Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cleverson Santos.pdf: 2904178 bytes, checksum: 85140c2fc4cb486fe6c03e6a011296a3 (MD5) Previous issue date: 2016-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis describes the preparation, characterization and application of electrochemical sensors and biosensors, using different modification techniques, based on Au as transducer. The enzymatic biosensor applied on the detection of pesticide carbaryl was built on a gold electrode functionalized with a monolayer of polyamidoamine dendrimer of fourth generation with a cystamine core (PAMAM-G4) on which it was immobilized the acetylcholinesterase enzyme (AChE), with the aid of glutaraldehyde. After evaluate and determine the best conditions for immobilization of the AChE enzyme (glutaraldehyde concentration of 1% (v/v) and the concentration of enzyme units 496 U. mL-1) on the monolayer of PAMAM, the catalytic activity of the enzyme was evaluated by chronoamperometry in presence of enzymatic substrate AChI obtaining = 2.9 . −1 . The biosensor response for carbaryl detection was based on the inhibition of the enzymatic activity caused by the pesticide. It was verified that 5 min in the pesticide solution is sufficient to block the enzyme active sites. After determining the best conditions for the construction of the biosensor, it was applied for carbaryl detection in the concentration range from 1.0 to 9.0 mol. L-1. The detection and quantification limits were found to be 0.0108 mol. L-1 and 0.032 mol. L-1, respectively. In the second chapter, it is reported the development of an immunosensor applied to qualitative detection of antibodies (AB) T. cruzi. The sensor was built on gold electrode modified with the thiol 3-mercaptopropionic acid (MPA) and the antigens (AG) T. cruzi were covalently immobilized on this surface by the reaction with EDC and NHS. The influence of concentration and of immersion time in the AG solution were evaluated using the techniques of cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy in presence of [Fe(CN)6]3-/4- and the results showed that the best conditions were immersion time of 15 minutes and AG concentration of 0.5 g. L-1.The possible sites of non-specific binding were blocked with bovine serum albumin (BSA). The immersion time in the solution (AB) was also evaluated and the results showed that 30 minutes are sufficient for all specific bonds sites were occupied by AB T. cruzi. Selectivity tests in the absence of AB, only in the serum sample, and in the presence of AB Toxoplasma were performed. The results demonstrated that the immunosensor is selective, since it presented charge transfer resistance (Rct) values in the presence of AB T. cruzi 70% higher than the Rct values in presence of possible interferences.Therefore, the immunosensor presents itself as an alternative to qualitative diagnosis of american trypanosomiasis. In the third chapter, it is reported the modification of carbon graphite electrodes (CG) obtained from dry batteries zinc/carbon with Au microparticles obtained by potentiostatic electrodeposition. The variables involved in the electrodeposition process, such as the gold salt concentration, time and deposition potential were evaluated and optimized using cyclic voltammetry technique in the presence of redox couple [Fe(CN)6]3-/4-. The best conditions for the Au deposition were electrodeposition time of 700 s, potential of +0.3 V and concentration of 10.0 mmol. L-1. In these conditions, Au spherical particles were obtained with an average size of 420 nm, which were homogeneously deposited on the surface of GC electrode and promoted the increase of the electroactive area (GC electrode showed an area of 0.12 cm2 and GC/Au electrode presented an area of 0.25 cm2). The GC/Au electrode was applied for the separation and quantification of dopamine and uric acid present in a mixture. The voltammetric results showed that the GC/Au sensor is selective, once the potential peak separation between the DA and UA species was 370 mV. The detection and quantification limits were found to be 1.86 mol. L-1 and 6.09 mol. L-1 for dopamine and uric acid 17.5 mol. L-1 and 58.5 mol. L-1, respectively. In the development of the three electrochemical devices gold electrodes were used. From the results obtained for the three developed electrochemical devices it can be concluded that high electric conductivity, chemical stability, biocompatibility, ability to miniaturization in the form of microstructures and ease of functionalization of Au electrodes make them suitable conductive matrixes for construction of electrochemical sensors and particularly biosensors. / Esta tese descreve a preparação, caracterização e aplicação de sensores e biossensores eletroquímicos, utilizando diferentes técnicas de modificação baseadas no Au como transdutor. O biossensor enzimático aplicado na detecção do pesticida carbaril foi construído sobre um eletrodo de ouro funcionalizado com uma monocamada do dendrímero poliamidoamina de quarta geração com núcleo de cistamina (PAMAMG4),sobre o qual foi imobilizada com o auxílio de glutaraldeído a enzima acetilcolinesterase (AChE).Após avaliar e determinar as melhores condições de imobilização da enzima AChE (concentração de GLUT 1% (v/v) e concentração de unidades enzimáticas 496 U. mL-1) sobre a monocamada de PAMAM,a atividade catalítica da enzima AChE imobilizada foi avaliada por cronoamperometria na presença do substrato enzimático (AChI) obtendo-se o = 2,9 . −1. A resposta do biossensor na detecção de carbaril foi baseada na inibição da atividade enzimática causada pelo pesticida. Foi constatado que 5 min de imersão na solução do pesticida foram suficientes para que os sítios ativos da enzima fossem bloqueados. Após determinar as melhores condições de construção do biossensor, este foi aplicado na detecção de carbaril na faixa de 1,0 a 9,0 mol. L-1. Os limites de detecção e quantificação encontrados foram de 0,0108 mol. L-1 e 0,032 mol. L-1, respectivamente. No segundo capítulo é relatado o desenvolvimento de um imunossensor aplicado na detecção qualitativa de anticorpos (AB) T. cruzi. O sensor foi construído sobre eletrodo de ouro modificado com o tiol ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) e sobre esta superfície foram imobilizados covalentemente pela reação com EDC e NHS, os antígenos (AG) T. cruzi. A influência da concentração da solução de AG e do tempo de imersão nesta solução para a construção do imunossensor foram avaliadas utilizando as técnicas de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica na presença de [Fe(CN)6]3-/4- e os resultados