O sistema peróxi-oxalato consiste na reação entre ésteres oxálicos e peróxido de hidrogênio, na presença de um catalisador básico e/ou nucleofílico e de um composto fluorescente com baixo potencial de oxidação (ACT), resultando em uma emissão eficiente de quimiluminescência. O sistema é amplamente utilizado em diversas aplicações analíticas, entretanto, sua aplicação é limitada devido às dificuldades de sua adaptação em meios aquosos. Nesse trabalho foram realizados estudos cinéticos da reação peróxi-oxalato em uma mistura binária de 1,2-dimetóxietano/água (1/1) em tampão fosfato (pH 6, 7 e 8), utilizado-se os ésteres oxalato bis(2,4,6-triclorofenila) (TCPO), oxalato de bis(4- metilfenila) (BMePO) e oxalato de bis(4-nitrofenila) (BNPO). A partir da dependência da constante de velocidade de decaimento da intensidade de emissão (kobs) com a concentração de peróxido de hidrogênio e do tampão fosfato obteve-se evidências da ação do fosfato como catalisador básico específico na reação de TCPO. Porém, os resultados indicam também que na reação de BMePO o fosfato age principalmente como catalisador ácido. A reação peróxi-oxalato (TCPO, H2O2, ACT e imidazol) foi realizada também em meio de 80% de líquidos iônicos. Três líquidos iônicos contendo o cátion 1-butil- 3-metilimidazólio (bmim) com os contra-íons tetrafluroborato, hexafluorofosfato e hexafluoroantimonato foram utilizados obtendo-se valores de kobs maiores em bmimPF6, seguida do meio em bmimBF4e por fim em bmimSbF6. Os rendimentos quânticos determinados alcançaram valores de quase 20% em meio de bmimSbF6, além disso, foram obtidas evidências experimentais de que o mecanismo CIEEL esteja envolvido no passo de quimi-excitação da reação peróxi-oxalato nestes meios / The peroxyoxalate system consists in the reaction of oxalic esters with hydrogen peroxide in the presence of basic and/or nucleofilic catalysts and a fluorescent compound with low oxidation potential (ACT), resulting in efficient chemiluminescence emission. This system is widely utilized in various analytical applications; however, its use is limited due to the difficulties to adapt it to aqueous media. In this work, kinetic studies of the peroxyoxalate reaction were performed in phosphate buffered (pH 6, 7 and 8) binary 1,2-dimethoxyethane/water mixtures (1/1), using the oxalate esters bis(2,4,6-trichlorophenyl) oxalate (TCPO), bis(4- methylphenyl) oxalate (BMePO) and bis(4-nitrophenyl) oxalate (BNPO). Evidence for the action of the phosphate as a specific base catalyst in the reaction of TCPO was obtained from the dependence of the emission decay rate constant (kobs) on the hydrogen peroxide and phosphate buffer concentration. However, the results also indicate that phosphate acts mainly as an acid catalyst in the reaction of BMePO. The peroxyoxalate reaction (TCPO, H2O2, ACT and imidazole) was also performed in 80 % of ionic liquids. Three ionic liquids containing the cation 1-butyl- 3-methylimidazolium (bmim) with contra-ions tetrafluoroborate, hexafluorophosphate and hexafluoroantimonate were used obtaining higher rate constant values for bmimPF6, followed by bmimBF4 media and finally bmimSbF6. The quantum yields determined reached almost 20% in the medium bmimSbF6, additionally, experimental evidence was obtained for the occurrence of the CIEEL mechanism in the chemiexcitation step of the peroxyoxalate reaction in these media

Orientador: Patrícia Dantoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2010.

