O uso de praguicidas na agricultura é uma das maiores fontes de contaminação ambiental, uma vez que tais compostos são lixiviados e disseminados em águas superficiais, subterrâneas e no solo, tornando-se um problema para a fauna, flora e para a saúde humana. Além disso, resíduos de praguicidas muitas vezes são encontrados em alimentos devido à utilização inadequada em super dosagens. Nesse sentido, faz-se necessário o desenvolvimento de técnicas analíticas de preparo de amostras apropriadas para a extração e pré-concentração desses praguicidas nos recursos hídricos e em alimentos. Dentre essas técnicas podemos destacar a microextração em fase sólida molecularmente impressa (MISPME) devido a características vantajosas como seletividade, menor consumo de solventes orgânicos, tempo reduzido de extração, baixo custo para a construção da fibra, dentre outras. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar e caracterizar uma fibra para MISPME com superfície renovável para a extração de triazóis em amostras de água e de suco de uva seguido de análise por CG-MS. De acordo com Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) os limites máximos de resíduo (LMR) para triadimenol, tebuconazol e metconazol em uva são respectivamente de 0,1, 2,0, e 1,0 mg kg-1. E o limite máximo de tolerância (LMT) de triazóis em água, estabelecido por órgãos internacionais, é de 0,1 μg L-1 para cada praguicida e de 0,5 μg L-1 para um total deles. O epoxiconazol foi selecionado como padrão interno por ser proibido na cultura de uva. Para a análise em suco de uva, a faixa analítica do método compreende de 100 μg L-1 a 2000 μg L-1 para triadimenol, tebuconazol e metconazol, com LQ de 100 μg L-1 para todos os analitos. Para análise em água, a faixa analítica do método compreende de 100 μg L-1 a 3000 μg L-1, com LQ de 100 μg L-1. O método proposto para análise de triazóis em suco de uva atendeu todas as especificações requeridas em termos de figuras de mérito. Contudo, a detectabilidade do método foi insuficiente para análises de triazóis em águas devido aos baixos limites preconizados pela legislação (0,5 μg L-1). / The use of pesticides in agriculture is a major source of environmental contamination since such compounds are leached and disseminated in surface water, groundwater and soil water, making it a problem for fauna, flora and human health. Moreover, pesticide residues are frequently found in food due to their uncontrolled use. Thus, it is necessary to develop analytical techniques of sample preparing for both pesticide extraction and concentration in water resources as well as food. Among these techniques, we can highlight the molecularly imprinted solid phase micro extraction (MISPME), due to its particular advantages as high selectivity, low organic solvent consumption, low extraction time, low cost of fiber fabrication, among others. Therefore, the present study's aim is to synthesize and characterize a new fiber for MISPME to extract triazoles from environmental and food samples followed by GC/MS analysis. According to MAPA (Ministry of Agriculture and Livestock) MRLs for grape triadimenol, tebuconazole, epoxiconazol and metconazole are respectively 0.1 mg kg-1, 2 mg kg-1 prohibited to grape culture and 1 mg kg-1. Knowing that epoxiconazole is prohibited to grape culture, it was selected as internal standard. The tolerance limit in water is established by international organizations, such as tolerance embrace a concentration of 0.1 mg L-1 for each pesticide and 0,5 mg L-1 for a total of them. For grape juice analysis, the analytical range of the method comprises from 100 μg L-1 to 2000 μg L-1 to triadimenol, tebuconazole and metconazole, with LQ of 100 μg L-1. For water analysis, the analytical range of the method comprises from 100 μg L-1 to 3000 μg L-1, with LQ of 100 μg L-1.The proposed method for triazole analyses in grape juice met all required specifications being applied with confidence. However, the detectability of the method was insufficient for the analyses of triazoles in water samples due to the low tolerance limits. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

