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Title: Macrociclos tetrapirrólicos para células solares
Author: Cerqueira, Ana Filipa Reis
Advisor: Neves, Maria da Graça
Faustino, Maria do Amparo Ferreira
Pereira, Ana Mafalda Vaz Martins
Keywords: Química dos produtos naturais
Halogéneos
Células solares
Porfirinas
Defense Date: 12-Dec-2014
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: A presente dissertação teve como principal objetivo sintetizar novos derivados porfirínicos com potencial aplicação em células solares sensibilizadas por corante (DSSCs) recorrendo a reações de acoplamento catalisadas por paládio em condições de Buchwald e a reações de ciclização oxidativa. O presente documento encontra-se dividido em três partes. Na primeira parte, descrevem-se as caraterísticas gerais das porfirinas bem como as suas propriedades espetroscópicas, métodos de preparação e funcionalização de posições β-pirrólicas, nomeadamente via reações catalisadas por paládio. Neste capítulo também serão abordados alguns trabalhos relacionados com a potencialidade de porfirinas como corantes em DSSCs. Na segunda parte, descreve-se a preparação de 2-(4-carboxiaminofenil)porfirinas formadas através do acoplamento catalisado por paládio entre (2-amino-5,10,15,20-tetrafenilporfirinato)níquel(II) e 4-iodobenzoato de metilo, seguido da hidrólise da função éster. A posterior reação de ciclização oxidativa redundou na formação de N-(4-carboxifenil)quinolino[2,3,4-at]porfirinas, moléculas comportando anéis fundidos. A extensão destas metodologias ao 5-bromoisoftalato de dimetilo resultou na obtenção de 2-(3,5-dicarboxiaminofenil)porfirinas e de uma N-(3,5-dicarboxifenil)quinolino[2,3,4-at]porfirina. As estruturas de todos os novos derivados porfirínicos foram confirmadas recorrendo às técnicas de ressonância magnética nuclear, espetrometria de massa e espetrofotometria de UV-vis. Em alguns casos algumas técnicas de RMN 2D, nomeadamente COSY, NOESY, HSQC e HMBC, foram também usadas. Na terceira parte, descrevem-se os resultados já obtidos na aplicação de 2-(4-carboxiaminofenil)porfirinas como corantes em dispositivos DSSC. Estes resultados foram sempre comparados com os de uma célula contendo o corante N719, tendo-se verificado uma eficiência de cerca de 30% do valor obtido com o uso do corante de referência.
The principal aim of this dissertation is related with the preparation of new porphyrinic derivatives with potential application as dyes in DSSCs through palladium-catalyzed coupling reactions and by oxidative cyclizations. This document is divided into three main parts. In the first part, are described the general characteristics of porphyrins, their spectroscopic properties, some synthetic methodologies to prepare meso-tetraarylporphyrins and functionalization of their β-pyrrolic positions, namely using palladium-catalyzed coupling reactions. In this chapter a special emphasis will be also given to the potentiality of porphyrins as dyes in DSSCs. In the second part is described the preparation of 2-(4-carboxyaminophenyl)porphyrins, obtained by the reaction of (2-amino-5,10,15,20-tetraphenylporphyrinato)nickel(II) with methyl 4-iodobenzoate in presence of palladium using Buchwald conditions, followed by ester function hydrolysis in basic medium. The oxidative cyclization of this class of compounds allowed the formation of N-(4-carboxyphenyl)quinolino[2,3,4-at]porphyrins, molecules bearing fused rings. The extension of these methodologies to dimethyl 5-bromoisophthalate gave rise to 2-(3,5-dicarboxyaminophenyl)porphyrins and one N-(3,5-dicarboxyphenyl)quinolino[2,3,4-at]porphyrin. All the new synthesized porphyrins were characterized by nuclear magnetic resonance, mass spectrometry and UV-vis spectrophotometry. In some cases, several 2D-NMR techniques were used, namely COSY, NOESY, HSQC and HMBC. In the third part, are described the results accomplished by 2-(4-carboxyaminophenyl)porphyrins as dyes in DSSC devices. The performance of these derivatives was always compared with a reference cell, containing N719 and values of power conversion efficiencies of about 30% of the more conventional Ru(II)-sensitizer N719 was achieved.
Description: Mestrado em Química - Química Orgânica e Produtos Naturais
URI: http://hdl.handle.net/10773/14180
Appears in Collections:DQ - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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