Investigación de la influencia de compuestos de Yb en el proceso de conversión de luz en compuestos de coordinación de Nd y Er formados con un ligante derivado Base de Schiff quinolínico

Abstract

Se sintetizaron 3 compuestos de coordinación a partir del ligante QBSchiff-bit-(OH)2 (L2) y las sales orgánicas tris(2,2,6,6-tetrametil-3,5-heptanodionato) de neodimio y erbio (Nd-Coligante (1) y Er-Coligante (2)) y tris(6,6,7,7,8,8,8-heptafluoro-2,2-dimetil-3,5-octanodionado) de iterbio (Yb-FOD (3)) con estequiometría 1Ln:1L2 y 3 compuestos de coordinación con las sales inorgánicas trifluorometanosulfonato de Ln3+ (Ln3+= Nd3+ (4), Er3+ (5) e Yb3+ (6)) (Ln-triflato) con estequiometría 1Ln:2L2, todos en medio acuo(básico)-orgánico(EtOH). Los complejos 1-6 discutidos en este trabajo, se purificaron mediante extracción líquido-líquido (1:2 VmL/VmL (fase orgánica (CHCl3): fase acuosa (H2O desionizada)). Los reactivos y los complejos sintetizados se caracterizaron por espectrofotometría UV-Vis, análisis microelemental por combustión (AE), espectroscopía infrarroja (FT-IR), análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido (TGA-DSC), resonancia magnética nuclear de hidrógeno y flúor-19 (1H-RMN y 19F-RMN), espectrometría de masas (ESI-MS), espectroscopía de fluorescencia de rayos X (XPS) y mediante resonancia paramagnética electrónica (RPE) a temperatura ambiente (TA) y 77 K. El estudio de luminiscencia de los complejos o compuestos de coordinación se realizaron en las regiones visible e infrarrojo cercano (NIR) en solución y polvo a temperatura ambiente. Todos los complejos disolvieron en solventes poco polares indicativo de su neutralidad. AE y XPS permitieron encontrar las fórmulas mínimas C44H51O5N3NdNa·3H2O·NaCl, [NdL2(2O(-1))Q(-1)TMHD(-1)Na·H2O]·2H2O·NaCl (complejo 1); C50H66O5N3Er·NaCl·2H2O, [ErL2(2O(-1))TMHD(-1)TBzO·H2O]·H2O·NaCl (complejo 2) ambos con un rendimiento de reacción del 50%; C44H46O6N2YbF14Na·H2O·1/4CHCl3, [YbL2(2O(-1))2FOD(-1)·H2O]·1/4CHCl3 (complejo 3, rend., 68%); C48H53O4N4Nd·2H2O·1/2NaCF3SO3·1/2NaCl, [NdL2(2O(-1))L2(1O(-1))·H2O]·H2O·1/2NaCF3SO3·1/2NaCl (complejo 4, rend., 94 %); C48H53O4N4Er·H2O·1/4NaCF3SO3, [ErL2(2O(-1))L2(1O(-1))·H2O]·1/4NaCF3SO3 (complejo 5, rend., 83 %); C48H52O4N4YbNa·2H2O·1/4NaCF3SO3, [Yb2L2(2O(-1))Na·H2O]·H2O·1/4NaCF3SO3 (complejo 6, rend., 87 %). UV-Vis idicó la formación de los complejos por los desplazamientos y/o la desaparición de bandas con respecto a las del L2 y por una banda nueva observada entre 440 y 640 nm debida a transferencia de carga ligante a metal (LMCT). La caracterización por espectroscopia FT-IR en sólido, 1H-RMN y 19F-RMN y ESI-MS en solución, rindieron información estructural de los compuestos 1-6. ESI-MS indicó que los complejos son dímeros dinucleares excepto el complejo 2. Los espectros RPE a TA y 77 K mostraron un singulete correspondiente a un valor g y anchura de un electrón o radical libre. Los espectros de emisión en la región visible de los complejos 2 y 5 presentaron líneas de emisión características del erbio y, en lo general, los espectros del complejo 5 son menos estructurados, con respecto a los del complejo 2, por estar coordinados dos ligantes iguales al erbio. Los complejos 1-6 luminescen en la región NIR tanto en solución concentrada de CH3CN como en polvo a temperatura ambiente, con excepción del complejo 2 que no luminesce en solución, este estudio junto con el realizado en la región visible, indicaron que sí hay transferencia de energía luminosa de los ligantes orgánicos coordinados al ion Ln3, principalmentedel ligante bajo estudio, el L2. El tiempo de vida de la luminiscencia en la región visible del complejo 5, excitado con λexc de 269 nm fue de 232.55 μs. Los estudios up-conversion de las mezclas binarias y ternarias en sólido mostraron que el ion Yb3+ sensibiliza sustancialmente la luminiscencia del Er3+ pero que el efecto de su concentración en el proceso no siempre depende de la magnitud de la misma. Los resultados indicaron que el Yb3+ puede funcionar como activador en sistemas donde el Nd3+ actúa como sensibilizador.