Neste trabalho, foi desenvolvido um método de pré-concentração de íons Cd2+ usando sistema de análise por injeção em fluxo (FIA) acoplado com espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS). Neste sistema, íons Cd2+ são adsorvidos em uma mini coluna recheada com o material adsorvente composto de sílica modificada com óxido de alumina e óxido de nióbio (SiO2/Al2O3/Nb2O5) com posterior eluição com HCl 1,0 mol L-1. A síntese do óxido misto SiO2/Al2O3/Nb2O5 foi realizada via processo sol-gel. A caracterização do adsorvente foi feita utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Infravermelho (IV). Os parâmetros experimentais associados ao sistema foram estudados por meio de análise multivariada usando planejamento fatorial completo 24 e matriz de Doehlert. Fatores como concentração do tampão (Tris HCl = 0,09 mol L-1), vazão de pré-concentração (5,0 mL min-1), pH (8,64) e massa de adsorvente (100,0 mg) foram otimizados. A capacidade adsortiva do material adsorvente foi avaliada por meio de isotermas de adsorção, sendo encontrado o máximo de adsorção de 17,88 mg g-1. Foram realizados estudos de interferência a fim de verificar quais íons poderiam interferir na adsorção de Cd+2 no adsorvente SiO2/Al2O3/Nb2O5. Os íons avaliados foram SO4 2-, Cl-, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Pb2+, nas proporções de 1:1, 1:10 e 1:100 analito/interferente (m/m), onde somente foi observada interferência para os íons Pb2+ na proporção 1:100 (m/m). O método proposto apresentou fator de pré-concentração de 18,44 vezes, índice de consumo de 1,08 mL, freqüência analítica de 14 h-1, eficiência de concentração de 4,33 min-1 e limites de detecção e quantificação de 0,19 e 0,65 μg L-1, respectivamente. / In this work, a preconcentration method for Cd2+ ions using flow injection analysis (FIA) coupled with flame atomic absorption spectrometry (FAAS) was developed. In this system, Cd2+ ions are adsorbed onto a minicolumn packed with the adsorbent material based on modified silica with niobium (V) oxide and alumina (SiO2/Nb2O5/Al2O3) with further elution with 1.0 mol L-1 HCl. The synthesis of mixed oxide SiO2/Al2O3/Nb2O5 was carried out by sol-gel process. The characterization of the adsorbent was carried out using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Infrared (IR). The experimental parameters associated to the system were studied by means multivariate analysis using 24 full factorial design and Doehlert matrix. The factors buffer concentration (Tris HCl = 0.09 mol L-1), preconcentration flow (5.0 mL min-1), pH (8.64) and adsorbent mass (100.0 mg) were optimized. The adsorptive capacity of the material was evaluated by adsorption isotherms, where the maximum adsorption was found to be 17.88 mg g-1. Studies were performed to verify which ions could interfere in the Cd2+ adsorption on SiO2/Al2O3/Nb2O5 adsorbent. The ions evaluated were SO42-, Cl-, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Pb2+ in the ratio 1:1, 1:10 and 1:100 (m/m) analyte/interferent. The proposed method showed preconcentration factor of 18.44 times, consumption index of 1.08 mL, sample throughput of 14 h-1, concentration efficiency of 4.33 min-1 and limits of detection and quantification of 0.19 and 0.65 μg L-1, respectively.

Um polímero de impressão molecular restrito à ligação de macromoléculas por meio de revestimento com albumina (do inglês “restrict access moleculary imprinted polymer coated with albumine” – RAM-MIP-BSA) foi sintetizado para a análise de clorpromazina em plasma humano por injeção direta em cromatografia líquida bidimensional. Primeiramente foram colocados no meio reacional o ácido metacrílico como monômero funcional, o etileno glicol dimetacrilato como agente de ligação cruzada, a 2,2 – azo isobutironitrila como iniciador radicalar, a clorpromazina como molécula modelo e o clorofórmio como solvente. O sistema foi mantido sob agitação por 60 minutos a 60°C. Depois, adicionou-se ao meio reacional hidróxi etil metacrilato e glicidil metacrilato como monômeros hidrofílicos. Após 24 h o polímero foi recolhido, lavado, tamisado e recoberto com albumina utilizando-se glutaraldeído como agente reticulante bifuncional. O RAM-MIP-BSA foi empacotado em uma pré-coluna de HPLC (high performance liquid chromatography) de 1 cm e sua capacidade de eliminação de macromolécula foi testada obtendo-se eliminação superior a 99%. Para os demais testes a pré-coluna foi utilizada em sistema de cromatografia líquida bidimensional. A amostra é injetada e as macromoléculas são eliminadas enquanto o analito é retido. Num segundo estágio o analito é eluído e conduzido para coluna analítica. Água ultrapura e uma solução de acetonitrila:tampão acetato de sódio 0,2 mol L-1 pH 4,1 45:55 (v/v) foram empregadas como fase de extração e fase móvel respectivamente. As análises foram executadas utilizando-se um detector UV/Vis a 313 nm. Para validação analítica da