A química verde, que tem a preocupação com o desenvolvimento de tecnologias e processos incapazes de causar poluição, tem sido citada cada vez mais em destaque, pela mídia, como mais uma das iniciativas para prevenção da poluição desenfreada. Neste estudo tem-se buscado a redução ou eliminação de solventes, adaptação dos sistemas reacionais para operação em temperatura ambiente e aumento do rendimento em processos de reações guiados pelos doze princípios da química verde. O objetivo deste trabalho consiste na síntese de intermediários de princípios ativos para uso industrial, através de processos de formação de oximas e oximas éteres. O trabalho foi dividido em duas etapas principais, preparação de oximas e preparação de oximas éteres. Na primeira preparou-se oximas através da reação de aldeídos (benzaldeído, furfuraldeído, salicilaldeído e p-anisaldeído) e cetonas (ciclopentanona, ciclohexanona, metil etil cetona, benzofenona e acetofenona) com cloreto de hidroxilamina, sem a utilização de solventes orgânicos e sem adição de água. Na segunda o objetivo foi preparar oximas éteres (O-butil benzaldeído oxima, O-butil furfuraldeído oxima, N-butoxi-(2-butoxifenil) metanimina, O-butil p-anisaldeído oxima, O-butil ciclohexanona oxima, O-butil ciclopentanona oxima e O-butil metil etil cetona oxima) a partir da alquilação de oximas utilizando um suporte sólido de KF/Al2O3 como catalisador. Todos os compostos foram caracterizados por RMN 13C (apt) e alguns por infravermelho e RMN 1H. / Green chemistry, which is concerned with the development of technologies and processes incapable of causing pollution, has been cited increasingly highlighted, by the media, as another of the initiatives to prevent pollution rampant. This study has sought a reduction or elimination of solvents, reaction to adjust the systems operating at room temperature and yield increase in reactive processes that are guided by the twelve principles of green chemistry. The objective of this work is the synthesis of active intermediates for industrial use, through processes of formation of oximes, oximes ethers. The work was divided into two phases, preparation of oximes and preparation of oximes ethers. In the first was prepared oximes by reaction of aldehydes (benzaldehyde, furfuraldeyde, salicylaldehyde and p-anisaldeyde) and ketones (cyclopentanone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, benzophenone and acetophenone) with hydroxylamine chloride without the use of organic solvents and without adding water. For the second was prepared oximes ethers (O-butyl benzaldheyde oxime, O-butyl furfuraldeyde oxime, N-butoxy-(2-butoxyphenyl) methanimine, O-butyl p-anisaldeyde oxime, O-butyl cyclohexanone oxime, O-butyl cyclopentanone oxime e O-butyl methyl ethyl ketone oxime) from the alkylation of oximes, using a solid support as catalyst KF/Al2O3. All compounds were characterized by 13C NMR (apt) and some infrared and 1H NMR.

Nosso grupo de pesquisa vem se dedicado, há vários anos, ao estudo das reações de ciclização eletrofílica de substratos insaturados que contêm um nucleófilo interno (oxigênio ou nitrogênio). Este trabalho teve como objetivo obter derivados de éteres cíclicos de cinco e seis membros diferentemente funcionalizados. Compostos 1,3-dicarbonílicos e ß-hidróxi carbonílicos, contendo dupla ligação em posição apropriada, foram submetidos à reação de ciclização mediada tanto por iodo quanto por dimetildioxirana. De maneira semelhante, ß-enamino ésteres alquenilados foram submetidos à reação de iodociclização visando à síntese de diidropirróis, pirrolidínas e tetraidroindóis. Os heterociclos funcionalizados com iodo foram submetidos à reação de desidroiodação, promovida por base, fornecendo os correspondentes produtos de eliminação. / Our research group has been studying, for several years, eletrophilic cyclization reactions of unsaturated substrates bearing internal nucleophiles such as oxygen or nitrogen. This work aimed to obtain five and six membered cyclic ether derivatives differently functionalized. 1,3-Dicarbonyl and ß-hydroxy carbonyl compounds bearing double bonds suitably positioned were submitted to cyclization reaction mediated by either iodine or dimethyldioxirane. Similarly, alkenyl substituted ß-enamino esters were also prepared and submitted to iodo-cyclization reaction leading to dihydropyrrols, to pyrrolidines or to tetrahydroindols. The heterocyclic compounds bearing iodine were submitted to the corresponding dehydroiodination reaction mediated by base, furnishing elimination products

