Síntese e caracterização de catalisadores baseados em vermiculita modificada com ferro: aplicação em processos do tipo foto-fenton

Clays are materials with specific properties that make them promising for various studies. In this work we used the vermiculite clay as support for iron compounds, in order to obtain promising materials for application in the heterogeneous type photo-Fenton process. In all, the study included six solid, starting from the vermiculite (V0) was obtained calcined vermiculite (V0-C), the mixed material (V0/β-FeOOH) formed by vermiculite more akaganeite, exchanged vermiculite (v0t-C), vermiculite impregnated Wet (V0u-C) and V0u-CL that is the solid obtained by impregnating with a back washing. The solids of the study had their physical and chemical characteristics investigated by the following characterization techniques: X-Ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (IR), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-Ray Fluorescence Spectroscopy (XRF), UV-Vis by Diffuse Reflectance (DR UV-Vis), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The V0 material showed three distinct phases, which are the very vermiculite, hidrobiotite and biotite, the last two phases are part of the geological of formation process vermiculite. The solids obtained after the modification showed an increase in the amount of iron present in the clay, these being quantities important for application in photocatalysis. The micrographs and EDS data, show that after treatment of addition of the metal , the iron was intercalary in structure of vermiculite for solid V0t-C and V0u-C, however, this did not occur with mixed material. In the photoFenton process, was observed a maximum removal of 88.8% of the dye methylene blue coloring for the catalyst V0/β-FeOOH, while for the other solids was obtained values between 76.8 and 62.6%, compared to 37.8% of discoloration without the presence of catalyst. Therefore, it is concluded that the vermiculite clay presents as a good catalyst and iron support for the, beyond of presenting a low cost because of its high abundance.

Tensoativo derivado do ácido cítrico: síntese e aplicação em fluidos de perfuração de emulsão inversa

This work describes the synthesis and study of the application of a new surfactant (Triester Lipophilic – TEL) obtained by citric acid with octanol. It is reaction was followed by thin layer chromatography (TLC) and after purification the product was characterized by proton and 13 – carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy ( H and 13C NMR), thermogravimetric analysis (TGA) and surface tension analysis of oil-in-water emulsions. The TEL performance as surfactant in ester, n-paraffin and biodiesel based drilling fluids on the 70/30 and 60/40 water- oil rations (WOR) was evaluated by comparative tests of two commercial products used in the fields. These drilling fluids were aged in roller oven at 200 0 F during 16 h. The rheological and electric stability measurements were carried out at 135 ºF, the phase separation was evaluated after seven days at rest and the filtrate volume of drilling fluids was determined at high temperature and high pressure. The rheological behavior of the drilling fluids was evaluated by the flow curves. The results showed that the drilling fluids studied here presented Binghamian behavior as well as the used in the oil fields. The laboratory tests showed that the TEL reduced the filtrate volume and promoted the enhance of the thermal and mechanical stabilities.

Síntese e reatividade de derivados de quinoxalina visando aplicações como quimiossensores e estudo cinético por análise de imagens

Synthesis of heterocyclic compounds, as quinoxaline derivatives, has being shown to be relevant and promissor due to expressive applications in biological and technological areas. This work was dedicated to the synthesis, characterization and reactivity of quinoxaline derivatives in order to obtain new chemosensors. (L)-Ascorbic acid (1) and 2,3-dichloro-6,7- dinitroquinoxalina (2) were explored as synthetic precursors. Starting from synthesis of 1 and characterization of compounds derived from (L)-ascorbic acid, studies were performed investigating the application of products as chemosensors, in which compound 36 demonstrated selective affinity for Cu2+ íons in methanolic solution, by naked-eye (colorimetric) and UVvisible analyses. Further, initial analysis suggests that 39 a Schiff’s base derived from 36 also presents this feature. Five quinoxaline derivatives were synthesized from building block 2 through nucleophilic aromatic substitution by aliphatic amines, in which controlling the experimental conditions allows to obtain both mono- and di-substituted derivatives. Reactivity studies were carried out with two purposes: i) investigate the possibility of 47 compound being a chemosensor for anion, based on its interaction with sodium hydroxide in DMSO, using image analysis and UV-visible spectroscopy; ii) characterize kinetically the conversion of compound 44 into 46 based on RGB and multivariate image analysis from TLC data, as a simple and inexpensive qualitative and quantitative tool.

