Orientador: Rickson Coelho Mesquita / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-30T22:43:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 QuirogaSoto_AndresFabian_M.pdf: 7858431 bytes, checksum: cab3b799ea039aaac9d7d8039a9590ed (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: A espectroscopia óptica de difusão DOS é uma técnica que usa luz no regime do infravermelho próximo (NIR) para extração de informações fisiológicas em tecidos biológicos de forma não invasiva, tais como as concentrações de oxi-hemoglobina (HbO) , desoxi-hemoglobina (Hb) e a saturação de oxigênio no tecido (StO_2). Esta técnica baseia-se no fato de que a luz do infravermelho próximo se propaga difusivamente no tecido biológico, conseguindo se aprofundar alguns centímetros e voltar na superfície de incidência, e sofrendo alterações ao atravessar o meio devido à absorção e ao espalhamento do tecido. Este enfoque utiliza a equação de difusão para o modelamento da luz e suas soluções para conseguir as propriedades ópticas absolutas, que permite inferir as informações fisiológicas do tecido. A técnica experimental DOS utiliza fontes que emitem pulsos ultracurtos (Time Domain DOS) ou intensidades moduladas (Frequency Domain DOS) para extrair tais informações. No entanto, a implementação destas técnicas requerem uma eletrônica avançada, tornando a construção complicada ou a aquisição custosa. Por outro lado, os equipamentos que usam fontes contínuas medem apenas variações relativas dos coeficientes de absorção do tecido. Neste trabalho, estudou-se uma nova metodologia a partir da espectroscopia óptica de difusão usando fontes de onda contínua para vários comprimentos de ondas (CW-DOS) a fim de extrair os valores absolutos de absorção e espalhamento do tecido. A metodologia foi validada com dados ópticos em phantoms e camundongos, conseguindo inferir as propriedades ópticas absolutas para cada estágio. Os resultados refletem que a metodologia é uma boa alternativa para extração de informação fisiológica de forma simples e confiável, e que serve como base para a construção de novos equipamentos de DOS / Abstract: Diffuse Optical Spectroscopy (DOS) is a technique that employs near infrared (NIR) light to noninvasively extract physiological information from biological tissue, such as microvascular oxy-hemoglobin (HbO) and deoxy-hemoglobin (Hb) concentrations, and tissue oxygen saturation (StO_2). DOS is based on the fact that NIR light diffuses through deep tissue and interacts with tissue cells and molecules before returning to the surface. Therefore, the tissue composition can be estimated by the absorption and scattering coefficients, which can be monitored by the intensity detected of scattered light. DOS uses the diffusion equation for modeling light propagation, and its solutions to estimate the absolute optical properties. Typical experimental methods in DOS employ ultrashort-pulsed light sources (Time Domain DOS) or intensity modulated light sources (Frequency Domain DOS) to extract such information. However, the implementation of these techniques requires advanced electronics, which makes its use complicated and/or expensive. Instruments that use continuous-wave (CW- DOS) light sources are limited to estimate relative changes of the absorption coefficient, only. In this dissertation, we analyze a methodology based on continuous-wave diffuse optical spectroscopy with several wavelengths to estimate the absolute values of absorption and scattering coefficients of biological tissue. The methodology was validated in optical phantoms and in mice. Our results suggest that the methodology can be a good approach for estimating physiological information in a simple and reliable way, and it can be used as the basis for the construction of new DOS equipments / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1373920/2014 / CAPES

A presente tese trata da análise conformacional e estudo das interações eletrônicas de algumas 2-(fenilseleno)-2-(etiltio)acetofenonas (série I), 2-(fenilseleno)-2-(etilsulfinil)- acetofenonas [série IIa para (CRSR/CSSS) e série IIb para (CRSS//CSSR)] e 2-(fenilseleno)-2- (etilsulfonil)acetofenonas (série III) contendo substituintes doadores e atraentes de elétrons, além de hidrogênio na posição para do grupo fenacila. Foi constatada a ocorrência de isomerismo conformacional por espectroscopia no infravermelho em solventes de constante dielétrica crescente (n-C6H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) em todas as séries estudadas. Os resultados obtidos por infravermelho são concordantes com as estruturas obtidas por otimização estrutural no nível de teoria B3LYP/6-31+G(d,p) com o efeito do solvente simulado pelo método PCM. As interações eletrônicas foram investigadas a partir dos contatos interatômicos e por meio da análise das interações orbitalares (NBO). Foram obtidas as estruturas cristalográficas de alguns compostos selecionados das séries IIa, IIb e III por difração de raio-X. Na série I, o confôrmero mais estável é caracterizado pelas interações orbitalares entre carbonila e enxofre, com o grupo etiltio numa geometria sinclinal em relação à carbonila, enquanto o grupo fenilselenila se aproxima da carbonila devido à repulsão eletrostática ser pequena. O efeito do solvente nas populações relativas dos confôrmeros ao longo da série I é menor que nas demais séries. As interações são significativamente modificadas com o grupo etilsulfinila (séries IIa e IIb): o átomo de enxofre é positivo, de modo que as interações orbitalares πCO→σ*CS e π*CO→σ*CS são mais intensas. Assim, em solventes de baixa polaridade, o grupo etilsulfinila mantém a preferência conformacional sinclinal em relação à carbonila na série IIa enquanto na série IIb esse confôrmero é altamente desestabilizado devido à repulsão eletrostática Oδ-(CO)...Oδ-(SO). O aumento na constante dielétrica do solvente favorece a conformação na qual o grupo etilsulfinila tende a geometria sinperiplanar em relação à carbonila, com os dipolos S=O e C=O apontando na mesma direção. Na série IIb o grupo fenilselenila adota a geometria sinclinal (que favorece as interações orbitalares) enquanto o grupo etilsulfinila tende à geometria sinperiplanar em relação à carbonila nos dois confôrmeros estáveis. A orientação do oxigênio sulfinílico em relação ao oxigênio carbonílico define a estabilidade dos confôrmeros da série IIb: enquanto solventes apolares e grupos doadores de elétrons estabilizam a conformação na