Os retardantes de chama bromados são substâncias utilizadas em bens de consumo para aumentar sua resistência ao fogo e/ou altas temperaturas. Para este fim os Éteres Difenílicos Polibromados (PBDEs do inglês polybrominated diphenyl ether) representam a classe mais utilizada tendo em vista sua eficiência no controle da propagação da chama e baixo custo. Estes compostos são considerados persistentes, bioacumuláveis, podem ser transportados para longas distâncias e apresentam toxicidade podendo causar desregulação endócrina, entretanto os mecanismos de toxicidade ainda não foram bem estabelecidos. Desta forma, o presente projeto utilizou linhagens celulares de Hepatoblastoma Humano (HepG2), HeLa, Hepatócitos e linfócitos humanos a fim de elucidar seus mecanismos de toxicidade. Os resultados significativos demonstram a capacidade destes compostos em induzir dano primário no DNA (0,5 ?mol/L para o BDE-153 e 5 ?mol/L para o BDE-100) monitorado pelo teste do cometa, que não foi reparado após 24 horas de exposição. No entanto, não se observou um aumento de micronúcleos em HepG2 e linfócitos após exposição aos congêneres (0,1 - 25 ?mol/L) nem mesmo mutagenicidade no ensaio de Salmonella typhimurium. Contudo, os compostos apresentam capacidade de diminuir a redução do brometo de 3-(4,5 dimetiltiazol-2il)-2,5 difenil tetrazólio (MTT), proliferação e interferem no ciclo celular nos cultivos celulares avaliados. Estes efeitos de citotoxicidade estão relacionados com a disfunção mitocondrial, uma vez que ambos PBDEs geram dissipação do potencial de membrana mitocondrial, formação e acúmulo de espécies reativas, culminando em morte celular apoptótica, demonstrada pela manutenção da fosfatidil serina na face externa da membrana celular, pela condensação e fragmentação nuclear, presença de fatores pró-apoptóticos no citosol da célula, tais como citocromo C e AIF além da ativação de caspases 3 e 9. Estes dados corroboram com o fato de não ter liberação de lactato desidrogenase intracelular, excluindo a morte celular por necrose. E por fim, foi possível observar que a exposição aos compostos ativa o processo autofágico, a princípio como um mecanismo de citoproteção observado pela conversão de LC3I em LC3II e acúmulo de p62 (marcadores autofágicos) além de marcações imunicitoquímicas para LC3II e co-localização de lisossomos no padrão pontuado, indicanto acúmulos da proteína LC3 e lisossomos, formando os autofagossomos. Em conjunto nossos resultados apresentam a capacidade de induzir instabilidade genômica e citotoxicidade desta classe de compostos, reforçando a idéia de que os PBDEs representam risco à população exposta / The brominated flame retardants are substances used in consumer goods to increase its fire resistance and/or high temperatures. Due to, the polybrominated diphenyl ethers (Polybrominated diphenyl ether) are the most commonly used class in view of its efficiency in controlling the spread of flame and low cost. These compounds are considered persistent, bioaccumulative, can be transported over long distances and have toxicity. However the toxic mechanisms of action have not been well established. Thus, this project held cytotoxic, genotoxic and mutagenic assays in HepG2, HeLa, hepatocytes and human lymphocytes cells in order to elucidate the mechanisms of toxicity. The results demonstrate the ability of these compounds to induce primary DNA damage (0.5 ?M for BDE-153 and 5 ?M for BDE-100) monitored by the comet assay, it was not repaired after 24 hours of exposure. However, there was not observed nether increase in micronuclei in HepG2 cells and lymphocytes after exposure to the congeners (0.1 - 25 ?M) even in the Salmonella typhimurium mutagenicity assay. However, the compounds show the ability to reduce MTT reduction, proliferation, and interfere with cell cycle evaluated in cell cultures. These cytotoxic effects are related to mitochondrial dysfunction, since both PBDE generate dissipation of the mitochondrial membrane potential, accumulation of reactive oxygen species, resulting in apoptotic cell death, demonstrated by the maintenance of serine phosphatidyl on the external surface of the cell membrane, by condensation and nuclear fragmentation, the presence of pro-apoptotic factors in the cytosol of the cell, such as cytochrome c and AIF plus activating caspase 3 and 9. These data corroborate the fact of not having to intracellular lactate dehydrogenase release, excluding death cell necrosis. Finally, it was observed that exposure to the active compounds the autophagic process, at first as a cytoprotective mechanism observed by LC3I conversion in LC3II and accumulation of p62 (autophagic markers) plus imunicitoquímicas markings for LC3II and co-location lysosomes in dotted pattern, indicanto accumulations of LC3 protein and lysosomes, forming autophagosomes. Together our results show the ability to induce genomic instability and cytotoxicity of this class of compounds, reinforcing the idea that PBDEs pose a risk to the exposed population

