Síntese e estudo de polioxotungstatos do tipo Keggin com interesse catalítico

O objectivo principal deste trabalho foi estudar as propriedades e comportamento de polioxotungstatos (POM) do tipo Keggin com interesse em catálise oxidativa. Os estudos efectuados centraram-se no comportamento electroquímico dos aniões em meio não aquoso, na estabilidade das suas estruturas em diferentes meios, na sua capacidade de catalisar a oxidação de diferentes substratos orgânicos e na sua eficácia em oxidar, de forma selectiva, um modelo não fenólico da lenhina. Efectuou-se, igualmente, o estudo estrutural de diversos aniões pela técnica de EXAFS. Neste trabalho, prepararam-se e caracterizaram-se alguns dos sais de tetra-n-butilamónio (TBA) dos polioxotungstatos estudados: compostos de Keggin, TBAx[XW12O40], lacunares, TBAxHy[XW11O39], mono-substituídos, TBAxHy[XW11M(H2O)O39]·nH2O, com X= P e Si e M = CoII, NiII, ZnII, CuIl, RuIII, MnIII e FeIII e os compostos com mistura de átomos adenda TBAx[XW11VO40]·nH2O (X = P e Si). Seleccionou-se este conjunto de polioxotungstatos de forma a efectuar-se um estudo comparativo da influência da natureza do heteroátomo central (P e Si) e dos metais de transição M nas propriedades estudadas. O conjunto de sais de TBA dos silicotungstatos estudados mostraram ser isoestruturais, apresentando a mesma estrutura dos fosfotungstatos análogos. O comportamento electroquímico dos polioxotungstatos foi estudado em soluções de acetonitrilo por voltametria cíclica e electrólise a potencial controlado. Verificou-se a ocorrência de vários processos mono-electrónicos de oxi-redução, reversíveis ou quasi-reversíveis, associados aos átomos de WVI/V e a alguns dos metais de transição. Os metais em estado de oxidação +3 reduziram-se mais facilmente do que os átomos de WVI. O metal CuII apresentou um comportamento diferente dos outros metais de transição. Este metal, na estrutura do POM, reduziu-se a CuI, proporcionando a observação do anião [PW11CuIO39]6- pela primeira vez. A redução posterior do CuI conduziu à formação de Cu0, que se depositou na superfície do eléctrodo. A re-oxidação do cobre a CuII conduziu à reconstituição da estrutura do POM, nas condições estudadas. Constatou-se que a ocorrência de protões na fórmula molecular dos POMs influenciou o seu comportamento electroquímico. Para os compostos que apresentam protões, a redução dos átomos de tungsténio ocorreu a potenciais menos negativos do que para aqueles que não apresentam protões na sua fórmula. Para os primeiros observou-se a transferência global de um maior número de electrões no mesmo intervalo de potencial, originando soluções fortemente azuladas. Quando os catiões tetra-n-butilamónio foram substituídos por catiões de menor dimensão, como Li+ e Na+, ocorreu a formação de pares iónicos com os polianiões [PW12O40]3- e [SiW11VO40]5-, originando um aumento do potencial de redução. Não houve evidência da formação de pares iónicos com os catiões TBA+. Este foi o primeiro estudo sistemático do comportamento electroquímico dos aniões lacunares e mono-substituídos em meio não aquoso. Estudou-se a estrutura dos polioxotungstatos em sais de TBA e em soluções de acetonitrilo. A aplicação da técnica de EXAFS ao estudo deste tipo de compostos em solução foi realizada pela primeira vez. Pela análise estrutural nos sólidos verificou-se que, a natureza do metal de transição M e do átomo central X, na estrutura do POM, influenciam o tamanho dos vários octaedros que o constituem. Não se observaram diferenças significativas nas estruturas dos polianiões em solução. A estabilidade da estrutura