Synthetic applications of intramolecular aza-Wittig reaction for the preparation of heterocyclic compound

[EN] A review focused on recent advances in intramolecular aza-Wittig reaction of phosphazenes with several carbonyl or analogous compounds is reported. Phosphazenes afford intramolecular aza-Wittig reaction with different groups within the molecule as aldehydes, ketones, esters, thioesters, amides, anhydrides and sulfimides. One of the most important applications of this reaction is the synthesis of a wide range of heterocyclic compounds, ranging from simple monocyclic compounds to complex polycyclic and macrocyclic systems.

Palladium-catalyzed asymmetric allylic alkylation: insights, application toward cyclopentanoid and cycloheptanoid molecules, and the total synthesis of several daucane sesquiterpenes

The asymmetric construction of quaternary stereocenters is a topic of great interest in the organic chemistry community given their prevalence in natural products and biologically active molecules. Over the last decade, the Stoltz group has pursued the synthesis of this challenging motif via a palladium-catalyzed allylic alkylation using chiral phosphinooxazoline (PHOX) ligands. Recent results indicate that the alkylation of lactams and imides consistently proceeds with enantioselectivities substantially higher than any other substrate class previously examined in this system. This observation prompted exploration of the characteristics that distinguish these molecules as superior alkylation substrates, resulting in newfound insights and marked improvements in the allylic alkylation of carbocyclic compounds.

General routes to cyclopentanoid and cycloheptanoid core structures have been developed that incorporate the palladium-catalyzed allylic alkylation as a key transformation. The unique reactivity of α-quaternary vinylogous esters upon addition of hydride or organometallic reagents enables divergent access to γ-quaternary acylcyclopentenes or cycloheptenones through respective ring contraction or carbonyl transposition pathways. Derivatization of the resulting molecules provides a series of mono-, bi-, and tricyclic systems that can serve as valuable intermediates for the total synthesis of complex natural products.

The allylic alkylation and ring contraction methodology has been employed to prepare variably functionalized bicyclo[5.3.0]decane molecules and enables the enantioselective total syntheses of daucene, daucenal, epoxydaucenal B, and 14-p-anisoyloxydauc-4,8-diene. This route overcomes the challenge of accessing β-substituted acylcyclopentenes by employing a siloxyenone to effect the Grignard addition and ring opening in a single step. Subsequent ring-closing metathesis and aldol reactions form the hydroazulene core of these targets. Derivatization of a key enone intermediate allows access to either the daucane sesquiterpene or sphenobolane diterpene carbon skeletons, as well as other oxygenated scaffolds.

Bimetallic olefin polymerization catalysis : mechanisms and applications of proximal effects

This dissertation covers progress with bimetallic polymerization catalysts. The complexes we have designed were aimed at expanding the capabilities of homogeneous polymerization catalysts by taking advantage of multimetallic effects. Such effects were examined in group 4 and group 10 bimetallic complexes; proximity and steric repulsion were determined to be major factors in the effects observed.

Chapters 2 and 3 introduce the rigid p-terphenyl dinucleating framework utilized in most of this thesis. The permethylation of the central arene allows for the separation of syn and anti atropisomers of the terphenyl compounds. Kinetic studies were carried out to examine the isomerization of the dinucleating bis(salicylaldimine) ligand precursors. Metallation of the syn and anti bis(salicylaldimine)s using Ni(Me)2(tmeda) and excess pyridine afforded dinickel bisphenoxyiminato complexes with a methyl and a pyridyl ligand on each nickel. The syn and anti atropisomers of the dinickel complexes were structurally characterized and utilized in ethylene and ethylene/α-olefin polymerizations. Monometallic analogues were also synthesized and tested for polymerization activity. Ethylene polymerizations were performed in the presence of primary, secondary, and tertiary amines – additives that generally deactivate nickel polymerization catalysts. Inhibition of this deactivation was observed with the syn atropisomer of the bimetallic species, but not with the anti or monometallic analogues. A mechanism was proposed wherein steric repulsion of the substituents on proximal nickel centers disfavors simultaneous ligation of base to both of the metal centers. The bimetallic effect has been explored with respect to size and binding ability of the added base.