demonstraram que as melhores condições foram: tempo de 15 min e concentração de 0,5 g. L-1. Os possíveis sítios de ligações não específicas foram bloqueados com albumina de soro bovino (BSA). O tempo de imersão na solução de AB também foi avaliado. Os resultados mostraram que 30 min são suficientes para que todos os sítios de ligações específicos fossem ocupados pelos AB T. cruzi. Testes de seletividade na ausência de AB,apenas em amostra de soro e também na presença de AB de Toxoplasma foram realizados. Os resultados demonstraram que o imunossensor é seletivo, pois este apresentou valores de resistência de transferência de carga (Rct) na detecção de AB T. cruzi 70% maiores do que na detecção dos possíveis interferentes. Portanto, o imunossensor apresenta-se como uma alternativa no diagnóstico qualitativo de tripanossomíase americana. No terceiro capítulo é descrito a modificação de eletrodos de carbono grafite (CG) obtidos de pilhas secas de zinco/carbono com micropartículas de Au obtidas pela eletrodeposição potenciostática. As variáveis envolvidas no processo de eletrodeposição, tais como concentração do sal de ouro, potencial e tempo de deposição foram avaliadas e otimizadas utilizando a técnica de voltametria cíclica na presença do par redox [Fe(CN)6]3-/4-. As melhores condições foram: tempo de 700 s, potencial de +0,3 V e concentração de 10,0 mmol. L-1. Nestas condições, foram obtidas partículas de Au esféricas com tamanho médio de 420 nm, as quais se apresentaram homogeneamente dispersas sobre toda a superfície do eletrodo de CG e promoveram o aumento da área eletroativa, (o eletrodo CG apresentou uma área de 0,12 cm2 e o eletrodo CG/Au uma área 0,25 cm2). O desempenho do eletrodo CG/Au foi avaliado na separação e quantificação de dopamina e ácido úrico presentes em uma mistura. Os resultados voltamétricos demonstraram que o sensor CG/Au é seletivo, pois apresentou separação de potencial pico de 370 mV entre as duas espécies. Os limites de detecção e quantificação encontrados foram de 1,86 mol. L-1 e 6,09 mol. L-1 para dopamina, e 17,5 mol. L-1 e 58,5 mol. L-1 para ácido úrico, respectivamente. A partir dos resultados obtidos para os três dispositivos eletroquímicos desenvolvidos pode-se concluir que a elevada condutividade elétrica, estabilidade química, biocompatibilidade, possibilidade de miniaturização na forma de microestruturas e a facilidade de funcionalização dos eletrodos de Au fazem destes matrizes condutoras apropriadas para construção de sensores e particularmente biossensores eletroquímicos.

[pt] O desenvolvimento de um motor de quatro tempos, de ignição por centelha, com injeção direta de combustível dentro da câmara de combustão foi uma iniciativa importante para o mercado automobilístico mundial. O potencial termodinâmico deste tipo de motor e sua notória melhoria na economia de combustível têm feito com que a tecnologia seja foco de um grande número de projetos de pesquisa, com o objetivo de entender, desenvolver e aperfeiçoar o sistema de injeção direta de combustível. No entanto, para atender aos novos limites de emissões estabelecidas pela especificação EURO 5, foi necessária uma reavaliação do projeto da geometria do injetor, o que ocasionou no desenvolvimento de um novo componente com um maior número de furos e com uma redução do diâmetro dos mesmos (injetor multifuros). Essa alteração no projeto visa garantir uma melhor pulverização, otimização da relação ar/combustível e, consequentemente, um melhor processo de queima na câmara de combustão, atendendo dessa forma os limites de emissões estabelecidos pela diretriz normativa vigente. Os processos de preparação da mistura, injeção, vaporização e controle do escoamento de ar dentro do cilindro têm sido as principais fontes de publicações de periódicos que estudam o sistema de injeção direta. O presente trabalho, por sua vez, tem por finalidade avaliar a formação de depósitos de compostos inorgânicos nos injetores, provenientes da utilização de combustíveis formulados com diferentes teores de sulfato. O motor utilizado para execução dos testes foi o EP6CDT da PSA Peugeot Citroen. No estudo foram realizados ensaios em bancada de testes e em veículos (estrada e dinamômetro). Outros veículos com a mesma tecnologia, disponíveis no mercado brasileiro, também foram testados. As variáveis avaliadas durante o projeto foram: a composição química de diferentes combustíveis, fator de correção do tempo de injeção (FRA) e a vazão através dos bicos injetores no decorrer dos testes. Os estudos indicaram que a mudança na geometria dos injetores, somada a composição das gasolinas nacionais testadas, originou a formação dos depósitos que será discutida ao longo deste trabalho. / [en] The development of a four-stroke engine, spark ignition, with direct injection of fuel into the combustion chamber was an important initiative for the global automotive market. The thermodynamic potential of this type of engine and its significant improvement in fuel economy have meant this technology as focus of a large number of research projects, with the objective to understand, develop and improve the system of direct fuel injection. However, to meet new emission limits set by Euro 5 specification, it was necessary to reevaluate the geometry design of the injector, which resulted in the development of a new component with a larger number of holes and with a diameter reduction (multi-holes injector). This change in the project aims to ensure a better spray, optimizing air / fuel ratio and, consequently, a better process of combustion inside the combustion chamber, satisfying the emission limits established by the applicable norms. The processes for preparing the mixture, injection, atomization and air flow control inside the cylinder have been the main source of periodic publications that study the direct injection system. Therefore, this paper purpose is to evaluate the formation of inorganic deposits in the injectors using fuels formulated with different amounts of sulfate. The engine used for running the tests was the EP6CDT of PSA Peugeot Citroen. For this study one has performed tests on test bench and in vehicles (road and dynamometer). Other vehicles, with the same technology available in Brazil, were also tested. The variables evaluated during the project were: the chemical composition of different fuels, the correction factor from the injection time (FRA) and flow through the injectors during the tests. This study has indicated that the injector geometry modification, coupled with tested compositions of gasoline, resulted in the formation of deposits that will be discussed throughout this work.