Materiais zeolíticos de estrutura MWW: síntese e caracterização

In this paper a synthesis parameters study was conducted in order to optimize the obteinment of MCM-22 (MWW structure) and increase its accessibility, getting higher external surface and generating mesopores. Syntheses with Si / Al = 15 and Si / Al = 50 ratios were performed under static conditions at different temperatures and with seeds induction, which resulted in MCM-22 pure and crystalline (Si / Al ratio = 15) after 3 days and Si / Al = 50 after 11 days. The reduction of hexamethyleneimine content (HMI) was studied in the stirring synthesis and a HMI reduction of 47% was possible through the mother liquor reuse, in addition, a specific area of 481 m² / g has been obtained in the fourth synthesis day. Regarding the increase of accessibility of the MCM-22 zeolite skeins of MCM-22 plates with about 2 μm were obtained, through the use of dissolved silica, addition of seeds, increased temperature and synthesis time of 2 days. A significant value of specific area was found for this material, around 500 m² / g. Also with respect to the increase of MCM-22 accessibility, treatment with oxalic acid concentration of 0.5 mol / L and silanization of proto-zeolitic units resulted in the mesopores formation . Furthermore, silanization still favored reduction of 70 % in crystal size and a specific area of 566 m² / g.

Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas de Co e Ni com aplicação em magneto hipertermia

Nanoparticles are importante for the study of new phenomena and for the development of new applications. Metallic magnetic nanoparticles like Cobalt and Nickel are important for their applications in nanoscience and nanotechnology. In this work, we report on the synthesis and characterization of Ni and Co nanoparticles. The nanoparticles were prepared by the modi- ed sol-gel method and were formed in the pore-network of the biopolymer quitosan. The reduction occurred in absence of H2 ux. The metallic particles and their monoxides have a face-centered- cubic structure. The metallic particles sizes ranged from 59 to 77 nm and from 19 to 50 nm for Ni and Co, respectively. Their monoxides chemically passivated the metallic cores, and after several weeks we have not observed further increase in oxidation. The synthesis method was tuned to obtain mainly the ferromagnetic phase. The system behaves like a core/shell structure with a ferromagnetic core and an antiferromagnetic shell. Exchange bias e ect was observed at temperatures below the Néel temperature. Both systems were submitted to an alternated magnetic eld and the heat released by the particles increased the temperature to 140°C in an interval of 5 min. Similar studies in samples dispersed in water increased the temperatures to 40-59°C, these results suggest that these materials are candidates for magnetic hyperthermia.

Síntese, estrutura e propriedades de polímeros de coordenação à base de íons lantanídeos e ácidos benzenodicarboxílicos

Metal Organic Frameworks (MOFs) are hybrids materials, often crystalline, consisting of metal or metal clusters, connected by polytopic organic ligands repetitively, leading to structures, usually porous. In this work, MOFs based on lanthanide ions (La3+ and Gd3+) and dicarboxylate type of ligands (isophthalic and terephthalic acids), were synthesized by hydrothermal, solvothermal and hydro(solvo)thermal methods. The effects of the synthetic route as well as the type of heating, conventional or by microwave, on the structure and properties of MOFs were studied. The powder samples obtained were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermal analysis and scanning electron microscopy. The results suggest that the addition of an organic or inorganic base is needed to promote the deprotonation of the ligand, since in the samples prepared by the hydrothermal method, without the use of a base, no formation of the metalorganic framework was observed. On the other hand, the presence of DMF as solvent or cosolvent, afforded the deprotonation of the ligand with the consequent formation of MOFs. At least two different crystalline structures were identified for the samples prepared with terephthalic acid. These samples are isostructural with those reported for phases Eu(1,3-BDC)DMF, Eu2(1,4-BDC)3 (DMF)2 and Tb(1,4-BDC)H2O. The presence of water in the reaction medium in the hydro(solvo)thermal method, provoked the growth of the structure different from that observed in the absence of water. This can be explained by the difference in the coordination mode of water and DMF to lanthanide ions. Although not identified by XRD, the samples prepared with isophthalic acid, also present metalorganic structures, which was confirmed by the presence of the characteristic displacement of the carbonyl group band in their infrared spectra, compared to the spectrum of the pure ligand. This shift was also observed in the samples prepared with terephthalic acid. Thermal analisys shows that the metal organic frameworks do not collapse occurs at a temperature below 430°C.The analysis of scanning electron microscopy suggests that the morphology of powders is highly dependent on the type of heating used, conventional or by microwave.