Chapter 4 presents the optimization of the bisphenoxyimine ligand synthesis and synthesis of syn and anti m-terphenyl analogues. Metallation with NiClMe(PMe₃)₂ yielded phosphine-ligated dinickel complexes, which have been structurally characterized. Ethylene/1-hexene copolymerizations in the presence of amines using Ni(COD)₂ as a phosphine scavenger showed significantly improved activity relative to the pyridine-ligated analogues. Incorporation of amino olefins in copolymerizations with ethylene was accomplished, and a mechanism was proposed based on proximal effects. Copolymerization trials with a variety of amino olefins and ethylene/1-hexene/amino olefin terpolymerizations were completed.

Early transition metal complexes based on the rigid p-terphenyl framework were designed with a variety of donor sets (Chapter 5 and Appendix B). Chapter 5 details the use of syn dizirconium di[amine bis(phenolate)] complexes for isoselective 1-hexene and propylene homopolymerizations. Ligand variation and monometallic complexes were studied to determine the origin of tacticity control. A mechanistic proposal was presented based on the symmetry at zirconium and the steric effects of the proximal metal center. Appendix B covers additional studies of bimetallic early transition metal complexes based on the p-terphenyl. Dititanium, dizirconium, and asymmetric complexes with bisphenoxyiminato ligands and derivatives thereof were targeted. Progress toward the synthesis of these complexes is described along with preliminary polymerization data. 1-hexene/diene copolymerizations and attempted polymerizations in the presence of ethers and esters with the syn dizirconium di[amine bis(phenolate)] complexes demonstrate the potential for further applications of this system in catalysis.

Appendix A includes work toward palladium catalysts for insertion polymerization of polar monomers. These complexes were based on dioxime and diimine frameworks with the intent of binding Lewis acidic metals at the oxime oxygens, at pendant phenolic donors, or at pendant aminediol moieties. The synthesis and structural characterization of a number of palladium and Lewis acid complexes is presented. Due to the instability of the desired species, efforts toward isolation of the desired complexes proved unsuccessful, though preliminary ethylene/methyl acrylate copolymerizations using in situ activation of the palladium species were attempted.

Polymerization of functionalized olefins with neutral group ten catalysts

This thesis describes the preparation, characterization, and application of welldefined single-component group ten salicylaldimine complexes for the polymerization of ethylene to high molecular weight materials as well as the copolymerization of ethylene and functionalized olefins. After an initial introduction to the field, Chapter 2 describes the preparation of PPh₃ complexes that contain a series of modified salicylaldimine and naphthaldimine ligands. Such complexes were activated for polymerization by the addition of cocatalysts such as Ni(COD)₂ or B(C₆F₅)₃. As the steric demand of the ligand set increased-the molecular weight, polymerization activity, and lifetime of the catalyst was observed to increase. In fact, complexes containing "bulky" ligands, such as the [^Anthr,HSal] ligand (2.5), were found to be highly-active single component complexes for the polymerization of ethylene. Model hydrido compound were prepared-allowing for a better understanding of both the mechanism of polymerization and one mode of decomposition.

Chapter 3 describes the effect which additives play on neutral Ni^II polymerization catalysts such as 2.5. The addition of excess ethers, esters, ketones, anhydrides, alcohols, and water do not deactivate the catalysts for polymerization. However, the addition of excess acid, thiols, and phosphines was observed to shut-down catalysis. Since excess phosphine was found to inhibit catalysis, "phosphine-free" complexes, such as the acetonittile complex (3.26), were prepared. The acetonitrile complex was found to be the most active neutral polymerization catalyst prepared to date.

Chapter 4 outlines the use of catalyst 2.5 and 3.26 for the preparation of linear functionalized copolymers containing alcohols, esters, anhydrides, and ethers. Copolymers can be prepared with γ-functionalized-α-olefins, functionalized norbornenes, and functionalized tricyclononenes, with up to 30 mol% comonomer incorporation.

Chapter 5 outlines the preparation of a series of Pt^II alkyl/olefin salicylaldimine complexes which serve as models for the active species in the Ni^II-catalyzed polymerization process. Understanding the nature of the M-olefin interaction as a the electronic and steric properties of the salicylaldimine ligand is varied has allowed for a number of predictions about the design of future polymerization systems.

Studies of the serotonin type 3A receptor and the chemical preparation of tRNA

This thesis describes studies surrounding a ligand-gated ion channel (LGIC): the serotonin type 3A receptor (5-HT₃AR). Structure-function experiments using unnatural amino acid mutagenesis are described, as well as experiments on the methodology of unnatural amino acid mutagenesis. Chapter 1 introduces LGICs, experimental methods, and an overview of the unnatural amino acid mutagenesis.