dos polioxometalatos na presença de um excesso de H2O2, em soluções de acetonitrilo/H2O foi analisada por espectroscopia de absorção de EXAFS, RMN de 31P, IV e espectrofotometria de absorção no UV-Vis. De uma forma geral, os POMs em que o átomo central da estrutura é o Si apresentaram maior estabilidade do que os POMs correspondentes com átomo de P no centro. Em solução de acetonitrilo, na ausência de H2O2, todos os aniões mostraram ser estáveis durante vários dias. Em solução, na presença de H2O2 em excesso (H2O2/POM = 1300), o anião lacunar [PW11O39]7- não é estável, transformando-se no anião de Venturello, {PO4[W(O)(O2)2]4}3-, após a formação de [PW12O40]3-, como produto intermediário. Em relação aos aniões substituídos [PW11M(H2O)O39]p-, M = MnIII, RuIII, FeIII, CoII e ZnII, verificou-se o seguinte na presença de H2O2: os aniões com MnIII e CoII transformaram-se no anião de Keggin, [PW12O40]3-. Os aniões de RuIII e FeIII mantiveram as suas estruturas e o anião de ZnII decompôs-se em {HPO4[W(O)(O2)2]2}2- e fosfato. Para estes casos de não estabilidade estrutural, o processo de decomposição foi mais rápido na presença de maiores conteúdos de água. Pela análise de EXAFS, na presença de um menor excesso de H2O2 (H2O2/POM = 70) e apenas 8% de parte aquosa, verificou-se que os aniões substituídos por MnIII mantiveram a sua estrutura, embora o ligando H2O, coordenado ao Mn, tivesse sido substituído por um grupo oxo no polianião [SiW11Mn(H2O)O39]5-, e por um grupo peroxo no polianião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O anião com RuIII, nestas condições, também mostrou substituir o seu ligando H2O por um grupo peroxo ou hidrogenoperoxo. Os polioxotungstatos mono-substituídos e lacunares mostraram ser catalisadores eficientes para a oxidação de cis-cicloocteno, geraniol e ciclooctano com H2O2. A maior novidade deste trabalho residiu na actividade catalítica apresentada pelos silicotungstatos estudados, contrariando o que é referido na literatura. Outro aspecto inovador foi o elevado valor de conversão obtido para a oxidação de ciclooctano. Este substrato foi oxidado com 74% de conversão, após 2h de reacção e com 80% de selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo, na presença do anião [PW11Fe(H2O)O39]4-. Os restantes produtos de reacção foram o ciclooctanol e a ciclooctanona. Os silicotungstatos apresentaram maior selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo do que os fosfotungstatos. O geraniol foi completamente oxidado após 3h de reacção, com 82% de selectividade para o 2,3-epoxigeraniol, na presença do anião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O cis-cicloocteno foi oxidado ao seu epóxido, com 92% de conversão ao fim de 5h de reacção, na presença do anião lacunar [PW11O39]7-. O estudo da capacidade oxidativa do anião [SiW11VO40]5- foi analisada utilizando-se um modelo não fenólico da lenhina, a anisoína. Estudaram-se as condições favoráveis à obtenção de uma reacção selectiva para o anisilo, de forma a poder estudar-se a cinética da reacção. A estequiometria da reacção mostrou ser de 1:2 anisoína/POM. As ordens de reacção foram determinadas pelo método das velocidades iniciais e, a partir destes resultados, conheceu-se que o POM não estava envolvido no passo que limita a velocidade da reacção, sendo esta limitada pela transformação da anisoína. O estudo realizado sobre o efeito isotópico sugeriu que o passo que limitou a velocidade de reacção correspondeu à enolação da anisoína. Desta forma, observou-se pela primeira vez, que o POM oxida um modelo não fenólico da lenhina por via de enolação.

