Selective Oxidations of Organoboron Compounds Catalyzed by Baeyer-Villiger Monooxygenases

The applicability of Baeyer-Villiger monooxygenases (BVMOs) in organoboron chemistry has been explored through testing chemo-and enantioselective oxidations of a variety of boron-containing aromatic and vinylic compounds. Several BVMOs, namely: phenylacetone monooxygenase (PAMO), M446G PAMO mutant, 4-hydroxyacetophenone monooxygenase (HAPMO) and cyclohexanone monooxygenase (CHMO) were used in this study. The degree of chemoselectivity depends on the type of BVMO employed, in which the biocatalysts prefer boron-carbon oxidation over Baeyer-Villiger oxidation or epoxidation. Interestingly, it was discovered that PAMO can be used to perform kinetic resolution of boron-containing compounds with good enantioselectivities. These findings extend the known biocatalytic repertoire of BVMOs by showing a new family of compounds that can be oxidized by these enzymes.

Picosecond Dynamics of Proton Transfer of a 7-Hydroxyflavylium Salt in Aqueous-Organic Solvent Mixtures

The intermediacy of the geminate base proton pair (A*center dot center dot center dot H(+)) in excited-state proton-transfer (ESPT) reactions (two-step mechanism) has been investigated employing the synthetic flavylium salt 7-hydroxy-4-methyl-flavylium chloride (HMF). In aqueous solution, the ESPT mechanism involves solely the excited acid AH* and base A* forms of HMF as indicated by the fluorescence spectra and double-exponential fluorescence decays (two species, two decay times). However, upon addition of either 1,4-dioxane or 1,2-propylene glycol, the decays become triple-exponential with a term consistent with the presence of the geminate base proton pair A*center dot center dot center dot H(+). The geminate pair becomes detectable because of the increase in the recombination rate constant, k(rec), of (A*center dot center dot center dot H(+)) with increasing the mole fraction of added organic cosolvent. Because the two-step ESPT mechanism splits the intrinsic prototropic reaction rates (deprotonation of AH(+)*, k(d), and recombination, k(rec) of A*center dot center dot center dot H(+)) from the diffusion controlled rates (dissociation, k(diss) and formation, k(diff)[H(+)], of A*center dot center dot center dot H+), the experimental detection of the geminate pair provides a wealth of information on the proton-transfer reaction (k(d) and k(rec)) as well as on proton diffusion/migration (k(diss) and k(diff)).

Preparation and characterization of cross-linked starch polyurethanes

This study describes the preparation and characterization of new starch cross-linked polyurethanes produced by the reaction of native cornstarch with a propylene oxide toluene diisocyanate oligomer. Infrared analysis confirmed the occurrence of the reaction and solubility and swelling tests showed that it had led to cross-linked structures. These products were totally amorphous and displayed elastomeric properties associated with two T(g)s at -60 and 35 degrees C. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Self-reinforced composites obtained by the partial oxypropylation of cellulose fibers. 1. Characterization of the materials obtained with different types of fibers

The in-depth oxypropylation of different types of cellulose fibers, namely Avicel, Rayon, Kraft, and Filter Paper, was investigated. New biphasic mono-component materials were obtained, which could be hot-pressed to form films of cellulose fibers dispersed into a thermoplastic matrix. The success of this chemical modification was assessed by FTIR spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy. differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and contact angle measurements. The optimization of this process led to the establishment of the optimal molar ratio between the cellulose CH groups and propylene oxide, which varied as a function of the specific morphology of the fibers. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Self-reinforced composites obtained by the partial oxypropylation of cellulose fibers. 2. Effect of catalyst on the mechanical and dynamic mechanical properties

This work describes the partial oxypropylation of filter paper cellulose fibers, employing two different basic catalyst, viz., potassium hydroxide and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, to activate the hydroxyl groups of the polysaccharide and thus provide the anionic initiation sites for the ""grafting-from"" polymerization of propylene oxide. The success of this chemical modification was assessed by FTIR spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and contact angle measurements. The study of the role of the catalyst employed on the extent of the modification and on the mechanical properties of the ensuing composites, after hot pressing, showed that both the Bronsted and the Lewis base gave satisfactory results, without any marked difference.

