Former works of our group have demonstrated the potential of catalytic systems based on titanium and zirconium in esterification of fatty acidy derived from soybean oil, in the presence of methanol. From these results, it arise the interest of evaluate the behavior of these systems in the presence of ethanol in the transesterification of soybean oil and in the esterification of fatty acid derived from this oil. In this context, this study aimed to investigate the catalytic activity of catalysts, exhibiting general formula M(n-butoxide)x (maltolate)4-x where M is titanium or zirconium, on the ethylic esterification and transesterification of soybean oil and soybean fatty acids, for obtaining biodiesel. Six catalysts were synthesized, two based on titanium and ford based on zirconium, in which the amount of the ligand maltolate (3-hydroxi-2-methyl-4-pironate), and n-butoxide. The formation of the complexes was confirmed by infrared spectroscopy. The catalytic activity of these catalysts was evaluated in the ethylic esterification via acid-base titulation, and ethylic transesterification via gas chromatography. The complexes M(n-butoxide)x (maltolate)4-x proved to be active in esterification, with conversions up to 81%, and in the transesterification yields up to 19%. When ethanol is used, the reactivity is lower than that observed when methanol is employed. In addition, complexes of Zr showed catalytic activity higher than the complex Ti. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Trabalhos anteriores do nosso grupo de pesquisa mostraram o potencial de sistemas catalíticos à base de titânio e zircônio em reações de esterificação de ácidos graxos do óleo de soja, na presença de metanol. A partir desses resultados, surgiu o interesse de avaliar o comportamento desses sistemas utilizando o etanol na transesterificação do óleo de soja e esterificação de ácidos graxos derivados desse óleo. Então o presente trabalho visou à utilização de catalisadores de fórmula geral M (n-butóxido)x(maltol)4-x, onde M é o titânio ou zircônio, na reação de esterificação e transesterificação etílica do óleo de soja e ácidos graxos de soja, para obtenção do biodiesel. Foram investigados seis catalisadores, dois de titânio e quatro de zircônio, nos quais foi variada a quantidade de ligante maltolato (3-hidroxi-2-metil-4-pironato) e n-butóxido. A formação dos complexos foi confirmada por espectroscopia na região do infravermelho médio. A atividade catalítica desses catalisadores foi avaliada na reação de esterificação etílica através da titulação ácido-base e na reação de transesterificação etílica através da cromatografia gasosa. Os complexos do tipo M(n-butóxido)x(maltol)4-x se mostraram ativos em reações de esterificação com conversões de até 81% e na reação transesterificação com rendimento de 19%. Quando se emprega o etanol, a reatividade é inferior àquela observada quando se emprega o metanol. Além disso, os complexos de zircônio apresentaram atividade catalítica superior aos complexos de titânio.

A esterificação do sec-butanol com ácido acético, submetida à catálise homogênea, apresenta poucos resultados experimentais de cinética reacional e equilíbrio químico disponíveis na literatura. A presente dissertação visa determinar os parâmetros cinéticos e de equilíbrio químico desta reação de esterificação, empregando modelo cinético de 2ª ordem baseado em atividades. Os experimentos cinéticos foram realizados em reator batelada com auxílio da metodologia Karl Fischer para análise do teor de água e determinação do perfil de frações molares ao longo da reação. A principal dificuldade na modelagem desta esterificação consistiu em representar satisfatoriamente as não-idealidades da mistura em fase líquida, em espacial nas reações cuja fração molar inicial de ácido acético foi superior a 50%. Netas condições admitiu-se a ocorrência de dissociação do ácido acético levando ao surgimento de interações iônicas. O modelo empregado para obtenção das atividades, com base em frações molares, foi o NRTL. Este modelo representou bem as interações moleculares em condição de baixa acidez, mas apresentou desvios em condições de acidez e teores de água mais elevados. O estudo também visou o desenvolvimento de modelos de calibração para um método analítico on-line visando