Orientador: Marcos Nogueira Eberlin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_MairaFasciottiPinto_M.pdf: 3076235 bytes, checksum: bc4b63f365634b0b6e2e36e84cb49537 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Esta dissertação apresenta uma breve introdução sobre a técnica de mobilidade iônica acoplada a espectrometria de massas (Capítulo 1) e a discussão de resultados aplicados a três subprojetos distintos. A técnica de TWIM-MS é uma técnica de separação na qual a separação em dos íons ocorre em uma cela de mobilidade iônica e é baseada em parâmetros como a seção de choque, carga, polarizabilidade, que é a capacidade de um íon ter sua densidade eletrônica distorcida pela interação com o gás de mobilidade, além de, obviamente, da estrutura tridimensional dos íons em fase gasosa. Sobre o Capitulo 2, objetivo do trabalho em petroleômica foi desenvolver e otimizar um método para a identificação de compostos polares presentes em amostras de petróleo e seus derivados como diesel e gasolina, que fosse capaz de diferenciar amostras distintas com relação essas composições, verificando quais respostas esta técnica pode fornecer nos estudos petroleômicos. Puderam ser identificadas as classes N, O2 e NO, com excelente resolução com a técnica de TWIM-MS. Entretanto, acredita-se que algumas outras classes ainda podem ser elucidadas. O CO2 se mostrou ser o melhor gás de mobilidade a ser utilizado para a resolução destas classes. A técnica de TWIM-MS também se mostrou adequada para a caracterização de gasolina e seus aditivos, entretanto mais amostras de diesel aditivado devem ser investigadas, para se descobrir porque os aditivos não puderam ser detectados através da técnica de ESI-TWIM-MS. Com relação ao estudo das estruturas em fase gasosa dos isômeros do Corrol (Capítulo 3), podese observar que o corrorin tem a estrutura tridimensional mais compacta entre todos os isômeros, enquanto NCC4 e corrol são os isômeros com maiores seções de choque e maiores drift times. Mesmo que o norrole tenha os maiores valores previstos de CCS, seu menor momento de dipolo resulta em interações mais fracas com o gás de mobilidade, e um drift time menor do que o esperado é obtido. Uma melhor resolução entre os isômeros de corrol foi alcançada usando CO2 como gás de mobilidade. Além disso, estes isômeros podem ser diferenciados monitorando íons característicos resultantes de suas fragmentações. Em conclusão, mostrou-se que a diferenciação por TWIM-MS destas estruturas pode ser conseguida através do monitoramento das diferenças entre as suas mobilidades relativas e também pelos espectros distintos de MS/MS obtidos para cada isômero. Já o Capítulo 4, visou avaliar a separação de 4 dissacarídeos isoméricos, em que se observou que a utilização de mais gases polarizáveis, tais como o CO2 na análise realizada com o Synapt G2 permite uma resolução quase na linha de base, o que não foi possível utilizando N2 como gás de mobilidade e nem na primeira geração do equipamento comercial Synapt, mesmo usando CO2 como gás de mobilidade / Abstract: This dissertation presents a brief introduction of the technique of Ion Mobility Mass Spectrometry (Chapter 1) and also the discussion of results applied to three distinct subprojects. The technique of Traveling Wave Ion Mobility Mass Spectrometry, is a separation technique in which the separation of the ions occurs in a mobility cell and is based on parameters such as collision cross-section, charge, polarizability (the capacity of an ion to have its electronic density distorted by interaction with the drift gas) and the three dimensional structure (shape) of ions in the gaseous phase. The main goal of the work performed in petroleomics (Chapter 2), was to develop and optimize a method for the identification of polar compounds present in oil samples and its derivatives, such as diesel and gasoline. The applied method was able to differentiate oil samples based on some polar components. Classes N, O2 and NO could be identified with proper resolution with TWIM-MS technique. However, it is believed that some other classes may be elucidated. CO2 was shown to be the best drift gas to be used for the separation of these classes. The technique of TWIM-MS also proved to be suitable for the characterization of gasoline and its additives, however, more samples of additive diesel must be investigated to find out why the additives could not be