Copolimeros de propileno-etileno com baixos teores de etileno : estrutura, morfologia e propriedades

A estrutura básica predomínante encontrada em todos os copolímeros foi a de longos blocos de polipropileno cristalizáveis, separados por unidades isoladas de etileno, que atuaram como defeitos cristalínos, reduzindo o grau de cristalínidade, além da perfeição e da espessura dos cristais. O gradual aumento do teor de etileno nas amostras origínais, até aproximadamente5 moI % provocou redução progressiva no comprimento dos blocos de propileno em ambas as frações cristalizável e elastomérica. Acima daquela concentração, o etileno mostrou por principal efeito a elevação do teor de borracha de etileno-propileno(EPR), refletíndo-seem pronunciado aumento da resistência ao impacto dos copolímeros, com pouca alteração do comprimento das seqüências propiJênicas nas frações cristaJizáveJe elastomérica. A estrutura e a morfologia da borracha EPR gerada foram analisadas, observando-se sua excepcional dispersão na fase contínua cristalína. Análise das curvas de fusão por DSC, utilizando-se conceitos cínéticos, demonstrou a existência de uma energia de ativação aparente de fusão, associada à introdução de unidades etilênicas nas cadeias, e relacionada ao processo de fusão dos cristais poliméricos. A redução de cristalínidade das amostras e o aumento de mobilidade de cadeia da fase amorfa para teores crescentes de etileno resultaram em redução da rigidez dos copolímeros. Propriedades ópticas, como "haze" e brilho mostraram-se dependentesdo balanço entre o teor de cristais e o teor de borracha. Um balanço global das propriedades analisadas sugere uma composição ótima para aplicações típicas de copolímeros de propileno-etileno aquela com teores de etileno entre 4 e 6 moI % (aproximadamente 3 -4 % em massa).

Síntese e caracterização físico-química de reticulados tridimensionais derivados de poli (isopreno) contendo grupos doadores e aceptores

Foram estudadas, neste trabalho, interacões por complexos de transferência de carga, através de medidas gravimétricas do grau de inchamento de géis de poli(isopreno) reticulado,contendo grupos aceptores de carga, em presença de grupos doadores de carga, de pequeno peso molecular, dissolvidos em tolueno. Para este fim, poli(isopreno) sintético proveniente da COPERBO - Companhia Pernambucana de Borracha Sintética, após purificação em clorofórmio, foi caracterizado por espectroscopia no infra-vermelho. O seu peso molecular médio foi determinado por viscosimetria em tolueno e o valor de Mv obtido foi 8,25 x 105. Através de epoxidação da dupla ligacão e hidrólise ácida do respectivo anel oxirano, foram introduzidos no poli(isopreno), previamente purificado, grupos aceptores de carga do tipo cloranil e ácido 3,5-dinitro-benzóico, e grupos doadores de carga do tipo carbazola. Obteve-se, desta forma, copolímeros aceptores do tipo poli (isopreno - co-cloranil) e poli(isopreno-co-(3,5-dinitro-benzoato)) e copolímero doador do tipo poli(isopreno- co-carbazola). A quantidade de cada espécie introduzida foi determinada por espectroscopia no ultra violeta. Poli(isopreno) e os copolímeros contendo grupos doadores ou aceptores foram reticulados em solução utilizando 4,4'-(4,4'-difenilmetileno)-bis- 1,2,4-triazolina-3,5-diona (BPMTD). Os filmes reticulados, após retirada a fase sol, e secos à vácuo, foram submetidos a inchamento em tolueno puro e em solução de tolueno contendo grupos aceptores ou doadores de carga, nas proporções 10:1, 1:1 e 1:10 (polímero: grupo doador ou polímero: grupo aceptor de carga), a 25, 30, 35 e 40ºC. Das medidas gravimétricas do grau de inchamento, foi verificado a formação de complexos por transferência de carga entre os copolímeros aceptores e carbazola. Foi verificado ainda que copolímeros contendo grupos aceptores do tipo cloranil possuem maior tendência a formar complexos por transferência de carga do que copolímeros aceptores contendo grupos 3,5-dinitro-benzoíla.

Avaliação de Projetos de Investimento com Opções Reais: Cálculo de Valor de Opção de Espera de uma Unidade Separadora de Propeno

O tema central deste trabalho é a avaliação do valor da opção real de espera do investimento em uma Unidade Separadora de Propeno, em comparação com uma análise estática de Valor Presente Líquido. Para isso, foi exposta a teoria de opções reais, os processos estocásticos para a estimação das suas principais variáveis de incerteza (preço de produto e insumo), bem como a descrição das ferramentas de simulação a serem utilizadas. Com os instrumentos expostos, pretendemos demonstrar aos responsáveis por projetos de investimento que as incertezas podem ser medidas, levando a maior flexibilidade na tomada de decisões. Os resultados obtidos apontam para o exercício imediato da opção pela abordagem de ativos contingentes e resultados divergentes na análise de ativos contingentes em função do diferencial de preços, em função da taxa de dividendos adotada. A influência dos valores da volatilidade e da taxa de dividendos nos resultados também foi avaliada, levando à conclusão de que o primeiro gera impactos maiores no valor da opção do que o segundo.