In this study, we used anisotropic gold nanoparticles (AuNPs) dispersed in castor oil and immobilized in hydrogenated castor oil, for the construction of a material to be used in Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS-active substrate). The AuNPs synthesized were characterized by absorption spectroscopy in the Ultraviolet-visible region (UV-vis), where it was possible to observe a displacement of the absorption band after preparation of the substrate, from 650 to 690 nm, and by Transmission Electron Microscopy (TEM), which showed obtaining AuNPs with star shape and average size of 100 nm. To investigate the potential SERS applications, the obtained substrates were tested using the sulfur molecules of 4-aminothiophenol (4-ATP), benzothiophene (BTF), thiophene (TF), cysteamine and cysteine as probe molecules. The SERS spectra were obtained by analyzing the substrate after the immersion, for 24 h, in solutions with different concentrations of probe molecules. Using 4-ATP as a probe molecule it was possible to obtain SERS spectra with a concentration range of 2,88x10-2 to 1x10-10 mol L-1, with BTF and TF it was possible to increase its Raman bands from 1x10-1 to 1x10-6 mol L-1. Cysteamine and cysteine were also used as probe molecules, but with only one concentration, 1x10-1 and 5x10-2 mol L-1, respectively. The results showed that the developed material has interesting sites with SERS activity, allowing us to study its interaction with different probe molecules, so it can be applied to different areas, both in qualitative and quantitative analysis, even for molecules in solutions with very small concentrations. The obtained substrate presented EF of the order of 102 to 103. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, foram utilizadas nanopartículas anisotrópicas de ouro (AuNPs), dispersas em óleo de mamona e imobilizadas em óleo de mamona hidrogenado, para a construção de um material para ser utilizado em Espectroscopia Raman Intensificada por Superfície (substrato SERS-ativo). As AuNPs sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do Ultravioleta-visível, onde foi possível a observação de um deslocamento da banda de absorção após a preparação do substrato, de 650 para 690 nm, e por Microscopia Eletrônica de Transmissão, as quais mostraram a obtenção de AuNPs na forma de estrelas com tamanho médio de 100 nm. Para a investigação de possíveis aplicações na área de SERS, o substrato obtido foi testado utilizando as moléculas sulfuradas: 4-aminotiofenol (4-ATP), benzotiofeno (BTF), tiofeno (TF), cisteamina e cisteína, como moléculas sonda de interesse. Os espectros SERS foram obtidos através da análise dos substratos após a imersão, por 24 h, em soluções com diferentes concentrações das moléculas sonda. Utilizando o 4-ATP como molécula sonda foi possível a obtenção de espectros SERS com uma faixa de concentração de 2,88x10-2 até 1x10-10 mol L-1, com o BTF e TF foi possível a ampliação de suas bandas Raman de 1x10-1 à 1x10-6 mol L-1. Foram utilizadas também cisteamina e cisteína como moléculas sonda, porém com apenas uma concentração, 1x10-1 e 5x10-2 mol L-1, respectivamente. Os resultados mostraram que o material desenvolvido possui sítios com atividade SERS, o que nos permitiu estudar sua interação com diferentes moléculas sonda, assim podendo ser aplicado em diversas áreas, tanto para análise qualitativa quanto quantitativa, mesmo para moléculas em soluções com concentrações muito pequenas. O substrato obtido apresentou EF da ordem de 102 a 103.

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A organização e a estabilidade de compostos de coordenação, no estado sólido, pode ser correlacionada com os ligantes diretamente coordenados a íons metálicos e com as interações não covalentes estabelecidas entre os ligantes e solventes de cristalização. O presente trabalho avaliou a influência dos pré ligantes ácido 2,6-dihidróxibenzoico (Hdhb), ácido benzoico (Hbzt), ácido oxálico (H2ox) e 2,2’-bipiridina (bipi), capazes de realizar interações não covalentes, em sua reatividade frente a sais de cobre(II), cobalto(II) e manganês(II). Foram avaliadas diferentes combinações de ligantes para cada íon metálico e condições de reação, gerando um total de dez produtos caracterizados por DRX de monocristal. Dentre eles, os complexos [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B) e [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) são inéditos. Estes produtos foram avaliados em sua composição elementar, analisados por técnicas difratométricas (DRX de pó e de monocristal) e espectroscópicas (IV, Raman, RPE e Uv/Vis). Os dados estruturais foram correlacionados com as propriedades espectroscópicas, termogravimétricas e magnéticas. O produto A foi obtido em 90 % de rendimento a partir da reação de Cu(CH3COO)2·H2O com os pré-ligantes Hbzt, H2ox e bipi, em metanol a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que em A todos os ligantes contribuem para a manifestação de interações não covalentes do tipo ligações de hidrogênio e interação . A análise por RPE e medidas de susceptibilidade magnética à temperatura ambiente indicaram a existência de interação magnética entre os centros de cobre(II). Medidas de susceptibilidade magnética com variação de temperatura revelaram uma interação ferromagnética (J = 3,26 cm-1) mais forte que a apresentada por complexos análogos. Medidas termogravimétricas mostraram que a decomposição de A se inicia em 55 °C com a perda de 2 H2O, seguida da perda dos ligantes orgânicos entre 136 e 900 °C. Os produtos B e C, de estruturas análogas, foram obtidos em 97 e 99 % de rendimento, respectivamente, a partir da reação de CoCl2·6H2O ou MnCl2·4H2O com o pré-ligante Hdhb, em água a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que não ocorreu a coordenação do íon dhb, provavelmente devido a estabilização do carboxilato livre por duas ligações de hidrogênio intramoleculares assistidas por carga. A rede cristalina de B e C também é estabilizada por interações  e por ligações de hidrogênio intermoleculares formadas a partir