Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/28294

Type: Dissertação
Title: Síntese e caracterização de compostos magnéticos moleculares contendo ligantes nitróxido, nitronil-nitróxido e oxamato
Author(s)/Inventor(s): Maldonado, Igor Antunes Vogel
Advisor: Cassaro, Rafael Alves Allão
Abstract: O magnetismo molecular tem por objetivo a síntese de compostos com propriedades magnéticas desejáveis, as quais variam de compostos com ordem magnética de longo alcance a compostos cujo as propriedades são intrínsecas das moléculas. Dentro do magnetismo molecular, destacam-se compostos com comportamento de single-chain magnets (SCMs), os quais as propriedades magnéticas são oriundas das cadeias individualmente. SCMs possuem potencial aplicação em dispositivos de armazenamento de memória de alta densidade. Esse trabalho tem por objetivo a síntese, caracterização e investigação magnética de compostos magnéticos moleculares contendo os ligantes 2-(3-azidofenil)-4,4,5,5-tetrametil-4,5-diidroxi- 1H-imidazol-1-óxido-3-oxil (m-N3PhNN), 4-(2-etoxi-2-oxoetil)-2,2,6,6-tetrametil-1- piperidiniloxi (DCC) e 4,4’-sulfonilbis(fenilamina)bis(etil-2-oxoacetato) (H2Et2L) utilizando, quando necessário, modificações pós-sintéticas com o objetivo de obter compostos que não são possíveis através da síntese direta. Seis novos compostos foram sintetizados e quatro deles tiveram suas estruturas e determinadas por difração de raios X por monocristal. O composto Cu(L)A foi sintetizado, utilizando o pré-ligante H2Et2L, através de um método de cristalização rápida. Não foi possível determinar a sua estrutura cristalina, no entanto, os dados de espectroscopia na região do infravermelho médio, CHN e TGA indicam a coordenação do ligante e sugerem a fórmula molecular C16H8CuN2Na2O12.68S. As análises de difração de raios X em policristais demonstraram que o complexo formado é diferente dos outros complexos de Cu2+ contendo o ligante (L) publicados anteriormente. Verificou-se também que Cu(L)A em presença de solventes coordenantes sofre uma modificação pós-sintética e muda a sua cor de azul para verde. Medidas magnéticas mostram uma fraca interação magnética entre os íons de Cu2+. Utilizando o complexo Cu(L)A como reagente sintetizou-se os compostos Co(L)T e Mg(L)T. A estrutura cristalina do Co(L)T é descrita por cadeias que se propagam na direção 111. As medidas magnéticas do complexo Co(L)T apresentaram um comportamento típico de um íon de Co2+ hexacoordenado com alta anisotropia magnética. Na estrutura cristalina do complexo Mg(L)T há três íons Mg2+ hexacoordenados, em que dois íons Mg2+ são cristalograficamente diferentes. A estrutura possui poros, de aproximadamente 8 Å preenchidos com íons cloreto e moléculas e água e é permeada por múltiplas ligações de hidrogênio que conectam toda a rede cristalina. Utilizando-se como ligante radical (DCC) sintetizou-se o complexo [Co(hfac)2(H2O)2].2DCC, onde hfac é hexafluoracetilacetonato. Na estrutura cristalina as moléculas de água coordenadas interagem por meio de ligações de hidrogênio intermolecular com o radical DCC. Foram sintetizados, utilizando como ligante o radical do tipo nitronil nitróxido m-N3PhNN, os complexos [Co(hfac)2(m-N3PhNN)]n (ComN3NN) e [Mn(hfac)2(m- N3PhNN)]n (MnmN3NN). Ambos cristalizam no grupo de espaço P31 e possuem a estrutura com formato de cadeia helicoidal com eixo trigonal paralelo ao eixo cristalográfico c. Os dois compostos apresentaram comportamento de cadeias ferrimagnéticas, sendo que a cadeia ComN3NN apresenta alta anisotropia magnética e comportamento de magneto de uma cadeia, do inglês Single Chain Magnet-SCM. Esse composto apresentou ciclos de histerese com campo coercitivo de aproximadamente 32 kOe na temperatura de 2,0 K e temperatura de bloqueio de aproximadamente 9,0 K. O resultado das medidas magnéticas AC do complexo ComN3NN mostraram a presença de dois máximos nas susceptibilidades magnéticas em fase (´) e fora de fase (´´), que estão associados a dois processos distintos de relaxação associados a duas famílias de cadeias magnéticas.
Abstract: properties; from compounds with cooperative magnetic properties to the ones which the properties has molecular origin. Within molecular magnetism, compounds with single-chain magnets (SCMs) behavior is an important class, as their properties comes from the individual molecular chains and have potential applications in hard density memory devices. This work aims to synthesize and to study the structural and magnetic properties of molecular magnetic compounds using post-synthetic modifications when direct synthesis is not possible. The ligands 2-(3-phenylazide)-4,4,5,5-tetramethyl-4,5-dihydro-1H-imidazole-3-oxide-1-oxyl (m- N3PhNN), 1-Piperidinyloxy,4-(2-ethoxy-2-oxoethyl)-2,2,6,6-tetramethyl (DCC) and 4,4′- sulfonylbis(phenylene)bis(oxamate)(H2Et2L) were used to synthesize six new compounds. The structure of four of them were solved by using single crystal X-ray diffraction data (SCXRD). The small crystals of Cu(L)A complex were quickly obtained directly from the reaction. The results obtained by using infrared spectroscopy, CHN and TGA analyses suggest the oxamate ligand is coordinated to Cu2+ ions leading to complex with molecular formula C16H8CuN2Na2O12.68S. Powder X-ray diffraction analysis showed that Cu(L)A is different than the Cu2+ compounds synthesized using ligand (L) previously described in the literature. It was found out that when crystals of Cu(L)A are in contact with coordinating solvents, they undergo presumably to a post-synthetic modification changing their color from blue to green. Cu(L)A was used as reagent to synthesize the Co(L)T and Mg(L)T compounds. For the former, the structure is described as chains along the 111 direction. The magnetic measurements were performed and Co(L)T presents typical highly anisotropic Co2+ ion behavior. The crystal structure of Mg(L)T was solved and it presents three Mg2+ ions hexacoordinated being two of them crystallographically independent. The structure is a 3-dimensional network with pores filled with chloride and water molecules, which are connected through hydrogen bonds. New metal-radical coordination compounds have been synthesized. The crystal structure of [Co(hfac)2(H2O)2].2DCC was determined and show intermolecular hydrogen bonds between water molecules coordinated to the Co2+ ion and DCC molecules. The complexes [Co(hfac)2(m-N3PhNN)]n(ComN3NN) e [Mn(hfac)2(m-N3PhNN)]n (MnmN3NN) were synthesized and they crystallize in P31 space group, with helical three-fold chains running parallel to the crystallographic axis c. Both behave as ferrimagnetic chain, therefore ComN3NN showed single chain magnet behavior with blocking temperature of 9.0 K and coercivity field of approximately 32 kOe at 2.0 K. The AC magnetic susceptibility measurements were performed and two maxima in in-phase and out-of-phase magnetic susceptibilities attributed to two different relaxation processes presumably due to two different family of magnetic chains.
Keywords: Compostos magnéticos moleculares
Single-chain magnets
Magnéticos de cadeia única
Cristalografia estrutural
Modificação pós-sintética
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::DETERMINACAO DE ESTRUTURA DE COMPOSTOS INORGANICOS
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::TRANSP.ELETRONICOS E PROP. ELETRICAS DE SUPERFICIES INTERFACES E PELICULAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Química
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: MALDONADO, Igor Antunes Vogel. Síntese e caracterização de compostos magnéticos moleculares contendo ligantes nitróxido, nitronil-nitróxido e oxamato. 2019. 126 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
Appears in Collections:Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
IAVMaldonado.pdf12.71 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.