Hydroalumination of Thioacetylenes: A Versatile Generation and Reactions of -Aluminate Sulfides Intermediates

Hydroalumination of thioacetylenes using DIBAL-H and lithium di-(isobutyl)-n-(butyl)-aluminate hydride (Zweifel's reagent), followed by addition of water, furnished exclusively the (Z)- and (E)-vinyl sulfides, respectively. The regio- and stereochemistry of the intermediates generated, (Z)- and (E)-phenylthio vinyl alanates, were determined by capture with iodine, which afforded the corresponding (E)- and (Z)-1-iodo-1-phenylthio-2-organoyl ethenes. Reactions of the (E)-iodo(thio)ketene acetals with n-BuLi followed by addition of hexanal afforded the (Z)-phenylthio allylic alcohol, while the (Z)-iodo(thio)ketene acetals under similar reactions conditions gave the (E)-phenylthio allylic alcohol exclusively.

Comparação de métodos analíticos na quantificação do teor de Gapapentina em diversas cápsulas de diversos laboratórios

Dissertação de mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Design and synthesis of novel quinolones directed to the Plasmodium falciparum bc1 protein complex

Tese de Doutoramento, Química, Especialização em Química Orgânica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Tail gas catalyzed N2O decomposition over Fe-beta zeolite. On the promoting role of framework connected AlO6 sites in the vicinity of Fe by controlled dealumination during exchange

A novel route to prepare highly active and stable N2O decomposition catalysts is presented, based on Fe-exchanged beta zeolite. The procedure consists of liquid phase Fe(III) exchange at low pH. By varying the pH systematically from 3.5 to 0, using nitric acid during each Fe(III)-exchange procedure, the degree of dealumination was controlled, verified by ICP and NMR. Dealumination changes the presence of neighbouring octahedral Al sites of the Fe sites, improving the performance for this reaction. The so-obtained catalysts exhibit a remarkable enhancement in activity, for an optimal pH of 1. Further optimization by increasing the Fe content is possible. The optimal formulation showed good conversion levels, comparable to a benchmark Fe-ferrierite catalyst. The catalyst stability under tail gas conditions containing NO, O2 and H2O was excellent, without any appreciable activity decay during 70 h time on stream. Based on characterisation and data analysis from ICP, single pulse excitation NMR, MQ MAS NMR, N2 physisorption, TPR(H2) analysis and apparent activation energies, the improved catalytic performance is attributed to an increased concentration of active sites. Temperature programmed reduction experiments reveal significant changes in the Fe(III) reducibility pattern with the presence of two reduction peaks; tentatively attributed to the interaction of the Fe-oxo species with electron withdrawing extraframework AlO6 species, causing a delayed reduction. A low-temperature peak is attributed to Fe-species exchanged on zeolitic AlO4 sites, which are partially charged by the presence of the neighbouring extraframework AlO6 sites. Improved mass transport phenomena due to acid leaching is ruled out. The increased activity is rationalized by an active site model, whose concentration increases by selectively washing out the distorted extraframework AlO6 species under acidic (optimal) conditions, liberating active Fe species.

A micro-extraction technique using a new digitally controlled syringe combined with UHPLC for assessment of urinary biomarkers of oxidatively damaged DNA

The formation of reactive oxygen species (ROS) within cells causes damage to biomolecules, including membrane lipids, DNA, proteins and sugars. An important type of oxidative damage is DNA base hydroxylation which leads to the formation of 8-oxo-7,8-dihydro-29-deoxyguanosine (8-oxodG) and 5-hydroxymethyluracil (5-HMUra). Measurement of these biomarkers in urine is challenging, due to the low levels of the analytes and the matrix complexity. In order to simultaneously quantify 8-oxodG and 5-HMUra in human urine, a new, reliable and powerful strategy was optimised and validated. It is based on a semi-automatic microextraction by packed sorbent (MEPS) technique, using a new digitally controlled syringe (eVolH), to enhance the extraction efficiency of the target metabolites, followed by a fast and sensitive ultrahigh pressure liquid chromatography (UHPLC). The optimal methodological conditions involve loading of 250 mL urine sample (1:10 dilution) through a C8 sorbent in a MEPS syringe placed in the semi-automatic eVolH syringe followed by elution using 90 mL of 20% methanol in 0.01% formic acid solution. The obtained extract is directly analysed in the UHPLC system using a binary mobile phase composed of aqueous 0.1% formic acid and methanol in the isocratic elution mode (3.5 min total analysis time). The method was validated in terms of selectivity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), extraction yield, accuracy, precision and matrix effect. Satisfactory results were obtained in terms of linearity (r2 . 0.991) within the established concentration range. The LOD varied from 0.00005 to 0.04 mg mL21 and the LOQ from 0.00023 to 0.13 mg mL21. The extraction yields were between 80.1 and 82.2 %, while inter-day precision (n=3 days) varied between 4.9 and 7.7 % and intra-day precision between 1.0 and 8.3 %. This approach presents as main advantages the ability to easily collect and store urine samples for further processing and the high sensitivity, reproducibility, and robustness of eVolHMEPS combined with UHPLC analysis, thus retrieving a fast and reliable assessment of oxidatively damaged DNA.