qual os dipolos S=O e C=O apontam em direções opostas, solventes polares e grupos atraentes de elétrons estabilizam a conformação na qual os referidos dipolos apontam na mesma direção. Por fim, na série III (que contém o grupo etilsulfonila) a atração eletrostática cruzada entre os grupos carbonila e sulfonila é suficientemente forte para estabilizar uma mesma conformação em todos os solventes. Nessa conformação, o arranjo geométrico desfavorece as interações orbitalares entre heteroátomos e carbonila, reforçando a importância do fator eletrostático para o equilíbrio conformacional nos compostos estudados. Conclui-se que a soma das interações orbitalares envolvendo enxofre ou selênio são praticamente as mesmas para os diferentes confôrmeros de todas as séries estudadas (I-III), sendo o balanço entre as interações eletrostáticas repulsivas e atrativas o fator principal que determina a estabilidade relativa dos confôrmeros em solução. / This thesis reports the conformational analysis and the electronic interactions study of some 2-(phenylseleno)-2-(ethylthio)acetophenones (series I), 2-(phenylseleno)-2-(ethylsulfinyl)- acetophenones [series IIa (CRSR/CSSS) and series IIb (CRSS//CSSR)] and 2-(phenylseleno)-2- (ethylsulfonyl)acetophenones (series III) bearing in the para position of the phenacyl group electron donating, hydrogen and electron attracting substituents. It has been found the occurrence of conformational isomerism through infrared spectroscopy in solvents of increasing dielectric constant (n-C6H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) in all studied series. The infrared results are consistent with the conformers obtained by structural optimization on the B3LYP/6-31+G(d,p) level of theory along with the solvent effect simulated by the PCM method. The electronic interactions were investigated from interatomic contacts and by orbital interactions analysis (NBO). Structures for selected solids of series IIa, IIb and III were obtained through X-ray diffraction analysis. In the series I, the most stable conformer is characterized by interactions between carbonyl and sulfur orbitals, with the ethylthio group bearing a synclinal geometry relative to the carbonyl group while the phenylselenyl moiety approaches the carbonyl group, due to the reduced electrostatic repulsion. The solvent effect on the relative population of the conformers through the series I is smaller than the other series. The interactions are significantly modified due the ethylsulfinyl group (series IIa and IIb): the sulfur atom is positive, leading to stronger πCO→σ*CS and π*CO→σ*CS orbital interactions. Thus, in solvents of low polarity, the ethylsulfinyl group retains the synclinal geometry relative to the carbonyl group in the serie IIa while in serie IIb this conformer is highly desistibilized due the Oδ-(CO)...Oδ-(SO) electrostatic repulsion. The increase in the dielectric constant of the solvent stabilizes the conformation in which the ethylsulfinyl group adopts a sinperiplanar geometry in relation to the carbonyl group, with the S=O and C=O dipoles pointing towards the same direction in both series. In the series IIb, the phenylselenyl group adopts the synclinal geometry (which favors the orbital interactions) while the ethylsulfinyl group tends to a sinperiplanar geometry relative to the carbonyl group in both conformers. The orientation of the sulfinyl oxygen relative to the carbonyl oxygen defines the stability of the conformers in series IIb: while nonpolar solvents and electron donating substituents stabilize the conformation in which the S=O and C=O dipoles point in opposite directions, on the other hand, polar solvents and attractive electron groups stabilize the conformation in which these dipoles point in the same direction. Finally, in the series III (which contains the ethylsulfonyl group) the crossed electrostatic attraction between the carbonyl and sulfonyl groups is strong enough to stabilize the same conformation in all solvents. In this conformation, the geometrical arrangement disfavors the orbital interactions between heteroatoms and carbonyl group, reinforcing the importance of the electrostatic factor for the conformational equilibrium in the studied compounds. It may be concluded that the sum of the orbital interactions involving sulfur or selenium atoms are practically the same for the different conformers of the studied series (I-III), being the balance of the attractive and repulsive electrostatic interactions the main factor which determine their relative stabilization in solution.

Dentre as opções de terapias dessensibilizantes, a proposta mais recente para o tratamento da Hipersensibilidade Dentinária é o uso do biovidro. Esse novo material apresenta a capacidade de promover a formação de hidroxiapatita na superfície da dentina, representando uma união química mais estável e duradoura sobre os túbulos dentinários. Este trabalho comparou o efeito de uma nova formulação de biovidro disperso em ácido fosfórico 30%, associado ao laser de Nd:YAG e ao laser de CO2 na obliteração de túbulos dentinários expostos. Foram obtidas 96 amostras de dentina humana que foram divididas em 6 grupos experimentais (n=16) e distribuídas como a seguir: G1 -­ controle negativo (nenhum tratamento adicional);? G2 -­ laser de Nd:YAG;? G3 -­ laser de CO2;? G4 -­ pasta de biovidro (biovidro + ácido fosfórico 30%);? G5 -­ pasta de biovidro + laser de Nd:YAG;? G6 -­ pasta de biovidro + laser de CO2. Os grupos G5 e G6 foram irradiados com laser de Nd:YAG e laser de CO2, respectivamente, após tratamento com a pasta de biovidro disperso em ácido fosfórico. Ao final do experimento, os grupos foram analisados qualitativamente por Espectroscopia de Infravermelho na Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raios X (EDS). As análises evidenciaram que a dipersão do biovidro em ácido fosfórico 30% é capaz de formar cristais de hidrogenofosfato de cálcio e, quando a pasta formulada é aplicada sobre a dentina, ocorrem reações químicas com a estrutura dental, formando cristais de monetita. Ao irradiar os cristais formados com laser de Nd:YAG e CO2, ocorreu a desidratação desses cristais, levando à formação de hidroxiapatita. As imagens de MEV demonstram a formação de precipitados cristalinos e amorfos de dimensões variadas sobre a superfície de dentina e na entrada dos túbulos dentinários em todos os grupos que receberam o tratamento com a formulação de biovidro. O laser de CO2 foi capaz de