In Chapter 2, the binding orientation of the clinically available drugs ondansetron and granisetron within 5-HT₃A is determined through a combination of unnatural amino acid mutagenesis and an inhibition based assay. A cation-π interaction is found for both ondansetron and granisetron with a specific tryptophan residue (Trp183, TrpB) of the mouse 5-HT₃AR, which establishes a binding orientation for these drugs.

In Chapter 3, further studies were performed with ondansetron and granisetron with 5-HT₃A. The primary determinant of binding for these drugs was determined to not include interactions with a specific tyrosine residue (Tyr234, TyrC2). In completing these studies, evidence supporting a cation-π interaction of a synthetic agonist, meta-chlorophenylbiguanide, was found with TyrC2.

In Chapter 4, a direct chemical acylation strategy was implemented to prepare full-length suppressor tRNA mediated by lanthanum(III) and amino acid phosphate esters. The derived aminoacyl-tRNA is shown to be translationally competent in Xenopus oocytes.

Appendix A.1 gives details of a pharmacological method for determining the equilibrium dissociation constant, K_B, of a competitive antagonist with a receptor, known as Schild analysis. Appendix A.2 describes an examination of the inhibitory activity of new chemical analogs of the 5-HT₃A antagonist ondansetron. Appendix A.3 reports an organic synthesis of an intermediate for a new unnatural amino acid. Appendix A.4 covers an additional methodological examination for the preparation of amino-acyl tRNA.

Palladium-Catalyzed Decarboxylative and Decarbonylative Transformations in the Synthesis of Fine and Commodity Chemicals

Decarboxylation and decarbonylation are important reactions in synthetic organic chemistry, transforming readily available carboxylic acids and their derivatives into various products through loss of carbon dioxide or carbon monoxide. In the past few decades, palladium-catalyzed decarboxylative and decarbonylative reactions experienced tremendous growth due to the excellent catalytic activity of palladium. Development of new reactions in this category for fine and commodity chemical synthesis continues to draw attention from the chemistry community.

The Stoltz laboratory has established a palladium-catalyzed enantioselective decarboxylative allylic alkylation of β-keto esters for the synthesis of α-quaternary ketones since 2005. Recently, we extended this chemistry to lactams due to the ubiquity and importance of nitrogen-containing heterocycles. A wide variety of α-quaternary and tetrasubstituted α-tertiary lactams were obtained in excellent yields and exceptional enantioselectivities using our palladium-catalyzed decarboxylative allylic alkylation chemistry. Enantioenriched α-quaternary carbonyl compounds are versatile building blocks that can be further elaborated to intercept synthetic intermediates en route to many classical natural products. Thus our chemistry enables catalytic asymmetric formal synthesis of these complex molecules.

In addition to fine chemicals, we became interested in commodity chemical synthesis using renewable feedstocks. In collaboration with the Grubbs group, we developed a palladium-catalyzed decarbonylative dehydration reaction that converts abundant and inexpensive fatty acids into value-added linear alpha olefins. The chemistry proceeds under relatively mild conditions, requires very low catalyst loading, tolerates a variety of functional groups, and is easily performed on a large scale. An additional advantage of this chemistry is that it provides access to expensive odd-numbered alpha olefins.

Finally, combining features of both projects, we applied a small-scale decarbonylative dehydration reaction to the synthesis of α-vinyl carbonyl compounds. Direct α-vinylation is challenging, and asymmetric vinylations are rare. Taking advantage of our decarbonylative dehydration chemistry, we were able to transform enantioenriched δ-oxocarboxylic acids into quaternary α-vinyl carbonyl compounds in good yields with complete retention of stereochemistry. Our explorations culminated in the catalytic enantioselective total synthesis of (–)-aspewentin B, a terpenoid natural product featuring a quaternary α-vinyl ketone. Both decarboxylative and decarbonylative chemistries found application in the late stage of the total synthesis.