Os retardantes de chama bromados são substâncias utilizadas em bens de consumo para aumentar sua resistência ao fogo e/ou altas temperaturas. Para este fim os Éteres Difenílicos Polibromados (PBDEs do inglês polybrominated diphenyl ether) representam a classe mais utilizada tendo em vista sua eficiência no controle da propagação da chama e baixo custo. Estes compostos são considerados persistentes, bioacumuláveis, podem ser transportados para longas distâncias e apresentam toxicidade podendo causar desregulação endócrina, entretanto os mecanismos de toxicidade ainda não foram bem estabelecidos. Desta forma, o presente projeto utilizou linhagens celulares de Hepatoblastoma Humano (HepG2), HeLa, Hepatócitos e linfócitos humanos a fim de elucidar seus mecanismos de toxicidade. Os resultados significativos demonstram a capacidade destes compostos em induzir dano primário no DNA (0,5 ?mol/L para o BDE-153 e 5 ?mol/L para o BDE-100) monitorado pelo teste do cometa, que não foi reparado após 24 horas de exposição. No entanto, não se observou um aumento de micronúcleos em HepG2 e linfócitos após exposição aos congêneres (0,1 - 25 ?mol/L) nem mesmo mutagenicidade no ensaio de Salmonella typhimurium. Contudo, os compostos apresentam capacidade de diminuir a redução do brometo de 3-(4,5 dimetiltiazol-2il)-2,5 difenil tetrazólio (MTT), proliferação e interferem no ciclo celular nos cultivos celulares avaliados. Estes efeitos de citotoxicidade estão relacionados com a disfunção mitocondrial, uma vez que ambos PBDEs geram dissipação do potencial de membrana mitocondrial, formação e acúmulo de espécies reativas, culminando em morte celular apoptótica, demonstrada pela manutenção da fosfatidil serina na face externa da membrana celular, pela condensação e fragmentação nuclear, presença de fatores pró-apoptóticos no citosol da célula, tais como citocromo C e AIF além da ativação de caspases 3 e 9. Estes dados corroboram com o fato de não ter liberação de lactato desidrogenase intracelular, excluindo a morte celular por necrose. E por fim, foi possível observar que a exposição aos compostos ativa o processo autofágico, a princípio como um mecanismo de citoproteção observado pela conversão de LC3I em LC3II e acúmulo de p62 (marcadores autofágicos) além de marcações imunicitoquímicas para LC3II e co-localização de lisossomos no padrão pontuado, indicanto acúmulos da proteína LC3 e lisossomos, formando os autofagossomos. Em conjunto nossos resultados apresentam a capacidade de induzir instabilidade genômica e citotoxicidade desta classe de compostos, reforçando a idéia de que os PBDEs representam risco à população exposta / The brominated flame retardants are substances used in consumer goods to increase its fire resistance and/or high temperatures. Due to, the polybrominated diphenyl ethers (Polybrominated diphenyl ether) are the most commonly used class in view of its efficiency in controlling the spread of flame and low cost. These compounds are considered persistent, bioaccumulative, can be transported over long distances and have toxicity. However the toxic mechanisms of action have not been well established. Thus, this project held cytotoxic, genotoxic and mutagenic assays in HepG2, HeLa, hepatocytes and human lymphocytes cells in order to elucidate the mechanisms of toxicity. The results demonstrate the ability of these compounds to induce primary DNA damage (0.5 ?M for BDE-153 and 5 ?M for BDE-100) monitored by the comet assay, it was not repaired after 24 hours of exposure. However, there was not observed nether increase in micronuclei in HepG2 cells and lymphocytes after exposure to the congeners (0.1 - 25 ?M) even in the Salmonella typhimurium mutagenicity assay. However, the compounds show the ability to reduce MTT reduction, proliferation, and interfere with cell cycle evaluated in cell cultures. These cytotoxic effects are related to mitochondrial dysfunction, since both PBDE generate dissipation of the mitochondrial membrane potential, accumulation of reactive oxygen species, resulting in apoptotic cell death, demonstrated by the maintenance of serine phosphatidyl on the external surface of the cell membrane, by condensation and nuclear fragmentation, the presence of pro-apoptotic factors in the cytosol of the cell, such as cytochrome c and AIF plus activating caspase 3 and 9. These data corroborate the fact of not having to intracellular lactate dehydrogenase release, excluding death cell necrosis. Finally, it was observed that exposure to the active compounds the autophagic process, at first as a cytoprotective mechanism observed by LC3I conversion in LC3II and accumulation of p62 (autophagic markers) plus imunicitoquímicas markings for LC3II and co-location lysosomes in dotted pattern, indicanto accumulations of LC3 protein and lysosomes, forming autophagosomes. Together our results show the ability to induce genomic instability and cytotoxicity of this class of compounds, reinforcing the idea that PBDEs pose a risk to the exposed population

Nosso grupo de pesquisa vem se dedicado, há vários anos, ao estudo das reações de ciclização eletrofílica de substratos insaturados que contêm um nucleófilo interno (oxigênio ou nitrogênio). Este trabalho teve como objetivo obter derivados de éteres cíclicos de cinco e seis membros diferentemente funcionalizados. Compostos 1,3-dicarbonílicos e ß-hidróxi carbonílicos, contendo dupla ligação em posição apropriada, foram submetidos à reação de ciclização mediada tanto por iodo quanto por dimetildioxirana. De maneira semelhante, ß-enamino ésteres alquenilados foram submetidos à reação de iodociclização visando à síntese de diidropirróis, pirrolidínas e tetraidroindóis. Os heterociclos funcionalizados com iodo foram submetidos à reação de desidroiodação, promovida por base, fornecendo os correspondentes produtos de eliminação. / Our research group has been studying, for several years, eletrophilic cyclization reactions of unsaturated substrates bearing internal nucleophiles such as oxygen or nitrogen. This work aimed to obtain five and six membered cyclic ether derivatives differently functionalized. 