clorpromazina foi utilizando um pool de amostra de plasma humano de diferentes indivíduos voluntários, fortificadas em oito níveis de concentração, contemplando assim o intervalo terapêutico de 50-300 μg L-1 segundo a FDA. O método foi linear na faixa de 30-350 μg L-1, com r > 0,99 e limite de quantificação de 30,0 μg L-1. A precisão e exatidão intra-dias e inter-dias foram avaliadas com base no desvio padrão relativo (DPR) e no erro relativo (E) respectivamente e todos os resultados foram inferiores a 15% de acordo com a FDA. A recuperação foi de 80%. / A restrict access moleculary imprinted polymer coated with albumin (RAM-MIPBSA) has been synthesized and used for direct analysis of chlorpromazine from human plasma by using bidimensional liquid chromatography. The synthesis was carried out in three steps. First, methacrylic acid (functional monomer), ethylene glycol dimethacrylate (cross-linker), 2,2 azoisobutironitrile (initiator) and chlorpromazine were dissolved in chloroform and the mixture was maintained at 60°C during 60 min. In the second step, 2-hydroxy ethyl acrylate and glycidil (both hydrophilic co-monomers) were added into the flask and the synthesis was processed during 24h at 60°C. The obtained polymer was washed several times and coated with bovine serum albumin by using glutaraldehide as cross-linker. The material presented a macromolecules elimination ability larger than 99%. It was packed in a column (4.4 x 10 mm) and used in a column switching system. Deionized water and 45:55 (v/v) acetonitrile:sodium acetate buffer (pH=4.1) were employed as extraction solvent and mobile phase, respectively. The analytical curve was built using a human plasma pool of different volunteers, added with the drug in 8 different concentrations. The method has shown to be linear in the range from 30 to 350 mg L-1, with r >0.99 and quantification limit of 30 mg L-1. Precision and accuracy were evaluated by using relative standard deviation and relative error, respectively, and all the results are in accordance with FDA recommendations. Additionally, good recoveries and selectivity were also obtained.

O presente trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar o desempenho de um polímero de impressão molecular magnético (MMIP – magnetic molecularly imprinted polymers) na extração seletiva de nicotina e cotinina em amostras de urina, com posterior análise por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). Para tal, nanopartículas de Fe3O4 foram preparadas pelo método de co-precipitação com posterior modificação da sua superfície por silanização, que envolve a estabilização com tetraetilortosilicato (TEOS) seguida da funcionalização com 3-​(Trimethoxysilyl)​propyl methacrylate (MPS). O MIP foi sintetizado sobre as nanopartículas magnéticas pelo método de polimerização por precipitação, empregando-se nicotina, ácido metacrílico, etileno glicol dimetacrilato, ácido 4,4’-azobis(4-cianovalérico), e acetonitrila como molécula modelo, monômero funcional, agente de ligação cruzada, iniciador radicalar e solvente de síntese, respectivamente. As partículas sintetizadas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura – MEV, Microscopia de Força Atômica – AFM, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier - FT-IR, Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X - EDS e Análise Termogravimétrica – TGA. O MMIP foi empregado na extração em fase sólida dispersiva de nicotina e cotinina em urina, empregando-se um imã externo para separar as partículas da amostra. O extrato foi analisado por GC-MS, operado no modo SIM e as relações m/z monitoradas foram 84, 133 e 162 para a nicotina e 98, 147 e 176 para a cotinina. A faixa analítica foi de 0,1 a 3,0 mg L-1 (r >0,99), com limite de quantificação (LQ) de 0,1 mg L-1 para ambos analitos. As precisões intra e interdia (na forma de desvio padrão relativo) foram menores que 20 % para o LQ e menores que 15% para os demais pontos; e as exatidões intra e inter dia (na forma de erro relativo) ficaram compreendidas entre ± 9%. O método foi empregado na análise de nicotina e cotinina em quatro amostras de urina de fumantes. Os valores obtidos para cotinina encontram-se na faixa de 0,19 a 0,28 mg L-1, enquanto que a nicotina foi detectada em concentrações menores que o LQ. Assim, o método mostrou-se adequado para monitorização da exposição ao tabaco, já que a cotinina é o bioindicador mais indicado para esta finalidade. / In this study, a magnetic molecularly imprinted polymer (MMIP) was synthesized, characterized