das águas coordenadas e de cristalização. A decomposição térmica de B e C se inicia com a perda de moléculas de água a temperaturas inferiores a 55 °C e a perda total da parte orgânica ocorre acima de 600 °C. Os compostos obtidos neste trabalho evidenciaram que a estrutura e o grau de agregação dos compostos são dependentes da habilidade de coordenação do ligante ao íon metálico e das interações não covalentes nos ligantes livres e nos complexos formados. / The organization and stability of coordination compounds could be correlated to structural features, as the number and nature of ligands coordinated to the metallic ions and with noncovalent interactions established between the ligands and with crystallization solvents. The present work evaluated the influence of the pre-ligands 2,6-dihydroxybenzoic acid (Hdhb), benzoic acid (Hbzt), oxalic acid (H2ox), and 2,2' bipyridine (bipi), capable to perform noncovalent interactions, in its reactivity to copper(II), cobalt(II) and manganese(II) salts. For each metallic ion, and reaction condition were evaluated with different combinations of ligands, producing 10 different structures characterized by single crystal XRD. Among them, the complexes [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B), and [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) were synthesized for the first time in this work. Those products were characterized by elemental analysis and diffractometric (powder and single crystal XRD) and spectroscopic (IR, Raman, EPR and Uv/Vis) techniques. Moreover, spectroscopic, thermogravimetric and magnetic properties of A, B and C, were attempt correlated with their structural features. Product A was obtained with 90% of yield from the reaction of Cu(CH3COO)2·H2O with the pre-ligands Hbzt, H2ox, and bipy, in methanol at 70 °C. Single crystal XRD analysis of A evidenced that all ligands interact through noncovalent interactions, as hydrogen bonds and  interaction. EPR and magnetic susceptibility measurements strongly suggest the existence of magnetic interaction between the copper(II) centres. In addition, magnetic susceptibility measurement varying temperature revealed a ferromagnetic exchange (J = 3.26 cm-1) stronger than those observed for analogous complexes. Thermal decomposition of A starts at 55 °C with the loss of two water molecules, succeed by the loss of the organic ligands (136 – 900 °C). Product B and C showed similar structures and were obtained in 97 and 99 % of yield, respectively, from the reaction of CoCl2·6H2O or Mn2Cl2·4H2O with Hdhb, in water at 70° C. Single crystal XRD analysis revealed that dhb ion remains as counterion of the aqua complexes, probably due the stabilization of the free carboxylate by two intramolecular charge-assisted hydrogen bonds. The crystal lattice of B and C is also stabilized by  interactions and intermolecular hydrogen bonds from both coordinated and crystallization water molecules. According to TGA curves, the thermal decomposition of B and C starts with the loss of water molecules below 55° C, and a complete weight-loss of organic ligands occurs above 600° C for both complexes. The correlation between the nature of all products obtained with synthetic conditions revealed that the structure and degree of aggregation depends on the coordination ability of the ligand to the metallic ion and on the noncovalent interactions in the free ligands and complexes formed.

A organização e a estabilidade de compostos de coordenação, no estado sólido, pode ser correlacionada com os ligantes diretamente coordenados a íons metálicos e com as interações não covalentes estabelecidas entre os ligantes e solventes de cristalização. O presente trabalho avaliou a influência dos pré ligantes ácido 2,6-dihidróxibenzoico (Hdhb), ácido benzoico (Hbzt), ácido oxálico (H2ox) e 2,2’-bipiridina (bipi), capazes de realizar interações não covalentes, em sua reatividade frente a sais de cobre(II), cobalto(II) e manganês(II). Foram avaliadas diferentes combinações de ligantes para cada íon metálico e condições de reação, gerando um total de dez produtos caracterizados por DRX de monocristal. Dentre eles, os complexos [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B) e [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) são inéditos. Estes produtos foram avaliados em sua composição elementar, analisados por técnicas difratométricas (DRX de pó e de monocristal) e espectroscópicas (IV, Raman, RPE e Uv/Vis). Os dados estruturais foram correlacionados com as propriedades espectroscópicas, termogravimétricas e magnéticas. O produto A foi obtido em 90 % de rendimento a partir da reação de Cu(CH3COO)2·H2O com os pré-ligantes Hbzt, H2ox e bipi, em metanol a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que em A todos os ligantes contribuem para a manifestação de interações não covalentes do tipo ligações de hidrogênio e interação . A análise por RPE e medidas de susceptibilidade magnética à temperatura ambiente indicaram a existência de interação magnética entre os centros de cobre(II). Medidas de susceptibilidade magnética com variação de temperatura revelaram uma interação ferromagnética (J = 3,26 cm-1) mais forte que a apresentada por complexos análogos. Medidas termogravimétricas mostraram que a decomposição de A se inicia em 55 °C com a perda de 2 H2O, seguida da perda dos ligantes orgânicos entre 136 e 900 °C. Os produtos B e C, de estruturas análogas, foram obtidos em 97 e 99 % de rendimento, respectivamente, a partir da reação de CoCl2·6H2O ou MnCl2·4H2O com o pré-ligante Hdhb, em água a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que não ocorreu a coordenação do íon dhb, provavelmente devido a estabilização do carboxilato livre por duas ligações de hidrogênio intramoleculares assistidas por carga. A rede cristalina de B e C também é estabilizada por interações  e por ligações de hidrogênio intermoleculares formadas a partir das águas coordenadas e de cristalização. A decomposição térmica de B e C se inicia com a perda de moléculas de água a temperaturas inferiores a 55 °C e a