Photophysical and Theoretical Studies on Novel Substituted 1-Phenyl-3-Naphthyl-2-Pyrazoline as OLEDs and Labels for HPLC Analysis of Alcohols and Biogenic Amines

Author
Al Sabahi, .Amal Hilal
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2019
Language
English
Subject
English abstract
In this project we designed, synthesized and characterized some 2-pyrazoline based compounds containing naphthalene moiety and various substituents at N1 and C5 phenyl groups. These substituents vary between electron donating groups (methoxy and methyl) and electron withdrawing groups (chloro, fluoro and cyano). Studies of the photophysical characteristics of these compounds reveal the strong influence of substituent group in the fluorescence wavelength, quantum yield and fluorescence decay lifetime. Moreover, electrochemical properties were investigated in parallel with the theoretical calculations, in order to examine the potentiality of using these compounds as emissive layers in organic light emitting diodes by evaluating the hole/electron mobility and estimating the HOMO/LUMO values and the energy gap. A wide investigation on the influence of solvents polarities on the photophysical properties of pyrazoline compounds was conducted using solvents of different polarities and homogeneous solvents mixtures, by optical and theoretical measurements, which unraveled the critical influence of solvent polarity and hydrogen bonding ability on the charge transport in the excited state. The dipole moments of these compounds in the ground and excited state were also explored and compared using different methods, and the results showed greater stabilization of the studied pyrazoline molecules in the excited state.Additionally, one of the synthesized 2-pyrazoline compounds bearing carboxylic acid was used to label primary alcohols and biogenic amines. The labelling procedures were optimized and validated for the quantification of the two groups of analytes in high performance liquid chromatography with fluorescence detector, HPLC/FLD. The optimized methods proved their sensitivity and selectivity, with high photostability of the derivatives at room temperature. The method offered many advantages including high reproducibility, ease of derivatization in short time and the HPLC analysis directly from the reaction vial without need to extract the derivative. The limit of detection of as low as 0.6 mol L-1 for alcohols and 0.9 mol L-1 for biogenic amines was achieved. Conclusively, the synthesized pyrazoline label was designed to compete with the recently used labeling reagents.
Description
Thesis
Member of
Theses and Dissertations
Resource URL
https://hdl.handle.net/20.500.12408/3383
Arabic abstract
في هذا البحث تم تصميم وتصنيع وتوصيف بعض مركبات 2 -بيرازولين المتضمنة جزيئاات النفثالين والمرتبطة ببدائل متنوعة على جزيئات الفينايل المرتبطة بذرتي النيتروجين N1 والكربون C3 في جزئ البيرازولين، وتتنوع البدائل المستخدمة بين المجموعات الجاذبة للإلكترونات )الكلورو، الفلورو، والسيانو( والمجموعات المانحة للإلكترونات )الميثوكسي والميثيل(. لقد كشفت دراسة الخصائص الفيزيوضوئية لهذه المركبات التأثير الكبير لنوع المجموعة المسستخدمة كبديل على الطول الموجي للفلوريسنس وكذلك على الحاصل الكمي وعمر الانحلال الفلوريسي. ولقد تطرقت هذه الدراسة أيضًا إلى الكشف عن إمكانية استخدام هذه المركبات كطبقة مشعة في الصمامات الثنائية العضوية الباعثة للضوء وذلك من خلال دراسة الخواص الكهروكيمائية إلى جانب بعض حسابات الكم الكيميائي النظرية والتي سساعدت في إيجاد قيم ال HOMO/LUMO وفارق الطاقة بينهما، بالإضافة إلى إمكانية تنقل الإلكترونات والفجوات بين هذه المركبات وبين الطبقات المانحة والمستقبلة في هذه الأجهزة. تضمن هذا البحث أيضًا دراسة تأثير قطبية المذيبات على الخصائص الفيزيوضوئية وذلك باستخدام مذيبات متنوعة ذات قطبية أو روابط هيدروجينية مختلفة، واعتمد هذا القسم على كلًا من الجانب التطبيقي من خلال الخصائص الضوئية، والجانب النظري من خلال حسابات الكم الكيميائي، حيث اتفقت جميعًا على أهمية اعتبار قطبية المذيبات وقدرتها على تكوين روابط هيدروجينية مع مركبات البيرازولين وخاصة عندما تكون في حالة الإثارة. كما تم حساب عزم ثنائي القطب لهذه المركبات باستخدام أكثر من طريقة تبين منها أن مركبات البيرازولين ذات عزوم ثنائية القطب عالية جدا في حالة الإثارة مما يجعلها تظهر استقرارية شديدة في هذه الحالة. بالإضافة لما سبق فقد قامت الباحثة باستخدام جزيء بيرازولين جديد متضمنًا مجموعة كربوكسيل بعد تصنيعه وتوصيفه ودراسة خصائصه الفيزيوضوئية، من أجل تحليل الكحولات الأولية والأمينات الأحيائية. وتم ذلك بإلصاق هذه المركبات بجزيء البيرازولين عن طريق مجموعة الكربوكسيل واستكشاف الظروف الأمثل لهذا التفاعل وكذلك أفضل الأوضاع الكروماتوجرافية. ثم استُخدمت تلك الظروف لإثبات فعالية الطريقة الجديدة لتحديد كميات كل من الكحولات الأولية والأمينات الأحيائية في العينات المحللة بواسطة جهاز الكروماتوجرافيا السائلة فائقة الأداء HPLC/FLD ، بعد التحقق من حساسية الطريقة وانتقائيتها والثبات الضوئي للمشتقات
المتكونة. لقد أظهرت هذه الطريقة قابلية لإعادة الحصول على نتائج مماثلة وصحة النتائج بالإضافة إلى سهولة إتمام تفاعل الاشتقاق في وقت قصير دون الحاجة إلى عمليات استخلاص معقدة، وبحدود كشف تصل إلى 0.6 ميكرومول/لتر للكحولات، و 0.9 ميكرومول/لتر للأمينات الأحيائية
Category
Theses and Dissertations