Orientador: Ivanise Gaubeur / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia /Química, 2014

Orientadora: Profa Dra Patrícia Dantoni Alnis Bezerra / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência & Tecnologia - Química, 2014. / A reação quimiluminescente do sistema peróxi-oxalato (QL-PO) envolve derivados do ácido oxálico e um peróxido. Desde sua descoberta, em 1963, por Chandross, vem sendo muito estudada visando-se o entendimento de seu mecanismo e sua aplicação para diferentes fins. O processo de emissão da reação QL-PO ocorre pela excitação de um fluoróforo através de um mecanismo de transferência eletrônica a partir de um intermediário de alta energia formado na reação. Geralmente os fluoróforos e os ésteres são insolúveis em água e pouco solúveis em meios parcialmente aquosos, necessários em muitas aplicações analíticas. Assim, muitos grupos de pesquisa vêm estudando novos fluoróforos para a reação, além de buscarem formas de contornar problemas de solubilidade, estabilidade do éster e reprodutibilidade aplicando-se tensoativos e ciclodextrinas, possibilitando o trabalho em meios majoritariamente aquosos. Desta forma, neste trabalho, foi estudado o efeito da presença das ciclodextrinas naturais (CDs) sobre os sinais quimiluminescentes da reação entre oxalato de bis-(2,4,6-triclorofenila) (TCPO) e peróxido de hidrogênio (H2O2), em meio parcialmente aquoso tamponado por fosfato (pH 6,00, 7,00 e 8,00) e carbonato (pH 10,4). Avaliou-se, também, a aplicabilidade da hipericina sintética (Hyp) como novo fluoróforo da reação, obtendo-se as melhores condições reacionais e comparando seus resultados aos obtidos com outros fluoróforos. A adição das CDs ao meio reacional foi realizada solubilizando-as em tampão. Na presença de 2,5-difeniloxazol, PPO, como fluoróforo, não se notou influência da presença das CDs sobre os sinais quimiluminescentes. Aplicando-se a fluoresceína, Flu, observou-se que em meio de tampão fosfato, pH 6,00, há aumento de Imax em 29,5% com gama-CD e supressão da Área em 95,6% com beta-CD. Quando estudados o nível de acidez e a natureza do tampão, os melhores resultados foram obtidos em meio de tampão fosfato pH 8,00. Estudando-se os espectros de absorção e fluorescência da Flu e da Hyp em meio parcialmente aquoso, tamponado e na presença de CDs, não se verificou interação entre o fluoróforo e as CDs, explicando-se a não influência da presença das CDs sobre os sinais quimiluminescentes. A avaliação da Hyp como fluoróforo foi iniciada por meio de sua caracterização espectrofotométrica, obtendo-se espectros de absorção, fluorescência e quimiluminescência, comprovando que a Hyp é a espécie emissora do sistema. Um estudo de estabilidade mostrou que a solução da Hyp pode ser armazenada por 50 dias, ao abrigo da luz e em congelador. Avaliando-se os efeitos dos tampões e das concentrações de cada reagente, obteve-se melhores resultados com tampão fosfato pH 8,00, TCPO 1,3x10-4 mol L-1, Hyp 1,3x10-5 mol L-1 e H2O2 8,9x10-5 mol L-1. Comparando-se a Hyp a outros fluoróforos, obtiveram-se intensidade e rendimento quântico fluorescente baixos nas condições reacionais, bem como sensibilidade para quantificação de H2O2 inferior a de outros fluoróforos. No entanto, quando determinado o rendimento quântico quimiluminescente, a Hyp apresentou o melhor resultado comparado aos demais, indicando uma limitação instrumental devido à baixa sensibilidade da fotomultiplicadora para o comprimento de onda de emissão da Hyp. Porém, esta importante substância com fins terapêuticos apresentou resultados positivos quando aplicada na reação QL-PO e abre perspectivas de novos estudos nesta área. / The chemiluminescent reaction of peroxyoxalate system (PO-CL) involves oxalic acid derivatives and a peroxide. Since its discovery, in 1963, by Chandross, it has been much studied in order to understand its mechanism and its application for different purposes. The process of issuing the PO-CL reaction is achieved by the excitement of a fluorophore through a mechanism of electron transfer from a high-energy intermediate formed in the reaction. Usually the fluorophores and the esters are insoluble in water and poorly soluble in partially aqueous medium, necessary in many analytical applications. Thus, many research groups are studying new fluorophores for the reaction and seeking ways to circumvent problems of solubility, stability of the ester and reproducibility by applying surfactants and cyclodextrins, thus making it possible to work in mostly aqueous medium. In this way, in this work, the effect of the presence of the natural cyclodextrins (CDs) on the chemiluminescent signals of the reaction between oxalate of bis-(2,4,6-trichlorophenyl) oxalate (TCPO) and hydrogen peroxide (H2O2), in partially aqueous medium and in the presence of phosphate (pH 6.00, 7.00 and 8.00) and carbonate (pH 10.4) buffers was studied. The applicability of synthetic hypericin (Hyp) as a new fluorophore of the reaction was also evaluated, obtaining the best reactional conditions and comparing its results to those