Oxorhenium Complexes Bearing the Water-Soluble Tris(pyrazol-1-yl)methanesulfonate, 1,3,5-Triaza-7-phosphaadamantane, or Related Ligands, as Catalysts for Baeyer-Villiger Oxidation of Ketones

New rhenium(VII or III) complexes [ReO3(PTA)(2)][ReO4] (1) (PTA = 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane), [ReO3(mPTA)][ReO4] (2) (mPTA = N-methyl-1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane cation), [ReO3(HMT)(2)] [ReO4] (3) (HMT = hexamethylenetetramine), [ReO3(eta(2)-Tpm)(PTA)][ReO4] (4) [Tpm = hydrotris(pyrazol-1-yl)methane, HC(pz)(3), pz = pyrazolyl), [ReO3(Hpz)(HMT)][ReO4] (5) (Hpz = pyrazole), [ReO(Tpms)(HMT)] (6) [Tpms = tris(pyrazol-1-yl)methanesulfonate, O3SC(pz)(3)(-)] and [ReCl2{N2C(O)Ph} (PTA)(3)] (7) have been prepared from the Re(VII) oxide Re2O2 (1-6) or, in the case of 7, by ligand exchange from the benzoyldiazenido complex [ReCl2(N2C-(O)Ph}(Hpz)(PPh3)(2)], and characterized by IR and NMR spectroscopies, elemental analysis and electrochemical properties. Theoretical calculations at the density functional theory (DFT) level of theory indicated that the coordination of PTA to both Re(III) and Re(VII) centers by the P atom is preferable compared to the coordination by the N atom. This is interpreted in terms of the Re-PTA bond energy and hard-soft acid-base theory. The oxo-rhenium complexes 1-6 act as selective catalysts for the Baeyer-Villiger oxidation of cyclic and linear ketones (e.g., 2-methylcyclohexanone, 2-methylcyclopentanone, cyclohexanone, cyclopentanone, cyclobutanone, and 3,3-dimethyl-2-butanone or pinacolone) to the corresponding lactones or esters, in the presence of aqueous H2O2. The effects of a variety of factors are studied toward the optimization of the process.

Homogeneous and heterogenised new gold C-scorpionate complexes as catalysts for cyclohexane oxidation

Gold(III) complexes of type [AuCl2{eta(2)-RC(R'pz)(3)}]Cl [R = R' = H (1), R = CH2OH, R' = H (2) and R = H, R' = 3,5-Me-2(3), pz = pyrazol-1-yl] were supported on carbon materials (activated carbon, carbon xerogel and carbon nanotubes) and used for the oxidation of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone, with aqueous H2O2, under mild conditions.

Estudo do tratamento de águas contaminadas com tricloroetileno, usando ferro zerovalente

A tecnologia de barreiras reactivas é uma alternativa possível de ser implementada para tratamento de águas contaminadas com compostos organoclorados, nomeadamente o tricloroetileno (TCE). O recurso a ferro zerovalente (Fe0) como meio reactivo tem na actualidade inúmeras aplicações, tratando-se de uma reacção de desalogenação por mecanismo de oxidação-redução. Neste trabalho fizeram-se estudos em batch da reacção entre o Fe0 e o TCE de forma a conhecer os parâmetros cinéticos. A natureza e a área da superfície do ferro provaram ser determinantes na velocidade da reacção. Foi possível verificar que para o sistema ferro comercial / TCE a ordem da reacção é inferior a um, e a constante cinética da ordem de 10-2 Lm-2h-1. Para simular uma barreira reactiva, projectaram-se e construíram-se colunas, as quais foram cheias com areia e ferro depois de devidamente misturados, uma vez que se tratou da disposição a que corresponderam melhores eficiências de redução do TCE. Não foi possível estabelecer o mecanismo da reacção, nem conhecer os parâmetros cinéticos, pelas dificuldades experimentais encontradas na análise do TCE e pelo facto de se tratar de uma reacção muito lenta. A cromatografia gasosa com detector de ionização de chama provou ser o método mais apropriado para doseamento do TCE em águas contaminadas, nas condições usadas neste estudo. A elevada volatilização do TCE e a baixa solubilidade em água contribuíram para as dificuldades operacionais encontradas.