and used in the selective extraction of nicotine and cotinine from urine samples followed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis. Fe3O4 nanoparticles were prepared by the co-precipitation method using FeCl3.6H2O, FeCl2.4H2O and ammonia. After, the particles were silanized/stabilized with tetraethyl orthosilicate (TEOS), and functionalized with 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MPS). The MIP has been prepared on the magnetic nanoparticles by the precipitation polymerization method, using nicotine, methacrylic acid, ethylene glycol dimethacrylate, 4,4′-Azobis(4-cyanovaleric acid) and acetonitrile as template, functional monomer, cross-linker, initiator and solvent, respectively. The materials were characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, energy dispersive X-ray spectrometry and thermogravimetry. All the characterization results confirmed the nature of the Fe3O4 nanoparticles, as well as their subsequent treatments with TEOS, MPS and the MIP synthesis. The particles were used to extract nicotine and cotinine from urine samples in a dispersive solid phase extraction procedure employing an external magnet to separate the particles from the sample. The extracts were analyzed by GC-MS. Selective ion monitoring (SIM) mode was used and three ions in a group at m/z 162, 84, 133, and m/z 176, 147, 98 were used to monitor nicotine and cotinine, respectively. The analytical range was 0.1 to 3.0 mg L-1 (r > 0.99), with a limit of quantitation (LOQ) of 0.1 mg L-1 for both analytes. The intra- and interday precision (as RSD) were less than 20% for the LOQ and less than 15% for other points; and intra- and inter day accuracies (as relative error) were within ± 9%. The method was employed to analyze nicotine and cotinine in four smokers' urine samples. The cotinine concentrations ranged from 0.19 to 0.28 mg L-1, whereas the nicotine was detected in concentrations lower than LOQ. Thus, the method was suitable for tobacco exposure monitoring, once the cotinine can be considered the most suitable biomarker for this purpose. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A poluição de corpos d´água por metais pesados é um problema mundial, mas particularmente importante em países que apresentam atividades intensas de mineração, como o Brasil. Os contaminantes, sobretudo aqueles conhecidos como metais pesados, podem apresentar toxicidade altíssima, como é o caso do cromo hexavalente, do cádmio, chumbo e outros. Diante desse quadro, esforços para o aprimoramento de técnicas de remoção de cátions de água são necessárias e podem ter impacto positivo na Saúde Pública e em outras áreas. Diante do exposto o projeto se propõe a produzir materiais poliméricos (orgânicos) sob medida e otimizados para a remoção de cátions de metais de transição de soluções aquosas. Para a síntese desses materiais foram usadas técnicas de polimerização via radical livre e controlada, com o intuito de otimizar a capacidade de remoção. Os polímeros tiveram como base o ácido poli(metacrílico) que tem alto poder de adsorção de cátions. Paralelamente foi criado um sistema de remoção de cátions de solução aquosa usando polímeros confinados em membranas de diálise. A influência da massa molar média, do tipo de síntese e da presença do comonômero metacrilamida foi estudada. Para o estudo da capacidade máxima de remoção de Cu(II) e Cd(II), os parâmetros temperatura, pH da solução, velocidade e tempo de agitação foram fixados. A capacidade máxima de remoção dos íons de Cu(II) variou entre 1,36 mmol.g-1 a 1,65 mmol.g-1, e para os íons de Cd(II) variou entre 1,13 mmol.g-1 a 1,55 mmol.g-1. A partir dos resultados foi possível observar uma relação positiva entre a massa molar média das cadeias e a capacidade de ligação aos cátions metálicos. A presença de metacrilamida na cadeia polimérica teve uma influência negativa na ligação com cádmio, mas pouca influência na ligação com o cobre. A partir desses estudos foi possível concluir que os polímeros sintetizados e imobilizados em sacos de diálise são eficientes na remoção de íons de Cu(II) e de Cd(II) de soluções aquosas. Destaca-se, além da eficiência, a praticidade do uso do método desenvolvido. / New methods for heavy metal removal from aqueous solutions are necessary, particularly for regions where mining and other activities involving such toxicants are typical. The use of membrane-based methods in combination with polymers able to bind ions is a very efficient and easy way to remove toxic and undesirable