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Influência dos parâmetros de solvente sobre a eficiência de quimi-excitação do sistema peróxi-oxalato / Influence of solvent parameters on the chemiexcitation efficiency of the peroxyoxalate system.

Souza Júnior, Sergio Pereira de 11 June 2014 (has links)
Como intuito de contribuir para a elucidação do mecanismo de quimi-excitação da reação peroxi-oxalato, a transformação quimiluminescente mais eficiente conhecida que envolve a versão intermolecular do mecanismo \"Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence\" - CIEEL, foram efetuados estudos cinéticos e determinados os rendimentos quânticos de quimi-excitação desta reação em diferentes solventes e misturas de solventes. A cinética da reação de oxalato de bis-2,4,6-triclorofenila com peróxido de hidrogênio, catalisada por imidazol foi estudada na presença de 9,10-difenilantraceno como ativador (ACT) em diferentes solventes. O comportamento das constantes de velocidade observados em função da polaridade e viscosidade dos solventes indica que o mecanismo dos passos iniciais desta transformação até a formação do intermediário de alta energia (IAE) não sofre modificações drásticas em função das propriedades de solventes, permitindo a escolha de solventes e misturas de solventes adequados para o estudo do mecanismo de quimi-excitação do sistema. A influência da viscosidade sobre os rendimentos quânticos singlete (Φs) e os rendimentos quânticos singlete na concentração infinita do ACT (Φs∞ - obtidos de gráficos duplo recíprocos entre os (Φs) e a [ACT]) foi estudada em misturas entre acetato de etila e ftalato dimetilico (que possuem viscosidades diferentes e parâmetros de polaridade similares, além de levarem a rendimentos quânticos altos), indicando um aumento considerável dos rendimentos quânticos singlete com o aumento da viscosidade do meio. Os dados foram tratados com base nos modelos colisional e friccional, obtendo indicação clara da operação de um efeito de gaiola do solvente no processo de quimi-excitação da reação neste sistema de alta eficiência. A influência da polaridade do meio sobre os parâmetros de quimi-excitação da reação peroxi-oxalato foi analisada, de maneira análoga, em misturas entre tolueno e acetato de etila e entre acetato etila e acetona. Os rendimentos quânticos singlete aumentam inicialmente em função da polaridade do meio até um valor máximo, a partir do qual eles sofrem diminuição com o aumento da polaridade. Este comportamento indica a melhor solvatação dos pares de íons radicais pelo aumento da polaridade de solvente levando ao aumento dos rendimentos, entretanto, polaridades maiores do meio podem levar à formação de pares de íons separados por solvente e íons separados, desta maneira diminuindo a eficiência da quimi-excitação. Os parâmetros de quimiluminescência da reação peroxi-oxalato foram ainda estudados em uma série de solventes puros com diferentes valores de polaridade e viscosidade. Os rendimentos quânticos obtidos foram correlacionados com os parâmetros de viscosidade, polaridade e polarizabilidade, utilizando-se uma regressão linear múltipla. Deste ajuste se pode confirmar que a viscosidade exerce a maior influência sobre os rendimentos quânticos e o aumento da polaridade contribui também para maiores rendimentos, entretanto, os parâmetros de ajuste contêm erros muito grandes devido à dispersão dos valores. Contrariamente, o aumento da polarizabilidade do meio parece diminuir a eficiência de quimi-excitação. / In order to contribute to the elucidation of the chemiexcitation mechanism of peroxyoxalate reaction, the most efficient chemiluminescence reaction known that involves the intermolecular \"Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence\" - CIEEL mechanism, kinetically studies were performed and chemiexcitation quantum yields determined in different solvents and solvent mixtures. The reaction kinetics of bis(2,4,6-trichlorophenyl) oxalate with hydrogen peroxide catalyzed by imidazole in the presence of 9,10-diphenylanthracene as an activator (ACT) was studied in different solvents. The behavior of the observed rate constants in function of solvents polarity and viscosity indicates that the initials reaction steps leading to high energy intermediate formation (HEI) do not change drastically in function of the solvent properties, allowing to choose suitable solvents and solvent mixtures for a study of its the chemiexcitation mechanism. The viscosity influence on the singlet quantum yields (Φs) and singlet quantum yields at infinite ACT concentration (Φs∞ - obtained from double reciprocal plots between Φs and [ACT]) was studied in mixtures of ethyl acetate and dimethyl phthalate (which have different viscosities and similar polarity parameters), indicating a considerable increasing in singlet quantum yields with the increasing of medium viscosity. Data were analyzed by the collisional and the free volume model, which clearly indicates the occurrence of a solvent cage effect in the chemiexcitation process of this high efficient system. The influence of medium polarity on the chemiexcitation parameters of the peroxyoxalate reaction were studied, in a similar way, in mixtures of toluene and ethyl acetate and in mixtures of ethyl acetate and acetone. Singlet quantum yields increase in function of medium polarity for low polar solvents, reaching a maximum value, where a further polarity increase leads to a decrease in quantum yields. This behavior indicates better solvation of radical íon pairs by solvent polarity increase, leading to increased quantum yields, however, higher solvent polarities can lead to the formation of solvent separated ion pairs and individually solvate ions, thereby decreasing chemi-excitation efficiency. Chemiluminescence parameters of the peroxyoxalate reaction were also studied in pure solvents with different viscosities and polarities. The obtained singlet quantum yields were correlated with viscosity, polarity and polarizability parameters by multiple linear regression analysis. The correlations obtained show that viscosity exerts the most significant influence on the quantum yields and an increase in solvent polarity also contributes to higher quantum yields; however, these fitting parameters possess high standard deviations due to the considerable dispersion of quantum yield values. Contrary, an increase in medium polarizability appears to decrease the chemi-excitation efficiency.
