Informe - Luminiscencia

Universidad Simón Bolívar  Departamento de Química Laboratorio de Química Inorgánica MATERIALES INORGÁNICOS. COMPLEJOS LUMINISCENTES Ángela Contreras Carlos Díaz 21 de Noviembre de 2008 Resumen. Se realizó la síntesis del complejo luminiscente Tris(8-hidroxiquinolinolato) de aluminio (III), mediante la reacción de nitrato de aluminio con 8-hidroxiquinolina en medio básico y temperatura ambiente. El precipitado amarillo fue separado de la solución por simple filtración al vacío en embudo Büchner, obteniéndose un porcentaje de rendimiento de 82,4% 82,4%.. La cara caract cter eriz izaci ación ón y lumi lumini nisc scenc encia ia del comp comple lejo jo fue fue anal analiz izad adaa medi median ante te espectroscopia de UV-Vis. 1. Introducción. Los compuestos de coordinación luminiscen lumi niscentes tes han sido una de las áreas más act activas ivas de inves nvesttigaci gación ón debi debido do a su  potencial aplicación en diodos emisores de luz1. Los diodos orgánicos emisores de luz son dispositivos que convierten la energía eléctrica a luz (electroluminiscencia)2. Las propiedades de emisión de los metalocomplejos son en general controladas  por un gran número de factores, incluyendo   propiedades electrónicas del ligando y del ión metálico, la longitud de los enlaces de coor coordi dina naci ción ón y ángu ángulo loss que que afec afecta tann la energía, y los estados dos electróni ónicos invo involu lucr crad ados os en la emis emisió ión. n. Entr Entree los los metalo metalocom complej plejos os lum lumini inisce scente ntes, s, el tris(8 tris(8-hidr hidroxi oxiqu quin inol olin inol olat ato) o) de alum alumin inio io (III (III)) (fig (fig.1) .1) jueg juegaa un rol rol impo import rtan ante te como como un

electroluminóforo y el compuesto trans transpor portad tador or de electr electrones ones más establ estable, e, usado en diodos orgánicos emisores de luz. Los complejos tipo AlQ3 muestran estados excitados excitados ligando-centro. ligando-centro. La emisión emisión de luz de los complejos AlQ3 se origina por las trans transic icio iones nes elec electr tróni ónica cass π – π* en los liga ligand ndos os quin quinol olin inol olat atos os.. Los Los orbi orbita tale less HOMO HOMO está estánn loca locali liza zado doss sobr sobree el lado lado fenó fenóxi xido do del del liga ligand ndo, o, mien mientr tras as que que los los orbitales LUMO están localizados sobre el lado piridil. Esto sugiere que los sustituye uyentes enl enlazados dos al ligand ando quin quinol olin inol olat atoo pued pueden en ser ser usad usados os para para controlar la emisión de luz de los complejos. Si Sinn emba embarg rgo, o, exis existe te poca poca evid eviden enci ciaa que que soporte la correlación de las propiedades de los los sust sustit ituy uyen ente tess con con las las prop propie ieda dade dess fotofísicas de los cromóforos 3 quinolinolatos.

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  Esquema 1. Reacción de síntesis del hidroxiquinolinolato)3

Al  III (8-

2. Sección Experimental. 2.1- Síntesis del tris(8hidroxiquinolinolato) de aluminio (III). Fig.1. Estructura hidroxiquinolinolato)3

genérica

del

Al III    (8-

En general, los grupos donadores de electrones tales como el metil enlazados al anillo de piridina causa un desplazamiento hacia el azul en la emisión de los complejos (~510nm) comparado a la emisión del AlQ3 (526nm), mientras la introducción de alquilos al anillo de benceno causa un desplazamiento hacia el rojo (≥530nm). La  presencia de grupos atractores de electrones como los grupos fluoro, cloro y ciano en la  posición 5 o 7 del anillo de benceno resulta en un desplazamiento casi indetectable (520530nm), mientras que atractores de electrones fuertes como las sulfonamidas resulta en grandes desplazamientos de la emisión hacia el azul (~480nm).3 El objetivo principal de este trabajo es estudiar la reacción mediante la cual se sintetiza el metalocomplejo luminiscente tris(8-hidroxiquinolinolato) de aluminio (III) (esquema 1)2. El producto obtenido en esta reacción es una mezcla de los isómeros fac y mer del complejo de interés.