perda total da parte orgânica ocorre acima de 600 °C. Os compostos obtidos neste trabalho evidenciaram que a estrutura e o grau de agregação dos compostos são dependentes da habilidade de coordenação do ligante ao íon metálico e das interações não covalentes nos ligantes livres e nos complexos formados. / The organization and stability of coordination compounds could be correlated to structural features, as the number and nature of ligands coordinated to the metallic ions and with noncovalent interactions established between the ligands and with crystallization solvents. The present work evaluated the influence of the pre-ligands 2,6-dihydroxybenzoic acid (Hdhb), benzoic acid (Hbzt), oxalic acid (H2ox), and 2,2' bipyridine (bipi), capable to perform noncovalent interactions, in its reactivity to copper(II), cobalt(II) and manganese(II) salts. For each metallic ion, and reaction condition were evaluated with different combinations of ligands, producing 10 different structures characterized by single crystal XRD. Among them, the complexes [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B), and [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) were synthesized for the first time in this work. Those products were characterized by elemental analysis and diffractometric (powder and single crystal XRD) and spectroscopic (IR, Raman, EPR and Uv/Vis) techniques. Moreover, spectroscopic, thermogravimetric and magnetic properties of A, B and C, were attempt correlated with their structural features. Product A was obtained with 90% of yield from the reaction of Cu(CH3COO)2·H2O with the pre-ligands Hbzt, H2ox, and bipy, in methanol at 70 °C. Single crystal XRD analysis of A evidenced that all ligands interact through noncovalent interactions, as hydrogen bonds and  interaction. EPR and magnetic susceptibility measurements strongly suggest the existence of magnetic interaction between the copper(II) centres. In addition, magnetic susceptibility measurement varying temperature revealed a ferromagnetic exchange (J = 3.26 cm-1) stronger than those observed for analogous complexes. Thermal decomposition of A starts at 55 °C with the loss of two water molecules, succeed by the loss of the organic ligands (136 – 900 °C). Product B and C showed similar structures and were obtained in 97 and 99 % of yield, respectively, from the reaction of CoCl2·6H2O or Mn2Cl2·4H2O with Hdhb, in water at 70° C. Single crystal XRD analysis revealed that dhb ion remains as counterion of the aqua complexes, probably due the stabilization of the free carboxylate by two intramolecular charge-assisted hydrogen bonds. The crystal lattice of B and C is also stabilized by  interactions and intermolecular hydrogen bonds from both coordinated and crystallization water molecules. According to TGA curves, the thermal decomposition of B and C starts with the loss of water molecules below 55° C, and a complete weight-loss of organic ligands occurs above 600° C for both complexes. The correlation between the nature of all products obtained with synthetic conditions revealed that the structure and degree of aggregation depends on the coordination ability of the ligand to the metallic ion and on the noncovalent interactions in the free ligands and complexes formed.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-27T14:20:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aleckson Souto Silva - 2018.pdf: 4136117 bytes, checksum: 733a03156cbc3f72a6ac8bc4daff6b54 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-27T14:36:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aleckson Souto Silva - 2018.pdf: 4136117 bytes, checksum: 733a03156cbc3f72a6ac8bc4daff6b54 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-27T14:36:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aleckson Souto Silva - 2018.pdf: 4136117 bytes, checksum: 733a03156cbc3f72a6ac8bc4daff6b54 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-06-18 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The present work aims to the development of voltammetric sensors based on α-Ni(OH) 2 /GO and α- Ni(OH) 2 /rGO nanocomposites for detection and determination of uric acid, paracetamol and ascorbic acid by differential pulse voltammetry. For this, nanostructured nickel hydroxide stabilized in the alpha polymorphic form associated with graphene oxide (GO) or reduced graphene oxide (rGO) were synthesized and characterized. The method used for synthesis of α- Ni(OH) 2 was Tower’s modified, for oxidized graphite was that of Hummers and reduced graphene oxide was that of Stankovich. X-ray diffractometry, confocal Raman spectroscopy, cyclic voltammetry, transmission electron microscopy, infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis were used to characterize the synthesized nanomaterials. The presence of graphene oxide and reduced graphene oxide with nickel hydroxide was confirmed by the results. The nickel hydroxide/graphene composites arouse great interest for the development of electrochemical sensors due to their good cost-effectiveness, biocompatibility and high catalytic effect. The thin films of α-Ni(OH) 2 /GO and α-Ni(OH) 2 /rGO showed better electrical properties compared to thin film of α-Ni (OH) 2 and it can be attributed to the increase in surface area and electrical conductivity. Through the differential pulse voltammetry, α-Ni(OH) 2 /GO and α-Ni(OH) 2 /rGO films presented good linear relationship between peak current and uric acid, ascorbic acid and paracetamol concentrations in the range concentration of 0.099 mmol.L -1 – 1.38 mmol.L -1 , with linear coefficients higher than 0.993 and detection limit lower than 2,645x10 -5 mol.L -1 for uric acid, 2,080x10 -5 mol. L -1 for ascorbic acid and 4.248x10 -5 mol. L -1 for paracetamol. / Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de sensores voltamétricos baseados em nanocompósitos de α-Ni(OH) 2 /GO e α-Ni(OH) 2 /rGO para detecção e determinação de ácido úrico, paracetamol e ácido ascórbico através da voltametria de pulso diferencial. Para isso, hidróxido de níquel nanoestruturado