Este trabalho de mestrado descreve a avaliação do emprego do TiO2, obtido por diferentes rotas de sínteses e do TiO2 P25 ambos modificados superficialmente com prata e cobre, como catalisador no processo de fotocátalise heterogênea visando a degradação de fenol e efluentes industriais, especificamente efluentes fenólicos. A deterioração dos recursos hídricos é uma das maiores preocupações da sociedade moderna. Dentre os principais responsáveis pela diminuição sistemática na qualidade dos sistemas aquáticos, destacam-se os compostos orgânicos poluentes presentes em efluentes industriais. Dentre esta vasta gama de compostos, os fenóis mostram-se especialmente deletérios ao meio ambiente, devido a sua elevada toxicidade, tendência a bioacumulação e grandes quantidades em que são gerados pelos mais diversos tipos de atividades produtivas. Este trabalho avaliou a aplicação do TiO2 sintetizado pelos métodos de sol-gel e precipitação homogênea na degradação de fenol e no tratamento de efluentes industriais fenólicos. De um modo geral, após 90 minutos de tratamento estes materiais permitiram uma redução de 90% no teor de fenol e de 30% na concentração de carbono orgânico total. Estes resultados são superiores aos obtidos empregando-se TiO¬2 P25 (material comercial mais utilizado neste tipo de processo). A aplicação destes materiais sintetizados na remediação de uma matriz real complexa (efluente industrial) também mostrou uma melhoria na redução de fenol (cerca de 16%) em comparação ao catalisador comercial. Além da síntese do TiO2, também avaliou-se a modificação da superfície das partículas deste semicondutor com prata e cobre visando mais uma vez um aumento na eficiência do processo de fotodegradação. A deposição de prata ou cobre nas partículas do TiO2 P25 promoveu um aumento na capacidade de redução média de fenol e carbono orgânico deste poluente de 15 e 45%, respectivamente. A modificação superficial do TiO2 sintetizado tanto por sol-gel quanto por precipitação homogênea gerou um aumento médio na eficiência catalítica do semicondutor de 30% na mineralização de fenol e 98% na redução da concentração inicial desta espécie. Aplicando estes catalisadores modificados no tratamento do efluente fenólico houve um aumento na mineralização de 32% e uma redução na concentração inicial de fenol de 98% do efluente fenólico. De maneira geral a síntese do TiO2 e a modificação superficial das partículas do catalisador com prata e cobre mostraram-se bastante promissoras para uma futura aplicação destes materiais na remediação de efluentes fenólicos. / This work describes the evaluation of TiO2, obtained from different synthesis routs and superficially modified with silver and copper, as the catalyst in the heterogeneous photocatalysis process to promote phenol degradation and industrial effluents remediation, specifically phenolic effluents. The deterioration of water resources is one the greatest concerns of modern society. Among many responsible for the systematic decreases in the aquatic systems quality, special attention has been give to the organic pollutant compounds presents in the industrial effluents. Among this wide range compounds, the phenols have been showed many deleterious effect to the environment, especially because their high toxicity, bioaccumulation tendency and large generation by several types of productive activities. This work evaluated the application of TiO2, synthesized by sol-gel and precipitation methods, for phenol degradation and phenolic industrial effluent treatment. In general, after 90 minutes of treatment, these materials allowed to rich a reduction of 90% in the phenol content and of 30% in the total organic carbon concentration. These results were superior those obtained using TiO2 P25 (commercial material usually employed in this kind of treatment). The application of these synthesized materials in the remediation of a real complex matrix (industrial effluent) also showed an improvement in the phenol reduction (about 16%) in comparison with the commercial catalysis. Besides the TiO2 synthesis, the semiconductor surface modification with silver and copper was also evaluated aiming to increase the photodegradation process efficiency. The silver and copper deposition on TiO2 P25 particles promoted an increase of 15 and 45% in average capacity of phenol and organic carbon reduction, respectively. The superficial modification of TiO2 synthesized either for sol-gel or precipitation allowed an average improvement in the catalytic efficiency of 30% for phenol mineralization and 98% to phenol concentration reduction. It was observed an increase of 32% in the mineralization and of 98% in the phenol content reduction applying these modified catalysis in the treatment of a phenolic effluent. In general, the synthesis of TiO2 and its superficial modification with silver and copper have showed a promising alternative to allow a future application of these catalysts in the phenolic effluents remediation.