ions from aqueous solutions. Herein, a new method for ion removal is presented. Solutions of different polymers based on polymethacrylic acid (PMAA) were entrapped in a dialysis sack, so that only the small ions can flow through the membrane and bind to the polymer inside. The polymers were synthesized by free radical polymerization (FRP) and the controlled radical polymerization method, RAFT. FRP and RAFT PMAA homopolymers were tested in removal assays as well as a PMAAM-methacrylamide copolymer. All materials were able to remove Cu(II) and Cd(II) from buffered aqueous solution (pH=5.7). The best result, obtained with PMAA-CRP, reached 94.8 mg of Cu(II) and 134.1mg of Cd(II) bound per gram of polymer. The better result for the FRP polymer may be due to its higher molar mass, although more studies are necessary to confirm that. The copolymer showed the lowest binding due most probably to its reduced negative density on the chain. The binding process is described as due to ion exchange, since the PMAA is considered a condensed polymer at the conditions studied. Because is a passive method, the removal system developed is, in principle, more convenient and energy efficient than other alternatives to be used in real conditions. / Programa Institucional de Bolsas de Pós-Graduação - PIB-PÓS

Eletrodos quimicamente modificados têm sido alvo de estudo na busca por novos e melhores sensores eletroquímicos. Os óxidos condutores transparentes, como o óxido de estanho dopado com flúor (FTO), apresentam condutividade elétrica comparável à dos metais e tem sido estudados como candidatos a novos sensores. Neste trabalho, o FTO foi modificado por eletrodeposição de ouro por meio da técnica de voltametria cíclica, a partir de solução de ácido cloro-áurico. Diferentes eletrodos foram produzidos variando-se o número de ciclos de eletrodeposição. Foram feitas microscopias eletrônicas de varredura, difratometria de raios X e espectroscopias de impedância eletroquímica para se caracterizar os eletrodos quimicamente modificados. A partir dessas análises, foi possível caracterizar os comportamentos resistivos, capacitivos e difusionais dos eletrodos e relacionar essas características com o número de ciclos de eletrodeposição. Dentre os materiais produzidos, aquele com 100 ciclos de eletrodeposição apresentou a maior eficiência como sensor eletroquímico, pois apresentou, entre outras características, a menor impedância global, padrões cristalinos de difração de raios X, aglomerados de tamanhos nanométricos e a maior capacidade de adsorção (rugosidade). Esse eletrodo foi testado quanto à capacidade de detecção dos pares paracetamol/cafeína e ácido úrico/dopamina; os resultados apontam seletividade, diminuição dos potenciais de oxidação das espécies (0,58V e 0,97V vs. ECS para paracetamol e cafeína e 0,22 V e 0,47 V vs. ECS para dopamina e ácido úrico, respectivamente) e baixos limites de detecção (0,82 e 0,052 mol.L-¹ para paracetamol e cafeína e 0,27 e 1,01 mol.L-¹para ácido úrico e dopamina, respectivamente). / Chemically modified electrodes have been explored to obtain new and better electrochemical sensors. Transparent conductive oxides, such as fluorine-doped tin-oxide (FTO), show electrical conductivity comparable to metals and are being studied as candidates for new sensors. In this work, FTO was modified by gold electrodeposition using cyclic voltammetry (CV) and a chlorine-auric acid solution. A set of different materials were produced, varying the number of cycles on CV. The chemically modified electrodes were characterized by: scanning electron microscopy, X-ray diffraction and electrochemical impedance spectroscopy. From these results, it was possible to evaluate the resistive, capacitive and diffusional aspects and to make a relationship between these parameters and the number of electrodeposition cycles. Among the produced electrodes, the one with 100 cycles presented the best behavior, the lowest global impedance, crystal patterns from DRX, nanometric clusters and the greater adsorption capacity, showing better quality for an electrochemical sensor. The electrode was tested for detection of paracetamol/caffeine and uric acid/dopamine; the results are good selectivity, decreased oxidation potential (0.58 V and 0.97 V vs. SCE, for paracetamol and caffeine; 0.22 V and 0.47 V vs. SCE, for dopamine and uric acid, respectively) and low detection limits (0.82 and 0.052 mol.L-¹ for paracetamol and caffeine; 0.27 and 1.01 mol.L-¹ for uric acid and dopamine, respectively).