Síntese e caracterização de complexos de Co(II) e Ni(II) com l-dopa, carbidopa e benzimidazol

Were synthesized in this work in the following aqueous solution coordination compounds: [Ni(LDP)(H2O)2Cl2].2H2O, [Co(LDP)Cl2].3H2O, [Ni(CDP)Cl2].4H2O, [Co(CDP)Cl2].4H2O, [Ni(BDZ)2Cl2].4H2O and [Co(BDZ)2Cl2(H2O)2]. These complexes were synthesized by stoichiometric addition of the binder in the respective metal chloride solutions. Precipitation occurred after drying the solvent at room temperature. The characterization and proposed structures were made using conventional analysis methods such as elemental analysis (CHN), absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction by the powder method and Technical thermoanalytical TG / DTG (thermogravimetry / derivative thermogravimetry) and DSC (differential scanning calorimetry). These techniques provided information on dehydration, coordination modes, thermal performance, composition and structure of the synthesized compounds. The results of the TG curve, it was possible to establish the general formula of each compound synthesized. The analysis of X-ray diffraction was observed that four of the synthesized complex crystal structure which does not exhibit the complex was obtained from Ldopa and carbidopa and the complex obtained from benzimidazole was obtained crystal structures. The observations of the spectra in the infrared region suggested a monodentate ligand coordination to metal centers through its amine group for all complexes. The TG-DTG and DSC curves provide important information and on the behavior and thermal decomposition of the synthesized compounds. The molar conductivity data indicated that the solutions of the complexes formed behave as a nonelectrolyte, which implies that chlorine is coordinated to the central atom in the complex.

Síntese e caracterização de complexos de Co(II) e Ni(II) com l-dopa, carbidopa e benzimidazol

Were synthesized in this work in the following aqueous solution coordination compounds: [Ni(LDP)(H2O)2Cl2].2H2O, [Co(LDP)Cl2].3H2O, [Ni(CDP)Cl2].4H2O, [Co(CDP)Cl2].4H2O, [Ni(BDZ)2Cl2].4H2O and [Co(BDZ)2Cl2(H2O)2]. These complexes were synthesized by stoichiometric addition of the binder in the respective metal chloride solutions. Precipitation occurred after drying the solvent at room temperature. The characterization and proposed structures were made using conventional analysis methods such as elemental analysis (CHN), absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction by the powder method and Technical thermoanalytical TG / DTG (thermogravimetry / derivative thermogravimetry) and DSC (differential scanning calorimetry). These techniques provided information on dehydration, coordination modes, thermal performance, composition and structure of the synthesized compounds. The results of the TG curve, it was possible to establish the general formula of each compound synthesized. The analysis of X-ray diffraction was observed that four of the synthesized complex crystal structure which does not exhibit the complex was obtained from Ldopa and carbidopa and the complex obtained from benzimidazole was obtained crystal structures. The observations of the spectra in the infrared region suggested a monodentate ligand coordination to metal centers through its amine group for all complexes. The TG-DTG and DSC curves provide important information and on the behavior and thermal decomposition of the synthesized compounds. The molar conductivity data indicated that the solutions of the complexes formed behave as a nonelectrolyte, which implies that chlorine is coordinated to the central atom in the complex.

Síntese, caracterização e estudo da associação em meio aquoso de copolímeros responsivos de carboximetilcelulose-g-Jeffamine®