Desenvolvimento de redes de polímeros interpenetrantes (IPN) para a aplicação como eletrólito polimérico

Uma nova rede de polímeros interpenetrantes (IPN) baseada em poliuretana de óleo de mamona e poli(etileno glicol) e poli(metacrilato de metila) foi preparada para ser utilizada como eletrólito polimérico. Os seguintes parâmetros de polimerização foram avaliados: massa molecular do poli(etileno glicol) (PEG), concentração de PEG e concentração de metacrilato de metila. As membranas de IPN foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). Os eletrólitos de redes de polímeros interpenetrantes (IPNE) foram preparados a partir da dopagem com sal de lítio através do inchamento numa solução de 10% em massa de LiClO4 na mistura de carbonato de etileno e carbonato de propileno na razão mássica de 50:50. As IPNEs foram caracterizadas por espectroscopia de impedância eletroquímica e Raman. As IPNEs foram testadas como eletrólito polimérico em supercapacitores. As células capacitivas foram preparadas utilizando eletrodos de polipirrol (PPy). Os valores de capacitância e eficiência foram calculados por impedância eletroquímica, voltametria cíclica e ciclos galvonostáticos de carga e descarga. Os valores de capacitância obtidos foram em torno de 90 F.g-1 e eficiência variou no intervalo de 88 a 99%. Os valores de densidade de potência foram superiores a 250 W.kg-1 enquanto que a densidade de energia variou de 10 a 33 W.h.kg-1, dependendo da composição da IPNE. As características eletroquímicas do eletrólito formado pela IPN-LiClO4 (IPNE) foram comparadas aos eletrólitos poliméricos convencionais, tais como poli(difluoreto de vinilideno)-(hexafluorpropileno) ((PVDF-HFP/LiClO4) e poliuretana comercial (Bayer desmopan 385) (PU385/LiClO4). As condutividades na temperatura ambiente foram da ordem de 10-3 S.cm-1. A capacitância da célula utilizando eletrodos de PPy com eletrólito de PVDFHFP foi de 115 F.g-1 (30 mF.cm-2) e 110 F.g-1 (25 mF.cm-2) para a célula com PU385 comparadas a 90 F.g-1 (20 mF.cm-2) para a IPNE. Os capacitores preparados com eletrólito de IPNE apresentaram valores de capacitância inferior aos demais, entretanto provaram ser mais estáveis e mais resistentes aos ciclos de carga/descarga. A interpenetração de duas redes poliméricas, PU e PMMA produziu um eletrólito com boa estabilidade mecânica e elétrica. Um protótipo de supercapacitor de estado sólido foi produzindo utilizando eletrodos impressos de carbono ativado (PCE) e o eletrólito polimérico de IPNE. A técnica de impressão de carbono possui várias vantagens em relação aos outros métodos de manufatura de eletrodos de carbono, pois a área do eletrodo, espessura e composição são variáveis que podem ser controladas experimentalmente. As células apresentaram uma larga janela eletroquímica (4V) e valores da capacitância da ordem de 113 mF.cm-2 (16 F.g-1). Métodos alternativos de preparação do PCE investigados incluem o uso de IPNE como polímero de ligação ao carbono ativado, estes eletrodos apresentaram valores de capacitância similares aos produzidos com PVDF. A influência do número de camadas de carbono usadas na produção do PCE também foi alvo de estudo. Em relação ao eletrólito polimérico, o plastificante e o sal de lítio foram adicionados durante a síntese, formando a IPNGel. As células apresentaram alta capacitância e boa estabilidade após 4000 ciclos de carga e descarga. As membranas de IPN foram testadas também como reservatório de medicamento em sistemas de transporte transdérmico por iontoforese. Os filmes, mecanicamente estáveis, formaram géis quando inchado em soluções saturadas de lidocaina.HCl, anestésico local, em propileno glicol (PG), poli(etileno glicol) (PEG400) e suas misturas. O grau de inchamento em PG foi de 15% e 35% em PEG400. Agentes químicos de penetração foram utilizados para diminuir a resistência da barreira causada pela pele, dentre eles o próprio PG, a 2-pirrolidinona (E1) e a 1-dodecil-2-pirrolidinona (E2). Os géis foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica e transporte passivo e por iontoforese através de uma membrana artificial (celofane). O sistema IPN/ lidocaina.HCl apresentou uma correlação linear entre medicamento liberado e a corrente aplicada. Os melhores resultados de transporte de medicamento foram obtidos utilizando o PG como solvente.