Nanotubos de carbono de acesso restrito (RACNTs) foram sintetizados e empregados como adsorventes para a extração/pré-concentração de Pb²+ diretamente de amostras de soro humano. Os RACNTs desenvolvidos foram capazes de excluir 100% das proteínas das amostras além de apresentarem boa capacidade de extrair/pré-concentrar íons Pb²+. As propriedades de superfície do material foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS), estudos de cinética de adsorção e estudos de exclusão de proteínas. O material permitiu o desenvolvimento de um novo método para determinação direta de Pb²+ em amostras de soro humano, usando extração/pré-concentração em fase sólida “on-line” acoplado a técnica espectrometria de absorção atômica com nebulização térmica em tubo metálico aquecido na chama (TS-FF-AAS). Em condições experimentais otimizadas, o limite de detecção do método foi de 2,1 µg.L-¹ com fator de enriquecimento de 5,5 e a precisão inter e intra dias foram menores que 8,1% (RSD). Os ensaios de exatidão apresentaram recuperações entre 89,4 a 107,3% na extração direta de Pb²+ das amostras de soro humano sem qualquer tratamento prévio. O material disposto na coluna pode ser usado por mais de 200 extrações sequenciais em amostras de soro humano, sem perda de sua capacidade de exclusão de proteínas e extração de Pb²+. / Restricted access carbon nanotubes (RACNTs) were synthesized and used as sorbent for the Pb²+ extraction/preconcentration directly from human blood serum samples. The RACNTs were able to exclude 100% of the protein percolated through it, as well as to extract/pre-concentrate Pb²+. The surface properties of the material were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), adsorption kinetics studies and studies of excluded proteins. The material allowed the development of a novel method for direct Pb²+determination in human serum samples using an “on-line” solid phase extraction system coupled to thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry (TS-FF-AAS). In the optimized experimental conditions, the detection limit was 2.1 mg L-¹ with an enrichment factor of 5.5. The inter-and intra-day precisions for Pb²+ were less than 8.1% (RSD). The accuracy tests showed recoveries between 89.4 and 107.3% for the direct extraction of Pb²+ from blood serum sample, without any pretreatment. The material disposed in the column can be used for more than 200 sequential extractions in human serum samples, with no loss of protein capacity exclusion extraction and Pb² +.

Nos últimos anos a demanda de energia tem crescido gradativamente, sendo a principal fonte de energia os combustíveis fósseis. Porém, estes aumentam a concentração de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera – sendo o CO2 o principal responsável do aquecimento global. Uma das alternativas que vem sendo investigada nos últimos anos são os chamados metal-organic frameworks (MOFs), estruturas formadas por íons ou clusters de metais unidos por ligantes orgânicos com alta porosidade. Como os líquidos iônicos (LI) vêm sendo também estudados para captura de gases, foi desenvolvido um estudo teórico-experimental de compósitos formados por MOFs e líquidos iônicos com o objetivo de investigar o potencial de aplicação destes materiais na captura de gases. Foram sintetizados e caracterizados por diferentes técnicas dois novos compósitos –formados pela MOF-5 e o líquido iônico BMIm[BF4] e outro formado pela MIL-53(Cu) e BMIm[BF4]. Foram também realizados cálculos de DFT a fim de verificar as interações entre estes compósitos e gases distintos. Foi verificada a formação de um novo análogo da MIL-53 (Cu), que apresentou maior capacidade de captura de CO2 do que a MIL-53 (Cu) e que apresentou estabilidade frente à agua. Foi também obtido um novo compósito formado pela MOF-5 no BMIm[BF4] que também apresentou estabilidade frente à agua. Já para os resultados teóricos obtidos, foi verificado que a MOF-5 apresentou grande instabilidade frente à agua, sendo este fator já verificado experimentalmente. Devido ao alto custo computacional, foram realizados, baseado na literatura, cálculos envolvendo o cluster de ambas as MOFs, o ligante das mesmas, o líquido iônico em questão e gases distintos. Foi verificada a magnitude das interações entre o ligante e os gases, sendo que novamente a maior interação foi com a água. Foi também verificado que, após a adição do LI nos sistemas, aumentou-se a seletividade na adsorção dos gases, sendo que a maior interação foi com o SO2, favorecendo a adsorção deste gás e diminuindo a afinidade pela água destas MOFs. Desta forma, foi possível verificar que a adição de LI na síntese dos compósitos aumentou a seletividade por outros gases e diminuiu a afinidade pela água, mostrando seu grande potencial industrial de aplicação. / In the last years the energy demand has grown directly, being the main source of energy fossil fuels. However, they raise the concentration of greenhouse gases in the atmosphere – being the CO2 the main responsible for the global warming. One of the alternatives that has been