obtained with other fluorophores. The addition of the CDs to the reaction medium was performed solubilizing them in buffer. In the presence of 2,5-diphenyloxazole, PPO, as fluorophore, the influence of the presence of CDs on the chemiluminescent signals wasn¿t noticed. Applying the fluorescein, Flu, it was observed that with phosphate buffer, pH 6,00, there is an increase of Imax in 29.5% with gamma-CD and suppression of Area in 95.6% with beta-CD. On studying the acidity level and the nature of the buffer, the best results were obtained in a phosphate buffer solution with pH 8.00. Studying the absorption and fluorescence spectras of Flu and Hyp in partially aqueous medium, buffered and in the presence of CDs, it was verified that there is no interaction between the fluorophore and the CDs under the working conditions, explaining the lack of influence of the presence of CDs on the chemiluminescent signals. The evaluation of Hyp as fluorophore was initiated through its spectrophotometric characterization, obtaining absorption, fluorescence and chemiluminescence spectra, proving that Hyp is the emitting species of the system. A stability study showed that Hyp¿s solution can be stored for 50 days, away from light and in freezer. Evaluating the effects of buffers and concentrations of each reagent, the best results were obtained with phosphate buffer pH 8.00, TCPO 1,3x10-4 mol L-1, Hyp 1,3x10-5 mol L-1 and H2O2 8,9x10-5 mol L-1. Comparing the Hyp to other fluorophores, there were obtained low intensity and fluorescent quantum yield in the reactional conditions, as well as sensitivity to quantification of H2O2 lower than other fluorophores. However, on determining the chemiluminescent quantum yield, the Hyp presented the best result compared to the others, indicating an instrumental limitation due to the low sensitivity of the photomultiplier at the emission wavelength of the Hyp. However, this substance ¿ important as it is for therapeutic purposes ¿, exhibited positive results when applied to PO-CL reaction, opening prospects for further studies in this area.

Uma reação relativamente simples vem auxiliando cada vez mais uma variedade de aplicações analíticas na determinação de diversos compostos. A reação peroxioxalato, que produz o fenômeno de quimiluminescência, pode identificar compostos como peróxido de hidrogênio e compostos orgânicos fluorescentes presentes em diferentes meios. O estudo dessa reação em líquidos iônicos utilizados como solvente se torna cada vez mais interessante, por se tratar de solventes verdes, beneficiando assim o meio ambiente. Neste projeto, foi estudado a reação de oxalato de bis(2,4,6-triclorofenila) (TCPO) com peróxido de hidrogênio, em 1,2-dimetoxietano (DME), carbonato de propileno (CP) e misturas binárias de líquido iônico e DME, catalisada por imidazol. Dois líquidos iônicos (LIs) foram utilizados, sendo eles o tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio (BuMeImBF4) e o tetrafluoroborato de 1-decil-3-metilimidazólio (DecMeImBF4). As misturas binárias foram preparadas com até 50% de sua composição constituída de LI, definindo assim diferentes condições experimentais no estudo da reação, podendo ser aproveitado em futuras aplicações analíticas. Estudos cinéticos mostraram que o imidazol age não somente como catalisador básico mas também nucleofílico, tanto nos solventes orgânicos puros quanto nos meios contendo LI. Nos solventes puros e nas misturas binárias destes com líquidos iónicos determinaram-se os valores das constantes de velocidade observadas (kobs) e os rendimentos quânticos singlete (ΦS). Os valores de kobs se tornam maiores nas misturas contendo LI em sua composição, entretanto, os valores de ΦS não sofrem alteração significativa, mostrando uma leve tendência de diminuição. A determinação dos parâmetros de polaridade e viscosidade das misturas binárias DME/LI mostra que ambos aumentam com o aumento da concentração do LI. A baixa sensibilidade dos rendimentos quânticos à composição dos meios DME/LI pode ser entendida por um efeito de composição da viscosidade e polaridade do meio. Enquanto o aumento da viscosidade deve aumentar a eficiência de quimiexcitação, o aumento da polaridade pode levar à diminuição do rendimento devido a separação dos íons radicais envolvidos no passo de quimiexcitação ocorrendo pelo mecanismo CIEEL (Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence). De acordo com os estudos realizados, foi demonstrado que a reação peroxioxalato pode ser conduzida em meios contendo líquidos iônicos, favorecendo assim uma maior utilização destes solventes verdes. / A relatively simple chemical reaction has increasingly shown utility in a variety of analytical applications for the determination of various compounds. The peroxyoxalate reaction, which produces the chemiluminescence phenomenon, can be used to identify and quantify several compounds, such as hydrogen peroxide and fluorescent organic compounds in different reaction media. The study of this reaction in media containing ionic liquids is of increasing