promover alterações na morfologia do material formado de maneira ainda mais evidente especialmente nas dimensões e disposição dos cristais de hidroxiapatita formado sobre a superfície. A análise de EDS evidenciou presença de silício, composto que não está presente naturalmente na estrutura dentária, mas somente na composição do biovidro. Dessa forma, pode-­se concluir que a associação do pó de biovidro com ácido fosfórico 30% permitiu a formação de uma camada de cristais na superfície e entrada dos túbulos dentinários, evidenciando que a pasta formulada viabiliza a aplicação e manutenção do biovidro sobre a superfície dentinária. Sua associação com o laser de Nd:YAG e CO2 parece melhorar a interação desses cristais com a dentina, formando cristais de hidroxiapatita. Nesse estudo, o laser de CO2 promoveu a melhor distribuição e conformação dos cristais sobre a dentina. / Among desensitizing therapies options, the most recent proposal for Dentin Hypersensitivity treatment is the use of bioglass. This new material presents the ability to promote the formation of hydroxyapatite on dentin surface, representing a more stable and lasting chemical bond on dentin tubules. This work compared the effect of a new formulation of bioglass dispersed in 30% phosphoric acid, associated with Nd: YAG laser and CO2 laser in the obliteration of exposed dentin tubules. 96 human dentin samples were obtained, divided into 6 experimental groups (n = 16) and distributed as follows: G1 -­ negative control (no additional treatment);? G2-­ Nd: YAG laser;? G3 - CO2 laser;? G4 -­ bioglass paste (bioglass + 30% phosphoric acid);? G5 -­ bioglass paste + Nd: YAG laser;? G6 -­ bioglass paste + CO2 laser. Groups G5 and G6 were irradiated with Nd:YAG laser and CO2 laser, respectively, after treatment with the slurry dispersed in phosphoric acid. At the end of the experiment, all groups were qualitatively analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-­ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-­ray Energy Dispersion Spectroscopy (EDS). The analysis showed that the dispersion of bioglass in 30% phosphoric acid forms calcium hydrogen phosphate crystals and when the formulated paste is applied on dentin surface, chemical reactions occur with the dental structure, forming monetite crystals. When irradiating these crystals with Nd: YAG and CO2 laser, dehydration of these crystals occurred leading to the formation of hydroxyapatite. MEV images demonstrate the formation of crystalline and amorphous precipitates of varying dimensions on the dentin surface and at the entrance of dentinal tubules in all groups receiving treatment with the bioglass formulation. The CO2 laser was able to promote changes in the morphology of the formed material even more evident especially in the dimension and arrangement of hydroxyapatite crystals formed on the surface. The analysis of EDS showed the presence of silicon, a compound that is not naturally present in the tooth structure, but only in the bioglass composition. Thus, it can be concluded that the association of bioglass powder with 30% phosphoric acid allowed the formation of a layer of crystals on the surface and its entrance of the dentinal tubules, evidencing that the formulated paste enables the application and maintenance of bioglass on dentin surface. Its association with the Nd:YAG and CO2 laser seems to improve the interaction of these crystals with dentin, forming hydroxyapatite crystals. In this study. CO2 laser promoted better crystals distribution and conformation on dentin surface.

A presente tese trata da análise conformacional e estudo das interações eletrônicas de algumas 2-(fenilselanil)-2-(metoxi)-4\'-substituídas-acetofenonas (série I) e das 2-(4-substituídasfenilsulfanil)-2-(metoxi)-4\'-substituídas-acetofenonas (série II) contendo grupos doadores, hidrogênio e atraentes de elétrons na posição para dos anéis fenacílico [4\'-Y-PhC(O)] e fenilsulfanílico (S-Ph-4-X). Através da resolução das bandas de νCO, foi constatada a ocorrência de isomerismo conformacional nos solventes de constante dielétrica crescente (n-C6H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) em ambas as séries. Cinco compostos da série II apresentaram ressonância de Fermi (RF) no infravermelho e precisaram ser deuterados. Os dados espectroscópicos são concordantes tanto com os resultados dos cálculos de otimização e frequência em fase gasosa quanto com a simulação do efeito do solvente (PCM), no nível de teoria B3LYP/6-31+G(d,p). Em ambas as séries, foram encontradas três conformações estáveis c1, c2 e c3, sendo que c2 é significativamente mais estável que c1 e c3. O confôrmero c1 possui o oxigênio metoxílico e o carbonílico em sinperiplanar enquanto os grupos -SePh/- SPh estão em anticlinal. Os confôrmeros c2 e c3 possuem o hidrogênio metínico em sinperiplanar com a carbonila enquanto os grupos -OMe e -SePh/-SPh estão na anticlinal. O confôrmero c1 pode ser atribuído ao componente de banda (IR) de maior frequência νCO. Da mesma forma, c2 e c3 são o componente de frequência intermediária e de menor frequência, respectivamente, na série I enquanto que na série II eles coalescem em apenas um componente de menor frequência. Os cálculos de PCM mimetizam os dados espectroscópicos, i.e. é possível constatar a inversão populacional entre c1 e c2, conforme a polaridade do solvente aumenta. Através do cálculo de frequências anarmônicas e construção da PED, foram encontrados dois modos vibracionais que combinados interagem com νCO originando a RF (série II). Um modo é de alta frequência e envolve uma porcentagem considerável de &#948C-H(metínico), o outro modo é esqueletal. A análise das interações orbitalares (NBO) mostrou que os confôrmeros c1 e c2 são estabilizados pela transferência de cargas entre LpO5→σ*CS/Se (ca. 18 kcal mol-1) enquanto c3 é estabilizado pela interação menos intensa LpO5→σ*C-C (ca. 9,5 kcal mol-1). As interações eletrônicas foram investigadas a partir dos contatos interatômicoscurtos com apoio das cargas atômicas parciais. Apesar de c1 e c2 apresentarem praticamente a mesma estabilidade em termos de interações orbitalares, o primeiro é fortemente desestabilizado pela repulsão eletrostática entre os átomos O&#948-CO...O&#948-OMe negativamente carregados separados por uma distância menor que a soma dos raios de van der Waals. Este contato curto entre os dipolos C&#948+=O&#948- e C&#948+−O&#948- é responsável pela maior frequência de νCO de c1 frente c2 e