Corroles : synthesis, functionalization and application as chemosensors

O trabalho de investigação apresentado nesta dissertação foi desenvolvido tendo como objectivo a síntese e funcionalização de meso-triarilcorróis para utilização como quimiossensores. Este trabalho encontra-se apresentado ao longo de cinco capítulos. No primeiro capítulo são apresentadas as características gerais, as metodologias de síntese e de funcionalização de macrociclos de tipo corrólico, e descrevemse algumas aplicações em que têm sido utilizados. São ainda abordadas algumas das propriedades e características dos quimiossensores e os mecanismos de deteção de diversos analítos. No segundo capítulo, após uma pequena introdução às reações de Wittig e de Diels-Alder, escolhidas para a funcionalização do macrociclo corrólico, descreve-se o estudo efectuado para a obtenção do complexo de gálio(III) do 3- vinil-5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e o seu comportamento como dieno, em reações de Diels-Alder na presença dos dienófilos 1,4-benzoquinona e 1,4- naftoquinona. Desses estudos resultaram dois aductos cuja habilidade sensorial, bem como a dos seus precursores, foi estudada, em solução, na presença de aniões esféricos (F-, Br-, Cl-), lineares (CN-) e volumosos (CH3COO-, H2PO4 -). Dos macrociclos estudados verificou-se que o corrol base-livre 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol apresenta uma elevada sensibilidade para o anião fluoreto (F-), e que a coordenação do núcleo corrólico com gálio(III) diminui a afinidade para este anião. Em geral, todos os compostos mostraram afinidade para o anião cianeto (CN-) mesmo quando em suportes poliméricos. O gel de poliacrilamida revelou-se muito promissor na determinação de CN- em amostras de água. No terceiro capítulo é avaliada a reatividade do complexo de gálio(III) do 3- vinil-5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol ainda como dieno mas agora na presença de um dienófilo linear, o acetilenodicarboxilato de dimetilo. Desse estudo resultaram dois novos derivados corrólicos. A habilidade sensorial dos mesmos perante os aniões fluoreto, cianeto, acetato, e fosfato foi avaliada por espectroscopia de absorção e emissão tendo um dos aductos mostrado ser colorimétrico para o anião cianeto. No quarto capítulo descreve-se a síntese e caracterização de dois conjugados do tipo corrol-cumarina, resultantes de reações de Hetero-Diels-Alder entre o 3-vinil-5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrolatogálio(III)(piridina) e orto-quinonasmetídeos gerados in situ a partir de reacções de Knoevenagel entre cumarinas e paraformaldeído. Realizaram-se estudos de afinidade sensorial para aniões e catiões com estes macrociclos, bem como com conjugados porfirinacumarina análogos. A inserção de uma unidade cumarina conferiu uma excepcional solubilidade tendo os novos derivados apresentado solubilidade em etanol. No quinto e último capítulo desta dissertação é avaliada a capacidade sensorial do 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e da sua espécie monoaniónica, para os catiões metálicos Na+, Ca2+, Cu2+, Cd2+, Pb2+, Hg2+, Ag+, Al3+, Zn2+, Ni2+, Cr3+, Ga3+, Fe3+ em tolueno e acetonitrilo. Os macrociclos corrólicos mostraram ser selectivos e colorimétricos para o catião Hg2+. Neste trabalho descreve-se ainda a síntese do derivado -iminocorrol, que após funcionalização com o 3-isocianatopropiltrimetoxisilano originou um derivado do tipo alcoxisilano, que foi, posteriormente, ancorado a nanopartículas comerciais de sílica. As novas nanopartículas ancoradas com o alcoxisilano corrol foram estudadas na presença de Cu2+, Hg2+ e Ag+. Na presença do catião Ag+ assistiu-se a uma mudança de cor, de verde para amarelo.

Microbial community composition and mercury cycling in sediments of tagus estuary

Tese de doutoramento, Farmácia (Toxicologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016

Dual augmentation for aerobic bioremediation of MTBE and TCE pollution in heavy metal-contaminated soil

In this work we isolated from soil and characterized several bacterial strains capable of either resisting high concentrations of heavy metals (Cd2+ or Hg2+ or Pb2+) or degrading the common soil and groundwater pollutants MTBE (methyl-tertbutyl ether) or TCE (trichloroethylene). We then used soil microcosms exposed to MTBE (50 mg/l) or TCE (50 mg/l) in the presence of one heavy metal (Cd 10 ppm or Hg 5 ppm or Pb 50 or 100 ppm) and two bacterial isolates at a time, a degrader plus a metalresistant strain. Some of these two-membered consortia showed degradation efficiencies well higher (49–182% higher) than those expected under the conditions employed, demonstrating the occurrence of a synergetic relationship between the strains used. Our results show the efficacy of the dual augmentation strategy for MTBE and TCE bioremediation in the presence of heavy metals.