interest, because of its possible utilization as \"green\", environmental compatible, solvents in analytical assays. In this project, the kinetics of the imidazole catalyzed reaction of bis(2,4,6- trichlorophenyl) oxalate (TCPO) with hydrogen peroxide in 1,2-dimethoxyethane (DME), propylene carbonate (CP) and binary mixtures of ionic liquids and DME, is studied, using the two ionic liquids (LIs) 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BuMeImBF4) and 1- decyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (DecMeImBF4). The binary mixtures were prepared with up to 50% of their composition consisting of LI, thus, defining different experimental conditions in the study of the reaction, which could be used in future analytical applications. Kinetic studies show that imidazole acts not only as base, but also studied as nucleophilic catalyst, in molecular solvents as well as in LI-containing media. In the binary mixtures studied, the values of the observed rate constants (kobs) and singlet quantum yields (ΦS) were determined. The kobs values are higher in mixtures containing LIs in their composition, however, ΦS values do not change significantly, showing only a slight tendency to decrease. The determination of the polarity and viscosity parameters of the binary DME / LI mixtures shows that both increase with increasing LI concentration. The low sensitivity of quantum yields to the composition of the DME / LI media can be understood by a combined medium effect of the viscosity and polarity. While increased viscosity should increase the efficiency of chemiexcitation, increased polarity may lead to decreased quantum yields due to separation of the radical ions involved in the chemiexcitation step occurring by the Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence (CIEEL) mechanism. According to the studies, it has been demonstrated that the peroxyoxalate reaction can be conducted in media containing ionic liquids, indicating that analyical assays with the peroxyoxalate reaction migt be performed in these \"green\" solvents.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseENF.pdf: 3123662 bytes, checksum: b186cb1f8517d8066ba665cb8816434d (MD5) Previous issue date: 2004-08-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the present work, flow systems for the determination of ethanol, glycerol and tartaric acid in wine without previous sample treatment are described. The flow system were based on multicommutation and controlled by microcomputer allowing that the analytic procedures were accomplished automatically without the intervention of the operator. For ethanol determination the proposed procedure employed detection by chemiluminescence using equipment developed in the Centro de Energia Nuclear na Agricultura. The detection device comprised a glass flow cell that was installed between two photodiodes forming a compact unit that was packed into a metallic box. The procedure for ethanol determination was based on the enzymatic reaction using alcohol oxidase producing acetaldehyde and hydrogen peroxide. The hydrogen peroxide reacted with luminol catalyzed by potassium hexacianoferrate (III) producing chemiluminescence. The luminescence intensity presented a direct relationship with ethanol concentration. The system allowed wine sample analysis without any prior treatment, presenting linear response between 2.5 and 25% (v/v) of ethanol characterized by the equation Signal (mV) = (20 ± 1) + (7.8 ± 0.3) % of ethanol (r = 0.997), a coefficient of variation of 1.8% for a typical wine sample presenting 11 % (v/v) of ethanol and a sampling frequency of 28 determinations for hour. For glycerol determination it was based on the reaction with glycerol dehydrogenase in presence the cofactor NAD+, resulting in oxidation of NAD+ to NADH that was monitored at 340 nm. After system optimization, a linear response between 2.0 and 10.0 g l-1 of glycerol characterized by the equation Abs = (0.1320 ± 0.003) + (149x10-4 ± 4x10-4) g l-1 of glycerol (r = 0.998), a coefficient of variation of 1.6% for a typical wine sample presenting 5.3 g L-1 of glycerol and a sampling frequency of 33 determinations for hour were obtained. For tartaric acid determination a single line module of analysis was designed, based on the reaction with vanadate and detection was carried out by spectrophotometry at 490 nm after reaction with sodium vanadate. The procedure presented a linear relationship between 0.50 and 10.0 g l-1 of tartaric acid characterized by the equation Abs = (0.206 ± 0.001) + 0.0404 ± 2.76x10-4 g l-1 of tartaric acid (r = 0.999), a coefficient of variation of 2.1% for a typical wine sample presenting 1.84 g L-1 of tartaric acid and a sampling frequency of 28 determinations for hour. Comparing the reagent consumption with earlier works it was observed that reduction about 65% was obtained. The three systems that comprise this work when applied to analysis wine samples presented results, which compared with results obtained using official methods no significant difference at 90 % confidence