1,3-Dicarbonyl and ß-hydroxy carbonyl compounds bearing double bonds suitably positioned were submitted to cyclization reaction mediated by either iodine or dimethyldioxirane. Similarly, alkenyl substituted ß-enamino esters were also prepared and submitted to iodo-cyclization reaction leading to dihydropyrrols, to pyrrolidines or to tetrahydroindols. The heterocyclic compounds bearing iodine were submitted to the corresponding dehydroiodination reaction mediated by base, furnishing elimination products

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2014-09-19T18:04:41Z No. of bitstreams: 1 Tese_Sarah_Rocha_LSGT.pdf: 3229640 bytes, checksum: af1acce9c5d43271ea20530b0fd1f510 (MD5) / Approved for entry into archive by Fatima Cleômenis Botelho Maria (botelho@ufba.br) on 2014-09-22T12:43:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_Sarah_Rocha_LSGT.pdf: 3229640 bytes, checksum: af1acce9c5d43271ea20530b0fd1f510 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-22T12:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Sarah_Rocha_LSGT.pdf: 3229640 bytes, checksum: af1acce9c5d43271ea20530b0fd1f510 (MD5) / Um método de extração em ponto nuvem de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos foi desenvolvido, utilizando tensoativos octilfenol polietoxilados com derivatização do coacervato, como etapa que antecede a detecção por cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massa. Foi realizado um estudo da influência da presença de aditivos na redução da temperatura de ponto nuvem do OPEO30 e do OPEO35, surfactantes com temperaturas de ponto nuvem superiores a 100 oC, através adição de sais, álcoois, OPEO7.5 e misturas de sais e álcoois. Observou-se em todos os casos diminuição da temperatura, sendo o sulfato de sódio o aditivo que resultou maior redução da temperatura. Selecionou-se o OPEO30 para as demais etapas do trabalho. Fez-se a otimização das condições da reação de derivatização do coacervato por meio de planejamento fatorial 23, utilizando-se a resposta global para avaliar os resultados. Selecionou-se as condições do ponto central do planejamento fatorial, ou seja, 125 L de BSTFA, 100 L de piridina e banho de água à 70 oC por 45 min, para a derivatização de 30 L de fase rica em surfactante. O procedimento de ponto nuvem foi otimizado, sendo avaliadas as variáveis concentração de surfactante, temperatura e tempo de banho de água, sendo proposta a seguinte metodologia: 1,0 mL de OPEO30 10% m v-1, 10,0 mL de amostra, 1,25 g de sulfato de sódio anidro, banho de água à 70 oC por 10 min, centrifugação à 3000 rpm por cinco min. O método mostrou-se seletivo, sendo observado efeito de matriz intenso, o qual foi corrigido. Os limites de quantificação obtidos estão entre 39 e 176 ng L-1. O método proposto também foi comparado com o método USEPA 3510C, estando as concentrações obtidas, quando analisada uma amostra real de água subterrânea, bem próximas, com recuperações variando entre 90,0 e 97,5 %. O método proposto foi aplicado a amostras de água subterrânea coletadas em poços localizados em postos de revenda de combustíveis. Em todas as amostras foram detectados HPA. / A method for cloud point extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons was developed using surfactants octylphenol polyethoxylated with the coacervate derivatization as step prior to gas chromatography-mass spectrometry detection. An influence of additives study on the reduction of cloud point temperature OPEO30 and OPEO35, surfactants with cloud point temperatures above 100 ° C, was conducted, by addition of salts, alcohols, and mixtures OPEO7.5 salts and alcohols. It was observed in all cases cloud point reduction and sodium sulfate was the additive that result in a most effective. The OPEO30 was selected for others work steps. The factorial design 23 was used to optimize the reaction of derivatization, using the global response to evaluate the results. Were selected the central point experimental design condition, 125 L of BSTFA, 100 L of pyridine and water bath at 70 oC for 45 min for 30 L of surfactant-rich phase derivatization. The cloud point extraction procedure was optimized and surfactant concentration, heating bath temperature and time variables, were evaluated. Was proposed the following method: 1,0 mL of OPEO30 10% v m-1 solution, 10,0 mL of sample, 1,25 g of anhydrous sodium sulfate, water bath at 70 °C for 10 min. The centrifugation was performed at 3000 rpm for five min, removing the aqueous layer after each centrifugation step. A 30L coacervate aliquot was withdrawn, and performed derivatization and subsequent GC-MS analysis. The method was validated. The method was selective, an intense matrix effect was observed and was corrected. The quantification limits obtained were between 39 and 176 ng L-1.