This thesis presents the synthesis, characterization and study of the associative behaviour in aqueous media of new responsive graft copolymers, based on carboxymethylcellulose as the water-soluble backbone and Jeffamine® M-2070 e Jeffamine® M-600 (commercial polyetheramines) as the thermoresponsive grafts with high cloud point temperatures in water. The synthesis was performed on aqueous medium, by using 1-ethyl-3- (3-(dimethylamino)-propyl)carbodiimide hydrochloride and N-hydroxysuccinimide as activators of the reaction between carboxylategroupsfrom carboxymethylcellulose and amino groups from polyetheramines. The grafting reaction was confirmed by infrared spectroscopy and the grafting percentage by 1H NMR. The molar mass of the polyetheramines was determined by 1H NMR, whereas the molar mass of CMC and graft copolymers was determined by static light scattering. The salt effect on the association behaviour of the copolymers was evaluated in different aqueous media (Milli-Q water, 0.5M NaCl, 0.5M K2CO3 and synthetic sea water), at different temperatures, through UV-vis, rheology and dynamic light scattering. None of the copolymers solutions, at 5 g/L, turned turbid in Milli-Q water when heated from 25 to 95 °C, probably because of the increase in hydrophibicity promoted by CMC backbone. However, they became turbid in the presence of salts, due to the salting out effect, where the lowest cloud point was observed in 0.5M K2CO3, which was attributed to the highest ionic strength in water, combined to the ability of CO3 2- to decrease polymer-solvents interactions. The hydrodynamic radius and apparent viscosity of the copolymers in aqueous medium changed as a function of salts dissolved in the medium, temperature and copolymer composition. Thermothickening behaviour was observed in 0.5M K2CO3 when the temperature was raised from 25 to 60°C. This performance can be attributed to intermolecular associations as a physical network, since the temperature is above the cloud point of the copolymers in this solvent.

Reaproveitamento da lactose presente em permeado de soro de leite bovino em pó para estudo da síntese de lactulose

Dissertação composta por 2 artigos.

Produção de exopolissacarídeos bacterianos a partir de glicerol residual gerado na síntese de biodiesel

A busca por combustíveis alternativos, tais como os biocombustíveis, torna-se necessária devido à crescente demanda por combustíveis em todos os setores da atividade humana, sendo que quase toda energia consumida no mundo provém do petróleo, uma fonte limitada, que emite grande quantidade de gases poluentes. Devido à grande diversidade de culturas oleoginosas no país, o Brasil demonstra potencial para substituição do diesel pelo biodiesel. No processo de obtenção deste, o óleo vegetal sofre uma transesterificação, sob a ação de um catalisador básico e na presença de um álcool, formando três moléculas de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos, que constituem o biodiesel em sua essência, liberando uma molécula de glicerol, que é o coproduto mais abundante desta reação. Sendo assim, a utilização do glicerol residual é uma ótima alternativa para agregar valor à cadeia produtiva do biodiesel, minimizar os danos de um possível descarte inadequado, além de diminuir os custos do processo. Com este intuito, este trabalho propõe o uso do glicerol residual como fonte de carbono para produção de exopolissacarídeos (EPSs). Para tal, foram utilizadas linhagens de bactérias mencionadas na literatura como produtoras de EPSs de importância comercial, sendo elas: Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae IBSBF 1230, Pseudomonas oleovarans NRRL B-14683, Sphingomonas capsulata NRRL B-4261 e Zymomonas mobilis NRRL B-4286. Os cultivos foram realizados em meio apropriado para cada micro-organismo, e como fontes de carbono foram testadas a sacarose, o glicerol residual e uma mistura de ambos na proporção de 1:1 m/m. Os meios foram inoculados com suspensão da bactéria em estudo, sendo avaliados parâmetros relativos ao crescimento celular e à produção de EPSs. Para X. campestris pv. mangiferaeindicae, foram determinadas algumas propriedades reológicas e térmicas dos EPSs produzidos com as diferentes fontes de carbono, bem como o índice de emulsificação com diferentes óleos vegetais. X. campestris apresentou uma concentração de EPSs em torno de 4 g.L-1 em todos os meios estudados, comportamento similar ao da bactéria P. oleovorans, diferindo apenas no meio contendo sacarose (0,8 g.L-1 ). S. capsulata apresentou uma maior concentração de EPSs em meios contendo sacarose e a mistura de sacarose com glicerol residual, em torno de 3,4 g.L-1 , e em meio contendo glicerol residual este valor caiu para 1,7 g.L-1 . Já Z. mobilis apresentou um melhor resultado em meio contendo sacarose e glicerol residual, atingindo 1,3 g.L-1 , sendo que em meio contendo somente sacarose e glicerol residual estes valores foram inferiores alcançando 0,2 e 0,7 g.L-1 , respectivamente. Quase todas as bactérias atingiram a fase estacionária em 24 h de cultivo e o pH permaneceu praticamente constante, sendo verificada uma queda mais acentuada somente para Z. mobilis. O comportamento reológico foi similar para as xantanas produzidas nos diferentes meios, entretanto a viscosidade inicial foi maior com o meio a sacarose (637 cP), seguido da mistura de sacarose com glicerol residual (279 cP) e glicerol residual (60 cP). O IE24 foi superior quando utilizado o óleo de milho, atingindo valores de 97, 72 e 64 % em sacarose, mistura de sacarose com glicerol e glicerol residual, respectivamente. Desta forma, pode-se afirmar que a mudança na fonte de carbono afeta estas propriedades.