Síntese e caracterização de biodiesel obtido via catálises homogênea e heterogênea de óleo extraído de sementes de Helianthus annuus

O biodiesel é definido como um mono alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa derivado de fontes renováveis tais como óleos vegetais e gorduras animais. Sua importância esta associada ao uso como um combustível alternativo para motores do ciclo Diesel podendo ser utilizado puro ou em misturas com o diesel representando economia de petróleo e menor poluição ambiental. Em geral é obtido por meio da reação de transesterificação na qual os triacilgliceróis, principais constituintes dos óleos e gorduras reagem com álcool, em presença de um catalisador ácido ou básico, produzindo ésteres de ácidos graxos e glicerol. A transesterificação pode ser conduzida por catálise homogênea ou heterogênea. O grande desafio da indústria é otimizar o processo a fim de alcançar um produto e uma rota de produção tecnologicamente eficiente e ambientalmente correta. O objetivo desta pesquisa foi estudar a síntese do biodiesel utilizando o processo de transesterificação do óleo de girassol por catálises homogênea e heterogênea. Foram realizadas reações de transesterificação via rotas metílica e etílica, empregando como catalisador homogêneo alcóxido de potássio e como catalisador heterogêneo a resina comercial de troca iônica Amberlyst 26

Estudo da correlação entre as características da matéria-prima graxa e as propriedades físico-químicas do biodiesel

A possibilidade de utilização de várias matérias graxas na produção do biodiesel nacional é um fator diferencial em relação aos outros países e requer um conhecimento mais profundo das particularidades do biodiesel obtido a partir de matérias-primas tão distintas. Neste contexto, se insere a presente pesquisa, em que se buscou estabelecer correlações entre algumas propriedades do biodiesel e a fonte oleaginosa que lhe deu origem. O biodiesel foi obtido a partir da reação de transesterificação etílica de dez diferentes matérias-primas graxas (óleos refinados de soja, arroz, canola, girassol, milho, oliva, cyclus (mistura contendo óleos de canola, milho e girassol); óleos brutos de mamona e murumuru, além de resíduo de fritura), utilizando etanolato de potássio como agente catalítico, em um reator com sistema de refluxo a 70C durante uma hora. Após purificação, foram determinadas algumas propriedades do biodiesel (massa específica, viscosidade, índice de acidez e índice de iodo) e da matéria-prima (massa específica, viscosidade, índice de acidez, índice de iodo e composição) que lhe deu origem. Os resultados obtidos nas caracterizações geraram gráficos de correlações entre os diversos parâmetros e os dados foram analisados estatisticamente pelo método de correlações canônicas. Para todas as amostras de biodiesel, os valores obtidos nas caracterizações foram compatíveis com as especificações estabelecidas pela ANP para o produto, com exceção do biodiesel de murumuru (índice de acidez elevado e viscosidade baixa) e do biodiesel de mamona (viscosidade e massa específica elevadas). Os dados estatísticos demonstram altas correlações entre o biodiesel (massa específica (87,4%), viscosidade (98,5%) e índice de acidez (82,8%)) e as matérias-primas (massa específica (92,1%) e viscosidade (99,3%)). Além disso, existe uma grande correlação entre o índice de iodo (84,5%) do biodiesel e o índice de iodo (77,2%) e a massa molar dos ésteres na faixa de C16-C18 (MMTG) presentes na matéria-prima (89,1%). Estes resultados estatísticos ratificam as observações analíticas

Produção de biodiesel pela rota heterogênea empregando catalisadores a base de Zn e Al

Nos últimos anos, a busca por fontes de energia renováveis e o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de biocombustíveis têm sido objeto de intensa investigação. O biodiesel é um combustível biodegradável, derivado de fontes renováveis e é obtido em escala industrial principalmente através da reação de transesterificação de óleos vegetais e/ou gorduras animais com metanol na presença de catalisadores homogêneos, como NaOH. Entretanto, a utilização de catalisadores heterogêneos tem sido sugerida por diversos autores, por apresentar vantagens como a eliminação dos problemas de separação e purificação dos produtos obtidos. No presente trabalho foi investigada a produção de biodiesel a partir da transesterificação do óleo de soja com metanol utilizando óxidos mistos de Zn e Al como catalisadores sólidos básicos. A influência das variáveis: temperatura, concentração de catalisador e relação molar metanol/óleo de soja na produção de biodiesel foi avaliada. Os catalisadores preparados apresentaram predominantemente sítios básicos e foram ativos frente à reação estudada, sendo os resultados mais promissores apresentados pelo óxido misto com relação molar Al/(Al+Zn)=0,50, obtido por tratamento térmico à 450C, que apresentou rendimentos em ésteres metílicos de até 98,5% sob condições específicas. A metodologia da superfície de resposta foi utilizada visando estabelecer as condições ótimas para maximizar o rendimento em ésteres metílicos, tendo sido encontradas a temperatura de 165oC e a concentração de catalisador de 5,8% m/m em relação massa de óleo, no caso da relação molar metanol/óleo de soja limitada em 15. Essa limitação teve como objetivo garantir um processo viável em escala comercial