En el Capítulo I se describe la preparación del esqueleto fenantroindolizidínico quiral. La síntesis se apoya en la aminoalilación estereoselectiva de derivados del 2-(fenantren-9-il)acetaldehído, usando reactivos de alilindio y terc-butilsulfinilamida como inductora quiral. Transformaciones quimioselectivas de la correspondiente sulfinamina homoalílica, permitieron la síntesis de los compuestos deseados en sólo tres operaciones sintéticas. Siguiendo este procedimiento, fue posible preparar la (R)-Tiloforina natural. En el Capítulo II se detallan dos metodologías para la síntesis de la 7-Metoxicriptopleurina quiral. Mientras uno de los procedimientos hace uso de una hidroformilación lineal con un catalizador de rodio como etapa clave, el segundo método se apoya en una metátesis de cierre de anillo (RCM). Por otro lado, en este capítulo se describe la preparación de fenantroquinolizidinas quirales con un centro cuaternario en C14a, así como de sus derivados bencilados en C9 a través del reordenamiento de Stevens. Además, se detalla la citotoxicidad frente a diferentes líneas celulares tumorales de las fenantroquinolizidinas preparadas. Por último, en el Capítulo III se presentan dos metodologías alternativas para la síntesis de fenantridinas 6-sustituidas. El primer método emplea persulfato de amonio y carbonato de potasio, permitiendo la adición deshidrogenante de 1,4-dioxano a 2-isocianobiarilos. El segundo método utiliza perbenzoato de terc-butilo y carbonato de potasio, favoreciendo la adición de diversos éteres. Los estudios mecanísticos realizados sugieren que la cascada radicalaria es un ejemplo de sustitución homolítica aromática promovida por una base en medio acuoso (BHAS).

Durante la última década y paralelamente al incremento de la velocidad de computación, las técnicas de simulación molecular se han erigido como una importante herramienta para la predicción de propiedades físicas de sistemas de interés industrial. Estas propiedades resultan esenciales en las industrias química y petroquímica a la hora de diseñar, optimizar, simular o controlar procesos. El actual coste moderado de computadoras potentes hace que la simulación molecular se convierta en una excelente opción para proporcionar predicciones de dichas propiedades. En particular, la capacidad predictiva de estas técnicas resulta muy importante cuando en los sistemas de interés toman parte compuestos tóxicos o condiciones extremas de temperatura o presión debido a la dificultad que entraña la experimentación a dichas condiciones. La simulación molecular proporciona una alternativa a los modelos termofísicos utilizados habitualmente en la industria como es el caso de las ecuaciones de estado, modelos de coeficientes de actividad o teorías de estados correspondientes, que resultan inadecuados al intentar reproducir propiedades complejas de fluidos como es el caso de las de fluidos que presentan enlaces de hidrógeno, polímeros, etc. En particular, los métodos de Monte Carlo (MC) constituyen, junto a la dinámica molecular, una de las técnicas de simulación molecular más adecuadas para el cálculo de propiedades termofísicas. Aunque, por contra del caso de la dinámica molecular, los métodos de Monte Carlo no proporcionan información acerca del proceso molecular o las trayectorias moleculares, éstos se centran en el estudio de propiedades de equilibrio y constituyen una herramienta, en general, más eficiente para el cálculo del equilibrio de fases o la consideración de sistemas que presenten elevados tiempos de relajación debido a su bajos coeficientes de difusión y altas viscosidades. Los objetivos de esta tesis se centran en el desarrollo y la mejora tanto de algoritmos de simulación como de potenciales intermoleculares, factor considerado clave para el desarrollo de las técnicas de simulación de Monte Carlo. En particular, en cuanto a los algoritmos de simulación, la localización de puntos críticos de una manera precisa ha constituido un problema para los métodos habitualmente utilizados en el cálculo de equlibrio de fases, como es el método del colectivo de GIBBS. La aparición de fuertes fluctuaciones de densidad en la región crítica hace imposible obtener datos de simulación en dicha región, debido al hecho de que las simulaciones son llevadas a cabo en una caja de simulación de longitud finita que es superada por la longitud de correlación. Con el fin de proporcionar una ruta adecuada para la localización de puntos críticos tanto de componentes puros como mezclas binarias, la primera parte de esta tesis está dedicada al desarrollo y aplicación de métodos adecuados que permitan superar las dificultades encontradas en el caso de los métodos convencionales. Con este fin se combinan estudios de escalado del tamaño de sitema con técnicas de "Histogram Reweighting" (HR). La aplicación de estos métodos se ha mostrado recientemente como mucho mejor fundamentada y precisa para el cálculo de puntos críticos de sistemas sencillos como es el caso del fluido de LennardJones (LJ). En esta tesis, estas técnicas han sido combinadas con el objetivo de extender su aplicación a mezclas reales de interés industrial. Previamente a su aplicación a dichas mezclas reales, el fluido de LennardJones, capaz de reproducir el comportamiento de fluidos sencillos como es el caso de argón o metano, ha sido tomado como referencia en un paso preliminar. A partir de simulaciones realizadas en el colectivo gran canónico y recombinadas mediante la mencionada técnica de "Histogram Reweighting" se han obtenido