En una fiola de 150 mL, se disolvió 0,490g de 8-hidroxiquinolina en 15 mL de metanol. En otra fiola se disolvió 0,2740g de Al(NO3)3.9H2O en 35mL de agua. Se adicionó la solución de 8-hidroxiquinolina a la solución de nitrato de aluminio y se agitó la mezcla a temperatura ambiente por 5 minutos. Se verificó el pH de la solución el cual era levemente acídico (pH=5). Se  preparó una solución de Na2CO3 disolviendo 2,044g de Na2CO3 en 30 mL de agua. Bajo agitación vigorosa se adicionó gota a gota la solución de carbonato de sodio a la mezcla de reacción. En este momento comenzaron a  precipitar los cristales amarillos. Se verificó constantemente el pH y se detuvo la adición de Na2CO3 cuando el pH de la solución era aproximadamente de 8. Se agitó la mezcla vigorosamente por 30 minutos. Se filtró el sólido al vacío en embudo Büchner y se lavó con una pequeña porción (10mL) de metanol frío. El producto fue pesado seco y se reportó el porcentaje de rendimiento de la síntesis en 82,4%. 2.2 - Caracterización Se realizó la caracterización y análisis de la luminiscencia del producto mediante espectroscopía de UV-Vis, registrando el espectro entre 300 y 600nm de una solución del complejo en diclorometano (0,1 mg/mL) a temperatura ambiente (anexo 1). Además, se observó el cambio en la coloración de la solución debido al fenómeno de

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luminiscencia, utilizando para ello una lámpara UV con una longitud de onda λ ≈ 365 nm.

8-hidroxiquinolina para que se enlace con el átomo metálico de aluminio. 4. Conclusiones.

3. Resultados y Discusiones. III

Se obtuvo 0,426g del complejo Al (8hidroxiquinolinolato)3, equivalente a un   porcentaje de rendimiento de 82,4%. La síntesis fue exitosa dado que el rendimiento reportado en la literatura2 es de 80%. Se realizó la caracterización y análisis de la luminiscencia del producto mediante espectroscopía de UV-Vis, obteniéndose un máximo de absorbancia a una longitud de onda de 387,5nm muy próxima a la reportada en la literatura3 (388nm). Las bandas de emisión de los ligandos quinolinolatos son por lo general intensas y anchas, como resultado de acoplamientos vibracionales, además, la fluorescencia tiene tiempo de vida media muy corto, usualmente en el rango de los nanosegundos. Se colocó la solución del complejo bajo una lámpara UV con una longitud de onda λ ≈ 365 nm, donde se observó un cambio en la coloración de la solución, la cual paso de ser  de color amarillo a ser de color verde fluorescente. El paso determinante de la reacción fue el control del pH de la solución, para lo cual se utilizó una solución de carbonato de sodio (Na2CO3), que se añadió gota a gota a la mezcla de reacción hasta llevar a pH≈8. Esto se debe a que es necesario un medio básico para desprotonar la

Se logró sintetizar de forma efectiva el tris(8-hidroxiquinolinolato) de aluminio (III) (AlQ3), el cual es un compuesto representativo de los metalocomplejos luminiscentes, obteniéndose un rendimiento de 82,4 %. Se realizó la caracterización y análisis de luminiscencia del compuesto mediante espectroscopía de UV-Vis en el intervalo entre 300 a 600nm, observándose la banda de emisión ancha e intensa de los ligandos quinolinolatos a 387,5nm. Se ilustró la importancia de la química de coordinación en la obtención de compuestos luminiscentes que son utilizados en muchas aplicaciones como la fabricación de diodos orgánicos emisores de luz y materiales transportadores de electrones, debido a su  bajo costo y fácil preparación. 5. Referencias Bibliográficas. (1) S. Wang, Coord. Chem. Rev.2001, 215, 79. (2) Q. Liu, S. Wang, J. Chem. Ed. 2003, 80, 1474-1475. (3) R. Pohl, P. Anzenbacher Jr., Org.  Lett. 2003, 5, 2769 – 2772.

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 Anexo 1. Espectro UV-Vis del complejo tris(8-hidroxiquinolinolato) de aluminio (III)

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