Avaliação da defesa química e da influência dos corais invasores Tubastraea coccinea e Tubastraea tagusensis na estruturação das comunidades bentônicas da Baía da Ilha Grande RJ

A introdução de espécies invasoras marinhas tem causado danos econômicos e ecológicos consideráveis em todo o mundo. Algumas destas espécies incluindo corais escleractíneos possuem adaptações, tais como metabólitos secundários utilizados para evitar a predação e competição por espaço por outros organismos. Este arsenal químico e as interações entre espécies invasoras e nativas podem causar alterações na distribuição das espécies e na estrutura das comunidades de costões rochosos tropicais. Os objetivos deste estudo foram (1) caracterizar os metabólitos secundários produzidos pelos corais invasores Tubastraea tagusensis e T. coccinea na Baía da Ilha Grande, Brasil, (2) detectar os compostos químicos liberados pelos tecidos de Tubastraea tagusensis in situ utilizando um aparelho submersível; (3) testar no campo os extratos metanólicos produzidos por ambas as espécies de Tubastraea contra a predação por peixes generalistas e assentamento de outros organismos, (4) testar no campo se os compostos químicos produzidos por ambos os corais invasores variaram na concentração ou tipo quando os corais foram colocados próximos de competidores nativos e (5) determinar como as comunidades de costões rochosos da Baía da Ilha Grande foram afetadas pela expansão de Tubastraea coccinea e T. tagusensis em 8 locais estudados durante 2 anos. As principais classes de substâncias encontradas nos extratos metanólicos de Tubastraea foram identificados como esteróis, ácidos graxos, hidrocarbonetos, alcalóides, ésteres e alcoóis, entretanto, o aparelho submersível identificou somente hidrocarbonetos liberados por Tubastraea na água do mar. O extrato metanólico de T. tagusensis reduziu a predação por peixes generalistas e já os extratos de ambas as espécies mostraram efeitos espécie-específicos sobre organismos incrustantes no campo. No experimento de interação competitiva foi detectada a presença de necrose nos tecidos do coral endêmico Mussismilia hispida e isso provocou variação nas concentrações de esteróis, alcalóides e ácidos graxos nos tecidos de Tubastraea. Em contraste, a esponja Desmapsamma anchorata cresceu sobre os tecidos das colônias de ambos os corais invasores. A presença de Tubastraea nas comunidades bentônicas causou uma dissimilaridade média de 4,8% nas comunidades invadidas. Uma forte relação positiva foi encontrada entre a cobertura de Tubastraea e a mudança na estrutura da comunidade da Baía da Ilha Grande. Portanto, os efeitos negativos de ambos os corais invasores são suficientes para acarretar mudanças na estrutura das comunidades bentônicas tropicais.

Avaliação da acidez de bio-óleos obtidos pela pirólise de óleos vegetais pós-consumo

O descarte irregular do óleo vegetal pós-consumo diretamente na rede de esgoto vem causando grandes problemas para o meio ambiente. Atualmente, essa problemática tem se intensificado devido ao aumento de produção e consumo destes óleos, o que por conseqüência aumenta o despejo desordenado. No presente estudo foi realizada a obtenção do bio-óleo a partir da pirólise térmica em atmosfera de nitrogênio, a 400C, por 20 minutos, do óleo vegetal pós-consumo, provenientes das seguintes oleoginosas: soja, milho, girassol e canola. As pirólises não-catalíticas apresentaram uma geração média entre 40 e 50% de um bio-óleo, de elevado índice de acidez, 81,8 mg NaOH/g. Na pirólise catalítica, a argila ácida K10 foi o catalisador que apresentou melhor eficácia para geração de um bio-óleo de menor índice de acidez. A concentração ótima do catalisador foi de 5%(m/m), gerando 482 % de um bio-óleo com índice de acidez de 43,8 mg NaOH/g. A caracterização dos líquidos pirolíticos obtidos foi realizada através da técnica de espectrofotometria na região do infravermelho (FTIR) e cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrômetro de massas (CG/EM) que monstraram que a trioleína, o triglicerídeo do ácido oléico, foi craqueado, gerando o hexadecanoato de octadecila e o oleato de eicosila, ésteres do respectivo ácido graxo