Síntese de sensores, funcionalização de nanopartículas e fibras óticas para reconhecimento de aniões

O trabalho descrito nesta dissertação envolve a síntese e caracterização de novos macrociclos tetrapirrólicos e afins com potencial aplicação como quimiossensores de aniões, tanto em solução como quando suportados em diferentes materiais. As porfirinas e ftalocianinas ocupam um lugar de destaque nesta dissertação, pelo que no primeiro capítulo, é feita uma revisão bibliográfica acerca das suas metodologias de síntese bem como das suas principais características e aplicações, nomeadamente como quimiossensores de aniões. No segundo capítulo é discutida a síntese e caracterização dos compostos porfirínicos e ftalocianinicos com grupos amina ou poliamina, posteriormente utilizados como hospedeiros de aniões. Descrevem-se, pormenorizadamente, os métodos de síntese, purificação e caracterização estrutural dos diversos compostos sintetizados. No terceiro capítulo realizaram-se os estudos de complexação com aniões em solução e determinaram-se as respetivas constantes de afinidade. Os compostos sintetizados apresentam capacidade de interagir com diferentes aniões. As porfirinas testadas apresentam elevadas constantes de afinidade para o anião di-hidrogenofosfato, mesmo em soluções aquosas quando testadas com cristais piezoelétricos. No caso das ftalocianinas verificou-se que estas interagem com vários aniões e apresentam propriedades cromogénicas, podendo mesmo distinguir aniões cianeto em soluções contendo água. No quarto capítulo estudou-se a imobilização dos quimiossensores, que demonstraram maior eficácia nos estudos de reconhecimento em solução, em diferentes materiais. Primeiro foi estudada a imobilização dos quimiossensores em nanopartículas de sílica (com e sem núcleo magnético) e testada a sua capacidade como sensor de aniões em solução. Numa segunda parte foi estudada a imobilização em fibras óticas. Estas, além das suas excecionais propriedades físico-químicas, têm a vantagem de poderem ser integradas em diferentes estruturas e/ou equipamentos de análise. Na ultima parte desta dissertação encontra-se a descrição da síntese e caracterização de novos conjugados porfirina-C60-OligoDNA com potencial aplicação em transferência eletrónica. Foram sintetizados e caracterizados novos compostos porfirina-OligoDNA e C60-OligoDNA. Esta parte do trabalho foi realizada no “Institute of Advanced Energy” na Universidade de Quioto, Japão.

Conversão da lactose e síntese de galacto-oligossacarídeos: uma abordagem experimental e teórica

O presente trabalho avaliou, na etapa experimental, um processo simultâneo de catálise e fermentação láctica visando obter um iogurte com potenciais características nutracêuticas e, na sua etapa teórica, estabeleceu uma interlocução entre a vivência experimentalista e a teoria da cinética enzimática, no que se refere à conversão da lactose e à síntese de galactooligossacarídeos (GOS). Na abordagem experimental, para um substrato específico, avaliouse biocatálise conduzida simultaneamente à fermentação, defasando a adição da enzima em relação ao início do processo fermentativo. A fermentação foi realizada a partir de cultura láctica liofilizada comercial contendo dois micro-organismos probióticos, Bifidobacterium animalis e Lactobacillus acidophilus, associados aos micro-organismos característicos do iogurte, Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus. Foi utilizado um preparado enzimático contendo -galactosidases obtidas de duas origens distintas: Kluyveromyces lactis e Aspergillus niger. Foram avaliados os efeitos da concentração da enzima e do tempo de adição da enzima em um planejamento experimental 2 2 . As respostas foram às concentrações, ao final do processo, de lactose, de GOS, de glicose e de galactose e a hidrólise dos galactooligossacarídeos ao longo do tempo. No que se refere à abordagem teórica, o presente trabalho considerou modelos matemáticos de hidrólise de dissacarídeos e conversão da lactose, em que a inibição foi representada a partir do incremento da concentração dos produtos da reação. No que se refere à conversão da lactose e síntese de GOS, o presente trabalho buscou estabelecer um modelo matemático em que a inibição ocorreu por efeito do incremento das concentrações de glicose e de galactose, comparando-o com os modelos conhecidos na literatura. Verificou-se que o desempenho do modelo obtido no presente trabalho foi robusto em relação às premissas estabelecidas. Na comparação com resultados experimentais de conversão enzimática, o modelo mostrou-se capaz de minimizar o erro e de ajustar-se aos dados experimentais.