PPO Reaction Scale-up

O óxido de polifenileno com a marca comercial PPO® é uma das resinas principais produzidas na SABIC IP e o ingrediente principal do plástico de engenharia com a marca registada, Noryl®. A equipa de tecnologia de processo de PPO® desenvolve uma série de novos produtos em reactores de pequena escala, tanto em Selkirk como em Bergen op Zoom. Para se efectuar uma transição rápida da escala laboratorial para a fábrica, é necessário um conhecimento completo do reactor. O objectivo deste projecto consiste em esboçar linhas gerais para o scale-up de novos produtos de PPO1, do laboratório para a escala industrial, baseado no estudo de um tipo de PPO, PPO 803. Este estudo pode ser dividido em duas fases. Numa primeira fase, as receitas e os perfis da reacção são comparados, de onde se retiram as primeiras conclusões. Posteriormente, com base nestas conclusões, é realizado um planeamento experimental. O estudo inicial sugeriu que a receita, a temperatura inicial do reactor e a velocidade do agitador poderiam influenciar o tempo da reacção bem como a queda da velocidade intrínseca do polímero (IV drop). As reacções experimentais mostraram que a receita é o principal factor que influencia, tanto o tempo de reacção, como a queda de viscosidade intrínseca. O tempo de reacção será tanto maior quanto menor a agitação devido à má dispersão do oxigénio na mistura. O uso de temperaturas iniciais elevadas conduz a uma queda maior da viscosidade intrínseca devido à desactivação do catalisador. O método experimental utilizado no laboratório de Bergen op Zoom é um bom exemplo, simulador, do procedimento utilizado na fábrica.

Preparação de catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel

A produção de biodiesel como combustível para motores diesel, aumentou fortemente nos últimos anos e espera-se que cresça mais e mais num futuro próximo. O aumento do consumo de biodiesel exige processos de produção optimizados que permitam grandes capacidades de produção, operações simplificadas, rendimentos altos, bem como a utilização de matérias-primas mais económicas. Por isso, o desenvolvimento de processos de produção de baixo custo exige a especificação de catalisadores heterogéneos eficientes na promoção da reacção de transesterificação, permitindo a imediata separação da glicerina pura, não necessitando de uma purificação dispendiosa deste subproduto. Os xerogéis de carbono surgem então como materiais promissores para aplicação como catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel, devido às suas excelentes propriedades ao nível da sua textura e superfície química. Neste trabalho o principal objectivo foi a preparação de um xerogel de carbono, com o intuito de posteriormente ser aplicado na produção de biodiesel por catálise heterogénea. Amostras de xerogel de carbono foram preparadas pelo método sol-gel e oxidadas em fase líquida sendo posteriormente caracterizados os seus grupos funcionais e a sua área específica. Os resultados obtidos mostram que é possivel obter um xerogel de carbono com área superficial alta, tendo sido atingido um valor máximo para a amostra número dois (803 m2/g). Os resultados atingidos ao nível da preparação do catalisador permitem concluir que as condições de operação influenciam a estrutura final do xerogel de carbono. Quanto à caracterização da química superficial do xerogel, foi possível verificar que a diferença do número de acidez entre as amostras oxidadas e não oxidadas do mesmo lote é alta, o que permite afirmar que a oxidação do material de carbono incrementa a concentração de grupos oxigénio à superfície do xerogel. O valor máximo para o número de acidez foi obtido com a amostra número três (Amostra oxidada - 916 μmol/g, Amostra não oxidada - 207 μmol/g). Apesar de terem sido realizados ensaios para a produção de biodiesel os resultados obtidos foram nulos. A escolha das condições de reacção para a catálise heterogénea com este tipo de material poderá não ter sido a mais indicada, assim como a quantidade e o tipo de grupos funcionais introduzidos no catalisador não terem acidez suficiente para permitir uma catálise efectiva.

New insights into the oxidation pathways of apomorphine

A detailed study of the oxidative behaviour of apomorphine in aqueous media is reported. Resorting to the synthesis of apomorphine derivatives it was possible to identify all the anodic oxidation peaks of apomorphine, which are related to the oxidation of the catechol and tertiary amine groups. These findings were revealed to be important since they could lead to a better understanding of the biological interactions of apomorphine and gain insight into its metabolic pathways. During the voltammetric studies, it was also found that apomorphine forms a complex with borate through the catechol group leading to an increase of its oxidation potential. This property could be very useful with regard to the stabilization of apomorphine solutions since it could drastically reduce its autoxidation.

Voltammetric oxidation of drugs of abuse I. Morphine and metabolites

A detailed study of the electrochemical oxidative behavior of morphine in aqueous solution is reported. Through the synthesis of several metabolites and derivatives, pseudomorphine, morphine N-oxide, normorphine, dihydromorphine and 2-(N,N-dimethylaminomethyl)morphine, and their voltammetric study it was possible to identify the oxidation peaks for morphine. The anodic waves are related with the oxidation of phenolic and tertiary amine groups. It is also possible to verify that a poorly defined peak observable during morphine oxidation is not a consequence of further oxidation of pseudomorphine but due to formation of a dimer during phenolic group oxidation. The results obtained and especially those regarding the formation of a new polymer based on a C O coupling could be useful for clarifying the discoloration phenomenon occurring during storage of morphine solutions as well as leading to a better understanding of its oxidative metabolic pathways.