investigated over the past years are the metal-organic frameworks (MOFs), structures formed by ions or clusters of metals bonded by organic ligands with high porosity. Since the ionic liquids (IL) has also been studied for gases capture, it was developed a theoretical-experimental study of composites formed by MOFs and ionic liquids with the goal of investigate the application potential of these materials for gases capture. It was synthesized and characterized by different techniques two new composites – formed by MOF-5 and the ionic liquid BMIm[BF4] and another one formed by MIL-53 (Cu) and the BMIm[BF4]. It was also performed DFT calculations towards determine the interactions between these composites and distinct gases. It was verified the formation of a new analogue of MIL-53 (Cu) that presented larger capacity in the capture of CO2 that MIL-53 (Cu) and presented water stability. It was also obtained a new composite formed by MOF-5 in the BMIm[BF4] that also presented water stability. For the theoretical results obtained, it was verified that the MOF-5 presented large water instability that was already verified experimentally. Due to the high computational cost, it was performed, based on the literature, calculations involving the cluster of both the MOFs, the ligand of them, the ionic liquid and distinct gases. It was verified the magnitude of the interactions between the ligand and the gases, being that again the biggest interaction was with water. It was also verified that, after the addition of IL in the systems, the selectivity in the adsorption of the gases was raised, being the largest interaction with SO2, favoring the adsorption of this gas and decreasing the affinity for water by these MOFs. Therefore, it was possible to verify that the addiction of IL in the synthesis of the composites raised the selectivity for others gases and decreased the water affinity, showing its great industrial potential of application. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Desde as antigas eras o planeta Terra tem passado por diversas variações de temperatura, sendo que estas mudanças estão intimamente ligadas a concentração de gases de efeito estufa na atmosfera. Porém, a partir da revolução industrial houve um aumento exponencial das emissões de gases de efeito estufa, gerando assim um aumento de temperatura acima do esperado. Diversos estudos têm sido realizados a fim de se desenvolver métodos para captura destes gases, um dos métodos mais utilizados atualmente são as soluções aquosas de monoetanolamina, contudo esta tecnologia apresenta algumas desvantagens como um alto impacto ambiental e um custo energético elevado, desta maneira novos métodos têm sido propostos. Os Líquidos Iônicos (LIs) têm sido considerados uma tecnologia promissora na captura de CO2, sendo este um dos objetos de estudo deste trabalho. Foram investigados os efeitos do CO2 sobre as propriedades de transporte do líquido iônico 1-Etil-3-Metil-Imidazólio bis(trifluorsulfonil)imida ([C2mim][Tf2N]) e o ambiente local de interação do CO2 no LI. Foi observado uma fluidização no líquido iônico causado pela presença do gás entre as estruturas do cátion e do ânion, proporcionando um efeito de blindagem na interação cátion-ânion o que resultou na diminuição da interação e aumento da mobilidade das espécies no meio. A absorção do dióxido de carbono pela monoetanolamina (MEA) é feita através da reação do gás com o grupamento amina, e favorecer a exposição deste grupamento pode gerar uma melhor cinética de reação. Assim, estudou-se neste trabalho a diluição da monoetanolamina em acetonitrila (ACN) a fim de se observar a diminuição do número de ligações de hidrogênio e uma maior exposição do grupamento amina. Contudo foi observado que a diluição da monoetanolamina pode intensificar as interações intermoleculares e diminuir as distâncias das ligações de hidrogênio e consequentemente favorecer a geometria gauche da molécula. Recentes estudos mostram que uma maior população de MEA nesta geometria torna o sistema mais básico e consequentemente mais favorável a reação com o CO2. / Since the ancient times the Earth has gone through several temperature changes, and these changes are closely linked to the concentration of greenhouse gases in the atmosphere. However, since the industrial revolution there was an exponential increase in emissions of greenhouse gases, thereby generating a temperature rise higher than expected. Several studies have been conducted to develop methods to capture those gases. One of typical methods presently used are aqueous solutions of monoethanolamine, however this technology has some disadvantages as a high environmental impact and high energy cost, thus new methods have been proposed. Ionic liquids (ILs) have been considered a promising technology for capturing CO2, which is one of the objects of study of this work. The effects of CO2 on the transport properties of the ionic liquid 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium bis (trifluorsulfonil) imide ([C2mim] [Tf2N]) and the local environment