O isosorbídeo, juntamente com o ácido láctico, é considerado importante monômero para a preparação de materiais poliméricos derivados de fontes renováveis. O presente trabalho descreve a aplicação de catalisadores de alta eficiência na síntese de poliésteres derivados de fontes renováveis. Diésteres alifáticos, isosorbídeo, lactídeo, 2-etilhexanoato de estanho II (SnOct2), triflato de itérbio [Yb(OTf)3] e triflato de ítrio [Y(OTf)3], foram utilizados como reagentes para a produção dos polímeros em estudo. O catalisador de estanho, por ser o mais comum na literatura para esse tipo de sistema, foi utilizado como referência para a aplicação dos catalisadores de alta eficiência derivados de ítrio e itérbio. A estratégia inicial adotada para a obtenção da maior massa molar possível dos polímeros foi a execução de um planejamento fatorial para avaliação de como três variáveis principais, temperatura, tempo reacional e quantidade de catalisador influenciam o processo de polimerização. Uma vez determinada a direção a ser seguida no processo de polimerização, ajustes empíricos baseados em dados e observações experimentais foram feitos com a finalidade de se otimizar as condições reacionais. Os produtos obtidos foram caracterizados por cromatografia por exclusão de tamanho, ressonância magnética nuclear de 1H e 13C, espectroscopia no infravermelho, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica e espectrometria de massas. Catalisadores de alta eficiência foram utilizados na preparação de poliésteres de alta massa molar, sintetizados a partir de lactídeo, diésteres alifáticos e diol secundário estericamente impedido, o isosorbídeo. Polímeros ramificados inéditos foram obtidos e um novo mecanismo reacional proposto, permitindo uma melhor compreensão sobre o sistema de policondensação para derivados de isosorbídeo. / The isosorbide and lactic acid are considered important monomers from renewable sources for the preparation of biodegradable materials. The present study describes the use of high performance catalysts applied in the synthesis of polyesters from renewable sources. Aliphatic diesters, isosorbide, lactide, tin(II) 2-ethylhexanoate, ytterbium triflate and yttrium triflate were used as starting materials for producing the polymers under study. The tin catalyst, being most common in the literature for this type of system, was used as reference for application of high performance catalysts derived from ytterbium and yttrium. The initial strategy adopted to obtain the reaction conditions to reach the highest molar mass of the polymers was the implementation of an experimental design in order to evaluate how the three main variables - temperature, reaction time and amount of catalyst- influence the polymerization process. Once the direction of the polymerization process was determined based on experimental observations, further empirical adjustments were made in order to optimize the reaction conditions. The products obtained were characterized by size exclusion chromatography, 1H and 13C nuclear magnetic resonance, infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and mass spectrometry. High efficiency catalysts were used in the preparation of high molecular weight polyesters derived from lactide, aliphatic diesters and sterically hindered diol, the isosorbide. Novel branched polymers were obtained and new mechanism was suggested, allowing a better understanding of the polycondensation reaction for isosorbide derived polymers.

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Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Química, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Joaquim Luís Bernardes Martins de Faria

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José Luís Cabral da Conceição Figueiredo

Tese de doutoramento. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000422760-Texto+Completo-0.pdf: 1667027 bytes, checksum: 3a4e17bc0587e9fb62a27ed8ef767155 (MD5) Previous issue date: 2010 / Uridine phosphorylase (UP) is a key enzyme in the pyrimidine salvage pathway, catalyzing the reversible phosphorolysis of uridine to uracil and ribose-1- phosphate (R1P). The human UP type 1 (hUP1) is a molecular target for the design of inhibitors intended to boost endogenous uridine levels to rescue normal tissues from the toxicity of fluoropyrimidine nucleoside chemotherapeutic agents, such as capecitabine and 5-fluorouracil. Here, we describe a method to obtain homogeneous recombinant hUP1, and present initial velocity, product inhibition, and equilibrium binding data. These results suggest that hUP1 catalyzes uridine phosphorolysis by a steady-state ordered bi bi kinetic mechanism, in which inorganic phosphate binds first followed by the binding of uridine, and uracil dissociates first, followed by R1P release. Fluorescence titration at equilibrium showed cooperative binding of either Pi or R1P binding to hUP1. Amino acid residues involved in either catalysis or substrate binding were proposed based on pH-rate profiles. / A uridina fosforilase (UP) é uma enzima chave na rota de salvamento das pirimidinas, catalisando a fosforólise reversível de uridina a uracil e ribose-1- fosfato (R1P). A UP humana do tipo 1 (hUP1) é um alvo molecular para o desenho de inibidores com a finalidade de aumentar os níveis endógenos de uridina para “resgatar” os tecidos normais da toxicidade produzida pelo uso de agentes quimioterápicos análogos de pirimidinas, como o 5- fluorouracil e a capecitabina. Neste trabalho, descrevemos o método de obtenção da proteína recombinante homogênea hUP1, dados de velocidade inicial, inibição pelo produto e ensaios de ligação em equilíbrio. Esses resultados sugerem que a hUP1 catalisa a fosforólise de uridina por um mecanismo cinético bi bi ordenado, no qual o fosfato inorgânico se liga primeiro seguido pela ligação da uridina, e o uracil de dissocia primeiro, seguido pela dissociação da R1P. Os ensaios de ligação por fluorescência em equilíbrio mostraram uma ligação cooperativa tanto do PI como da R1P. Os resíduos de aminoácidos envolvidos tanto na catálise como na ligação foram propostos pelo perfil de pH.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000423675-Texto+Parcial-0.pdf: 173088 bytes, checksum: 99755374f8de265672c0fc78a783ae8c (MD5) Previous issue date: 2010 / Purine Nucleoside Phosphorylase (PNP) is a purine-metabolizing enzyme that catalyzes the reversible phosphorolysis of purine nucleosides such as (deoxy)inosine and (deoxy)guanosine (dGuo) to their respective bases and (deoxy)ribose-1- phosphate. It is a key enzyme in the purine salvage pathway of mammalian cells. Tcells rely on PNP activity to maintain its functions and are particularly sensitive to PNP deficiency. The present investigation sought to determine whether the pharmacological blockage of PNP activity with a transitIon state analog (Immucillin-H) can arrest bone loss in two models of induced periodontal disease in rats. Experimental data showed that immucillin-H inhibitted bone loss induced by ligatures and bacterial LPS, with reduced number of infiltrating osteoclasts and inflammatory cells. In vitro assays revealed that Immucillin cannot directly abrogate differentiation of osteoclast precursor cells but affects lymphocyte-mediated osteoclastogenesis. On the other hand, incubation of pre-activated T-CD4+ with Immucillin-H decreased RANKL secretion with no compromise of cell viability. Immucillin-H, an analog of the transition state of PNP activity, holds great promise as a drug in the treatment of diseases characterized by imbalances of bone metabolism. / A Purina Nucleosídeo Fosforilase (PNP) é uma enzima envolvida no metabolismo de purinas que catalisa a fosforólise reversível de nucleosídeos purínicos tais como (deoxi)inosina e (deoxi)guanosina formando suas bases purínicas correspondentes e (deoxi)ribose-1-fosfato. A PNP é considerada uma enzima chave na via de salvamento de purinas de células de mamíferos. Especificamente, células T são dependentes da atividade da PNP para manter suas funções e sensíveis a alterações da mesma. O presente estudo tem como objetivo determinar se o bloqueio farmacológico da PNP com um análogo do estado de transição da enzima (lmmucillin-H) é capaz de impedir a perda óssea em dois modelos de doença periodontal induzida em ratos. Dados experimentais mostram que o lmmucillin-H inibiu a perda óssea induzida por ligaduras e por lipopolissacarídeo (LPS) bacteriano assim como reduziu o número de osteoclastos e células inflamatórias. Ensaios in vitro revelaram que o lmmucillin-H não age diretamente inibindo a diferenciação de células precursoras de osteoclastos, no entanto, afeta a osteoclastogênese mediada por linfócitos. Importante, a incubação de linfócitos T CD4+ pré-ativados e tratados com lmmucillin-H diminuiu a secreção de RANKL. Desta forma, o lmmucillin-H apresenta grandes premissas como uma droga no uso de doenças caracterizadas por alterações no metabolismo ósseo.