detected by the technique of ESI-TWIM-MS. During the study of tridimensional structures in the gaseous phase of five Corrole isomers (Chapter 3), it was observed that significant differences in shape and charge distributions for the protonated molecules lead to contrasting gas phase mobilities, most particularly for corroin, the most "confused¿ isomer. Accordingly, corroin was predicted by DFT and collisional cross section calculations to display the most compact tridimensional structure. NCC4 and corrole, on the other hand were found to be the most planar isomers. Better resolution between the corrole isomers was achieved using the more polarizable and massive CO2 as the drift gas and contrasting labilities towards CID, allowed the prompt differentiation of some isomers. Chapter 4 aimed to evaluate the separation of four isomeric disaccharides, where it was observed that the use of more polarizable gases, such as CO2, in the analysis performed with a Synapt G2 allows almost a baseline resolution for some isomeric pairs. This was not possible using N2 as drift gas with the Synapt G2, and not with the Synapt G1 using either N2 or CO2 / Mestrado / Quimica Analitica / Mestra em Química

Orientador: Marcos Nogueira Eberlin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:31:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lalli_PriscilaMicaroni_D.pdf: 7058193 bytes, checksum: bda550a8e643bbf3d082b69bfd94c04e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A espectrometria de mobilidade iônica separa íons de diferentes tamanhos ou formatos (seção de choque) em fase gasosa de acordo com o tempo que levam para atravessar uma câmara preenchida com gás sob a influência de um campo elétrico fraco. O acoplamento dessa técnica à espectrometria de massas (IM-MS) resulta em uma ferramenta extremamente versátil, pois adiciona uma nova dimensão aos dados de MS com informação sobre a estrutura tridimensional das espécies. Assim, a IM-MS tem sido muito utilizada para o estudo conformacional de proteínas, separação de isômeros e análise de misturas complexas. Neste trabalho, investigamos novas aplicações da IMMS, focando na separação de isômeros. Na primeira parte, mostramos que a IM-MS é capaz de separar isômeros posicionais de piridil porfirina mono ou multi substituída com [Ru(bpy)2Cl]+. Os isômeros substituídos em meta mostraram ser mais compactos do que os substituídos em para. Entretanto, os isômeros di-substituídos em cis e trans possuem seção de choque muito parecida e não puderam ser separados. Na segunda parte, mostramos a separação e caracterização de protômeros (espécies protonadas ou desprotonadas em sítios distintos). Apesar da protonação (ou desprotonação) em sítios diferentes não alterar significativamente a seção de choque da espécie, ela pode resultar em íons com distribuição de cargas contrastantes, o que leva a formação de heterodímeros entre os íons e as moléculas do gás (CO2) com forças e tempo de vidas contrastantes, assim assegurando a resolução desses protômeros por IM-MS. Na terceira parte do trabalho, investigamos o potencial da técnica para o detalhamento composicional e estrutural de compostos presentes em petróleo através da análise de cortes de destilação de alto ponto de ebulição / Abstract: Ion mobility mass spectrometry separates ions with different size or shape (collision cross section) in the gas phase according to the time they take to travel through a cell filled with gas under the influence of a low electric field. The coupling of this technique to mass spectrometry (IM-MS) results in an extremely versatile tool, since it adds a new dimension to MS data with information about the species¿ threedimensional structure. Therefore, IM-MS has been extensively used for protein conformation studies, isomer separations and analysis of complex mixtures. In this work, we investigate new applications of IM-MS, focusing on isomer separation. In the first part, we show that IM-MS is able to separate positional isomers of pyridilporhyrins mono or multi-substituted wih [Ru(bpy)2Cl]+. The meta substituted isomers were shown to be more compact than the para substituted isomers. On the other hand, cis and trans di-substituted isomers display very similar collision cross sections and could not be separated. In the second part of this work, we show the separation and characterization of protomers (species protonated or deprotonated in different sites). Although protonation (or deprotonation) in different sites does not change significatly the species collision cross section, it may result in ions with contrasting charge distribution, which leads to the formation of heterodimers between ions and gas molecules (CO2) with contrasting strengths and life times, therefore allowing the resolution of these protomers by IM-MS. In the third part of this work, we investigate the potencial of this technique for the compositional and structural detailing of compounds present in crude oil by the analysis of high boiling point distillation cuts / Doutorado / Quimica Analitica / Doutora em Ciências

