Doutoramento em Química Neste trabalho é descrita a síntese de novos derivados porfirínicos com potencial aplicação em terapia fotodinâmica (PDT) e como quimiossensores para o reconhecimento molecular de catiões metálicos. Os novos compostos foram preparados usando como “template” 2-formil-5,10,15,20-tetrafenilporfirina através de diferentes abordagens sintéticas, tais como, reações de cicloadição 1,3-dipolar ou reações do tipo condensação aldólica. Depois de uma breve introdução sobre porfirinas segue-se no capítulo 2 a descrição dos estudos de formilação de Vilsmeier-Haack dos complexos de Ni(II) e Cu(II) de meso-tetra-arilporfirinas realizados usando irradiação de microondas. Utilizando os complexos de Ni(II) e Cu(II) da 5,10,15,20-tetrafenilporfirina foram considerados vários solventes, potências de irradiação e tempos de reação; as melhores condições encontradas foram aplicadas a outras mesotetra- arilporfirinas. Os derivados formilados resultantes da reação de formilação de Vilsmeier-Haack com irradiação de micro-ondas foram isolados em bons rendimentos e com significativa redução no tempo de reação, que passou de horas, em condiçoes clássicas de aquecimento, para minutos sob irradiação de micro-ondas. O “scale-up” da reação, nas condições estabelecidas, mostrou ser eficiente não sendo a reação afetada pelo aumento da quantidade de porfirina. O capítulo 3 descreve a reação de ciclo-adição 1,3-dipolar de meso-tetraarilporfirinas com iminas de nitrilo, geradas in situ por desidrobromação de hidrazono-α-bromoglioxilatos de etilo na presença de base. A reação de iminas de nitrilo com 5,10,15,20-tetraquis(pentafluorofenil)porfirina, na presença de K2CO3 em tolueno a refluxo, permitiu isolar novas pirazoloclorinas em rendimentos moderados. Foram investigadas as propriedades fotofísicas das novas clorinas e os resultados sugerem que duas delas apresentam potencialidades para serem utilizadas em PDT. Este tipo de reações foi estendida ao complexo 2-vinil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II); este complexo reagiu com as iminas de nitrilo obtendo-se os correspondentes derivados porfirina-pirazolina em rendimentos que variaram entre valores de bom e de excelente. A regioquímica dos derivados porfirina-pirazolina formados foi elucidada por RMN e confirmada por difração de raios-X. O tratamento dos derivados porfirina-pirazolina com DDQ proporciona os correspondentes derivados porfirina-pirazol com rendimentos de moderados a excelentes. Quando os derivados porfirina-pirazolina foram submetidos a condições de hidrólise básica, observou-se não só a hidrólise do grupo éster presente no anel pirazolínico mas também a concomitante oxidação desta unidade heterocíclica, isolando-se assim, num único passo reacional, novos derivados de tipo porfirinapirazol com um grupo carboxílico. A descomplexação dos complexos de Zn(II) foi realizada na presença de TFA, tendo-se isolado quantitativamente os respetivos derivados na forma de bases livres.Foram estudadas algumas das propriedades fotofísicas de todos os compostos obtidos, quer na forma de complexos de Zn(II), quer na forma de base livre. Duma forma geral, todos os compostos preparados mostraram ser bons geradores de oxigénio singleto, o que os torna interessantes para possível utilização como fotossensibilizadores em PDT. No capítulo 4 é descrita a reação de 2-formil-5,10,15,20-tetrafenilporfirina com aril-cetonas e acetato de amónio, na presença de La(OTf)3, o que permitiu isolar novas benzoporfirinas e 2-(2,6-diarilpiridina-4-il)porfirinas. Esta metodologia foi utilizada para preparar, pela primeira vez, uma 2-(2,2':6,2''- terpiridin-4-il)porfirina. As estruturas de duas das 2-(2,6-diarilpiridin-4- il)porfirinas foram confirmadas por difração de raios-X de cristal único. A metodologia descrita permite ainda preparar novos derivados de tipo porfirinacalcona, apenas com pequenos ajustes nas condições reacionais através de uma reação do tipo condensação aldólica. Os derivados do tipo porfirinacalcona foram posteriormente usados para preparar derivados do tipo porfirinapirazol 1,3,5-tri-substituídos em bons rendimentos, através de reação de condensação com fenil-hidrazina. Em cada um dos capítulos é descrito os procedimentos experimentais e a caracterização espectroscópica (RMN, UV-vis e massa) dos novos compostos isolados. Em alguns casos foi necessário o recurso a técnicas de RMN bidimensionais como COSY, NOESY, HSQC e HMBC. Os compostos preparados neste trabalho foram ainda objecto de estudos de avaliação das respetivas potencialidades para actuarem como quimiossensores para o reconhecimento de catiões metálicos, nomeadamente, Cu(II), Ag(I), Zn(II), Cd(II) e Hg(II). Assim no capítulo 5 é descrita a caracterização fotofísica dos compostos preparados no capítulo 4 e, os estudos destes como potenciais quimiossensores. Os estudos para verificar a potencialidade dos compostos como quimiossensores foram efectuados: i) em solução, através de titulações espectrofotométricas e espectrofluorimétricas, ii) no estado sólido, recorrendo à preparação de filmes de PMMA dopados com os ligandos porfirínicos em estudo e, iii) na fase gasosa, seguindo as titulações dos ligandos com metais por espectrometria de massa (MALDI-TOF-MS). Os compostos estudados mostraram ter capacidade para atuarem como quimiossensores de catiões metálicos capazes de distinguirem entre os iões Zn(II) e Hg(II). In this dissertation it is described the synthesis of new porphyrin derivatives with potential application in photodynamic therapy (PDT) and as chemosensors for molecular recognition of metal cations. Those new compounds were prepared using as template 2-formyl-5,10,15,20-tetraphenylporphyrin via different synthetic approaches, such as 1,3-dipolar cycloaddition or aldol condensation. After a brief introduction about porphyrins, in chapter 2 it is described the first Vilsmeier-Haack formylation of Ni(II) and Cu(II) complexes of mesotetraarylporphyrins by using microwave irradiation. Using the Ni(II) and Cu(II) complexes of 5,10,15,20-tetraphenylporphyrin different solvents were considered as well as irradiation powers and reaction times; the best conditions found were extended to studies with other meso-tetraarylporphyrins. The formylated products were isolated in good to excellent yields, with significant reduction on the reaction times when compared with the same reaction under classical heating conditions. Scaled-up studies have shown that the efficiency of the process is not affected by increasing the amount of porphyrin. Chapter 3 describes the 1,3-dipolar cycloaddition reaction of mesoteraarylporphyrins with nitrile imines generated in situ by base-induced dehydrobromination of ethyl hydrazono-α-bromoglyoxylates. The reaction of nitrile imines with 5,10,15,20- tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin in the presence of K2CO3 in refluxing toluene, has allowed the isolation of novel pyrazolochlorins in moderate yields. The photophysical properties of the new chlorins were investigated and the results suggest that two of them have potentialities to be used in PDT. The studies were extended to 2-vinyl-5,10,15,20-tetraphenylporphyrinatozinc(II) affording the corresponding pyrazolines in good to excellent yields. Porphyrinpyrazoline regiochemistry was elucidated by NMR and confirmed by X-ray diffraction. Treatment of pyrazoline derivatives with DDQ afforded the corresponding pyrazole derivatives in moderate to excellent yields. When the hydrolysis of the ester group in the pyrazoline derivatives was considered, it was observed the concomitant oxidation of the heterocyclic unit leading directly to porphyrin-pyrazole derivatives containing a carboxylic group, in very good yields The treatment with TFA of Zn(II) derivatives afforded the respective free base derivatives in quantitative yields.The influence of the heterocyclic substituents on the photophysical properties of the series of compounds synthesized was also studied. The porphyrinpyrazol derivatives give rise to singlet oxygen in very high yield, and this makes these compounds interesting candidates for their use as photosensitizers in PDT. In chapter 4 it is described the reaction of 2-formyl-5,10,15,20- tetraphenylporphyrin with aryl methyl ketones and ammonium acetate, in the presence of La(OTf)3, affording new benzoporphyrins and 2-(2´,6´-diarylpyridin- 4´-yl)porphyrins. This methodology was used to prepare, for the first time, a 2- (2,2′:6′,2′′-terpyridin-4′-yl)porphyrin. The structures of two 2-(2´,6´-diarylpyridin- 4´-yl)porphyrins were confirmed by single-crystal X-ray diffraction. This new methodology was used to prepare new porphyrin-chalcone derivatives through aldol type conditions. Then these porphyrin-chalcone derivatives were used to prepare 1,3,5-tri-substituted porphyrin-pyrazole derivatives in good yields by the reaction with phenylhydrazine. In each chapter it is described the experimental procedures used to obtain all new compounds and the spectroscopic characterization (NMR, UV-vis and mass) of the new molecules. In some cases 2D-NMR techniques were used, namely, COSY, NOESY, HSQC and HMBC. On chapter 5 it is described the photophysical characterization of new compounds prepared in chapter 4 and the studies of these compounds as chemosensors for the molecular recognition of metal cations, namely, Cu(II), Ag(I), Zn(II), Cd(II) e Hg(II). The studies for testing the potentiality of the new compounds as chemosensors were performed i) in solution, by spectroscopic titrations, ii) solid state, preparing PMMA films doped with the ligands and iii) in gas phase following the titrations of the compounds with metal cations by mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). The compounds studied present promising properties as chemosensors for metal cations and sensing ability to distinguish between Zn(II) e Hg(II).