c3. A maior estabilidade de c1 nos solventes mais polares, porém, deve-se à melhor solvatação local destes dipolos. As análises dos monocristais (raios-X) indicou que os compostos assumem, no estado sólido, a conformação menos estável c1, obtida em fase gasosa. Não foram encontradas diferenças significativas no que se refere aos substituintes Y e X. Conclui-se que a estabilidade global das conformações é determinada pelo balanço energético entre as interações orbitalares e eletrostáticas, nas duas séries estudadas. / This thesis reports the conformational analysis and the electronic interactions study of some 2-(phenylselanyl)-2-(methoxy)-4\'-substituted-acetophenones (series I) and 2-(4-substitutedphenylsulphanyl)-2-(methoxy)-4\'-substituted-acetophenones (series II) bearing electron donating, hydrogen and electron attracting substituents in the para position of the phenacyl [4\'-Y-PhC(O)] and phenylsulphanyl (S-Ph-4-X). The occurrence of conformational isomerism in crescent dielectric constant solvents (n-C6H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) in the two series was studied through the νCO infrared band decomposition. From the series II compounds, five presented Fermi resonance (FR) and had to be deuterated. The spectroscopic data are in line with theoretical calculations results for optimization and frequency in gas phase as well as for solvent effect simulation (PCM), both in B3LYP/6-31+G(d,p) level. Three stable conformers (c1, c2 and c3) were found for both series being the c2 significantly more stable than c1 and c3. Particularly in the c1 conformer, the methoxyl and the carbonyl oxygens are in sinperiplanar orientation while the -SePh/-SPh groups are in anticlinal. In the c2 and c3 conformers the methyne hydrogen assume a sinperiplanar geometry with respect to the carbonyl whereas both -OMe and -SePh/-SPh are in anticlinal. The c1 conformer can be ascribed to the highest frequency νCO band component (IR). So, c2 and c3 ones can be ascribed to the medium and the lowest frequency νCO component, respectively, in the series I whereas in the series II they come together (coalescence) in one single band component. The PCM calculations are in good agreement with spectroscopic data i.e. it is possible to observe a populational inversion between c1 and c2 conformers as the solvent polarity increases. The anharmonic frequencies and PED theoretical treatment revealed that the combination of two vibrational modes interact with the νCO giving rise to the FR (series II): the high frequency one involves a considerable δC-H(methyne) percentage; whilst the other is skeletal. The orbital interactions analysis (NBO) showed that the c1 and c2 conformers are mainly stabilized by charge transfer LpO5→σ*CS/Se (ca. 18 kcal mol-1) while c3 is stabilized by the less intense interaction LpO5→σ*C-C (ca. 9,5 kcal mol-1). The electronic interactions were investigated by means of interatomic short contacts supported by partial atomic charges calculations. In contrast with the almost similar orbital interactions stability of c1 and c2, the former is strongly destabilized by the electrostatic repulsion between Oδ-CO...Oδ-OMe atoms which are negatively charged separated by a distance shorter than the van der Waals radius sum. This short contact between Cδ+=Oδ- and Cδ+−Oδ- dipoles is responsible for the highest νCO frequency of c1 compared to c2 and c3. In the other hand, the greater stabilization of c1 in the more polar solvents is due to the better solvation of those local dipoles. Last, but not least, the X-ray analysis showed that the compounds in the solid state assume the less stable conformation c1, obtained in gas phase. No significative differences were found in terms of the Y and X substituents. It is suggestive that an energetic balance between orbital and electrostatic interactions determines the global stability of conformations in both studied series.

A presente tese trata da análise conformacional e estudo das interações eletrônicas de algumas 2-(fenilselanil)-2-(metoxi)-4\'-substituídas-acetofenonas (série I) e das 2-(4-substituídasfenilsulfanil)-2-(metoxi)-4\'-substituídas-acetofenonas (série II) contendo grupos doadores, hidrogênio e atraentes de elétrons na posição para dos anéis fenacílico [4\'-Y-PhC(O)] e fenilsulfanílico (S-Ph-4-X). Através da resolução das bandas de νCO, foi constatada a ocorrência de isomerismo conformacional nos solventes de constante dielétrica crescente (n-C6H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) em ambas as séries. Cinco compostos da série II apresentaram ressonância de Fermi (RF) no infravermelho e precisaram ser deuterados. Os dados espectroscópicos são concordantes tanto com os resultados dos cálculos de otimização e frequência em fase gasosa quanto com a simulação do efeito do solvente (PCM), no nível de teoria B3LYP/6-31+G(d,p). Em ambas as séries, foram encontradas três conformações estáveis c1, c2 e c3, sendo que c2 é significativamente mais estável que c1 e c3. O confôrmero c1 possui o oxigênio metoxílico e o carbonílico em sinperiplanar enquanto os grupos -SePh/- SPh estão em anticlinal. Os confôrmeros c2 e c3 possuem o hidrogênio metínico em sinperiplanar com a carbonila enquanto os grupos -OMe e -SePh/-SPh estão na anticlinal. O confôrmero c1 pode ser atribuído ao componente de banda (IR) de maior frequência νCO. Da mesma forma, c2 e c3 são o componente de frequência intermediária e de menor frequência, respectivamente, na série I enquanto que na série II eles coalescem em apenas um componente de menor frequência. Os cálculos de PCM mimetizam os dados espectroscópicos, i.e. é possível constatar a inversão populacional entre c1 e c2, conforme a polaridade do solvente aumenta. Através do cálculo de frequências anarmônicas e construção da PED, foram encontrados dois modos vibracionais que combinados interagem com νCO originando a RF (série II). Um modo é de alta frequência e envolve uma porcentagem considerável de &#948C-H(metínico), o outro modo é esqueletal. A análise das interações orbitalares (NBO) mostrou que os confôrmeros c1 e c2 são estabilizados pela transferência de cargas entre LpO5→σ*CS/Se (ca. 18 kcal mol-1) enquanto c3 é estabilizado pela interação menos intensa LpO5→σ*C-C (ca. 9,5 kcal mol-1). As interações eletrônicas foram investigadas a partir dos contatos interatômicoscurtos com apoio das cargas atômicas parciais. Apesar de c1 e c2 apresentarem praticamente a mesma estabilidade em termos de interações