Orientador: Fábio Cesar Gozzo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T03:38:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_AlexandreFerreira_D.pdf: 12902505 bytes, checksum: 9ee986003caba0a232a59bff99ccc97d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho foi dividido em dois capítulos, tendo como temática geral a aplicação de técnicas modernas baseadas em espectrometria de massas (MS) no estudo da biotransformação de fármacos (capítulo I) e em proteômica estrutural por ligação cruzada e mobilidade iônica (capítulo II). No capítulo I, foram estudadas rotas de fragmentação por dissociação induzida por colisão (CID), perfis de metabólitos in vivo em ratos e farmacocinética de derivados de 4-anilinoquinazolina, candidatos a inibidores da enzima adenosina quinase (AK), tendo por essa razão potencial terapêutico no tratamento de doenças como hipertensão, Diabetes mellitus, psoríase e doenças inflamatórias crônicas. O comportamento desses compostos em MS foi inicialmente avaliado com base em suas rotas de fragmentação em fase gasosa por MS sequencial, com auxílio de cálculos teóricos para íons precursores e fragmentos em fase gasosa. Esse conhecimento foi então aplicado na determinação dos perfiis de metabólitos de fases I e II in vivo em ratos e de sua farmacocinética utilizando-se métodos de cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada a MS (UPLC-MS). Os resultados permitiram estabelecer as principais vias de fragmentação por CID para essa classe de compostos, bem como os principais metabólitos observados in vivo. No capítulo II, foram realizados estudos fundamentais em proteômica estrutural por MS. Nesse âmbito, o efeito de modificações covalentes advindas de reações de ligação cruzada nas conformações de proteínas-modelo foi investigado empregando-se a técnica de mobilidade iônica acoplada a MS (IM-MS) em duas abordagens instrumentais distintas, que permite determinar as seções de choque de colisão (CCS) de íons em fase gasosa. Os resultados obtidos dos experimentos de IM-MS, aliados a dados provenientes de simulações de dinâmica molecular (MD) dos sistemas em questão, permitiram concluir que as modificações de ligação cruzada aumentam a resistência dos íons de proteína em fase gasosa ao processo de desenovelamento, e geram íons mais compactos em fase gasosa (menor CCS). Um modelo foi proposto para explicar esse fenômeno, correlacionando as conformações observadas com a carga líquida e densidade de carga dos íons de proteínas em fase gasosa / Abstract: This work was divided in two chapters, both grouped under the general theme of application of modern mass spectrometry (MS)-based techniques to the study of drug biotransformation (chapter I) and in structural proteomics by chemical cross-linking and ion mobility (chapter II). In chapter I, collision-induced dissociation (CID) routes, in vivo rat metabolite profiles and pharmacokinetics of a series of 4-anilinoquinazoline derivatives were studied. These derivatives are potential adenosine kinase (AK) inhibitors, having therapeutic potential in treatment of diseases such as hypertension, Diabetes mellitus, psoriasis and chronic inflammatory diseases. The mass spectrometric behavior of such derivatives was initially evaluated in terms of their fragmentation routes by sequential MS, aided by theoretical calculations for gas phase precursor and fragment ions. This knowledge was then applied in the determination of in vivo phase I and II metabolite profiles in rats, as well as pharmacokinetics, using ultra performance liquid chromatography coupled to MS (UPLC-MS). Results allowed the establishment of main CID fragmentation routes for this class of compounds, as well as the main metabolites observed in vivo. The focuses