level were observed. / No presente trabalho são apresentados sistemas de análises em fluxo para a determinação de etanol, glicerol e ácido tartárico em vinho sem tratamento prévio da amostra. O sistema em fluxo foi baseado na multicomutação, controlados por um microcomputador, permitindo que todas as etapas do procedimento analítico fossem realizadas automaticamente sem a intervenção do operador. Para determinação de etanol o procedimento empregou detecção por quimiluminescência, usando um detector desenvolvido no Centro de Energia Nuclear na Agricultura. O detector consistiu de uma cela de fluxo de vidro acoplada entre dois fotodiodos formando uma unidade compacta que foi acondicionada em uma caixa metálica. No procedimento para determinação de etanol foi baseado na reação enzimática usando álcool oxidase, produzindo acetaldeído e peróxido de hidrogênio. O peróxido de hidrogênio reage com o luminol catalisado pelo hexacianoferrato(III) de potássio produzindo uma reação de quimiluminescente. O sistema permitiu análise de amostras de vinho sem tratamento prévio, apresentando resposta linear de 2,5 a 25% (v/v) de etanol caracterizada pela equação Sinal (mV) = (20 ± 1) + (7,8 ± 0,3) % de etanol (r = 0,997), coeficiente de variação de 1,8% (n = 10), para uma amostra de vinho apresentando 11% (v/v) de etanol e freqüência analítica de 25 determinações por hora. A determinação de glicerol foi baseada na reação com glicerol desidrogenase na presença do cofator NAD+, resultando na oxidação do NAD+ para NADH, que foi monitorado a 340 nm. Após a otimização do sistema, obtiveram-se faixa de resposta linear de 2,0 a 10,0 g l-1 de glicerol caracterizada pela equação Abs = (0,1320 ± 0,003) + (149x10-4 ± 4x10-4) g l-1 de glicerol (r = 0,998), coeficiente de variação de 1,4% (n = 15) para uma amostra de vinho contendo 5,3 g l-1 de glicerol e freqüência analítica de 33 determinações por hora. Para a determinação de ácido tartárico foi empregado um módulo de análise de linha única, baseado na reação com o vanadato e a detecção por espectrofotometria a 490 nm. O sistema proporcionou faixa de resposta linear de 0,50 a 10,0 g l-1 de ácido tartárico, apresentando uma equação Abs = (0,206 ± 0,001) + 0,0404 ± 2,76x10-4 g l-1 de ácido tartárico (r = 0,999), coeficiente de variação de 2,1% (n = 18) para uma amostra de vinho apresentando 1,84 g l-1 e uma freqüência analítica de 28 determinações por hora. Comparando o consumo de reagente apresentado neste último sistema com os trabalhos anteriores observou-se uma redução em torno de 65%. Os três sistemas que compreendem este trabalho foram aplicados em análise de amostras de vinhos e os resultados apresentados obtidos foram comparados com os métodos oficiais e não apresentaram diferença significativa em nível de 90% de confiança.

Neste trabalho foram sintetizados, purificados e caracterizados (RMN 1H e 13C) três 1,2-dioxetanos contendo como substituinte o grupo spiro- fenchílico (2-spiro(1,3,3-trimetil-biciclo[2.2.1]heptil), sendo dois destes inéditos. Para a obtenção dos precursores destes 1,2-dioxetanos foi desenvolvida uma nova metodologia para a síntese de enóis-éteres altamente impedidos, através de um procedimento modificado envolvendo a olefinação de Barton-Kellogg. Este procedimento envolveu a reação entre um tionoéster e um composto diazo, formando, após a extrusão de nitrogênio e enxofre, enóis-éteres altamente impedidos em altos rendimentos em comparação com outros métodos. Os parâmetros de ativação para estes 1,2-dioxetanos foram determinados, demonstrando a alta estabilidade destes peróxidos cíclicos, apesar de menor do que a dos análogos spiro-adamantil-substituídos. A decomposição induzida por fluoreto do derivado contendo um substituinte 3-sililóxi-fenila ocorre com altos rendimentos quânticos de quimiluminescência e os parâmetros de quimiluminescência deste derivado spiro-adamantil-substituídos. Sendo são comparáveis aos dos análogos assim, derivados dioxetânicos fenchil-substituídos poderão ser utilizados como detectores em imunoensaios. Na segunda parte desse trabalho, a interação entre o ativador e o intermediário de alta energia (IAE) do sistema peróxi-oxalato foi observada diretamente, pela primeira vez, através da metodologia de adição do ativador com retardo à mistura de reação, contendo cloreto de oxalila e peróxido de hidrogênio. Por esta metodologia, foram determinadas as constantes de velocidade para a decomposição unimolecular (kD ~ 0,023 s-1 ) e catalisada (kCAT = 64 a 170000 M-1 .s-1 ) do intermediário de alta energia para vários CAT ativadores. Além disso, foi possível determinar os parâmetros de ativação da reação entre o ativador e o intermediário de alta energia (ΔH≠ = 11,1 kcal.mol-1, ΔS≠ = -3,14 cal.K-1 .mol-1, ΔG≠ = 12,1 kcal.mol-1) e estimar a concentração deste intermediário acumulado no sistema na ausência do ativador ([IAE]max ~ 2 µM). A correlação de energia livre entre os valores de KCAT e o potencial de oxidação do ativador utilizado mostrou-se linear e CAT permitiu a obtenção do coeficiente de transferência de elétron (α = 0,2), indicando claramente a ocorrência de uma transferência de elétron do ativador para o IAE no passo de quimiexcitação da reação peróxi-oxalato, de acordo com o mecanismo CIEEL postulado para este sistema. / In this work, the synthesis, purification and characterization by 1H and 13C NMR spectroscopy of three 1,2-dioxetanes, including two new derivatives, containing the spiro-fenchyl (2-spiro-1,3,3-trimethyl- bicyclo[2.2.1]heptyl) moiety as substituent is reported. The precursor enol- ethers to these 1,2-dioxetanes were prepared by a new synthetic pathway (a modification of the Barton-Kellogg coupling procedure), based on the reaction between a thionoester and a diazo-compound, producing a heterocyclic intermediate which, after a two-fold extrusion of nitrogen and sulfur, yields highly encumbered enol-ethers in high yields when compared to other classical methods. The activation parameters of these 1,2-dioxetanes were determined, showing their elevated thermal stability, which is, however, lower than that of the analog spiro-adamantyl-substituted derivatives. The fluoride induced decomposition of the 1,2-dioxetane bearing a 3-silyloxyphenyl moiety occurs with high chemiluminescence quantum yields and activation parameters, comparable to those of the corresponding spiro-adamantyl- substituted analogous. Thus, fenchyl-substituted 1,2-dioxetanes could be useful as substrates in immunoassays. Furthermore, the direct observation of the interaction between an activator and the high-energy intermediate (HEI) in the peroxyoxalate system, is reported here for the first time, using delayed addition of the activator to the reaction mixture containing oxalyl chloride and hydrogen peroxide. This methodology allows the determination of rate constants for -1 - the unimolecular (kD = 0,023 s-1 ) and catalyzed (kCAT = 63,5 to 172000 M-1.s-1 decomposition of the high-energy intermediate for several activators. Additionally, it was possible to determine the activation parameters for the reaction between the activator and the high-energy intermediate (ΔH≠ = 11.1 kcal.mol-1, ΔS≠ = -3.14 cal.K-1.mol-1 , ΔG≠ = 12.1 kcal.mol-1) and estimate the concentration of this high-energy intermediate accumulated in the system in the absence of activator ([HEI]max = 2 µM). The free-energy relationship between the kCAT values and the oxidation potential of the activator showed CAT to be linear, with an electron-transfer coefficient of α = 0,2, showing the occurrence of an electron transfer from the activator to the HEI, in agreement with the CIEEL mechanism postulated for this system.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-08T13:46:51Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5905396 bytes, checksum: 605c9d9efeaaf20f387b4d0509e96460 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T13:46:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5905396 bytes, checksum: 605c9d9efeaaf20f387b4d0509e96460 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The scarcity of chemilumescent (CL) methods based on digital image and flow analyzers is motivation for novel studies, especially when it is not found in literature any paper involving CL titration with digital image. In this work, it is developed the study of a novel methodology for digital image-based quimiluminescent (DIB-CL) titration whose analytical potential is evaluated in determination of Fe2+ in ferrous sulfate syrupe using a flow-batch automatic analyzer. Termed DIB-CL titration, this method employs the own analyte (Fe2+) as catalyst of the oxidation reaction of luminol/H2O2 in alkaline medium and presence of bromide enhancement. After a increment of titrant (KMnO4) to be added to sample in acid medium, a part of Fe2+ is oxidized to Fe3+ and ramaining contributes to generate the CL signal that decreases linearly with the Fe2+ concentration. When the oxidation of Fe2+ is completed, the endpoint of titration is attained and the CL signal remained constant at the level of background radiation with the addition of titrant in excess. Images acquisition is performed by using a webcam coupled to the mixing chamber of flow-batch system. From image obtained before and after each addition of titrant were extracted the R, G, and B values used in order to calculate the analytical reponse, which is defined by vector norm in RGB tri-dimentional space. This norm values are linearly related to the analyte concentration, being employed for building of titration curve where the end point is found by intersection of the two extrapolated straight segments. By applying the paired t-test, titration results of ten samples of syrupe were compared with those obtained by a espectrophotometric method based on analytical curve. No systematic statistic difference has been observed between the both results at the 95% confidence level. DIB-CL system presented a analytical frequency of 18 titrations h-1 and consumes 0.2 mL of luminol and 2.4 mL of sample per titration or analysis. Thus, its performance can be improved by implementing a optimization. / digital