los diagramas de fases tanto de fluidos puros como de mezclas binarias. A su vez se han localizado con una gran precisión los puntos críticos de dichos sistemas mediante las técnicas de escalado del tamaño de sistema. Con el fin de extender la aplicación de dichas técnicas a sistemas multicomponente, se han introducido modificaciones a los métodos de HR evitando la construcción de histogramas y el consecuente uso de recursos de memoria. Además, se ha introducido una metodología alternativa, conocida como el cálculo del cumulante de cuarto orden o parámetro de Binder, con el fin de hacer más directa la localización del punto crítico. En particular, se proponen dos posibilidades, en primer lugar la intersección del parámetro de Binder para dos tamaños de sistema diferentes, o la intersección del parámetro de Binder con el valor conocido de la correspondiente clase de universalidad combinado con estudios de escalado. Por otro lado, y en un segundo frente, la segunda parte de esta tesis está dedicada al desarrollo de potenciales intermoleculares capaces de describir las energías inter e intramoleculares de las moléculas involucradas en las simulaciones. En la última década se han desarrolldo diferentes modelos de potenciales para una gran variedad de compuestos. Uno de los más comunmente utilizados para representar hidrocarburos y otras moléculas flexibles es el de átomos unidos, donde cada grupo químico es representado por un potencial del tipo de LennardJones. El uso de este tipo de potencial resulta en una significativa disminución del tiempo de cálculo cuando se compara con modelos que consideran la presencia explícita de la totalidad de los átomos. En particular, el trabajo realizado en esta tesis se centra en el desarrollo de potenciales de átomos unidos anisotrópicos (AUA), que se caracterizan por la inclusión de un desplazamiento de los centros de LennardJones en dirección a los hidrógenos de cada grupo, de manera que esta distancia se convierte en un tercer parámetro ajustable junto a los dos del potencial de LennardJones.En la segunda parte de esta tesis se han desarrollado potenciales del tipo AUA4 para diferentes familias de compuesto que resultan de interés industrial como son los tiofenos, alcanoles y éteres. En el caso de los tiofenos este interés es debido a las cada vez más exigentes restricciones medioambientales que obligan a eliminar los compuestos con presencia de azufre. De aquí la creciente de necesidad de propiedades termodinámicas para esta familia de compuestos para la cual solo existe una cantidad de datos termodinámicos experimentales limitada. Con el fin de hacer posible la obtención de dichos datos a través de la simulación molecular hemos extendido el potencial intermolecular AUA4 a esta familia de compuestos. En segundo lugar, el uso de los compuestos oxigenados en el campo de los biocombustibles ha despertado un importante interés en la industria petroquímica por estos compuestos. En particular, los alcoholes más utilizados en la elaboración de los biocombustibles son el metanol y el etanol. Como en el caso de los tiofenos, hemos extendido el potencial AUA4 a esta familia de compuestos mediante la parametrización del grupo hidroxil y la inclusión de un grupo de cargas electrostáticas optimizadas de manera que reproduzcan de la mejor manera posible el potencial electrostático creado por una molecula de referencia en el vacío. Finalmente, y de manera análoga al caso de los alcanoles, el último capítulo de esta tesis la atención se centra en el desarrollo de un potencial AUA4 capaz de reproducir cuantitativamente las propiedades de coexistencia de la familia de los éteres, compuestos que son ampliamente utilizados como solventes. / Parallel with the increase of computer speed, in the last decade, molecular simulation techniques have emerged as important tools to predict physical properties of systems of industrial interest. These properties are essential in the chemical and petrochemical industries in order to perform process design, optimization, simulation and process control. The actual moderate cost of powerful computers converts molecular simulation into an excellent tool to provide predictions of such properties. In particular, the predictive capability of molecular simulation techniques becomes very important when dealing with extreme conditions of temperature and pressure as well as when toxic compounds are involved in the systems to be studied due to the fact that experimentation at such extreme conditions is difficult and expensive.Consequently, alternative processes must be considered in order to obtain the required properties. Chemical and petrochemical industries have made intensive use of thermophysical models including equations of state, activity coefficients models and corresponding state theories. These predictions present the advantage of providing good approximations with minimal computational needs. However, these models are often inadequate when only a limited amount of information is available to determine the necesary parameters, or when trying to reproduce complex fluid properties such as that of molecules which exhibit hydrogen bonding, polymers, etc. In addition, there is no way for dynamical properties to be estimated in a consistent manner.In this thesis, the HR and FSS techniques are combined with the main goal of extending the application of these methodologies to the calculation of the vaporliquid equilibrium and critical point of real mixtures. Before applying the methodologies to