orbitalares, o primeiro é fortemente desestabilizado pela repulsão eletrostática entre os átomos O&#948-CO...O&#948-OMe negativamente carregados separados por uma distância menor que a soma dos raios de van der Waals. Este contato curto entre os dipolos C&#948+=O&#948- e C&#948+−O&#948- é responsável pela maior frequência de νCO de c1 frente c2 e c3. A maior estabilidade de c1 nos solventes mais polares, porém, deve-se à melhor solvatação local destes dipolos. As análises dos monocristais (raios-X) indicou que os compostos assumem, no estado sólido, a conformação menos estável c1, obtida em fase gasosa. Não foram encontradas diferenças significativas no que se refere aos substituintes Y e X. Conclui-se que a estabilidade global das conformações é determinada pelo balanço energético entre as interações orbitalares e eletrostáticas, nas duas séries estudadas. / This thesis reports the conformational analysis and the electronic interactions study of some 2-(phenylselanyl)-2-(methoxy)-4\'-substituted-acetophenones (series I) and 2-(4-substitutedphenylsulphanyl)-2-(methoxy)-4\'-substituted-acetophenones (series II) bearing electron donating, hydrogen and electron attracting substituents in the para position of the phenacyl [4\'-Y-PhC(O)] and phenylsulphanyl (S-Ph-4-X). The occurrence of conformational isomerism in crescent dielectric constant solvents (n-C6H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) in the two series was studied through the νCO infrared band decomposition. From the series II compounds, five presented Fermi resonance (FR) and had to be deuterated. The spectroscopic data are in line with theoretical calculations results for optimization and frequency in gas phase as well as for solvent effect simulation (PCM), both in B3LYP/6-31+G(d,p) level. Three stable conformers (c1, c2 and c3) were found for both series being the c2 significantly more stable than c1 and c3. Particularly in the c1 conformer, the methoxyl and the carbonyl oxygens are in sinperiplanar orientation while the -SePh/-SPh groups are in anticlinal. In the c2 and c3 conformers the methyne hydrogen assume a sinperiplanar geometry with respect to the carbonyl whereas both -OMe and -SePh/-SPh are in anticlinal. The c1 conformer can be ascribed to the highest frequency νCO band component (IR). So, c2 and c3 ones can be ascribed to the medium and the lowest frequency νCO component, respectively, in the series I whereas in the series II they come together (coalescence) in one single band component. The PCM calculations are in good agreement with spectroscopic data i.e. it is possible to observe a populational inversion between c1 and c2 conformers as the solvent polarity increases. The anharmonic frequencies and PED theoretical treatment revealed that the combination of two vibrational modes interact with the νCO giving rise to the FR (series II): the high frequency one involves a considerable δC-H(methyne) percentage; whilst the other is skeletal. The orbital interactions analysis (NBO) showed that the c1 and c2 conformers are mainly stabilized by charge transfer LpO5→σ*CS/Se (ca. 18 kcal mol-1) while c3 is stabilized by the less intense interaction LpO5→σ*C-C (ca. 9,5 kcal mol-1). The electronic interactions were investigated by means of interatomic short contacts supported by partial atomic charges calculations. In contrast with the almost similar orbital interactions stability of c1 and c2, the former is strongly destabilized by the electrostatic repulsion between Oδ-CO...Oδ-OMe atoms which are negatively charged separated by a distance shorter than the van der Waals radius sum. This short contact between Cδ+=Oδ- and Cδ+−Oδ- dipoles is responsible for the highest νCO frequency of c1 compared to c2 and c3. In the other hand, the greater stabilization of c1 in the more polar solvents is due to the better solvation of those local dipoles. Last, but not least, the X-ray analysis showed that the compounds in the solid state assume the less stable conformation c1, obtained in gas phase. No significative differences were found in terms of the Y and X substituents. It is suggestive that an energetic balance between orbital and electrostatic interactions determines the global stability of conformations in both studied series.

Dentre as opções de terapias dessensibilizantes, a proposta mais recente para o tratamento da Hipersensibilidade Dentinária é o uso do biovidro. Esse novo material apresenta a capacidade de promover a formação de hidroxiapatita na superfície da dentina, representando uma união química mais estável e duradoura sobre os túbulos dentinários. Este trabalho comparou o efeito de uma nova formulação de biovidro disperso em ácido fosfórico 30%, associado ao laser de Nd:YAG e ao laser de CO2 na obliteração de túbulos dentinários expostos. Foram obtidas 96 amostras de dentina humana que foram divididas em 6 grupos experimentais (n=16) e distribuídas como a seguir: G1 -­ controle negativo (nenhum tratamento adicional);? G2 -­ laser de Nd:YAG;? G3 -­ laser de CO2;? G4 -­ pasta de biovidro (biovidro + ácido fosfórico 30%);? G5 -­ pasta de biovidro + laser de Nd:YAG;? G6 -­ pasta de biovidro + laser de CO2. Os grupos G5 e G6 foram irradiados com laser de Nd:YAG e laser de CO2, respectivamente, após tratamento com a pasta de biovidro disperso em ácido fosfórico. Ao final do experimento, os grupos foram analisados qualitativamente por Espectroscopia de Infravermelho na Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raios X (EDS). As análises evidenciaram que a dipersão do biovidro em ácido fosfórico 30% é capaz de formar cristais de hidrogenofosfato de cálcio e, quando a pasta formulada é aplicada sobre a dentina, ocorrem reações químicas com a estrutura dental, formando cristais de monetita. Ao irradiar os cristais formados com laser de Nd:YAG e CO2, ocorreu a desidratação desses cristais, levando à formação de hidroxiapatita. As imagens de MEV demonstram a formação de precipitados cristalinos e amorfos de dimensões variadas sobre a superfície de dentina e na entrada dos túbulos dentinários em todos os grupos que receberam o tratamento com a formulação de biovidro. O laser de CO2 foi capaz de promover alterações na morfologia do material formado de maneira ainda mais evidente especialmente nas dimensões e disposição dos cristais de hidroxiapatita formado sobre a superfície. A análise de EDS evidenciou presença de silício, composto que não está presente naturalmente na estrutura dentária, mas somente na composição do biovidro. Dessa forma, pode-­se concluir que a associação do pó de biovidro com ácido fosfórico 30% permitiu a formação de uma camada de cristais na superfície e entrada dos túbulos dentinários, evidenciando que a pasta formulada viabiliza a aplicação e manutenção do biovidro sobre a superfície dentinária. Sua associação com o laser de Nd:YAG e CO2 parece melhorar a interação desses cristais com a dentina, formando cristais de hidroxiapatita. Nesse estudo, o laser de CO2 promoveu a melhor distribuição e conformação dos cristais sobre a dentina. / Among desensitizing therapies options, the most recent proposal for Dentin Hypersensitivity treatment is the use of bioglass. This new material presents the ability to promote the formation of hydroxyapatite on dentin surface, representing a more stable and lasting chemical bond on dentin tubules. This work compared the effect of a new formulation of bioglass dispersed in 30% phosphoric acid, associated with Nd: YAG laser and CO2 laser in the obliteration of exposed dentin tubules. 96 human dentin samples were obtained, divided into 6 experimental groups (n = 16) and distributed as follows: G1 -­ negative control (no additional treatment);? G2-­ Nd: YAG laser;? G3 - CO2 laser;? G4 -­ bioglass paste (bioglass + 30% phosphoric acid);? G5 -­ bioglass paste + Nd: YAG laser;? G6 -­ bioglass paste + CO2 laser. Groups G5 and G6 were irradiated with Nd:YAG laser and CO2 laser, respectively, after treatment with the slurry dispersed in phosphoric acid. At the end of the experiment, all groups were qualitatively analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-­ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-­ray Energy Dispersion Spectroscopy (EDS). The analysis showed that the dispersion of bioglass in 30% phosphoric acid forms calcium hydrogen phosphate crystals and when the formulated paste is applied on dentin surface, chemical reactions occur with the dental structure, forming monetite crystals. When irradiating these crystals with Nd: YAG and CO2 laser, dehydration of these crystals occurred leading to the formation of hydroxyapatite. MEV images demonstrate the formation of crystalline and amorphous precipitates of varying dimensions on the dentin surface and at the entrance of dentinal tubules in all groups receiving treatment with the bioglass formulation. The CO2 laser was able to promote changes in the morphology of the formed material even more evident especially in the dimension and arrangement of hydroxyapatite crystals formed on the surface. The analysis of EDS showed the presence of silicon, a compound that is not naturally present in the tooth structure, but only in the bioglass composition. Thus, it can be concluded that the association of bioglass powder with 30% phosphoric acid allowed the formation of a layer of crystals on the surface and its entrance of the dentinal tubules, evidencing that the formulated paste enables the application and maintenance of bioglass on dentin surface. Its association with the Nd:YAG and CO2 laser seems to improve the interaction of these crystals with dentin, forming hydroxyapatite crystals. In this study. CO2 laser promoted better crystals distribution and conformation on dentin surface.

A presente tese trata da síntese e análise conformacional dos: α-etiltioacetatos de fenila p-substituídos (Série I), α-etilsulfinilacetatos de fenila p-substituídos (Série II), α- etilsulfonilacetatos de fenila p-substituídos (Série III); 2-(2-etiltioacetil)furanos e 2-(2-etiltioacetil)tiofenos 5-substituídos (Série IV) e 2-(2-bromoacetil)tiofenos 5- substituídos (Série V). O estudo foi efetuado através da análise da banda de estiramento da carbonila (vCO) no infravermelho, em solventes de constante dielétrica crescente, apoiada por cálculos teóricos. Houve uma boa correlação entre os resultados espectroscópicos e teóricos, indicando, para todas as séries, a existência de equilíbrio conformacional. Foi constatado através de cálculos B3LYP que os confôrmeros dos compostos das séries I-III possuem o ângulo diedro α (O=C-C-S) exclusivamente na geometria gauche, em decorrência das interações orbitalares, σCS→π*CO, π*CO→σ*CS e πCO→σ*CS. Adicionalmente, todos os compostos das séries I-III possuem um significativo efeito de solvente. Em relação à série I a diferença entre os três confôrmeros obtidos reside principalmente na parte alifática das moléculas i.e. na posição do grupo etila em relação ao oxigênio carbonílico. Na série II, três confôrmeros foram encontrados sendo que dois são estabilizados por uma interação eletrostática entre o oxigênio sulfinílico e o hidrogênio orto do anel aromático, OSO δ-...Hδ+, enquanto o outro é estabilizado por uma interação entre o oxigênio carbonílico e o hidrogênio orto do anel aromático, OCO δ-...Hδ+. Na série III, dois confôrmeros foram encontrados, sendo a diferença entre eles a posição do grupo etila em relação à carbonila. Em relação à série IV, foram encontrados, através de cálculos M05-2X, dois confôrmeros gauche em relação ao ângulo diedro α (O=C-C-S), tanto para os furanos quanto para os tiofenos, residindo a diferença entre eles no ângulo δ (O=C-C-X; X = O, S) i.e. sinperiplanar ou antiperiplanar. No caso da série V, foram encontrados, em fase gasosa, quatro confôrmeros, dois cis e dois gauche em relação ao ângulo diedro α (O=C-C-Br) sendo que cada um pode ser sinperiplanar ou antiperiplanar em relação ao ângulo δ (O=C-C-S). Cumpre ressaltar que os cálculos de energia de solvatação, SM5.42R, auxiliaram na atribuição dos confôrmeros obtidos através dos cálculos DFT aos componentes das bandas de vCO resolvidas analiticamente. / This thesis reports the conformational analysis of α-ethylthio p-substituted phenylacetates (I series), α-ethylsulfinyl p-substituted phenylacetates (II series), α- ethylsulfonyl p-substituted phenylacetates (III series); 1-(5-substituted thiophen-2-yl)- 2-(ethylthio)ethanone and 1-(5-substituted furan-2-yl)-2-(ethylthio)ethanone (IV series) and 1-(5-substituted thiophen-2-yl)-2-(bromo)ethanone (V series). The study was carried out through the analysis of the carbonyl stretching band (vCO), in solvents of increasing dielectric constant, supported by theoretical calculations. A good correlation between the spectroscopic and theoretical data was found, indicating for all series the existence of conformational equilibrium. The B3LYP calculations indicated that all conformers obtained for I-III series