e analisadores em fluxo é uma motivação para novos estudos, especialmente quando não é encontrado na literatura nenhum artigo envolvendo titulação QL com imagem digital. Neste trabalho, desenvolveu-se o estudo de uma nova metodologia para titulação quimiluminescente baseada em imagem digital (QL-BID) cujo potencial analítico foi avaliado na determinação de Fe2+ em xarope de sulfato ferroso usando um analisador automático em fluxo-batelada. Denominada titulação QL-BID, esse método utiliza o próprio analito (Fe2+) como catalisador na reação de oxidação do luminol/H2O2 em meio básico na presença do intensificador brometo. Após a adição de cada incremento do titulante (KMnO4) à amostra em meio ácido, parte do Fe2+ é convertido para Fe3+ e o remanescente contribui para o sinal QL que decresce linearmente com a concentração do Fe2+. Quando todo Fe2+ for convertido para Fe3+, o ponto final da titulação é atingido e o sinal QL permanece constante ao nível da radiação de fundo com a adição do titulante em excesso. A aquisição das imagens foi realizada por uma webcam acoplada sobre a câmara de mistura do sistema fluxobatelada. Da imagem obtida antes e após cada adição do titulante foram extraídos os valores de R, G e B usados para calcular a resposta analítica, a qual é definida pela norma de um vetor no espaço tridimensional RGB. O valor da norma varia linearmente com a concentração do analito, sendo utilizada na construção da curva de titulação em que o ponto final é obtido pela extrapolação e interseção dos dois segmentos de reta. Os resultados das titulações de 10 (dez) amostras de xarope foram comparados com os obtidos pelo método espectrofotométrico baseado em curva analítica. Aplicando-se o teste-t emparelhado, não se observa nenhuma diferença sistemática, estatisticamente significativa, entre ambos os resultados ao nível de 95% de confiança. O sistema QL-BID apresentou uma frequência analítica de 18 titulações por hora e consumiu 0,2 mL de luminol e 2,4 mL de amostra por titulação ou análise. Assim, seu desempenho pode ser melhorado quando implementada uma otimização.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3333692 bytes, checksum: e71b4d85905df1c6c6682ec93607bd12 (MD5) Previous issue date: 2011-11-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work was developed a luminometer for analysis by chemiluminescence, coupled to a flow-batch analysis automatic system. The performance of the developed instrument was evaluated by means of the determination of vitamin B12 in pharmaceutical formulations. The chemical principle is based on the catalytic effect of cobalt (II) ion over luminol oxidation by hydrogen peroxide in alkaline medium whose reaction product emits electromagnetic radiation in visible region (more precisely at 425 nm). The detection system of the developed instrument consisted of a silicon photodiode and a module for amplification of analytical signals. The univariate calibration model was validated by means of Analysis of Variance (ANOVA) and used later in the quantification of vitamin B12 in real samples. The limits of detection and quantification obtained were 0.11 and 0.36 μg L-1 of vitamin B12. The analytical frequency was estimated in 90 samples h-1. The accuracy of the proposed instrument was attested by means of recovery tests whose obtained recovery rates were between 98 and 102%. The proposed instrument yielded results with satisfactory precision, as revealed by low value of overall standard deviation. Such results demonstrated that is possible to quantify vitamin B12 employing a simple, economic and robust method which generate low amount of waste to the environment. / Neste trabalho foi desenvolvido um luminômetro para análise por quimiluminescência, acoplado a um sistema automático de análise em fluxo-batelada. O desempenho do instrumento desenvolvido foi avaliado por meio da determinação de vitamina B12 em medicamentos. O princípio químico do sistema baseia-se no efeito catalítico do íon cobalto (II) sobre a oxidação do luminol pelo peróxido de hidrogênio em meio alcalino cujo produto da reação emite radiação eletromagnética na região visível (mais precisamente em 425 nm). O sistema de detecção do instrumento desenvolvido consiste de um fotodiodo de silício e de um módulo para amplificação dos sinais analíticos. O modelo de calibração univariado foi validado por meio da Análise de Variância (ANOVA) e usado posteriormente na quantificação de vitamina B12 em amostras reais. Os limites de detecção e quantificação obtidos foram 0,11 e 0,36 μg L-1 de vitamina B12. A frequência analítica foi estimada em 90 amostras h-1. A exatidão do instrumento proposto foi atestada por meio de testes de recuperação cujas taxas obtidas foram entre 98 e 102%. O instrumento proposto forneceu resultados com precisão satisfatória, como revelado pelo baixo valor de desvio padrão conjunto. Tais resultados obtidos demonstram que é possível quantificar vitamina B12 utilizando um método simples, econômico, robusto e que produz baixa quantidade de resíduos para o meio ambiente.

