(H2O)4 (BPP)] [Co(2,6-PDC)2]. H2O}n (3) e (H2BPP) [Zn(2,6-PDC)2].4H2O (4), [ Co2 (μ-BIPY) (2,6-PDC)2(H2O)4]. 2H2O (5) e [Cu2(μ-O2CCH2C4H3S)4(Bipy)]n (6). Chapter 3 presents the characterization of the complexes containing the nitrogen ligand 1,3-bis(4-pyridil)propane. Complexes (2) and (3) had their structures determined by single crystal X-ray analysis. Complex (2) is homobimetallic were two Cu(II) centers in a distorted square-piramide geometry, connected by a BPP ligand in the bridging mode. On the other hand, compound (3) presents an anionic moiety, formed by a Co(II) center and two pyridinedicarboxylate anions and a cationic polymeric chain, formed by Co(II) ions and bridging BPP ligands. In both cases, a 3-D supramolecular array is generated through hydrogen bondings. The analytical and spectroscopic data for compound (4) suggest the formation of an ionic complex, in which the anionic moiety contains two 2,6-pyridinedicarboxylate anions coordinated to the Zn(II) center in the tridentate (ONO) fashion. The nitrogen ligand BPP is protonated, (H2BPP2+) estabilizing the anionic unit. This type of structure is well supported by several examples from literature. Chapter 4 describes the characterization of the complexes containing the rigid nitrogen ligand 4,4’-bipyridine (BIPY). Complexes (5) and (6) have had their structures determined by single crystal X-ray diffraction analysis. Complex (5) is homobinuclear in which the nitrogen ligand BIPY bridges two Co(II) sites that are also coordinated by 2,6-pyridinedicarboxylate anion in the tridentate mode as well as by two water molecules, in an distorted octahedral geometry. The 3-D supramolecular nature of the system is achievied through O – H…O hydrogen bondings. In compound (6) it can be noticed that each metal center adopts the distorted square-pyramide geometry in which the base is formed by the oxygen atoms from the carboxylate groups and the apical positions is occupied by nitrogen atom from BIPY ligand. The BIPY ligands bridge the Cu(II) sites, generating a one-dimensional polymeric chain. This work shows a great interest in the study of Supramolecular Chemistry, covering important content in Supramolecular Inorganic Chemistry proposing different synthetic routes to obtain of the supramolecular structures.