Neste trabalho foi estudada a hidrogenação catalítica do ciclohexeno, promovida por irradiação UV-Visível (À >280 nm), na presença de Fe(CO)5' Fe2 (CO)9 e Fe3 (CO)12. Foram obtidas freqüências de rotação máxima, após uma hora de fotólise, de 2,15 ± 0,11 h-1, para o Fe2 (CO)9' e 1,53 ± 0,08 h , para os sistemas Fe(CO)5' Fe3 (CO)12. A única espécie Fe(CO)n-x(◊)x' n = 5, detectada por infravermelho foi o Fe(CO)4(◊), presente em maior quantidade nas reações efetuadas a T ≤ O °C. Quando os testes catalíticos foram efetuados utilizando-se Fe3 (CO)12 impregnado em aluminas, Y ou neutra, não foi detectada hidrogenação do ciclohexeno, seja fotoquímica (T ≤ O °C ou T ambiente), seja termicamente (T = 80 + 2 °C). A utilização da espécie [HFe3(CO)11]- Et4N+, em solução, também não levou a formação do ciclohexano, evidenciando que o ânion [HFe 3 (CO)11]-' formado sobre a superfície da alumina, não é cataliticamente ativo para a hidrogenação do ciclohexeno, nas condições deste trabalho ([Fel/ [ciclohexeno] = 1/10, fluxo de hidrogênio). / In this work the hidrogenation of cyclohexene promoted by UV-visible irradiation (À > 280 nm) in the presence of Fe(CO)5' Fe2 (CO)g and Fe3 (CO)12 was studied. The maximum turnover rates obtained were 2,15 ± 0,11 h- 1 for Fe2 (CO)g and -1 1,53 ±0,08 h for the systems Fe(CO)5 and Fe 3 (CO)12' The only species Fe (CO) n-x (◊) x' n = 5, detected by infrared was Fe(CO)4 (◊), presented in larger quantities in the reactions at T ± O ºC. When the catalytical tests were performed with Fe 3 (CO) 12 impregnated in y or neutral alumina no hydrogenation of cyclohexene was detected, whether was it photochemical o o (at T ± 0° C or room temperature) or thermally (T = 80 ± 2 ºC) • Use of the species [HFe3 (CO)11]- Et4N+ in solution has also failed to form cyclohexane. This result suggests that the anion [HFe3 (CO)11]- formed in the alumina surface 1s not catalyt1cally active for the hydrogenation of cyclohexene in the condit1ons of this work ([Fe] / [Cyclohexene]) = 1/10, hydrogen flux).