Complexity and Uniqueness of the Aromatic Profile of Smoked and Unsmoked Herreno Cheese

In this work, the volatile fraction of unsmoked and smoked Herreno cheese, a type of soft cheese from the Canary Islands, has been characterized for the first time. In order to evaluate if the position in the smokehouse could influence the volatile profile of the smoked variety, cheeses smoked at two different heights were studied. The volatile components were extracted by Solid Phase Microextraction using a divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane fiber, followed by Gas Chromatography/Mass Spectrometry. In total, 228 components were detected. The most numerous groups of components in the unsmoked Herreno cheese were hydrocarbons, followed by terpenes and sesquiterpenes, whereas acids and ketones were the most abundant. It is worth noticing the high number of aldehydes and ketones, and the low number of alcohols and esters in this cheese in relation to others, as well as the presence of some specific unsaturated hydrocarbons, terpenes, sesquiterpenes and nitrogenated derivatives. The smoking process enriches the volatile profile of Herreno cheese with ketones and diketones, methyl esters, aliphatic and aromatic aldehydes, hydrocarbons, terpenes, nitrogenated compounds, and especially with ethers and phenolic derivatives. Among these, methylindanones or certain terpenes like a-terpinolene, have not been detected previously in other types of smoked cheese. Lastly, the results obtained suggest a slightly higher smoking degree in the cheeses smoked at a greater height.

Medição experimental e previsão de velocidade do som de componentes de biocombustíveis

A velocidade do som é uma propriedade que vem sendo cada vez mais utilizada em diferentes áreas tecnológicas. Além disso, a velocidade do som é uma propriedade termodinâmica que está associada a outras propriedades do meio como a compressibilidade isentrópica e isotérmica, entre outras. Neste contexto, muitos estudos foram realizados a fim de obter modelos precisos que possam representar fielmente a velocidade do som, sendo observados desvios absolutos médios entre 0,13 e 24,8%. Neste trabalho, um banco de dados de velocidade do som e massa específica à pressão atmosférica de n-alcanos, alcanos ramificados, n-alcenos, aromáticos, alcoóis, éteres e ésteres, foram compilados da literatura aberta. Utilizando estes dados e baseando-se no modelo de Wada por contribuição de grupo recentemente proposto, foi desenvolvido um novo modelo por contribuição atômica para predizer a velocidade do som de todas as famílias dos compostos investigados neste trabalho. É mostrado que o modelo proposto é capaz de prever a velocidade do som para os compostos destas famílias com desvios próximos da incerteza experimental calculada a partir de diferentes dados da literatura. Este trabalho também discute o efeito da ramificação das cadeias na constante Wada, ressaltando a importância de novas medições para este tipo de compostos. Além disso, observou-se que a literatura necessita de mais dados experimentais de velocidade do som, à pressão atmosférica e diferentes temperaturas para substâncias puras presentes em biodiesel e bio-óleo de pirólise rápida. Neste contexto, o presente trabalho fornece novos dados experimentais de velocidade do som e massa específica de cinco ésteres metílicos de ácidos graxos, também conhecidos como FAMEs, (caprilato de metila, caprato de metila, palmitato de metila, estearato de metila e linoleato de metila), e sete componentes puros presentes em bio-óleo de pirólise à pressão atmosférica, de vários fenóis (fenol, o-, m- e p-cresol), dois éteres fenólicos (2-metoxifenol e eugenol) e um éster fenólico (salicilato de metila), a temperaturas de (288,15-343,15) K. O modelo preditivo de Wada atômico foi utilizado para calcular a velocidade do som dos FAMEs estudados neste trabalho, e os desvios foram comparados com o modelo de Wada por contribuição de grupo. O modelo atômico de Wada foi utilizado para prever a velocidade do som dos componentes puros presentes no bio-óleo de pirólise rápida experimentalmente estudados nesta dissertação. Além disso, os dados de massa específica e velocidade de som foram correlacionados com o modelo de Prigogine-Flory-Patterson (PFP). As propriedades foram bem representadas pelo modelo PFP, no entanto, para a velocidade do som o modelo apresenta desvios sistemáticos na dependência com a temperatura. O desempenho do modelo preditivo de Wada atômico foi considerado satisfatório, devido os desvios observados serem compatíveis ou até menores do que os desvios típicos obtidos na literatura com outros modelos correlativos para o cálculo da velocidade do som de outras substâncias