Sugarcane herbicide leaching risk evaluation in Guarany Aquifer.

he region of Ribeirão Preto, São Paulo State, Brazil, is located over recharge area of the Guarany aquifer, the most important source of groundwater in the South Central region of the country. This region is also the most important sugarcane producing area of the country which produces a large amount of the ethanol. This study was conducted to determine the potential risk of herbicide groundwater contamination. The leaching risk potential of herbicides to groundwater was conducted using the weather simulator ?Weather Generator? (WGEN) coupled with the model ?Chemical Movement Trough Layered Soils? (CMLS94). The following herbicides were evaluated in clayey and sandy soils (Typic Haplorthox and Typic Quartzipsamment soils) found in the region: ametryn (N-ethyl-N\'-(1- methylethyl)-6-(methylthio)-1,3,5-triazine-2,4-diamine), atrazine (6-chloro-N-ethyl-N\'-(1-methylethyl)-1,3,5-triazine- 2,4-diamine), clomazone (2-[(2-chlorophenyl)methyl]-4,4-dimethyl-3-isoxazolidinone), diuron (3,4-dichlorophenyl)- N,N-dimethylurea), halosulfuron (3-chloro-5-[(4,6-dimethoxy-2-pyrimidinyl)amino]carbonyl], hexazinone (3- cyclohexyl-6-(dimethylamino)-1-methyl-1,3,5-triazine-2,4 (1H,3H)-dione), imazapic ((±)-2-[4,5-dihydro-4-methyl-4- (1-methylethyl)-5-oxo-1H-imidazol-2-yl]-5-methyl-3-pyridinecarboxylic acid), imazapyr ((±)-2-[4,5-dihydro-4-methyl- 4-(1-methylethyl)-5-oxo-1H-imidazol-2-yl]-3-pyridinecarboxylic acid), MCPA (4-chloro-2-methylphenoxy)acetic acid), metribuzin (4-amino-6-(1,1-dimethylethyl)-3-(methylthio)-1,2,4-triazin-5(4H)-one), MSMA (Amonosodium salt of MAA), paraquat (1,1\'-dimethyl-4,4\'-bipyridinium ion), pendimethalin (N-(1-ethylpropyl)-3,4-dimethyl-2,6- dinitrobenzenamine), picloram (4-amino-3,5,6-trichloro-2-pyridinecarboxylic acid), simazine (6-chloro-N,N\'-diethyl- 1,3,5-triazine-2,4-diamine), sulfentrazone [N-[2,4-dichloro-5-[4-(difluoromethyl)-4,5-dihydro-3-methyl-5-oxo-1H- 1,2,4-triazol-1-yl]phenyl]methanesulfonamide], and tebuthiuron [N-[5-(1,1-dimethylethyl)-1,3,4-thiadiazol-2-yl]-N,N\'- dimethylurea]. Results obtained by our simulation study have shown that the herbicides picloram, tebuthiuron, and metribuzin have the highest leaching potential, in either sandy or clayey soils, with picloram reaching the root zone of sugarcane at 0.6m in less than 150 days.