displays the α dihedral angle (O=C-C-S) in a gauche geometry, arising from the σCS→π*CO, π*CO→σ*CS and πCO→σ*CS orbital interactions. Additionally, all compounds from I-III series have a pronounced solvent effect. Concerning to I series the main difference between the three obtained conformers lie on the aliphatic moiety of the molecule i.e. on the ethyl group position relative to that of the carbonyl group. In the II series three conformers were found, being two conformers stabilized by an electrostatic interaction between the sulfinyl oxygen and the ortho hydrogen of the aromatic ring, OSO δ-...Hδ+, while the other one is stabilized by an electrostatic interaction between the carbonyl oxygen and the ortho hydrogen of the aromatic ring, OCO δ-...Hδ+. As for III series, two conformers were found, being the main difference between them the ethyl group position relative to that of the carbonyl. As for the IV series, M05-2X calculations showed the existence of two gauche conformers concerning the α dihedral angle (O=C-C-S), for both furan and thiophene derivatives, lying the difference between them on the δ dihedral angle (O=CC- X; X = O, S) i.e. syn-periplanar or anti-periplanar. In the case of the V series, four conformers were found in gas phase, being two cis and two gauche with respect to the α dihedral angle (O=C-C-Br) as each pair may assume a syn-periplanar or anti-periplanar geometry relative to the δ dihedral angle (O=C-C-S). It is noteworthy that the solvation calculations, SM5.42R, supported the attribution of the conformers, obtained through DFT calculations to the resolved components of the IR vCO band.

A presente tese trata da síntese e análise conformacional dos: α-etiltioacetatos de fenila p-substituídos (Série I), α-etilsulfinilacetatos de fenila p-substituídos (Série II), α- etilsulfonilacetatos de fenila p-substituídos (Série III); 2-(2-etiltioacetil)furanos e 2-(2-etiltioacetil)tiofenos 5-substituídos (Série IV) e 2-(2-bromoacetil)tiofenos 5- substituídos (Série V). O estudo foi efetuado através da análise da banda de estiramento da carbonila (vCO) no infravermelho, em solventes de constante dielétrica crescente, apoiada por cálculos teóricos. Houve uma boa correlação entre os resultados espectroscópicos e teóricos, indicando, para todas as séries, a existência de equilíbrio conformacional. Foi constatado através de cálculos B3LYP que os confôrmeros dos compostos das séries I-III possuem o ângulo diedro α (O=C-C-S) exclusivamente na geometria gauche, em decorrência das interações orbitalares, σCS→π*CO, π*CO→σ*CS e πCO→σ*CS. Adicionalmente, todos os compostos das séries I-III possuem um significativo efeito de solvente. Em relação à série I a diferença entre os três confôrmeros obtidos reside principalmente na parte alifática das moléculas i.e. na posição do grupo etila em relação ao oxigênio carbonílico. Na série II, três confôrmeros foram encontrados sendo que dois são estabilizados por uma interação eletrostática entre o oxigênio sulfinílico e o hidrogênio orto do anel aromático, OSO δ-...Hδ+, enquanto o outro é estabilizado por uma interação entre o oxigênio carbonílico e o hidrogênio orto do anel aromático, OCO δ-...Hδ+. Na série III, dois confôrmeros foram encontrados, sendo a diferença entre eles a posição do grupo etila em relação à carbonila. Em relação à série IV, foram encontrados, através de cálculos M05-2X, dois confôrmeros gauche em relação ao ângulo diedro α (O=C-C-S), tanto para os furanos quanto para os tiofenos, residindo a diferença entre eles no ângulo δ (O=C-C-X; X = O, S) i.e. sinperiplanar ou antiperiplanar. No caso da série V, foram encontrados, em fase gasosa, quatro confôrmeros, dois cis e dois gauche em relação ao ângulo diedro α (O=C-C-Br) sendo que cada um pode ser sinperiplanar ou antiperiplanar em relação ao ângulo δ (O=C-C-S). Cumpre ressaltar que os cálculos de energia de solvatação, SM5.42R, auxiliaram na atribuição dos confôrmeros obtidos através dos cálculos DFT aos componentes das bandas de vCO resolvidas analiticamente. / This thesis reports the conformational analysis of α-ethylthio p-substituted phenylacetates (I series), α-ethylsulfinyl p-substituted phenylacetates (II series), α- ethylsulfonyl p-substituted phenylacetates (III series); 1-(5-substituted thiophen-2-yl)- 2-(ethylthio)ethanone and 1-(5-substituted furan-2-yl)-2-(ethylthio)ethanone (IV series) and 1-(5-substituted thiophen-2-yl)-2-(bromo)ethanone (V series). The study was carried out through the analysis of the carbonyl stretching band (vCO), in solvents of increasing dielectric constant, supported by theoretical calculations. A good correlation between the spectroscopic and theoretical data was found, indicating for all series the existence of conformational equilibrium. The B3LYP calculations indicated that all conformers obtained for I-III series displays the α dihedral angle (O=C-C-S) in a gauche geometry, arising from the σCS→π*CO, π*CO→σ*CS and πCO→σ*CS orbital interactions. Additionally, all compounds from I-III series have a pronounced solvent effect. Concerning to I series the main difference between the three obtained conformers lie on the aliphatic moiety of the molecule i.e. on the ethyl group position relative to that of the carbonyl group. In the II series three conformers were found, being two conformers stabilized by an electrostatic interaction between the sulfinyl oxygen and the ortho hydrogen of the aromatic ring, OSO δ-...Hδ+, while the other one is stabilized by an electrostatic interaction between the carbonyl oxygen and the ortho hydrogen of the aromatic ring, OCO δ-...Hδ+. As for III series, two conformers were found, being the main difference between them the ethyl group position relative to that of the carbonyl. As for the IV series, M05-2X calculations showed the existence of two gauche conformers concerning the α dihedral angle (O=C-C-S), for both furan and thiophene derivatives, lying the difference between them on the δ dihedral angle (O=CC- X; X = O, S) i.e. syn-periplanar or anti-periplanar. In the case of the V series, four conformers were found in gas phase, being two cis and two gauche with respect to the α dihedral angle (O=C-C-Br) as each pair may assume a syn-periplanar or anti-periplanar geometry relative to the δ dihedral angle (O=C-C-S). It is noteworthy that the solvation calculations, SM5.42R, supported the attribution of the conformers, obtained through DFT calculations to the resolved components of the IR vCO band.