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Influência dos parâmetros de solvente sobre a eficiência de quimi-excitação do sistema peróxi-oxalato / Influence of solvent parameters on the chemiexcitation efficiency of the peroxyoxalate system.

Sergio Pereira de Souza Júnior 11 June 2014 (has links)
Como intuito de contribuir para a elucidação do mecanismo de quimi-excitação da reação peroxi-oxalato, a transformação quimiluminescente mais eficiente conhecida que envolve a versão intermolecular do mecanismo \"Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence\" - CIEEL, foram efetuados estudos cinéticos e determinados os rendimentos quânticos de quimi-excitação desta reação em diferentes solventes e misturas de solventes. A cinética da reação de oxalato de bis-2,4,6-triclorofenila com peróxido de hidrogênio, catalisada por imidazol foi estudada na presença de 9,10-difenilantraceno como ativador (ACT) em diferentes solventes. O comportamento das constantes de velocidade observados em função da polaridade e viscosidade dos solventes indica que o mecanismo dos passos iniciais desta transformação até a formação do intermediário de alta energia (IAE) não sofre modificações drásticas em função das propriedades de solventes, permitindo a escolha de solventes e misturas de solventes adequados para o estudo do mecanismo de quimi-excitação do sistema. A influência da viscosidade sobre os rendimentos quânticos singlete (Φs) e os rendimentos quânticos singlete na concentração infinita do ACT (Φs∞ - obtidos de gráficos duplo recíprocos entre os (Φs) e a [ACT]) foi estudada em misturas entre acetato de etila e ftalato dimetilico (que possuem viscosidades diferentes e parâmetros de polaridade similares, além de levarem a rendimentos quânticos altos), indicando um aumento considerável dos rendimentos quânticos singlete com o aumento da viscosidade do meio. Os dados foram tratados com base nos modelos colisional e friccional, obtendo indicação clara da operação de um efeito de gaiola do solvente no processo de quimi-excitação da reação neste sistema de alta eficiência. A influência da polaridade do meio sobre os parâmetros de quimi-excitação da reação peroxi-oxalato foi analisada, de maneira análoga, em misturas entre tolueno e acetato de etila e entre acetato etila e acetona. Os rendimentos quânticos singlete aumentam inicialmente em função da polaridade do meio até um valor máximo, a partir do qual eles sofrem diminuição com o aumento da polaridade. Este comportamento indica a melhor solvatação dos pares de íons radicais pelo aumento da polaridade de solvente levando ao aumento dos rendimentos, entretanto, polaridades maiores do meio podem levar à formação de pares de íons separados por solvente e íons separados, desta maneira diminuindo a eficiência da quimi-excitação. Os parâmetros de quimiluminescência da reação peroxi-oxalato foram ainda estudados em uma série de solventes puros com diferentes valores de polaridade e viscosidade. Os rendimentos quânticos obtidos foram correlacionados com os parâmetros de viscosidade, polaridade e polarizabilidade, utilizando-se uma regressão linear múltipla. Deste ajuste se pode confirmar que a viscosidade exerce a maior influência sobre os rendimentos quânticos e o aumento da polaridade contribui também para maiores rendimentos, entretanto, os parâmetros de ajuste contêm erros muito grandes devido à dispersão dos valores. Contrariamente, o aumento da polarizabilidade do meio parece diminuir a eficiência de quimi-excitação. / In order to contribute to the elucidation of the chemiexcitation mechanism of peroxyoxalate reaction, the most efficient chemiluminescence reaction known that involves the intermolecular \"Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence\" - CIEEL mechanism, kinetically studies were performed and chemiexcitation quantum yields determined in different solvents and solvent mixtures. The reaction kinetics of bis(2,4,6-trichlorophenyl) oxalate with hydrogen peroxide catalyzed by imidazole in the presence of 9,10-diphenylanthracene as an activator (ACT) was studied in different solvents. The behavior of the observed rate constants in function of solvents polarity and viscosity indicates that the initials reaction steps leading to high energy intermediate formation (HEI) do not change drastically in function of the solvent properties, allowing to choose suitable solvents and solvent mixtures for a study of its the chemiexcitation mechanism. The viscosity influence on the singlet quantum yields (Φs) and singlet quantum yields at infinite ACT concentration (Φs∞ - obtained from double reciprocal plots between Φs and [ACT]) was studied in mixtures of ethyl acetate and dimethyl phthalate (which have different viscosities and similar polarity parameters), indicating a considerable increasing in singlet quantum yields with the increasing of medium viscosity. Data were analyzed by the collisional and the free volume model, which clearly indicates the occurrence of a solvent cage effect