of chapter II were fundamental studies in structural proteomics by a combination of chemical cross-linking, ion mobility and MS. More specifically, the effect of covalent modifications introduced by chemical cross-linking in the conformations of model proteins was investigated by ion mobility-MS (IM-MS) techniques, which allows the determination of collision cross sections (CCS) for gas phase ions. Results from IM-MS experiments, together with data from molecular dynamics (MD) simulations of the studied systems, indicate that the cross-linking modifications increase the resistance of protein ions to gas phase unfolding, also generating more compact ions in the gas phase (smaller CCS). A model was developed to explain this phenomenon, correlating the observed conformations with net charge and charge density of the gas phase protein ion / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Marcos Nogueira Eberlin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Klitzke_ClecioFernando_D.pdf: 5751557 bytes, checksum: 0cd80e6f5c01aa04c7fdd89f600b374c (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O petróleo é uma mistura complexa, constituída de milhares de compostos e sua caracterização é fundamental em diversos processos da indústria petrolífera. A abordagem moderna para a caracterização total dos compostos polares (N, O, S) do petróleo é através da petroleômica, utilizando a espectrometria de massas de altíssima resolução e exatidão obtida em espectrômetros de ressonância ciclotrônica de íons com análise por transformada de Fourier (FT-ICR MS). FT-ICR MS é o equipamento ideal para estas análises, no entanto a literatura carece de informações quanto a otimização do número de scans e do efeito da resolução na análise petroleômica. Determinamos como condições ideais para a análise destas amostras de altíssima complexidade a obtenção de espectros de MS com poder de resolução de 400.000 em m/z 400 e acúmulo de 100 mscans. Foram analisados também os compostos polares presentes em outras fontes de combustíveis fósseis, como carvão mineral e folhelho. Os resultados mostraram padrões distintos em relação à origem do material e possivelmente ao grau de evolução térmica. Comparamos a análise por FT-ICR MS dos ácidos carboxílicos de amostras de petróleo com os resultados das análise de frações ácidas por FAB MS obtidas no CENPES . PETROBRAS, mostrando que as análises por FT-ICR MS apresentam resultados superiores na identificação da distribuição de DBE sendo que por FAB MS não temos informações relativas a DBE superior a 7. A análise abrangente da composição de ácidos do petróleo é de extrema importância com conta da corrosão e formação de depósitos e emulsões, dependentes da composição destes ácidos. Comparamos alguns resultados da análise por FT-ICR MS com TOF MS (UHRT) de altíssima resolução, 100.000. Os resultados obtidos com UHRT MS estão próximos as análises por FT-ICR MS com 200.000 de resolução em m/z 400. Obtivemos a identificação de boa parte das classes de heteroátomos úteis nas análises petroleômicas. Analisamos por Travelling Wave Ion Mobility Mass Spectrometry (TWIM MS) padrões de ácidos, destilados e amostras de petróleo. Os resultados obtidos mostraram uma tendência da redução do drift time com o aumento da DBE dos analitos. As amostras de petróleo também revelaram perfis distintos para diferentes faixas de drift time, sendo possível diferenciar classes de compostos polares (O2, N e NO). Os resultados obtidos mostraram o grande potencial da análise por FT-ICR MS e UHRT MS, complementados pela análise estrutural fornecida pela mobilidade iônica com o uso da TWIM MS. / Abstract: Crude oil is a complex mixture consisting of thousands of compounds and their characterization is essential in various processes of the petroleum industry. The modern approach to the characterization of total polar compounds (N, O, S) of oil is through petroleomics MS, using the ultra-high resolution mass spectrometry and accuracy obtained in ion cyclotron resonance spectrometers with analysis by Fourier transform (FT-ICR MS). FT-ICR MS is the ideal equipment for these analyses, however the literature lacks information about the optimization of scan number and the effect of resolving power in the petroleomic analysis. We determine the ideal conditions for the analysis of these samples of high complexity getting MS spectra with resolving power of 400,000 in