the real mixtures of industrial interest, the LennardJones fluid has been taken as a reference model and as a preliminary step. In this case, the predictions are affected only by the omnipresent statistical errors, but not by the accuracy of the model chosen to reproduce the behavior of the real molecules or the interatomic potential used to calculate the configurational energy of the system.The simulations have been performed in the grand canonical ensemble (GCMC)using the GIBBS code. Liquidvapor coexistences curves have been obtained from HR techniques for pure fluids and binary mixtures, while critical parameters were obtained from FSS in order to close the phase envelope of the phase diagrams. In order to extend the calculations to multicomponent systems modifications to the conventional HR techniques have been introduced in order to avoid the construction of histograms and the consequent need for large memory resources. In addition an alternative methodology known as the fourth order cumulant calculation, also known as the Binder parameter, has been implemented to make the location of the critical point more straightforward. In particular, we propose the use of the fourth order cumulant calculation considering two different possibilities: either the intersection of the Binder parameter for two different system sizes or the intersection of the Binder parameter with the known value for the system universality class combined with a FSS study. The development of transferable potential models able to describe the inter and intramolecular energies of the molecules involved in the simulations constitutes an important field in the improvement of Monte Carlo techniques. In the last decade, potential models, also referred to as force fields, have been developed for a wide range of compounds. One of the most common approaches for modeling hydrocarbons and other flexible molecules is the use of the unitedatoms model, where each chemical group is represented by one LennardJones center. This scheme results in a significant reduction of the computational time as compared to allatoms models since the number of pair interactions goes as the square of the number of sites. Improvements on the standard unitedatoms model, where typically a 612 LennardJones center of force is placed on top of the most significant atom, have been proposed. For instance, the AUA model consists of a displacement of the LennardJones centers of force towards the hydrogen atoms, converting the distance of displacement into a third adjustable parameter. In this thesis we have developed AUA 4 intermolecular potentials for three different families of compounds. The family of ethers is of great importance due to their applications as solvents. The other two families, thiophenes and alkanols, play an important roles in the oil and gas industry. Thiophene due to current and future environmental restrictions and alkanols due ever higher importance and presence of biofuels in this industry.

[ES] Las emisiones de CO2 en el sector transporte se han incrementado considerablemente durante los últimos años debido al desarrollo económico mundial. El crecimiento de las flotas de transporte, junto con otros factores, ha contribuido al desequilibrio del ciclo de carbono del planeta. Es por ello que el CO2 se considera un gas de efecto invernadero de origen antropogénico que debe ser reducido para evitar el calentamiento global. Las estrategias para reducir el CO2 en el sector transporte están enfocadas a la electrificación y al uso de combustibles neutros o de bajo impacto al ambiente. Sin embargo, una efectiva implementación de esta última requiere un profundo entendimiento de la combustión con tales combustibles. En la presente tesis doctoral, se ha caracterizado experimentalmente la combustión de diferentes tipos de combustibles, entre ellos, algunos de bajo impacto en emisiones de CO2 como lo son el Aceite Vegetal Hidrotratado (HVO) y dos éteres de oximetileno (OME1 y OMEx).Además, por su potencial en la reducción de contaminantes se han evaluado mezclas de diésel y gasolina y de HVO y Gas Licuado de Petróleo (LPG), lo que requirió adecuar el sistema de inyección para evitar la evaporación a lo largo de la línea. Todos estos combustibles y mezclas han sido inyectados con una tobera mono-orificio y han sido evaluados mediante técnicas de visualización a alta velocidad bajo diferentes condiciones termodinámicas típicas de un motor de encendido por compresión operando en condiciones de combustión a baja temperatura, en instalaciones con accesos ópticos. Se ha analizado el efecto de las propiedades físico químicas de estos combustibles y mezclas sobre los parámetros característicos de un chorro como lo son la longitud líquida y la penetración de vapor. La combustión ha sido evaluada mediante la caracterización del tiempo de retraso, de la liberación de calor y la longitud del despegue de la llama, que viene condicionada por el proceso de mezcla. Igualmente, el estudio de la formación de hollín en función de las propiedades del combustible y de las características del proceso de mezcla, representa un aporte importante de esta tesis. En adición a los beneficios en reducción de CO2 que brindan los combustibles y mezclas utilizados en este estudio, estos también redujeron la formación de hollín en la cámara de combustión, destacándose entre ellos los combustibles oxigenados, especialmente el OMEx que además de no formar hollín, fue el de mayor reactividad en todas las condiciones de operación