Síntese de compostos multiporfirínicos covalentes

Nesta tese descreve-se a síntese de compostos multiporfirínicos covalentes bem como a avaliação da potencial utilização destes compostos como quimiossensores de iões metálicos e para a construção de estruturas supramoleculares com fulerenos. No capítulo 1 desta tese é feita uma introdução à química, propriedades e aplicações das porfirinas e sistemas multiporfirínicos. Relativamente aos sistemas multiporfirínicos é feita uma revisão bibliográfica acerca das estratégias de síntese e abordagem geral à química supramolecular de sistemas porfirina-fulereno. No capítulo 2 são apresentados os resultados referentes à síntese e caracterização dos vários sistemas multiporfirínicos desenvolvidos neste trabalho. De um modo geral, a síntese desses compostos envolveu reações de substituição aromática nucleofílica. Para esse efeito foi necessário preparar porfirinas de partida contendo grupos nucleofílicos nas posições meso (-C6H4OH e -C6H4NH2). Os sistemas multiporfirínicos foram obtidos por reações entre as porfirinas de partida e hexafluorobenzeno ou 5,10,15,20tetraquis(pentafluorofenil)porfirina. Descreve-se também a síntese de uma díade porfirina-C60 e de uma pentíade contendo quatro unidades de porfirina e uma de C60, envolvendo reações de cicloadição 1,3-dipolar e de substituição aromática nucleofílica. Os estudos efetuados ao nível da aplicação de alguns dos novos sistemas multiporfirínicos sintetizados e de um dos seus precursores, a 5-[4(pentafluorofeniloxi)fenil]-10,15,20-trifenilporfirina, como sensores de iões metálicos encontram-se descritos no capítulo 3. Neste capítulo, a título introdutório, é feita uma breve abordagem aos quimiossensores colorimétricos e de fluorescência, apresentando também alguns exemplos de porfirinas como quimiossensores de iões metálicos já descritos na literatura científica. A caracterização fotofísica dos compostos em estudo também é descrita neste capítulo. Os compostos estudados mostraram capacidade de interagir com vários iões metálicos, verificando-se um aumento da seletividade para o ião Hg2+ com o aumento do número de unidades porfirínicas constituintes dos sistemas multiporfirínicos. Os resultados referentes aos estudos de complexação de alguns dos sistemas multiporfirínicos sintetizados com fulerenos encontram-se descritos no capítulo 4. Neste capítulo descreve-se também a caracterização fotofísica dos compostos em estudo. Os estudos realizados com os sistemas multiporfirínicos mostraram uma fraca interação com os fulerenos C60 e C70. No entanto, os valores das constantes de afinidade obtidos com 1-metil-2-(4piridil)[60]fulero[c]pirrolidina mostraram que os sistemas multiporfirínicos apresentam capacidade para formar complexos com este derivado de C60 por coordenação axial e por interações π-π. No capítulo 5 é discutido o trabalho que envolveu o desenvolvimento de novos métodos na síntese de derivados tetrapirrólicos do tipo pirrolo[3,4-b]porfirinas contendo um grupo NH livre no anel exocíclico. A estratégia de síntese requereu a preparação de uma clorina fundida com um anel pirrolina seguida da redução do anel pirrolina. Deste modo obteve-se uma nova clorina fundida com um anel pirrolidina contendo um grupo NH livre. Esta nova clorina foi usada na preparação de uma díade clorina-porfirina por reação de N-arilação com 5,10,15,20-tetraquis(pentafluorofenil)porfirina. A estrutura cristalina da nova díade foi resolvida por difração de raios-X de cristal único. A estrutura dos compostos sintetizados foi estabelecida recorrendo a diversas técnicas espectroscópicas nomeadamente ressonância magnética nuclear (RMN de 1H, 13C e 19F), espectrometria de massa e espectrofotometria de UVvis. No último capítulo desta tese descrevem-se, pormenorizadamente, todas as experiências efetuadas, incluindo os métodos de síntese, purificação e caracterização estrutural dos diversos compostos sintetizados bem como as medições espectrofotométricas e espectrofluorimétricas.