in the chemiexcitation process of this high efficient system. The influence of medium polarity on the chemiexcitation parameters of the peroxyoxalate reaction were studied, in a similar way, in mixtures of toluene and ethyl acetate and in mixtures of ethyl acetate and acetone. Singlet quantum yields increase in function of medium polarity for low polar solvents, reaching a maximum value, where a further polarity increase leads to a decrease in quantum yields. This behavior indicates better solvation of radical íon pairs by solvent polarity increase, leading to increased quantum yields, however, higher solvent polarities can lead to the formation of solvent separated ion pairs and individually solvate ions, thereby decreasing chemi-excitation efficiency. Chemiluminescence parameters of the peroxyoxalate reaction were also studied in pure solvents with different viscosities and polarities. The obtained singlet quantum yields were correlated with viscosity, polarity and polarizability parameters by multiple linear regression analysis. The correlations obtained show that viscosity exerts the most significant influence on the quantum yields and an increase in solvent polarity also contributes to higher quantum yields; however, these fitting parameters possess high standard deviations due to the considerable dispersion of quantum yield values. Contrary, an increase in medium polarizability appears to decrease the chemi-excitation efficiency.
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Estudo mecanístico do sistema peroxioxalato com diferentes catalisadores / Mechanistic studies on the peroxyoxalate system using different catalysts

Souza, Glalci Alves de 18 August 2017 (has links)
A reação peroxioxalato é o sistema quimiluminescente não enzimático de maior eficiência, alcançando rendimentos quânticos de até 50%. A quimiluminescência deste sistema vem sendo amplamente utilizada em aplicações analíticas e bioanalíticas visando a detecção de analitos de interesses biológicos e medicinais. O presente trabalho consistiu em se estudar a reação peroxioxalato com diferentes catalisadores e determinação de seu mecanismo em condições experimentais distintas das que vinham sendo estudadas até o momento, visando sua adaptação a meios aquosos para futuras aplicações. Foi estudada a utilização do salicilato de sódio como catalisador deste sistema em meio puramente orgânico, em substituição ao imidazol, e verificou-se a atuação do salicilato como catalisador básico geral e/ou específico. O rendimento quântico máximo desta transformação foi da ordem de 10-3 E mol-1. Ensaios cinéticos de emissão também foram realizados com ésteres oxálicos de diferentes reatividades em um sistema binário composto por 1,2-dimetoxietano/água contendo tampão fosfato como catalisador, em diferentes valores de pH. Nestas condições se observou a ocorrência de catálise ácida geral e catálise básica geral, uma vez que as constantes de velocidade se mostraram dependentes da concentração de tampão no meio reacional. Além disso, também se utilizou salicilato de sódio como catalisador no sistema binário 1,2-dimetoxietano/água, o qual também apresentou um papel catalítico importante no percurso desta transformação com diferentes ésteres oxálicos. Verificou-se nestes estudos a boa reprodutibilidade da reação peroxioxalato com salicilato de sódio como catalisador em meios parcialmente aquosos, que pode ampliar a utilização deste sistema quimiluminescente em aplicações analíticas e bioanalíticas. Quando se realizou os ensaios em um meio majoritariamente aquoso, o salicilato não se mostrou um catalisador eficiente, porém, mesmo sem catalisador, a reação peroxioxalato se mostrou reprodutível nestas condições / The peroxyoxalate reaction is the non-enzymatic chemiluminescence system with the highest efficiency, achieving quantum yields of up to 50%. The chemiluminescence of this system has been widely used in analytical and bionanalytical applications in order to detect analytes of biological and medicinal interests. The present work consisted in a study of the peroxyoxalate reaction with different catalysts and the determination of its mechanism in experimental conditions different from those studied before, aiming its adaptation to aqueous media for future applications. The use of sodium salicylate as base catalyst for this system in pure organic medium, in substitution to imidazole, was studied and shown that salicylate acts as a general and/or specific base catalyst. The maximum quantum yield obtained for the transformation in these conditions was in the order of 10-3 E mol-1. Emission experiments were also performed in a binary solvent system composed of 1,2- dimethoxyethane/aqueous phosphate buffer at different pH values as catalyst, using oxalic esters with different reactivities. In these conditions the occurrence of general acid catalysis and general base catalysis was observed, since the rate constants proved to be dependent on the buffer concentration. In addition, sodium salicylate was also used as catalyst in the binary 1,2-dimethoxyethane/water system with different oxalic esters, indicating its important catalytic role in the transformation. These studies allowed it to establish a reproducible peroxyoxalate system in partially aqueous media using sodium salicylate as base catalyst, which may increase the use of the chemiluminescence of this system in analytical and bioanalytical applications. However, when the experiments were performed in a medium containing mostly water, salicylate did not act as an efficient catalyst in these conditions. Even in the absence of catalyst, the reaction proved to be reproducible in the medium containing mostly water as solvent