Produção de biodiesel por transesterificação enzimática de óleo de soja

Neste trabalho, foi investigada a alcoólise do óleo de soja com álcool utilizando uma lipase comercial imobilizada (Lipozyme RM IM). As reações foram realizadas em um reator batelada fechado acoplado a um condensador e com constante agitação. Foi determinada a influência do álcool (metanol ou etanol), quantidade de enzima, razão molar álcool/óleo de soja, solvente e temperatura na produção de biodiesel. A etanólise do óleo de soja por sucessivas adições de álcool foi investigada. As melhores condições foram obtidas em um sistema livre de solvente com razão molar etanol/óleo igual a 3,0, temperatura de 50C e concentração de enzima de 7% em massa. A etanólise em batelada com 3 adições sucessivas foi a mais eficiente para a produção de biodiesel. Nessas condições, o rendimento em ésteres etílicos foi cerca de 55% após 2h de reação. A alcoólise de óleo de soja com metanol e etanol também foi estudada com KOH. O efeito do álcool (metanol ou etanol), concentração do catalisador e razão molar entre álcool e óleo de soja foi determinada. O maior rendimento (92%) na alcoólise do óleo de soja com KOH foi obtido com metanol

Carboxilesterase como biomarcador de hipoxia em peixes

Quando as esterases acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BChE) e carboxilesterase (CarbE) hidrolisam ésteres de fosfato seus sítios ativos sofrem fosfatação inibitória. Por isto, tal fosfatação pode proteger seres vivos contra o espalhamento de xenobióticos organofosforados dentro de seus corpos, já que estas enzimas têm a capacidade de captar moléculas de pesticidas organofosforados estequiometricamente. Os organismos terrestres vivem em um ambiente com mais oxigênio do que os organismos aquáticos. Na água, quando o nível de oxigênio atinge aproximadamente 2,6 mg/L o ambiente está em hipoxia. Este fenômeno afeta ecossistemas aquáticos, uma vez que muitos organismos não conseguem se adaptar à baixa do oxigênio. Estudamos peixes em hipoxia e hiperoxia para entender melhor a bioquímica do funcionamento de suas enzimas captadoras de organofosforados quando eles estão expostos às variações físico-químicas de seus habitats. Dois grupos de no mínimo seis pacus (Piaractus mesopotamicus), seis peixes dourados (Carassius auratus auratus), seis tilápias (Oreochromis niloticus niloticus), seis piavussus (Leporinus macrocephalus), seis apaiaris (Astronotus ocellatus), ou seis carpas (Cyprinus carpio carpio) foram aclimatados à temperatura ambiente em dois aquários de 250 L. No primeiro aquário, pelo menos três animais ensaio de cada espécie sofreram hipoxia por diminuição da concentração de oxigênio até 0,5 mg/L através de borbulhamento de nitrogênio na água. Quando estes animais atingiram a hipoxia foram mantidos a 0,5 mg/L de oxigênio por 6, 8, 24 ou, no máximo, por 42 horas. Três peixes controle de cada espécie foram mantidos em normoxia (4,5 até 7,0 mg/L de oxigênio). Após estes tempos houve a retirada de cerca de 3,5 mL de sangue e dos fígados. Depois de coagular, o sangue foi centrifugado para retirada do soro sobrenadante, que foi usado como amostra para ensaios das esterases. Os fígados foram armazenados em freezer a -70 C e, no momento do ensaio, homogeneizados e centrifugados para obter as frações citosólica e microssomal. As atividades das esterases foram ensaiadas em espectrofotômetro com os substratos acetiltiocolina, butiriltiocolina ou p-nitrofenilacetato. As atividades sobre p-nitrofenilacetato (CarbE) do soro e do fígado sofreram queda em todos os exemplares das espécies submetidos à hipoxia. Tipicamente, esta atividade caiu cerca de 50% nos soros de pacus mantidos por 42 h sob concentrações de oxigênio abaixo de 1,0 mg/L. O tempo para que ocorresse a queda desta atividade enzimática variou de espécie para espécie.