Produção de lipídios microbianos a partir de glicerol bruto gerado na síntese de biodiesel

Diante da grande quantidade de glicerol bruto gerado na síntese do biodiesel e seu baixo valor comercial, torna-se fundamental encontrar formas alternativas para converter este substrato em produtos com valor agregado. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar diferentes leveduras oleaginosas capazes de metabolizar o glicerol bruto, gerado como coproduto na síntese de biodiesel, visando produzir biomassa como fonte de lipídios. Todos os cultivos foram realizados em frascos agitados, em condições estabelecidas de acordo com cada etapa do trabalho, sendo obtidos dados relativos ao crescimento celular e à produção de lipídios, tratados estatisticamente conforme o propósito. Lipomyces lipofer NRRL Y-1155 apresentou diferenças significativas em relação às outras leveduras oriundas de banco de cultura, atingindo 57,64% de lipídios na biomassa. Estas leveduras apresentarem perfis de ácidos graxos diferenciados, semelhantes aos dos principais óleos vegetais utilizadas na síntese de biodiesel, com predominância de ácidos graxos poli-insaturados, especialmente ácido linoleico (68,3% na levedura Rhodotorula glutinis NRRL YB-252). O ácido gama-linolênico, um ácido graxo essencial ω6, foi detectado em todas as leveduras analisadas, sendo que na biomassa de Candida cylindracea NRRL Y-17506 chegou a 23,1%. Através de um planejamento experimental Plackett-Burman, verificou-se que as variáveis concentração de extrato de levedura e de MgSO4.7H20 demonstraram maior influência na produção de lipídios por uma linhagem silvestre de Rhodotorula mucilaginosa. Para esta levedura, a partir da análise de efeitos foi possível estabelecer a seguinte condição para a produção de lipídios: 30,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 3,0 g.L-1 MgSO4.7H2O; 1,2 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Nestas condições conseguiu-se um teor de lipídios de 59,96% e lipídios totais produzidos de 5,51 g.L-1 . Também foi possível observar aumento no teor de lipídios da biomassa ao longo do tempo de cultivo, bem como o aumento do teor relativo do ácido linoleico, que atingiu 52%. Dentre as leveduras isoladas a partir de amostras ambientais do Extremo Sul do Brasil, a levedura identificada como Cryptococcus humicola se destacou das demais, apresentando proporção de 23,5% de ácidos graxos saturados, 14,8% de ácidos graxos monoinsaturados e 54,9% de ácidos graxos poli-insaturados, destacando-se o ácido linoleico. O planejamento Plackett-Burman foi também utilizado para esta levedura, sendo que as variáveis concentração de extrato de levedura e glicerol bruto demonstraram maior influência na produção de lipídios. Posteriormente, um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi proposto visando à otimização da produção de lipídios. Os modelos empíricos preditivos obtidos para biomassa máxima e lipídios totais permitiram estabelecer para a produção de lipídios por Cryptococcus humicola a seguinte condição otimizada: 100,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 4,8 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Esta condição representou um incremento de cerca de 2 vezes nos lipídios totais em relação à melhor condição estabelecida pelo planejamento Plackett-Burmann e um acréscimo de cerca de 4,8 vezes em relação às condições testadas inicialmente, atingindo 37,61% de lipídios e 8,85 g.L-1 de lipídios totais. Deste modo, os propósitos de valorização de um coproduto oriundo da síntese de biodiesel, bem como a produção de um óleo com potencial para a produção de biodiesel, foram cumpridos.