of interaction of CO2 in LI was investigated. A fluidization was observed in the ionic liquid caused by the gas present between the cation and anion structures by providing a shielding effect on cation-anion interactions resulting in decreased interaction and increased mobility of species in the environment. The absorption of carbon dioxide by the monoethanolamine (MEA) is made through gas reaction with the amine grouping, and to facilitate exposure of this grouping can generate a better reaction kinetics. Thus, we studied in this work dilution of monoethanolamine in acetonitrile (ACN) in order to observe the decrease in the number of hydrogen bonds and increased exposure of the amine grouping. However, it was observed that dilution of monoethanolamine can enhance the intermolecular interactions and decrease the distances of the hydrogen bonds and therefore favor the gauche geometry of the molecule. Recent studies show that a larger population of MEA this geometry makes the basic system and consequently more favorable reaction with CO2. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCELA FONSECA SANTOS.pdf: 9541691 bytes, checksum: cda612cefc649c654daa2df68947cff4 (MD5) Previous issue date: 2014-07-29 / The study of chloroacetamides has gained economic and technological importance;several researchers have been seeking to improve agricultural practices with the use of herbicides. Thus, the inclusion of computational chemistry to the development of products for the agribusiness might promote great qualitative and quantitative advances in the scientific research. Therefore, interest was raised in studying the conformational analysis of certain chloroacetamides, both in isolated phase and in solution. The objective was to carry out conformational analysis of the chloroacetamides: allidochlor, dichlormid, CDEA, DCCMA, CDCA, pethoxamid, propachlor, acetochlor and dimethenamid, using theoretical calculations and the NMR and IR spectroscopy. The SEP3D theoretical calculations were developed using HF/6-311G. The most stable geometries were stabilized at the level of the theory B3LYP/cc-pVDZ with the program GAUSSIAN 03. PCM calculations were carried out to evaluate the most stable conformations on the polarity of the medium. NBO calculations provided information about the interactions. Infrared and coupled 13C Nuclear Magnetic Resonance spectra were obtained with different solvents. The results revealed agreement when compared to the structures obtained through the theoretical calculation, according to the PCM solvation model. The infrared spectra revealed that the econvoluted carbonyl band related to the conformer with the highest dipole moment value was better favored when the medium polarity increased. Through the 1JCH coupling constants obtained from the 13C coupled NMR spectra, changes occurred in the conformational populations according to the solvent variation. With the aid of MPEs, it was possible to demonstrate, in the more stable conformers, which regions presented higher and lower electronic density, possible action sites. / Estudos de cloroacetamidas vêm ganhando importância econômica e tecnológica, vários pesquisadores têm buscado aperfeiçoar os sistemas de cultivo com aplicação de herbicidas, deste modo, a inserção da química computacional no desenvolvimento tecnológico de produtos voltados ao agronegócio poderá proporcionar um grande avanço qualitativo e quantitativo na pesquisa científica, com isso, surgiu o interesse no estudo conformacional de algumas cloroacetamidas em fase isolada e em solução e também avaliar os fatores que possam estar envolvidos na maior estabilidade dos mesmos. O objetivo foi realizar a análise conformacional das cloroacetamidas alidocloro, diclormid, CDEA, DCCMA, CDCA, petoxamida, propacloro, acetocloro e dimetenamida, utilizando cálculos teóricos e as espectroscopias de RMN e IV. Os cálculos teóricos da SEP3D foram realizados utilizando HF/6-311G. As geometrias mais estáveis foram otimizadas em nível de teoria B3LYP/cc-pVDZ, com o programa GAUSSIAN 03. Foram realizados cálculos PCM para avaliar as conformações mais estáveis sobre a polaridade do meio. Foram realizados cálculos de NBO, que forneceram informações a respeito das interações. Os espectros no infravermelho e de ressonância magnética nuclear de 13C acoplado foram obtidos em diferentes solventes. Os resultados experimentais mostraram concordância quando comparados às estruturas obtidas por cálculos teóricos, segundo o modelo de solvatação PCM. Para os espectros no infravermelho foi possível verificar que a banda da carbonila deconvoluída referente ao confôrmero com maior valor de momento de dipolo apresentou maior favorecimento à medida que se elevava a polaridade do meio. Através das constantes de acoplamento 1JCH, obtidas dos espectros de RMN de 13C acoplado, ocorreram mudanças nas populações conformacionais com a variação do solvente. Com auxílio dos MPEs, foi possível demonstrar nos confôrmeros mais estáveis quais as regiões de maior e menor densidade eletrônica, possíveis sítios de ação.