Perilenodiimidas: Funcionalización directa de las posiciones bahía con compuestos nitrogenados

Abstract

Las perilenodiimidas (PDI) son cromóforos orgánicos semiconductores que poseen unas propiedades físicas excepcionales. Estas últimas pueden modificarse estratégicamente introduciendo diferentes sustituyentes en cualquiera de sus posiciones funcionalizables mediante reacciones químicas. Todo ello permite obtener infinidad de moléculas con propiedades únicas, con lo cual el abanico de posibilidades y áreas donde las PDI pueden utilizarse es muy amplio, aunque principalmente se investiguen para ser empleadas en dispositivos electrónicos como células solares orgánicas. Por tanto, es de gran interés investigar nuevas rutas sintéticas de estos derivados para optimizar la síntesis de algunos ya existentes y también para poder conseguir otros nuevos. Esta tesis doctoral estudia, precisamente, nuevas rutas sintéticas para obtener PDI funcionalizadas con diferentes grupos nitrogenados en las posiciones bahía. La misma empieza con un prólogo con el objetivo contextualizar el tema principal de investigación. El capítulo 1 es una introducción donde se explica qué es una PDI, además de sus propiedades, sus aplicaciones y la gran versatilidad sintética que éstas presentan. A continuación, en el capítulo 2 se desarrolla un método sintético para obtener con buenos rendimientos PDI 1,6,7-trialquilaminosustituidas, que nunca antes habían sido descritas, a partir de PDI disustituidas y empleando aniones fluoruro para llevar a cabo la reacción a través de un mecanismo radicalario. Con este método se han obtenido varios derivados trisustituidos con distintos patrones de sustitución, así como una PDI tetrasustituida con pirazoles. De todos los compuestos sintetizados se estudian sus propiedades ópticas y rédox. Finalmente, en el capítulo 3 se aplica la misma estrategia sintética, pero con la PDI sin sustituyentes como reactivo de partida. Se ha conseguido la funcionalización directa de la misma con aminas secundarias cíclicas, secundarias acíclicas, arilaminas y heterociclos aromáticos nitrogenados. Asimismo, se han desarrollado tres tipos de condiciones para favorecer la obtención de PDI con un determinado grado u otro de sustitución en función de los equivalentes de amina y fluoruro, así como la cantidad de disolvente empleada. Además, otra de las ventajas que presenta la síntesis de PDI dialquilaminosustituidas con este método es que se obtiene mayoritariamente el isómero 1,6 (con el método de síntesis tradicional se obtiene en mayor proporción el 1,7). Todos los derivados han sido caracterizados por las técnicas habituales. De algunos de éstos se comentan y desarrollan algunas propiedades destacables, como los espectros de absorción de las PDI 1,6-diarilaminosustituidas, o los de emisión de las que presentan heterociclos aromáticos nitrogenados en las posiciones bahía.