evaluadas. / [CA] Les emissions de CO2 en el sector transport s'han incrementat considerablement durant els últims anys a causa del desenvolupament econòmic mundial. El creixement de les flotes de transport, juntament amb altres factors, ha contribuït al desequilibri del cicle de carboni del planeta. És per això, que el CO2 es considera un gas d'efecte hivernacle d'origen antropogènic que ha de ser reduït per evitar l'escalfament global. Les estratègies per reduir el CO2 dins el sector transport, estan enfocades a l'electrificació i a l'ús de combustibles neutres o de baix impacte ambiental. No obstant això, una efectiva implementació d'aquesta última, requereix un profund coneixement del procés de combustió d'aquests combustibles. En la present tesi doctoral, s'ha caracteritzat experimentalment la combustió de diferents tipus de combustibles, entre ells, alguns de baix impacte en emissions de CO2 com són l'Oli Vegetal Hidrotratat (HVO) i dos èters de oximetileno (OME1 i OMEx) .A més , degut al seu alt potencial en la reducció de contaminants, s'han avaluat mescles de dièsel i gasolina, i de HVO i Gas Liquat de Petroli (LPG), el que va requerir adequar el sistema d'injecció per evitar l'evaporació al llarg de la línia. Tots aquests combustibles i mescles han estat injectats amb una tovera mono-orifici i han estat avaluats mitjançant tècniques de visualització a alta velocitat a través dels accessos òptics del que disposa la instal·lació. Les diferents condicions termodinàmiques utilitzades son típiques d'un motor d'encesa per compressió operant en condicions de combustió a baixa temperatura. S'ha analitzat l'efecte de les propietats fisicoquímiques d'aquests combustibles i de les mescles sobre els paràmetres característics d'un raig com són la longitud líquida i la penetració de vapor. La combustió ha estat avaluada mitjançant la caracterització del temps de retard, de l'alliberació de calor i de la longitud de l'enlairament de la flama que ve condicionada pel procés de mescla. A més, l'estudi de la formació de sutge en funció de les propietats del combustible i de les característiques del procés de mescla, representa una aportació important d'aquesta tesi evidenciant que a més dels beneficis en reducció de CO2 que brinden tots aquests combustibles i mescles, també varen reduir la formació de sutge a la cambra de combustió, destacant-se entre ells els combustibles oxigenats, especialment el OMEx, que a més de no formar sutge, va ser el de major reactivitat en totes les condicions d'operació avaluades. / [EN] CO2 emissions in the transport sector have increased considerably in recent years due to global economic development. The growth of transport fleets, along with other factors, has contributed to the imbalance of the planet's carbon cycle. For that, CO2 is considered a greenhouse gas from anthropogenic origin that must be reduced to avoid global warming. Strategies to reduce CO2 in the transport sector are focused on electrification and the use of neutral fuels or those with a low impact on the environment. However, an effective implementation of the latter requires a deep understanding of the combustion with those fuels. In this doctoral thesis, the combustion of different types of fuels has been experimentally characterized, including some with low impact on CO2 emissions such as Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) and two oxymethylene ethers (OME1 and OMEx). Furthermore, due to their potential in reducing pollutants, blends of diesel and gasoline and HVO and Liquefied Petroleum Gas (LPG) have also been evaluated, which required adapting the injection system to avoid evaporation along the injection line. All these fuels and blends have been injected with a single-hole nozzle and they have been evaluated using high speed visualization techniques under different thermodynamic conditions typical of a compression ignition engine operating under low-temperature combustion conditions in installations with optical accesses. The effect of the physical-chemical properties of these fuels and blends on the characteristic parameters of a jet, such as the liquid length and the vapor penetration, has been analyzed. Combustion has been evaluated by characterizing the ignition delay, the heat release and the flame Lift-off length that is conditioned by the mixing process. Furthermore, the study of soot formation based on the fuel properties and the characteristics of the mixing process represents an important contribution of this thesis, showing that in addition to the benefits in CO2 reduction provided by the different fuels and blends used in this study, these fuels also reduced the soot formation in the combustion chamber, highlighting among them the oxygenated fuels, especially OMEx which, in addition to not forming soot, was the most reactive in all conditions of operation evaluated. / This research has been partly funded by the Government of Spain and FEDER under TRANCO project (TRA2017-87694-R), by the European Union’s Horizon 2020 Programme through the ENERXICO project, grant agreement n° 828947, and from the Mexican Department of Energy, CONACYT-SENER Hidrocarburos grant agreement n° B-S-69926 and by Universitat Politècnica de València through the Programa de Ayudas de Investigación y Desarrollo (PAID-01-18 and PAID-06-18). / García Carrero, AA. (2021). Experimental Study of the Fuel Effect on Diffusion Combustion and Soot Formation under Diesel Engine-Like Conditions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/179997 / TESIS