m/z 400 and accumulation of 100 mscans. Polar compounds in crude oil, and other sources of fossil fuels such coal and shale were analyzed. The results showed distinct patterns in relation to the origin of the material and possibly the degree of thermal evolution. We compare the performance of FT-ICR MS with FAB MS in the analysis of carboxylic acids composition of crude oil samples. Analyses by FT-ICR MS feature superior results in identifying the distribution of DBE. FAB MS does not have information on DBE exceeding 7. Comprehensive analysis of the composition of crude oil acids is of extreme importance with account of corrosion and formation of deposits and emulsions, dependent on the composition of these acids. We compare some results of the analysis by FT-ICR MS with ultra-high resolution TOF MS (UHRT) with 100,000 of resolving power. The results obtained with UHRT MS are equivalent to the FT-ICR MS with 200,000 resolving power at m/z 400. We obtained the identification of most of the classes of heteroatoms useful in petroleomic analysis and the results show that UHRT performance is near to FTICR. Traveling Wave Ion Mobility Mass Spectrometry (TWIM MS) show good results to study the patterns of ion mobility of acid samples, distillates cuts and crude oil samples. The results showed a trend of reducing the drift time with increasing DBE of the analytes. The crude oil samples also revealed different drift time profiles for different classes of polar compounds (O2, N, and NO). The results obtained show the great potential of FT-ICR MS and UHRT MS analysis, complemented by structural analysis provided by ion mobility with the use of TWIM MS, of distillate cuts and crude oil samples. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientadores: Marcos Nogueira Eberlin, Fernando Antonio Santos Coelho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T16:01:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galaverna_RenanSouza_M.pdf: 4687299 bytes, checksum: d06d242cdf07c9f8f7f1abfb050e76ba (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Essa dissertação de Mestrado visa estudar o mecanismo da reação de Morita-Baylis-Hillman (MBH) em três versões (Clássica, Aza e Assimétrica) utilizando a técnica de espectrometria de massas com ionização por eletrospray (ESI-MS). Para o monitoramento mecanístico das versões clássica e Aza (MBH/Aza-MBH) foi introduzida uma nova abordagem, que é a utilização de reagentes marcados com etiquetas de carga (líquidos iônicos), a fim de facilitar a detecção dos intermediários e maximizar a aquisição de dados obtidos pelo monitoramento destas reações. Entre os reagentes de partida, (eletrófilo, catalisador e alceno ativado) o alceno ativado foi o reagente marcado, utilizou-se o íon metil imidazólio como etiqueta de carga. Além do uso de um reagente marcado, ambas as versões foram monitoradas utilizando reagentes neutros, com o propósito de avaliar em nível de comparação as metodologias abordadas, marcada e não-marcada. Para versão assimétrica da reação de MBH, foram utilizadas duas aminas hidroxiladas quirais derivadas de alcalóides cinchona, quinidina e ?-isocupreidina. O monitoramento mecanístico da versão assimétrica foi realizado utilizando um espectrômetro de massas com mobilidade iônica IM-MS. O tipo de mobilidade utilizada nesse estudo foi a Traveling Wave, comercialmente conhecida como TWIM-MS (Traveling Wave Ion Mobility Mass Spectrometry). A utilização desta possibilitou a separação e caracterização de intermediários estereoisoméricos formados no percurso da reação. Cálculos teóricos dos estados de transição para formação desses intermediários foram realizados a fim de suportar os dados obtidos por TWIM-MS. A utilização de um reagente marcado no monitoramento completo da reação de MBH/Aza-MBH mostrou melhores resultados em relação à reação não-marcada. Intermediários não detectados pela metodologia não-marcada foram detectados e caracterizados pela metodologia marcada, além do fato que a intensidade desses intermediários foi maior quando comparado à versão não-marcada. Para versão assimétrica, os dados obtidos por TWIM-MS e cálculos teóricos possibilitaram um melhor entendimento acerca da enantiosseletividade da reação de MBH quando diferentes catalisadores quirais são utilizados / Abstract: This dissertation aims to study the mechanism of the Morita-Baylis-Hillman reaction in three versions (Classical, Aza