The crystal and molecular structure of 18-Crown-6 HgC12 and 18-Crown-6 Cdc12

Hg(18-Crown-6)C12 and Cd(18-Crown-6)C12 are isostructura1, space group Cl~ Z = 2. For the mercury compound, a = 10.444(2) A° , b = 11. 468(1) A° , c = 7.754(1) A° , a = 90.06(1)°, B = 82.20(1)°, Y = 90.07(1)°, Dobs = 1.87, Dca1c = 1.93, V = 920.05 13, R = 4.66%. For the cadmium compound, 000 a = 10.374(1) A, b = 11.419(2) A, c = 7.729(1) A, a = 89.95(1)°, B = 81.86(2)°, Y = 89.99(1)°, Dobs = 1.61, Dcalc = 1.64, V = 906.4613, R = 3.95%. The mercury and cadmium ions exhibit hexagonal bipyramidal coordination, with the metal ion located on a centre of symmetry in the plane of the oxygen atoms. The main differences between the two structures are an increase in the metal-oxygen distance and a reduction in the metalchloride distance when the central ion changes from Cd2+ to Hg2+. These differences may be explained in terms of the differences in hardness or softness of the metal ions and the donor atoms.

Characterization of an extracellular alkaline serine protease from marine Engyodontium album BTMFS10

An alkaline protease from marine Engyodontium album was characterized for its physicochemical properties towards evaluation of its suitability for potential industrial applications. Molecular mass of the enzyme by matrix-assisted laser desorption ionization-mass spectrometry (MALDI-MS) analysis was calculated as 28.6 kDa. Isoelectric focusing yielded pI of 3–4. Enzyme inhibition by phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and aprotinin confirmed the serine protease nature of the enzyme.Km, Vmax, and Kcat of the enzyme were 4.727 9 10-2 mg/ml, 394.68 U, and 4.2175 9 10-2 s-1, respectively. Enzyme was noted to be active over a broad range of pH (6–12) and temperature (15–65 C), withmaximumactivity at pH 11 and 60 C. CaCl2 (1 mM), starch (1%), and sucrose (1%) imparted thermal stability at 65 C. Hg2?, Cu2?, Fe3?, Zn2?, Cd?, and Al3? inhibited enzyme activity, while 1 mMCo2? enhanced enzyme activity. Reducing agents enhanced enzyme activity at lower concentrations. The enzyme showed considerable storage stability, and retained its activity in the presence of hydrocarbons, natural oils, surfactants, and most of the organic solvents tested. Results indicate that the marine protease holds potential for use in the detergent industry and for varied applications.

Ultrasensitive SERS nanoprobes for hazardous metal ions based on trimercaptotriazine-modified gold nanoparticles

Trimercaptotriazine-modified gold nanoparticles exhibit strong SERS effects,(1) yielding vibrational profiles very sensitive to the presence of heavy metal ions. Because of the contrasting response observed for selected vibrational bands in the SERS profiles, they provide useful nanoprobes for Hg2+ and Cd2+ ions, allowing direct quantitative assays by employing relative peak intensity ratios instead of using internal standards.

Evaluation of a carbon paste electrode modified with organofunctionalised SBA-15 nanostructured silica in the simultaneous determination of divalent lead, copper and mercury ions

The performance of a carbon paste electrode (CPE) modified with SBA-15 nanostructured silica organofunctionalised with 2-benzothiazolethiol in the simultaneous determination of Pb(II), Cu(II) and Hg(II) ions in natural water and sugar cane spirit (cachaca) is described. Pb(II), Cu(II) and Hg(II) were pre-concentrated on the surface of the modified electrode by complexing with 2-benzothiazolethiol and reduced at a negative potential (-0.80 V). Then the reduced products were oxidised by DPASV procedure. The fact that three stripping peaks appeared on the voltammograms at the potentials of -0.48 V (Pb2+), -0.03 V (Cu2+) and +0.36 V (Hg2+) in relation to the SCE, demonstrates the possibility of simultaneous determination of Pb2+, Cu2+ and Hg2+. The best results were obtained under the following optimised conditions: 100 mV pulse amplitude, 3 min accumulation time, 25 mV s(-1) scan rate in phosphate solution pH 3.0. Using such parameters, calibration graphs were linear in the concentration ranges of 3.00-70.0 x 10(-7) mol L-1 (Pb2+), 8.00-100.0 X 10(-7) mol L-1 (Cu2+) and 2.00-10.0 x 10(-6) mol L-1 (Hg2+). Detection limits of 4.0 x 10(-8) mol L-1 (Pb2+), 2.0 x 10(-7) mol L-1 (Cu2+) and 4.0 x 10(-7) mol L-1 (Hg2+) were obtained at the signal noise ratio (SNR) of 3. The results indicate that this electrode is sensitive and effective for simultaneous determination of Pb2+, Cu2+ and Hg2+ in the analysed samples. (C) 2008 Published by Elsevier B.V.

