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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.2015.tde-29092015-114251
Documento
Autor
Nome completo
Muhammad Khalid
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2015
Orientador
Banca examinadora
Baader, Josef Wilhelm (Presidente)
Cavalheiro, Carla Cristina Schmitt
Ciscato, Luiz Francisco Monteiro Leite
Correra, Thiago Carita
Título em inglês
Influence of solvent viscosity, polarity and polarizability on the chemiluminescence parameters of inter and intramolecular electron transfer initiated chemiexcitation systems
Palavras-chave em inglês
Chemiluminescence
Collisional model
Cyclic peroxides
Free volume model
Polarity
Polarizability
Quantum yields
Solvent
Solvent parameters
Viscosity
Resumo em inglês
The cyclic peroxides: diphenoyl peroxide (1), spiro-adamantyl-1,2-dioxetanone (2) and 4-(3-tert-butyldimethylsilyloxyphenyl)-4-methoxyspiro[1.2-dioxetane-3.2'-adamantane] (3) synthesized, purified and characterized, also their kinetic and chemiluminescence (CL) properties were determined. The influence of solvent polarity on the chemiexcitation parameters of the catalyzed decomposition of 1 and 2, as well as the induced decomposition of 3 were examined in several binary solvent mixtures with different polarity and polarizability parameters, but similar viscosities. For solvents with low polarity, singlet quantum yields for the intermolecular catalyzed decomposition of diphenoyl peroxide (1,) and 1,2-dioxetanone (2) increase in function of medium polarity, showing maximum values in mediums of intermediate polarity, and decreasing in highly polar mixtures. For the induced decomposition of 3, the quantum yield showed to increase with increasing solvent polarity, including high polar solvent systems. In the binary solvent systems studied, the polarizability parameter showed to be contrary to the polarity values, therefore, it might appear that an increase of polarizability leads to a decrease in the singlet quantum yields for catalyzed decomposition of diphenoyl peroxide (1) and the induced decomposition of 3, however an increase in the singlet quantum yields for 1,2-dioxetanone 2. The three CL systems were also studied in binary solvent mixtures with different viscosities but similar polarity and polarizability parameters and singlet quantum yields showed an increase with increasing medium viscosity. Data were analyzed by using the collisional and the free volume models. The highly efficient intramolecular system induced 1,2-dioxetane 3 decomposition showed to be much more sensible to viscosity effects than the inefficient intermolecular systems. This surprising fact indicates that, even showing a significant solvent-cage effect, the induced 1,2-dioxetane should occur by an intramolecular electron back transfer. Moreover, chemiluminescence parameters of these systems were studied in several pure solvents. The obtained singlet quantum yields were correlated with viscosity, polarizability and polarity parameters by using multiple linear regression analysis.
Título em português
Influência da viscosidade, polaridade e polarizabilidade do solvente sobre os parâmetros de quimiluminescência de sistemas de quimiexcitação iniciadas por transferência de electron inter e intramoleculares
Palavras-chave em português
Modelo collisional
Modelo de volume livre
Parâmetros de solvente
Peróxidos cíclicos
Polaridade
Polarizabilidade
Quimiluminescência
Rendimento quântico
Solvente
Viscosidade
Resumo em português
Os peróxidos cíclicos: peróxido de difenoila (1), spiro-adamantil-1,2-dioxetanona (2) e 4-(3-terc-butildimetilsililoxifenil)-4-metoxispiro[1,2-dioxetano-3.2'-adamantano] (3) foram sintetizados, purificados e caracterizados e as suas propriedades cinéticas e de quimiluminescência (CL) determinadas. A influência da polaridade do solvente sobre os parâmetros de quimi-excitação da decomposição catalisada de 1 e 2, e a decomposição induzida de 3 foi examinada em diversas misturas binárias de solventes com parâmetros de polaridade e polarizabilidade diferente, mas viscosidades semelhantes. Para solventes com baixa polaridade, os rendimentos quânticos singlete para a decomposição catalisada intermolecular do peróxido de difenoila (1) e 1,2-dioxetanona (2) aumentam em função da polaridade do meio, mostrando valores máximos em meios com polaridade intermediária, e diminuim para misturas altamente polares. Para a decomposição induzida de 3, o rendimento quântico mostrou aumentar com o aumento da polaridade do solvente, inclusive para sistemas com alta polaridade. Nos sistemas binários de solventes estudados, os parâmetros de polarizabilidade mostraram-se contrários aos valores de polaridade, portanto, parece que um aumento da polarizability leva a uma diminuição nos rendimentos quânticos singlete para a decomposição catalisada do peróxido de difenoila (1) e a decomposição induzida de 3, no entanto, um aumento nos rendimentos quânticos singlete para a 1,2-dioxetanona 2. Os três sistemas de CL também foram estudados em misturas binárias de solventes com diferentes viscosidades, mas com parâmetros de polaridade e polarizabilidade semelhantes e os rendimentos quânticos singlete mostraram aumentar com o aumento da viscosidade do meio. Os dados foram analisados usando tanto o modelos colisional quando o modelo de volume livre. Surpreendentemente, o sistema altamente eficiente decomposição induzida intramolecular do 1,2-dioxetano 3 mostrou-se muito mais sensível aos efeitos da viscosidade do que os sistemas intermoleculares ineficientes, o que indica claramente que a decomposição induzida do 1,2-dioxetano deve ocorrer por um processo de retro-transferência de elétron intramolecular. Além disso, os parâmetros de quimiluminescência destes sistemas foram estudados em vários solventes puros. Os rendimentos quânticos singlete obtidos foram correlacionados com parâmetros de viscosidade, polarizabilidade e polaridade usando análise de regressão linear múltipla.
 
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Data de Publicação
2015-11-11
 
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