and Asymmetric) using Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI-MS). For the mechanistic monitoring of the classical and Aza versions (MBH/Aza-MBH) a new approach was introduced, that is the use of marked reagents with charge tag (ionic liquid) in order to facilitate the detection of the reaction intermediates and maximize the data acquisition when monitoring these reactions. Among the start material, (electrophile, catalyst and activated alkene) the activated alkene was the marked reagent, using imidazolium ion as charge tag. Besides the use of a marked reagent, both versions (MBH/Aza-MBH) were monitored using neutral reagents, in order to compare the methodologies used, with and without charge tag. For the asymmetric MBH reaction, were used two hidroxylated chiral amines derived from cinchona alkaloids, quinidine and ?-isocupreidine. The mechanistic monitoring of the asymmetric reaction was performed using an ion mobility mass spectrometry IM-MS. The type of mobility used in this study was "traveling wave", commercially known as TWIM-MS (Traveling Wave Ion Mobility Mass Spectrometry). Using this instrument was possible to separate and characterize stereoisomerics intermediates formed in the course of the reaction. Theoretical calculations of the transition states for the formation of these intermediates were performed in order to support the data obtained by TWIM-MS. The use of a marked reagent in complete monitoring of the MBH/Aza-MBH reaction showed better results than non-tag reaction. Intermediates not detected by the non-tag methodology were detected and characterized by the charge tag methodology, furthermore, the intensity of these intermediates were higher than non-tag reaction. For the asymmetric version, the data obtained by TWIM-MS and theoretical calculations enabled a better understanding of the enantioselectivity of the MBH reaction when different chiral catalysts are used / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Nesta dissertação é apresentado um estudo dos compostos Li1-3xMgFexPO4 através de Ressonância Magnética Nuclear (7Li e 31P), no intervalo de temperatura de 150 a 410 K. Estudos desses compostos através de técnicas de difração de elétrons e efeito Mossbauer confirmam que os íons Fe entram na rede cristalina na forma Fe3+, substituindo os íons Li+. O comportamento dos espectros de RMN, dos tempos de relaxação spin-rede e da susceptibilidade magnética dos núcleos 7Li e 31P em função da temperatura, em conjunto com medidas de condutividade iônica, indicam que, mesmo com a adição de impurezas Fe3+ na rede, os íons Li+ pouca mobilidade dentro do intervalo de temperatura utilizado. / This work reports a 7Li and 31P nuclear magnetic resonance study in the Li1-3xMgFexPO4 phases between 150 and 410 K. This study, complementary to those made using Mössbauer and magnetic neutron diffraction experiments, confirms that the Fe3+ ions enter as in the lattice, and that they enter substituting Li ions. The behavior of the 7Li e 31P nuclear magnetic resonance spectra, together with ionic conductivity measurements, show that no Li mobility occurs in temperature range studied even with the addition of the Fe impurity.

Nesta dissertação é apresentado um estudo dos compostos Li1-3xMgFexPO4 através de Ressonância Magnética Nuclear (7Li e 31P), no intervalo de temperatura de 150 a 410 K. Estudos desses compostos através de técnicas de difração de elétrons e efeito Mossbauer confirmam que os íons Fe entram na rede cristalina na forma Fe3+, substituindo os íons Li+. O comportamento dos espectros de RMN, dos tempos de relaxação spin-rede e da susceptibilidade magnética dos núcleos 7Li e 31P em função da temperatura, em conjunto com medidas de condutividade iônica, indicam que, mesmo com a adição de impurezas Fe3+ na rede, os íons Li+ pouca mobilidade dentro do intervalo de temperatura utilizado. / This work reports a 7Li and 31P nuclear magnetic resonance study in the Li1-3xMgFexPO4 phases between 150 and 410 K. This study, complementary to those made using Mössbauer and magnetic neutron diffraction experiments, confirms that the Fe3+ ions enter as in the lattice, and that they enter substituting Li ions. The behavior of the 7Li e 31P nuclear magnetic resonance spectra, together with ionic conductivity measurements, show that no Li mobility occurs in temperature range studied even with the addition of the Fe impurity.