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Estudo mecanístico do sistema peroxioxalato com diferentes catalisadores / Mechanistic studies on the peroxyoxalate system using different catalysts

Glalci Alves de Souza 18 August 2017 (has links)
A reação peroxioxalato é o sistema quimiluminescente não enzimático de maior eficiência, alcançando rendimentos quânticos de até 50%. A quimiluminescência deste sistema vem sendo amplamente utilizada em aplicações analíticas e bioanalíticas visando a detecção de analitos de interesses biológicos e medicinais. O presente trabalho consistiu em se estudar a reação peroxioxalato com diferentes catalisadores e determinação de seu mecanismo em condições experimentais distintas das que vinham sendo estudadas até o momento, visando sua adaptação a meios aquosos para futuras aplicações. Foi estudada a utilização do salicilato de sódio como catalisador deste sistema em meio puramente orgânico, em substituição ao imidazol, e verificou-se a atuação do salicilato como catalisador básico geral e/ou específico. O rendimento quântico máximo desta transformação foi da ordem de 10-3 E mol-1. Ensaios cinéticos de emissão também foram realizados com ésteres oxálicos de diferentes reatividades em um sistema binário composto por 1,2-dimetoxietano/água contendo tampão fosfato como catalisador, em diferentes valores de pH. Nestas condições se observou a ocorrência de catálise ácida geral e catálise básica geral, uma vez que as constantes de velocidade se mostraram dependentes da concentração de tampão no meio reacional. Além disso, também se utilizou salicilato de sódio como catalisador no sistema binário 1,2-dimetoxietano/água, o qual também apresentou um papel catalítico importante no percurso desta transformação com diferentes ésteres oxálicos. Verificou-se nestes estudos a boa reprodutibilidade da reação peroxioxalato com salicilato de sódio como catalisador em meios parcialmente aquosos, que pode ampliar a utilização deste sistema quimiluminescente em aplicações analíticas e bioanalíticas. Quando se realizou os ensaios em um meio majoritariamente aquoso, o salicilato não se mostrou um catalisador eficiente, porém, mesmo sem catalisador, a reação peroxioxalato se mostrou reprodutível nestas condições / The peroxyoxalate reaction is the non-enzymatic chemiluminescence system with the highest efficiency, achieving quantum yields of up to 50%. The chemiluminescence of this system has been widely used in analytical and bionanalytical applications in order to detect analytes of biological and medicinal interests. The present work consisted in a study of the peroxyoxalate reaction with different catalysts and the determination of its mechanism in experimental conditions different from those studied before, aiming its adaptation to aqueous media for future applications. The use of sodium salicylate as base catalyst for this system in pure organic medium, in substitution to imidazole, was studied and shown that salicylate acts as a general and/or specific base catalyst. The maximum quantum yield obtained for the transformation in these conditions was in the order of 10-3 E mol-1. Emission experiments were also performed in a binary solvent system composed of 1,2- dimethoxyethane/aqueous phosphate buffer at different pH values as catalyst, using oxalic esters with different reactivities. In these conditions the occurrence of general acid catalysis and general base catalysis was observed, since the rate constants proved to be dependent on the buffer concentration. In addition, sodium salicylate was also used as catalyst in the binary 1,2-dimethoxyethane/water system with different oxalic esters, indicating its important catalytic role in the transformation. These studies allowed it to establish a reproducible peroxyoxalate system in partially aqueous media using sodium salicylate as base catalyst, which may increase the use of the chemiluminescence of this system in analytical and bioanalytical applications. However, when the experiments were performed in a medium containing mostly water, salicylate did not act as an efficient catalyst in these conditions. Even in the absence of catalyst, the reaction proved to be reproducible in the medium containing mostly water as solvent

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