Desenvolvimento de elastômeros termoplásticos a partir de SBR epoxidada e polipropileno

Os elastômeros termoplásticos vulcanizados (TPVs) na sua maioria constituídos por borrachas apolares (EPDM, NR) e poliolefinas (PP, PE), apresentam a vantagem de serem processáveis como termoplásticos e serem facilmente reciclados. No entanto, apresentam desvantagens no que se refere à sua baixa resistência a óleos, combustíveis e graxas em relação à borracha termofixa. Este trabalho, teve como objetivo estudar a obtenção de TPVs com propriedades mecânicas adequadas e resistência a óleos e solventes orgânicos, a partir da borracha comercial SBR 1502 parcialmente epoxidada. Esta, por ter a estrutura química de sua cadeia principal modificada pela introdução de grupos epóxidos, deve apresentar melhor resistência a óleos e solventes. Os TPVs foram obtidos em misturador fechado acoplado a um reômetro Haake, na temperatura de 1800C e velocidade de rotor de 75 rpm, vulcanizados dinamicamente com o sistema Bismaleimida/peróxido de dicumila. Foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas por medidas tensão-deformação, medidas mecânicas dinâmicas, inchamento em ciclohexano, THF e óleo IRM 903, dureza. A morfologia foi determinada por microscopia eletrônica de varredura, MEV. Foram analisados os fatores que influenciam as propriedades dos TPVs, tais como composição (relação PP/SBR), teor de BMI, grau de epoxidação da borracha, uso de agente compatibilizante. O TPV na composição PP/SBR 40/60, esta epoxidada em 40 mol % e contendo o agente compatibilizante Vestenamer adicionado na forma de blenda (borracha/agente compatibilizante) apresentou a melhor resposta em termos de tensão-deformação na ruptura. Os TPVs com a SBR epoxidada em 70% apresentaram melhor resistência a óleo e solventes. Os fatores, potencialmente, capazes de influenciar a dureza dos TPVs também foram avaliados. Neste particular, verificou-se que o tipo de poliolefina, bem como o uso de plastificante são os fatores que mais influenciam a dureza dos TPVs.

Polimerização de propeno com catalisadores metalocênicos via suportação in-situ utilizando SMAO como suporte

Os catalisadores metalocênicos Me2Si(Ind)2ZrCl2 e Me2Si(2-Me-Ind)2ZrCl2 foram suportados in-situ sobre SMAO e empregados na polimerização de propeno na presença de alquilalumínios tais como TEA, IPRA ou TIBA. Os resultados obtidos demonstraram que o tipo e a concentração de alquilalumínio presente no meio reacional influenciaram tanto a atividade catalítica quanto as propriedades dos polímeros gerados. Os polímeros obtidos com o catalisador suportado in-situ apresentaram propriedades distintas das obtidas no polímero gerado através da polimerização homogênea, além de morfologia controlada, confirmando que de fato a polimerização ocorreu sobre a superfície do SMAO. Através da deconvolução das curvas de GPC foi constatado o aumento do número de tipos de sítios ativos no sistema catalítico suportado in-situ, resultado que também confirmou a heterogeneização do catalisador sobre o suporte. Com o auxílio de cálculos teóricos e da deconvolução das curvas de GPC foi possível propor estruturas para os sítios ativos dos sistemas homogêneo metaloceno/MAO e heterogêneo (suportado in-situ) metaloceno/SMAO/alquilalumínio. Quando eteno foi utilizado como monômero, o comportamento do sistema catalítico metaloceno/SMAO/alquilalumínio suportado in-situ foi distinto do obtido com propeno. O catalisador Me2Si(Ind)2ZrCl2 suportado ex-situ sobre SMAO através de técnicas convencionais de suportação foi avaliado por EXAFS e foi constatado que a vizinhança eletrônica do zircônio é influenciada pela razão Zr/SMAO. Os resultados obtidos por EXAFS foram correlacionados com a variação na atividade catalítica na polimerização de eteno em função da alteração na razão Zr/SMAO.