e estabilizado na fase polimórfica alfa associado a óxido de grafeno (GO)ou óxido de grafeno reduzido (rGO) foram sintetizados e caracterizados. O método utilizado para a síntese do α-Ni(OH) 2 foi o de Tower modificado, o óxido de grafeno foi o de Hummers e o óxido de grafeno reduzido foi o de Stankovich. Para a caracterização dos nanomateriais sintetizados foram empregados a difratometria de raios-X, espectroscopia Raman confocal, voltametria cíclica, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia no infravermelho e análises termogravimétricas. Sendo confirmados através dos resultados a presença de óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido junto ao hidróxido de níquel. Os compósitos de hidróxido de níquel/grafeno despertam grande interesse para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos, devido a sua boa relação custo-benefício, biocompatibilidade e alto efeito catalítico. Os filmes finos de α-Ni(OH) 2 /GO e α-Ni(OH) 2 /rGO apontaram melhores propriedades elétricas compara ao filme fino de α-Ni(OH) 2 podendo ser atribuído ao aumento da área superficial e aumento da condutividade elétrica. Através da voltametria de pulso diferencial os filmes α-Ni(OH) 2 /GO e α- Ni(OH) 2 /rGO apresentaram boa relação linear entre a corrente de pico e a concentração de ácido úrico, ácido ascórbico e paracetamol na faixa de concentração de 0,099 mmol.L -1 – 1,38 mmol.L -1 , com coeficientes lineares superiores a 0,993 e limite de detecção inferiores a 2,645x10 -5 mol.L -1 para o ácido úrico, 2,080x10 -5 mol.L -1 para o ácido ascórbico e 4,288x10 -5 para o paracetamol.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-13T11:03:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Alline Torquato Vasconcelos - 2014.pdf: 3499445 bytes, checksum: 93905607504e61e452d7ce82396c17a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-13T11:04:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Alline Torquato Vasconcelos - 2014.pdf: 3499445 bytes, checksum: 93905607504e61e452d7ce82396c17a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-13T11:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Alline Torquato Vasconcelos - 2014.pdf: 3499445 bytes, checksum: 93905607504e61e452d7ce82396c17a9 (MD5) Previous issue date: 2014-06-06 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Lamivudine (β-L-2',3'-dideoxy-3'-thiacytidine, 3TC) is a nucleoside-based anti-HIV/HBV drug that has provided insights into the nucleic acid double-stranded helix assembly. Two crystal structures thereof assembled with nucleobase pairing and helical stacking as mimicries of DNA, but without the phosphodiester linkages in the fiber periphery, have recently demonstrated that nucleosides bring themselves the chemical information to assemble DNA duplexes even if the covalent backbone is absent. Here, we report the third structural example in which nucleosides are base-paired and helically base-stacked. A DNA-like double stranded helix was prepared cocrystallizing lamivudine with fumaric acid. We have named it as lamivudine duplex III. When substituting maleic acid present in the first example of lamivudine duplex for its trans-stereoisomer, the formation of a DNA-mimicry is still observed but with changes in the crystal stoichiometry, nucleobase pairing pattern and duplex backbone. Lamivudine duplex III exhibits both base pairing motifs present in the antecedent duplexes. In this structure, there are four protonated lamivudine molecules paired in-plane with four neutral ones. These crystallographically independent base pairs are held together through three hydrogen bonds as occurs in lamivudine duplex I made up of cytosine-cytosine+ base pairing only. But, contrarily to the duplex I with pairing between neutral and cationic drug units only, the duplex III has one neutral 3TC=3TC pair in its asymmetric unit. These molecules are kept in contact through only two peripheral N―H•••O hydrogen bonds as in two of the three neutral lamivudine pairs of the second example of lamivudine duplex. In both structures, each neutral pair is face-to-face stacked on top of one another and face-to-tail stacked on bottom of another one. Even in agreement with its higher structural complexity, the duplex III is present with very puckering conformations besides the three different orientations of the OH moiety at C5’. Five-membered oxathiolane ring adopts three envelop puckering modes and two twist conformations. This is the first report of a twist pucker for lamivudine despite of the large number of reported crystal structures thereof. Another remarkable characteristic of the duplex III is in its fiber periphery. There are hydrogen bonds between the 5’-OH moieties of neighbor pairs pointing in the direction of the missing phosphodiester linkages that would covalently bond two adjacent monomers in the strand. Furthermore, the geometry of these interactions reveals the antiparallel orientation of each strand relative to one another into the nucleoside duplex backbone. Noteworthy similarities between the duplexes crystallizing together with either hydrogen maleate or hydrogen fumarate are their left handedness and the outline of surface grooves of similar depth. But, while all hydrogen maleate counterions are lodged on the grooves of the duplex I, some hydrogen fumarate units are also interacting with themselves into one-dimensional chain of counterions. The third example of unusual double-stranded helices of lamivudine strengthens the fact that nucleosides can self-aggregate into DNA-like duplexes even without the covalent phosphodiester linkages in fiber periphery. Besides that, the structure described here adds knowledge on lamivudine versatility to assemble DNA-mimicry in crystals. / A lamivudina (β-L-2',3'-dideoxy-3'-thiacytidine, 3TC) é um fármaco a base de nucleosídeos utilizado para o tratamento de SIDA e Hepatite B. A obtenção de estruturas do tipo dupla hélice de ácidos nucleicos com esse fármaco tem sido alvo de estudo. Recentemente foram reportadas duas estruturas cristalinas mimetizando DNA, formadas por