Submitted by Biblioteca da Faculdade de Farmácia (bff@ndc.uff.br) on 2018-03-05T14:14:06Z No. of bitstreams: 1 JÚLIA GONÇALVES MAYER.pdf: 2883327 bytes, checksum: 6ae955490e1664e27d2c9669ad07a02c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-05T14:14:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JÚLIA GONÇALVES MAYER.pdf: 2883327 bytes, checksum: 6ae955490e1664e27d2c9669ad07a02c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os métodos analíticos utilizados para medir o percentual de ácido graxo trans (AGT) em alimentos envolvem cromatografia em fase gasosa com detecção de ionização de chama (CG-DIC), espectrometria de massas (CG-EM) e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e refletância total atenuada (FT-IR-ATR). O presente estudo teve como objetivo investigar a viabilidade e a aplicabilidade do uso das técnicas de FT-IR-ATR, sem extração, com extração prévia da gordura e após hidrólise e metilação dos ácidos graxos, para avaliar o conteúdo de AGT em biscoitos recheados e comparar os resultados obtidos com os encontrados para a determinação de ácido elaídico pela técnica de CG-EM. Foram escolhidas 9 marcas de biscoitos recheados sabor chocolate e 1 pacote de gordura vegetal hidrogenada, para ser usada como padrão secundário para análise de AGT por FT-IR-ATR. As amostras foram analisadas, inicialmente, quanto aos seus conteúdos de umidade e lipídeos totais. Para todas as amostras não foi observada concentração de umidade superior a 6,03 g/100 g. Os lipídeos totais variaram de 12,51±0,58 a 23,84±0,09 g/100 g. A presença de AGT foi identificada por FT-IR-ATR pela visualização da banda próxima a 966 cm−1 e confirmada com adição de padrão às amostras. Ao analisar as amostras de biscoito homogeneizadas e sem outro preparo, não foi viável a utilização do método de FT-IR-ATR, visto que a absorção de radiação infravermelha de substâncias da amostra se sobrepõe à absorção na região das ligações duplas trans, o que demonstra que a matriz do alimento pode influenciar na análise. Quanto a presença dos AGT, ácido elaídico (C18:1, n-9 trans) foi identificado e confirmado em todas as amostras através de CG-EM. Ao comparar a quantificação pelos métodos CG-EM e FT-IR-ATR em amostras de extratos e na forma de ácidos graxos metilados (FAME), foram observadas concentrações baixas de ácido elaídico/ácidos graxos trans (de 0,03±0,01 a 0,86±0,01 g/100 g de biscoito) obtidas pelos diferentes métodos. Não foram encontradas diferenças significativas entre as concentrações de AGT determinadas pelos três métodos testados para oito das nove amostras analisadas. O presente trabalho mostrou que a técnica de FT-IR-ATR, analisando o extrato lipídico e as amostras em forma de FAME foi adequado para estimar os teores de AGT em biscoito recheado de chocolate, visto que proporciona uma análise mais rápida, com um menor número de etapas e menor consumo de reagentes em relação às análises por CG-EM / The analytical methods used to measure the percentage of trans fatty acids in foods involve gas chromatography with flame ionization detection (GC-FID), mass spectrometry (GC-MS) and attenuated total reflectance fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FT-IR). The aim of the present study was to investigate the feasibility and applicability of ATR-FT-IR techniques, without extraction, with previous extraction of fat and after hydrolysis and methylation of fatty acids to evaluate the content of TFA in filled biscuits, and compare the results obtained with those found for the determination of elaidic acid by the CG-MS technique. Were chosen 9 marks of chocolate filled biscuit and 1 packet of hydrogenated vegetable fat to be used as a secondary standard for AGT analysis by ATR-FT-IR. The samples were initially analyzed for their moisture contents and total lipids. For all samples, no moisture content higher than 6.03 g/100 g. Total lipids ranged from 12.51 ± 0.58 to 23.84 ± 0.09 g/100g. The presence of TFA was identified by ATR-FT-IR through the visualization of the band near 966 cm−1 and confirmed with addition of standard to the samples. When analyzing the homogenized cookie samples and without further preparation, the use of the ATR-FT-IR method was not feasible because the absorption of infrared radiation from sample substances overlaps the absorption in the region of the trans double bonds, which demonstrates that the food matrix may influence the analysis. Regarding the presence of TFA, elaidic acid (C18: 1, n-9 trans) was identified and confirmed in all samples by GC-MS. When comparing quantification by GC-MS and ATR-FT-IR in samples of extracts and in the form of fatty acids methly esters (FAME), low concentrations of elaidic acid / trans fatty acids were observed (0.03 ± 0.01 to 0.86 ± 0.01 g / 100 g of biscuit) obtained by the different methods. No significant differences were found between the concentrations of TFA determined by the three methods tested for eight of the nine samples analyzed. The present study showed that the ATR-FT-IR technique, analyzing the lipid extract and the samples in the form of FAME, was adequate to estimate the TFA contents in chocolate filled biscuit, because it provides a faster analysis with a smaller number of steps and lower toxic chemicals in relation to GC-MS analyzes