determinar o perfil de frações molares ao longo da reação. O método empregado foi a espectroscopia de infravermelho próximo (NIR), em vista à capacidade deste método analítico em determinar quantitativamente frações molares de água, além dos demais compostos envolvidos. Outro fator determinante ao emprego do NIR é a seu crescente uso no meio industrial, e o presente trabalho visou também contribuir para o uso futuro desta técnica de monitoramento no processo industrial. Modelos de calibração multivariável com conjuntos de calibração interna por validação cruzada se mostraram adequados ao sistema estudado. Calibrações externas resultaram em modelos imprecisos, não sendo possível determinar claramente os fatores responsáveis pela imprecisão. / There is a lack of literature data on the reaction kinetics and equilibrium of the homogeneously catalyzed esterification of sec-butanol with acetic acid. This work aims at obtaining the kinetic parameters and chemical equilibrium parameters of this esterification reaction by using a second order kinetic model based on activities. The kinetic experiments were performed in a batch reactor and the Karl Fischer analytical method was used to determine the molar fraction of water along the reaction progress. The main challenge of modeling this reaction was to represent the highly non-ideal mixture in liquid phase, specially for reactions runs starting with acetic acid mole fraction higher than 50%. In these conditions, it was assumed the occurrence of acetic acid dissociation that leads to ionic interactions. The thermodynamic model used to calculate the activities was the NRTL. This model predicted well the molecular interactions on low acidity conditions but presented deviations when molar fractions of acid and water were higher. The present study also aims to develop calibration models for analytical on-line method to obtain molar fraction profiles along the reaction. Near infrared spectroscopy (NIR) was used due to the possibility of quantitatively analyze water mole fraction, besides the mole fractions of the other components. Another important reason to choose NIR was its crescent use in industry, and the present work intended to contribute towards the future use of this on line monitoring technique in industrial applications. Multivariate calibration models using internal set of calibration and cross-validation seems to be suitable for this system. External set of calibration leads to less accurate models, and the causes of this lack of accuracy were not clearly identified.

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No. of bitstreams: 1 sandrabertelliribeirodecastro.pdf: 21642592 bytes, checksum: ba2c7d8539f06b1e9a8e8f3ca1c34c08 (MD5) Previous issue date: 2011-12-08 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A Esclerose Múltipla (EM) caracteriza-se por ser uma doença inflamatória crônica desmielinizante do Sistema Nervoso Central (SNC), que afeta aproximadamente um milhão de pessoas em todo o mundo. Entre os agentes terapêuticos aprovados atualmente para o tratamento da EM podemos citar o interferon beta (IFN-β) e o acetato de glatirâmer, entretanto, estes agentes não promovem a cura da doença ou a recuperação total dos pacientes que estão em fase avançada. Diversos estudos demonstram a propriedade que os hormônios sexuais, como o estradiol e progesterona possuem em diminuir a gravidade da Encefalomielite Autoimune Experimental (EAE). Estruturalmente, as isoflavonas compartilham muitas similaridades com os estrógenos endógenos. Estudos realizados com genisteína mostram os efeitos benéficos deste isoflavonóide na EAE. Entretanto, alguns fatores limitam sua aplicação clínica, como por exemplo, sua rápida excreção e declínio dos níveis séricos, sendo que estas características podem estar relacionadas à sua estrutura química. Dentro deste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de sete derivados lipofílicos da genisteína na modulação da resposta in vitro de macrófagos murinos J774.A1 ativados com lipopolissacarídeo e IFN-g, e verificar a atuação de um análogo selecionado na etapa in vitro na modulação da resposta imune in vivo no modelo de EAE. Na etapa in vitro foi avaliada a citotoxicidade dos compostos, no sobrenadante da cultura foram dosados óxido nítrico, IL-12 e