Extração de mercúrio de solos e sedimentos auxiliada por ultra-som

Desenvolveu-se uma metodologia que dispensa a dissolução completa da amostra para determinar Hg em solos, sedimentos fluvial e marinho. O Hg é quantitativamente extraído do sedimento marinho usando-se HNO3 30% (v/v), ultra-som (120 s, 70 W) e granulometria ≤ 120 µm. Condições similares são eficientes para sedimento fluvial e solo, exceto o tempo de sonicação (180 s) e a adição de KCl 0,15% (m/v). As suspensões sonicadas são centrifugadas e o Hg é determinado no sobrenadante por FI-CV AAS. A validação da metodologia foi feita com CRMs: PACS-2, MESS-3 (NRCC); Buffalo River (NIST 8704), Montana Soil (NIST 2710) e RS-3 (não certificada). Os parâmetros de mérito do método são: massa característica de 25 pg; LD (3s) de 0,2 µg l–1; LQ (10s) de 0,012 µg g–1 (800 µl de solução obtida de 1 g de amostra em 20 ml de suspensão). Aplicou-se a metodologia à análise de amostras reais (solo, sedimentos fluvial e marinho), as quais também foram preparadas com digestão ácida (85 °C durante 3 h) em mistura oxidante (K2S2O8 1 a 2% (m/v) e HNO3 30% (v/v)). Concentrações concordantes foram obtidas. Utilizou-se calibração externa e, quando necessário, ajuste de matriz com KCl ou K2S2O8. Para investigar a extração de Hg orgânico utilizando ultra-som, adicionou-se MeHg aos CRMs. Aproximadamente 5% do MeHg adicionado transformam-se em Hg2+ pelo método proposto, enquanto que chega a 100% quando a amostra é digerida. Assim, propõe-se uma especiação química semiquantitativa entre Hg inorgânico e orgânico, pois o Hg orgânico pode ser obtido pela diferença entre Hg total (determinado pela digestão) e Hg inorgânico (determinado pelo método proposto).

Purification and characterization of β-Fructosidase with inulinase activity from Aspergillus niger - 245

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Purification and physicochemical properties of a ribonuclease produced by Aspergillus flavipes (IZ : 1501)

A RNase of Aspergillus flavipes (IZ:1501) was purified from culture medium by chromatography on DEAE-cellulose and Sephadex G50 columns, after 96 h of cultivation. The molecular weight of the RNase was estimated to be 15 kD by gel filtration using Sephadex G100, and the optimum pH and temperature were 4.0 and 55 degrees C, respectively. Catalytic activity was inhibited by Hg2+, Ag+, Fe3+, Co2+ and Zn2+. The enzyme showed guanosine specificity producing only 3'-GMP from yeast RNA.

Production, purification and characterization of a minor form of xylanase from Aspergillus versicolor

A strain of Aspergillus versicolor produces a xylanolytic complex containing two components, the minor component being designated xylanase II. The highest production of xylanase II was observed in cultures grown for 5 days in 1% wheat bran as carbon source, at pH 6.5. Xylanase II was purified 28-fold by DEAE-Sephadex and HPLC GF-5 10 gel filtration. Xylanase II was a monomeric glycoprotein, exhibiting a molecular mass of 32 kDa with 14.1% of carbohydrate content. Optimal pH and temperature values for the enzyme activity were about 6.0-7.0 and 55 degreesC, respectively. Xylanase II thermoinactivation at 50degreesC showed a biphasic curve. The ions Hg2+, Cu2+ and the detergent SDS were strong inhibitors, while Mn2+ ions and dithiothreitol were stimulators of the enzyme activity. The enzyme was specific for xylans, showing higher specific activity on birchwood xylan. The Michaelis-Menten constant (K-m) for birchwood xylan was estimated to be 2.3 mg ml(-1) while maximal velocity (V-max) was 233.1 mumol mg(-1) min(-1) of protein. The hydrolysis of oat spell xylan released only xylooligosaccharides. Published by Elsevier Ltd.

Purification and properties of an acid beta-xylosidase from Penicillium sclerotiorum

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Xylanase production by Aspergillus awamori under solid state fermentation conditions on tomato pomace

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mercury Redox Chemistry in the Negro River Basin, Amazon: The Role of Organic Matter and Solar Light

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Determinação de parâmetros físico-químicos com um sensor potenciométrico sensível ao íon p-aminobenzoato

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)