A terapia fotodinâmica é a combinação do agente fotossensibilizador, da fonte de luz e do oxigênio que pode resultar na oxidação de biomoléculas e gerar danos celulares. Esta técnica é aplicada em diversas situações, desde o controle microbiológico até o tratamento de câncer. A maioria dos estudos utiliza as fontes de luz tradicionais, ou seja, lasers, sistemas à LED e lâmpadas. No entanto, poucos são os estudos que se concentram em propostas de fonte de luz alternativas. Iluminação portátil, flexível e independente de energia elétrica são características de grande interesse, principalmente, aos países em desenvolvimento no qual há uma grande parcela da população não assistida por hospitais de referência, além de cidades que não possuem o fornecimento de energia elétrica. Neste estudo, foi avaliada a viabilidade do uso, in vitro, da quimiluminescência como uma fonte de luz para a terapia fotodinâmica, induzindo a redução microbiana de Staphylococcus aureus. A quimiluminescência é uma reação química onde por meio da mistura de reagentes líquidos ocorre a emissão de luz sem a necessidade de qualquer ativação externa. Previamente aos estudos da aplicação terapia fotodinâmica in vitro, foram avaliadas diversas reações de quimiluminescência no intuito de estabelecer as características mais viáveis ao efeito fotodinâmico. Através de um modelo similar a teoria de Förster, foi estabelecida a relação espectral entre a banda de emissão da quimiluminescência e o espectro de absorção do fotossensibilizador Photogem®. Na análise in vitro, o agente fotossensível foi utilizado em quatro concentrações entre 6 e 75 g/ml e iluminação entre 60 minutos até 240 minutos. Longos tempos de irradiação são necessários devido a baixa intensidade de luz oriunda da quimiluminescência (intervalo de algumas dezenas de W/cm²). Os resultados demonstraram que o longo tempo de experimento não gerou redução microbiana nos grupos em que foi avaliado o efeito isolado da fonte de luz e do fotossensibilizador. Porém, quando foi avaliado o efeito fotodinâmico na combinação da reação química e o fotossensibilizador, atingiu-se redução da bactéria próxima de 98% (redução de duas ordens logarítmicas, aproximadamente) nas maiores concentrações de Photogem® e de dose de luz aplicada. Este estudo demonstra a possibilidade do uso da quimiluminescência como uma fonte de luz alternativa no controle microbiano através do efeito fotodinâmico, além de apresentar as vantagens de irradiação portátil, flexível entre outras quando comparada com as fontes de luz convencionais. / Photodynamic therapy is a combined action of the photosensitizer, a light source and the oxygen that may result in an oxidation of biomolecules and cellular damage. This technique is used for several applications, from microbial control to cancer treatment. The majority of the studies use conventional light sources as lasers, LED systems and lamps, just a few focuse on the proposal of alternative light sources. Portable, flexible and non-wired illumination are duired characteristics especially for developing countries where still great part of the population is not assisted by hospitals and several regions do not have electricity. In this study, the viability of chemiluminescence use a PDT light source was evaluated in the in vitro microbial reduction of Staphylococcus aureus. Chemiluminescence is a chemical reaction where after the reagents mixture a light emission occurs. Previously to the microorganism experiment, several chemiluminescence protocols were tested for the determination of the best reaction for this study photodynamic effect. Using a mathematical model similar to the Förster theory, the spectral relation of chemiluminescence emission and Photogem® absorption band was calculated. The photosensitizer was tested at four concentrations between 6 an 75 g/ml and illumination at exposure times between 60 and 240 minutes. Long exposure times were needed due to the low irradiances of about dozens of W/cm².The results showed that the experiment long procedure did not result in microbial reduction, which was verified at the individual effect of light and of photosensitizer. On the other hand, the photodynamic effect produced by the combination of the photosensitizer and chemiluminescence resulted in 98% microorganism reduction for the higher Photogem® concentrations and light dose. This study shows the viability of the chemiluminescence as a light source for the microbial control by PDT, associated with the characteristics of a portable and flexible illumination device.