Voltammetric oxidation of drugs of abuse II. Codeine and metabolites

The oxidation of codeine on glassy carbon electrodes has been studied in detail using differential pulse voltammetry. The results obtained using a glassy carbon electrode clearly show a much more complex oxidation mechanism than that previously reported when platinum and gold electrodes were used. To clarify the codeine oxidative profile, several metabolites and analogues of this alkaloid, codeine N-oxide, norcodeine, dihydrocodeine, acetylcodeine and 6- chlorodesoxycodeine, were synthesized and studied. It was deduced that the anodic waves observed in codeine oxidation are related to the presence of methoxy, hydroxy and tertiary amine groups. Due to the similarity of potentials at which these oxidative processes take place, at some pHs an overlap of peaks occurs and only one anodic wave is observed.

Voltammetric oxidation of drugs of abuse III. Heroin and metabolites

The oxidative behavior of heroin in aqueous solution is reported. In order to identify its oxidation peaks, several metabolites, 6-monoacetylmorphine, 3-monoacetylmorphine and norheroin, were synthesized and their electrochemical behavior studied using differential pulse voltammetry. The anodic waves observed for heroin correspond to the oxidation of the tertiary amine group and its follow-up product (secondary amine), and to the oxidation of the phenolic group obtained from hydrolysis, at alkaline pHs, of the 3-acetyl group. The results enabled a new oxidative mechanism for heroin to be proposed in which a secondary amine, norheroin, and an aldehyde are obtained. The voltammetric behavior of 6-monoacetylmorphine and morphine was found to be similar demonstrating that the presence of an acetyl substituent on the 6-hydroxy group does not have a relevant influence on the peak potential of the wave resulting from oxidation of the 3-phenolic group.

Static and hydrodynamic monitoring of citalopram based on its electro-oxidation behavior at a glassy-carbon surface

The electrooxidative behavior of citalopram (CTL) in aqueous media was studied by cyclic voltammetry (CV) and square-wave voltammetry (SWV) at a glassy-carbon electrode. The electrochemical behaviour of CTL involves two electrons and two protons in the irreversible and diffusion controlled oxidation of the tertiary amine group. The maximum analytical signal was obtained in a phosphate buffer (pH ¼ 8.2). For analytical purposes, an SWV method and a flow-injection analysis (FIA) system with amperometric detection were developed. The optimised SWV method showed a linear range between 1.10 10 5–1.20 10 4 molL 1, with a limit of detection (LOD) of 9.5 10 6 molL 1. Using the FIA method, a linear range between 2.00 10 6–9.00 10 5 molL 1 and an LODof 1.9 10 6 molL 1 were obtained. The validation of both methods revealed good performance characteristics confirming applicability for the quantification of CTL in several pharmaceutical products.

Electrochemical determination of antioxidant capacities in flavored waters by guanine and adenine biosensors

The immobilization and electro-oxidation of guanine and adenine asDNA bases on glassy carbon electrode are evaluated by square wave voltammetric analysis. The influence of electrochemical pretreatments, nature of supporting electrolyte, pH, accumulation time and composition of DNA nucleotides on the immobilization effect and the electrochemical mechanism are discussed. Trace levels of either guanine or adenine can be readily detected following short accumulation time with detection limits of 35 and 40 ngmL−1 for guanine and adenine, respectively. The biosensors of guanine and adenine were employed for the voltammetric detection of antioxidant capacity in flavored water samples. The method relies on monitoring the changes of the intrinsic anodic response of the surface-confined guanine and adenine species, resulting from its interaction with free radicals from Fenton-type reaction in absence and presence of antioxidant. Ascorbic acid was used as standard to evaluate antioxidant capacities of samples. Analytical data was compared with that of FRAP method.

A class of singular first order differential equations with applications in reaction-diffusion

Agências Financiadoras: FCT e MIUR

Oxidative behaviour of apomorphine and its metabolites

The metabolism of apomorphine is quite complex due to interactions with proteins and other tissue components that affect its pharmacokinetic profile. The electrochemical oxidation mechanism of apomorphine and of some synthesised apomorphine derivatives was studied. It was found to be related to the reaction of o-diphenol and tertiary amine groups and strongly dependent on pH.

Electrochemical oxidation of propanil and related N-substituted amides

The electrochemical behaviour of propanil and related N-substituted amides (acetanilide and N,N-diphenylacetamide) was studied by cyclic and square wave voltammetry using a glassy carbon electrode. Propanil has been found to have chemical stability under the established analytical conditions and showed an oxidation peak at +1.27V versus Ag/AgCl at pH 7.5. N,N-diphenylacetamide has a higher oxidation potential than the other compounds of +1.49V versus Ag/AgCl. Acetanilide oxidation occurred at a potential similar to that of propanil, +1.24V versus Ag/AgCl. These results are in agreement with the substitution pattern of the nitrogen atom of the amide. A degradation product of propanil, 3,4-dichloroaniline (DCA), was also studied, and showed an oxidation peak at +0.66V versus Ag/AgCl. A simple and specific quantitative electroanalytical method is described for the analysis of propanil in commercial products that contain propanil as the active ingredient, used in the treatment of rice crops in Portugal.