TNF-α. Na etapa in vivo foi investigado o uso do derivado da genisteína 3 (7-Otetradecanoil-genisteína – TDG) na evolução da EAE induzida em camundongos C57Bl/6 através da aplicação do MOG35–55. No 14° dia após a indução com o MOG, os camundongos foram tratados com TDG por sete dias. No 21° dia após a indução, as porcentagens de células mononucleares isoladas de cérebro expressando marcadores de superfície (CD4+, CD3+ e CTLA-4) e produzindo citocinas IL- 17+CD4+, IL-10+CD4+ ou fator de transcrição Foxp3+CD4+ foram determinadas por citometria de fluxo. A concentração de IL-6, IFN-γ e IL-10 em macerado de cérebro e medula foram determinadas por ELISA. As análises histológicas de cérebro e medulas foram realizadas por coloração de Hematoxilina e Eosina. Os resultados apresentados indicam que a modificação estrutural da genisteína originou derivados não citotóxicos, com elevada capacidade de inibir a concentração de IL-12. Entretanto, estes derivados da genisteína não foram capazes de inibir TNF-α. A produção de NO foi significativamente inibida pelos derivados monoésteres (2,3) e monoéter (6,7) de maneira dose-dependente. Os dados obtidos in vivo indicam que o tratamento com o TDG melhora os sinais clínicos da EAE e isto pode ser correlacionado com uma redução na porcentagem de células produzindo IL-17 e um aumento de células Foxp3+CD4+ no cérebro. Além disso, o tratamento com o TDG aumentou a liberação de IL-10 e a expressão de CTLA-4 além de reduzir a liberação de IFN-γ e IL-6. Desta forma, os dados sugerem um papel imunomodulatório do TDG na EAE e possivelmente na EM / Multiple Sclerosis (MS) is a severe and disabling chronic autoimmune inflammatory demyelinating disease of the central nervous system (CNS), that affect around one million people at entire world. Among the therapeutic agents currently approved for the treatment of MS can be cited the interferon beta (IFN-β) and the glatiramer acetate, however, these agents do not promote the cure or full recovery of patients in advanced stages. Several studies showed that hormones, such as estradiol and progesterone, could reduce the severity of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). The isoflavones share many structural similarities with endogenous estrogens. Studies with genistein showed the beneficial effects of isoflavones in EAE. However, the chemical structure of genistein has characteristics that limit its clinical application, such as rapid excretion and decreased serum levels. This study aimed evaluate the effect of seven lipophilic derivatives of genistein in the modulation of in vitro response of murine J774A.1 macrophages activated with lipopolysaccharide and IFN-g, and verify the performance of one in vitro selected analogue on modulating in vivo the immune response in EAE. The lipophilic derivatives were evaluated in LPS+IFN-g-activated J774A.1 macrophage cultures to their effects on cytotoxicity and nitric oxide, IL-12 and TNF-α production. The effects of the selected genistein derivative 3 (7-O-genistein-tetradecanoil - TDG) on the development of EAE induced in C57BL/6 mice immunized with MOG35-55 were performed. At 14th day after induction, mice were treated with TDG for seven days. At 21st day the percentage of mononuclear cells isolated from brains expressing CD4+, CD3+, CTLA-4+ and Foxp3+ and producing IL-17+ and IL-10+ were determined by flow cytometry. The concentration of IL-6, IFN-g and IL-10 in brain and spinal cord were determined by ELISA. Histological analysis of brain and spinal cord were performed by hematoxylin and eosin staining. The results showed that the modification of genistein enables the generation of non-cytotoxic compounds with increased IL-12 inhibition, despite of failed TNF-α inhibition. The NO production was inhibited by the monoester (2,3) and monoether (6,7) compounds in a dose-dependent manner. The in vivo data indicated that treatment with TDG improved the clinical signs of EAE which can be correlated with a reduction in the percentage of cells producing IL-17 and the increment of Foxp3+CD4+ cell population at brain. Furthermore, treatment with TDG increased the release of IL-10 and expression of CTLA-4 and reduced the release of IFN-g and IL-6. Altogether, the data suggest an immunomodulatory role of the TDG in EAE and possibly MS.