pares de nucleosídeos empacotados em uma dupla hélice, mas sem ligações fosfodiéster na periferia da cadeia. Estas estruturas demonstraram que os nucleosídeos possuem informação química suficiente para a formação de estruturas dessa natureza mesmo com a ausência das ligações covalentes fosfodiéster. Neste trabalho um terceiro exemplo de uma estrutura contendo bases de nuclosídeos pareadas e sobrepostas helicoidalmente, mimetizando DNA, é reportado. Essa modificação cristalina foi preparada através da cocristalização da lamivudina com o ácido fumárico e a estrutura obtida foi denominada duplex III. Com a substituição do ácido maleico, presente no primeiro exemplo de dupla hélice de lamivudina, pelo seu estéreoisômero trans, o ácido fumárico, a formação de uma estrutura mimetizando o DNA também foi observada, porém, com diferenças na estequiometria do cristal, nos padrões de interação do pareamento das bases, assim como no esqueleto da dupla hélice. O pareamento das bases na duplex III de lamivudina possui padrões de interação semelhante a ambas estruturas precedentes. Na duplex III existem quatro pares parcialmente protonados, onde uma lamivudina protonada está pareada com outra neutra. Esse tipo de pareamento se dá através de três ligações de hidrogênio e é semelhante ao pareamento presente na estrutura da duplex I de lamivudina composto apenas por pares do tipo 3TC+≡3TC. Diferentemente da duplex I que possui exclusivamente pares parcialmente protonados, a duplex III possui também um par neutro do tipo 3TC=3TC na sua unidade assimétrica. O pareamento dessas bases é formado apenas por duas ligações de hidrogênio do tipo N―H•••O, semelhante a dois dos três pares neutros que constituem a duplex II de lamivudina. O empacotamento dos pares neutros na duplex III é semelhante ao da duplex II, cada par neutro empacota com uma padrão face a face com o par que o antecede e face a cauda com o par subsequente. Devido à grande complexidade estrutural da duplex III, temos uma maior variação nas conformações assumidas tanto pelo anel oxatiolano quanto pelo fragmento citosinico, assim como nas três orientações adotadas pelo grupo hidroxílico ligado ao carbono C5’. O anel oxatiolano de cinco membros, adota três diferentes conformações do tipo envelope e duas conformações do tipo cambaleante. Apesar de essas serem as primeiras estruturas reportadas com conformações do tipo cambaleante para a lamivudina, esse tipo de conformação é comum para várias outras estruturas cristalinas. Outra característica que merece destaque na estrutura obtida da duplex III está nos padrões de interação presentes na periferia da dupla hélice. Nota-se a presença de ligações de hidrogênio entre os grupos 5’-OH de pares vizinhos, que ocorrem na direção onde as ligações fosfodiéster deveriam existir entre dois monômeros adjacentes. Além disso, a geometria dessas ligações de hidrogênio revelam uma orientação antiparalela de uma fita em relação a outra no esqueleto da duplex. Existem algumas semelhanças notáveis entre as duplexes I e III, cristalizadas com hidrogenomaleato e hidrogenofumarato, como a espiralização a esquerda e o fato de ambas não possuírem diferença entre sulcos principais e secundários, uma vez que todos os sulcos ao longo da cadeia possuem dimensões semelhantes. Porém, todos os contraíons estão acomodados nos sulcos da duplex I, enquanto que na duplex III alguns contraíons interagem entre si formando uma cadeia unidimensional de contraíons. Esse terceiro exemplo de uma estrutura atípica de dupla hélice de lamivudina reforça o fato de que nucleosídeos podem se agregar em estruturas semelhantes a dupla hélice do DNA, mesmo com a ausência das ligações covalentes fosfodiéster. Além disso a estrutura da duplex III adiciona conhecimento quanto a versatilidade da lamivudina em formar estruturas mimetizando DNA em cristais.

The development of heterogeneous catalysts, which are efficient and easy recovery, is major technological challenges faced, linked to environmental and economic concerns. In the present work we studied the catalytic SnO2 systems, MoO3 and SnO2/MoO3 in the conversion of fructose, with particular attention to SnO2/MoO3 systems, which were synthesized in various proportions by weight of molybdenum oxide, using the impregnation technique By wet method, aiming to obtain materials with high industrial applicability. The catalysts were characterized using various techniques, including, thermogravimetric analysis (TG/DTA), absorption spectroscopy in the infrared (FTIR) spectroscopy, Raman spectroscopy, diffraction X-ray (XRD), FTIR using pyridine as probe molecule spectroscopy Diffuse ultraviolet-visible reflectance (DRS) and fisistion analysis (BET). In addition to these techniques, the acid sites of the catalysts were measured by the aqueous method using sodium hydroxide and hydrochloric acid as the titrant. The results show that the main factor that influences the conversion of fructose are present the acid sites in the catalysts. This study shows that the molybdenum oxide obtained high fructose conversions at temperatures of 150 ° C and 190 ° C, but this does not reflect the products quantified by HPLC, with a large production of insoluble materials in the reaction medium, which are the main cause fouling of catalysts. On the other hand, tin oxide presented low activity in the conversion of fructose, but high selectivity to Hydroxymethylfurfural (HMF). In this context, the catalyst that provided good conversions and less formation of insoluble materials was SnMo25, being HMF selective. On the other hand, SnMo50 and SnMo75 provided high selectivity to lactic acid, but with the inconvenience of formation of insoluble products in appreciable quantity. The impregnation was an effective strategy for the formation of new sites and reuse leaching test and showed promising results. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O desenvolvimento de catalisadores heterogêneos, que sejam eficientes e de fácil recuperação, é um dos principais desafios tecnológicos enfrentados atualmente, atrelado às preocupações ambientais e econômicas. Assim, no presente trabalho foram estudados os sistemas catalíticos SnO2, MoO3 e SnO2/MoO3 na conversão da frutose, com especial atenção ao sistema SnO2/MoO3, os quais foram sintetizados em diversas proporções em massa de óxido de molibdênio, utilizando a técnica de impregnação por via úmida, visando obter materiais com alta aplicabilidade industrial. Os catalisadores foram caracterizados utilizando várias técnicas, nomeadamente, análise termogravimétrica (TG/DTA), espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia Raman, difração de raio-x (DRX), FTIR utilizando a piridina como molécula sonda, espectroscopia de refletância difusa no ultravioleta-visível (DRS) e análises de fisissorção (BET). Além dessas técnicas, os sítios dos catalisadores foram medidos pelo método aquoso utilizando hidróxido de sódio e ácido clorídrico como agente de titulação. Os resultados mostram que o principal fator que influência a conversão da frutose são os sítios ácidos presentes nos catalisadores. Com esse estudo pode-se constatar que o óxido de molibdênio obteve altas conversões de frutose nas temperaturas de 150 °C e 190 °C, porém isso não reflete os produtos quantificados por HPLC, havendo grande produção de materiais insolúveis, que são a principal causa de incrustação dos catalisadores. Por outro lado, o óxido de estanho apresentou baixa atividade na conversão da frutose, porém alta seletividade a Hidroximetilfurfural (HMF). Nesse contexto, o catalisador que proporcionou boas conversões e menor formação de materiais insolúveis foi o SnMo25, sendo seletivo a HMF. Por outro lado, o SnMo50 e SnMo75 proporcionaram altas seletividade a ácidos orgânicos, porém com o inconveniente da formação de produtos insolúveis em quantidade apreciável. A impregnação foi uma estratégia eficiente, para a formação de novos sítios e os testes de reuso e lixiviação exibiram resultados promissores.

La presente tesis doctoral titulada ¿Materiales funcionales híbridos para el reconocimiento óptico de explosivos nitroaromáticos mediante interacciones supramoleculares¿ se basa en la combinación de principios de Química Supramolecular y de Ciencia de los Materiales para el diseño y desarrollo de nuevos materiales híbridos orgánico-inorgánicos funcionales capaces de detectar explosivos nitroaromáticos en disolución. En primer lugar se realizó una búsqueda bibliográfica exhaustiva de todos los sensores ópticos (cromogénicos y fluorogénicos) descritos en la bibliografía y que abarca el periodo desde 1947 hasta 2011. Los resultados de la búsqueda están reflejados en el capítulo 2 de esta tesis. El primer material híbrido preparado está basado en la aplicación de la aproximación de los canales iónicos y, para ello, emplea nanopartículas de sílice funcionalizadas con unidades reactivas y unidades coordinantes (ver capítulo 3). Este soporte inorgánico se funcionaliza con tioles (unidad reactiva) y una poliamina lineal (unidad coordinante) y se estudia el transporte de una escuaridina (colorante) a la superficie de la nanopartícula en presencia de diferentes explosivos. En ausencia de explosivos, la escuaridina (color azul y fluorescencia intensa) es capaz de reaccionar con los tioles anclados en la superficie decolorando la disolución. En presencia de explosivos nitroaromáticos se produce una inhibición de la reacción escuaridinatiol y la suspensión permanece azul. Esta inhibición es debida a la formación de complejos de transferencia de carga entre las poliaminas y los explosivos nitroaromáticos. En la segunda parte de esta tesis doctoral se han preparado materiales híbridos con cavidades biomiméticas basados en el empleo de MCM-41 como soporte inorgánico mesoporoso (ver capítulo 4). Para ello se ha procedido al anclaje de tres fluoróforos (pireno, dansilo y fluoresceína) en el interior de los poros del soporte inorgánico y, posteriormente, se ha hidrofobado el interior de material mediante la reacción de los silanoles superficiales con 1,1,1,3,3,3-hexametildisilazano. Mediante este procedimiento se consiguen cavidades hidrófobas que tienen en su interior los fluoróforos. Estos materiales son fluorescentes cuando se suspenden en acetonitrilo mientras que cuando se añaden explosivos nitroaromáticos a estas suspensiones se observa una desactivación de la emisión muy marcada. Esta desactivación de la emisión es debida a la inclusión de los explosivos nitroaromáticos en la cavidad biomimética y a la interacción de estas moléculas (mediante interacciones de ¿- stacking) con el fluoróforo. Una característica importante de estos materiales híbridos sensores es que pueden ser reutilizados después de la extracción del explosivo de las cavidades hidrofóbicas. En la última parte de esta tesis doctoral se han desarrollado materiales híbridos orgánicoinorgánicos funcionalizados con ¿puertas moleculares¿ que han sido empleados también para detectar explosivos nitroaromáticos (ver capítulo 5). Para la preparación de estos materiales también se ha empleado MCM-41 como soporte inorgánico. En primer lugar, los poros del soporte inorgánico se cargan con un colorante/fluoróforo seleccionado. En una segunda etapa, la superficie externa del material cargado se ha funcionalizado con ciertas moléculas con carácter electrón dador (pireno y ciertos derivados del tetratiafulvaleno). Estas moléculas ricas en electrones forman una monocapa muy densa (debida a las interacciones dipolo-dipolo entre estas especies) alrededor de los poros que inhibe la liberación del colorante. En presencia de explosivos nitroaromáticos se produce la ruptura de la monocapa, debido a interacciones de ¿-stacking con las moléculas ricas en electrones, con la consecuencia de una liberación del colorante atrapado en el interior de los poros observándose una respuesta cromo-fluorogénica / Salinas Soler, Y. (2013). Functional hybrid materials for the optical recognition of nitroaromatic explosives involving supramolecular interactions [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31663 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales