O presente trabalho trata da síntese de sondas fluorescentes visando a detecção e quantificação de íons metálicos e ânions de toxicidade relevante para humanos e meio ambiente. Utilizamos os núcleos fluorescentes da fluoresceína, cumarina e pireno nos processos de síntese, aos quais foram estrategicamente acopladas estruturas capazes de interagir seletivamente com os analitos em questão. Devido às características distintas das sondas, dividimos o trabalho em três capítulos onde cada um abordará uma classe de núcleo fluorescente. No primeiro deles, trataremos de dois derivados de cumarina, onde um deles é capaz de identificar e quantificar o ânion fluoreto, e o outro o íon cobre (II). No segundo capítulo trataremos de dois derivados de fluoresceína homologados à estrutura de aminoácidos, que se mostraram úteis na detecção de íons trivalentes (Al³⁺, Ga³⁺, Fe³⁺ e Cr³⁺) e também Hg²⁺. No terceiro capítulo apresentaremos um derivado de pireno seletivo ao Hg²⁺ tanto em meio aquoso quanto orgânico. Nos três capítulos utilizamos da técnica de espectrofluorimetria como principal ferramenta de estudo e aplicação dos sistemas. Durante as caracterizações e investigações dos mecanismos de detecção, utilizamos de maneira integrada as técnicas de espectrofluorimetria resolvida no tempo, espectroscopia de absorção no UV-vis, RMN de ¹H e ¹³C e espectrometria de massas. A união de técnicas espectroscópicas complementares nos permitiu a completa caracterização estrutural dos compostos sintetizados e também um maior aprofundamento das propostas dos mecanismo de detecção dos analitos. De modo geral, o trabalho aborda áreas distintas dentro da química e da física, resultando em um conjunto de interfaces científicas com bom entrelace. Serão discutidas estratégias de síntese orgânica, caracterizações fotofísicas, estudos de mecanismo de detecção e aplicação analítica para cada uma das moléculas apresentadas nesta tese.

The present work deals with the synthesis of fluorescent probes towards the detection and quantification of metal ions and anions of relevant toxicity for humans and the environment. We used as building blocks the fluorescent cores of fluorescein, coumarin and pyrene, to which were coupled structures capable to interact selectively with analytes. Due to the distinct characteristics of the probes, we split the work into three chapters where each will address a core class. In the first one, we will deal with two coumarin derivatives, where one is able to identify and quantify the fluoride anion, and other the copper (II) ion. At the second chapter, we will describe two fluorescein derivatives attached to amino acids, which proved useful in the detection of trivalent ions (Al³⁺, Ga³⁺, Fe³⁺ e Cr³⁺) and Hg²⁺. In the last chapter, we will introduce a derivative of pyrene selective to Hg²⁺ detection in both aqueous and organic solvents. In all the three chapters, the spectrofluorimetry technique was the primary tool of study and application of the systems. During the structural characterizations and mechanism investigations, we used also time resolved spectrofluorimetry, UV-Vis absorption spectroscopy, ¹H and ¹³C NMR, and mass spectrometry. The integration of spectroscopic techniques allowed us to a complete structural characterization of the synthesized compounds and the discussion of detection mechanism proposals. In general, the work deals with different areas within the chemistry and physics, resulting in a set of interfaces with good scientific interlace. Strategies in organic synthesis, structural and photo-physics characterizations, detection mechanisms and analytical application were the objective and the achievement of the present thesis.