Nanotechnological delivery systems for the oral administration of active molecules: Polymeric microparticles and microemulsions applied to anti-inflammatory and anti-infectious drugs

This thesis was devoted to the development of innovative oral delivery systems for two different molecules. In the first part, microparticles (MPs) based on xylan and Eudragit® S- 100 were produced and used to encapsulate 5-aminosalicylic acid for colon delivery. Xylan was extracted from corn cobs and characterized in terms of its physicochemical, rheological and toxicological properties. The polymeric MPs were prepared by interfacial cross-linking polymerization and spray-drying and characterized for their morphology, mean size and distribution, thermal stability, crystallinity, entrapment efficiency and in vitro drug release. MPs with suitable physical characteristics and satisfactory yields were prepared by both methods, although the spray-dried systems showed higher thermal stability. In general, spraydried MPs would be preferable systems due to their thermal stability and absence of toxic agents used in their preparation. However, drug loading and release need to be optimized. In the second part of this thesis, oil-in-water microemulsions (O/W MEs) based on mediumchain triglycerides were formulated as drug carriers and solubility enhancers for amphotericin B (AmB). Phase diagrams were constructed using surfactant blends with hydrophiliclipophilic balance values between 9.7 and 14.4. The drug-free and drug-loaded MEs presented spherical non-aggregated droplets around 80 and 120 nm, respectively, and a low polydispersity index. The incorporation of AmB was high and depended on the volume fraction of the disperse phase. These MEs did not reduce the viability of J774.A1 macrophage-like cells for concentrations up to 25 μg/mL of AmB. Therefore, O/W MEs based on propylene glycol esters of caprylic acid may be considered as suitable delivery systems for AmB

Vitrification with DAP 213 and Cryotop of Ex Situ and In Situ Feline Cumulus-Oocyte Complexes

This study was undertaken to compare cryotolerance, in terms of viability and resumption of meiosis after warming and culture (24 and 48 h), of ex situ (isolated) and in situ (enclosed in the ovarian tissue) feline cumulusoocyte complexes (COCs) vitrified with DAP 213 (2 M DMSO, 1 M acetamide, 3 M propylene glycol) in cryotubes or Cryotop method. Ovaries were harvested from 49 pubertal queens. of each pair of ovaries, one was dissected to release COCs randomly divided into three groups: fresh COCs (control), ex situ COCs vitrified with DAP 213 and Cryotop. The cortex of the other ovary was sectioned into small fragments (approximately 1.5 mm3) and randomly assigned to be vitrified by DAP 213 or Cryotop. After warming, ex situ and in situ (retrieved form vitrified ovarian tissue) COCs were matured in vitro. Viability of oocytes was highly preserved after warming and culture in all treatments. Proportions of oocytes surrounded by complete layers of viable cumulus cells were remarkably decreased (p < 0.00001) in both vitrification procedures compared to fresh oocytes. Resumption of meiosis occurred in all treatments. After 24 h of culture, results were similar in ex situ and in situ vitrified oocytes regardless of the vitrification protocol used (range 29-40%), albeit lower (p < 0.05) than those of fresh oocytes (65.8%). After 48 h of culture, ex situ oocytes vitrified with Cryotop achieved the rates of meiosis resumption similar to fresh oocytes (53.8% vs 67.5%; p > 0.05) and ex situ and in situ oocytes vitrified with DAP 213 showed similar rates of resumption of meiosis. These findings demonstrated that DAP 213 and Cryotop preserve the viability of ex situ and in situ oocytes, but cumulus cells are highly susceptible to vitrification. However, the capability to resume meiosis evidences that feline immature oocytes vitrified as isolated or enclosed in the ovarian cortex have comparable cryotolerance.

Desenvolvimento e caracterização de soluções ternárias água-glicerol-propilenoglicol como fluido refrigerante secundário

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Estudo tribológico de biolubrificantes com adição de nanopartículas de óxidos (zinco e cobre)

Currently, vegetable oils have been studied for bio-lubricants base that fits the new environmental standards. Since, in a world full of finite natural resources, mineral oils bring consequences to the environment due to its low biodegradability and toxicity, also it is important to consider that synthetic oils have a high cost The aim of this work is to obtain a biolubricant additived with oxide nanoparticles (ZnO and CuO) for better resistance to friction and wear, which is not toxic to the environment and have better adherence under boundary lubrication. The methodology consisted in the synthesis of bio-lubricants (soybean and sunflower base) by epoxidation reaction. Then, some physical-chemical analysis in bio-lubricants are made to characterize theses lubricants, such as, density, acidity, iodine value, viscosity, viscosity index. Later, the lubricants were additive with nanoparticles. The tribological performance was evaluated by the equipment HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) consisting of a wear test ball-plan type. The characterization of wear analysis was performed by SEM / EDS. The results show that bio-lubricants may be synthesized by reaction of epoxidation with good conversion. Tribological point of view, the epoxidized oils are more effective than lubricant additived with the oxide nanoparticles, they had lower coefficients of friction and better rate of film formation in the study. However, because they are environmentally friendly, bio-lubricants gain the relevant importance in tribological field