Orientador: Valéria de Carvalho Santos Ebinuma / Coorientador: André Gonzaga dos Santos / Banca: Eduardo José Crevelin / Banca: André Moreni Lopes / Banca: Fernanda Perpétua Casciatori / Banca: Alvaro de Baptista Neto / Resumo: Colorantes sintéticos têm sido cada vez mais substituídos pelos colorantes naturais em diversos produtos industriais, pois os últimos apresentam efeitos desejáveis à saúde e podem possuir atividades biológicas. Neste cenário, o fungo filamentoso Talaromyces amestolkiae apresenta-se como uma fonte alternativa de colorantes naturais por não ser micotoxigênico. Assim, técnicas eficientes para a extração e/ou purificação destes biocompostos do meio fermentado são de grande interesse visando sua aplicação industrial. O objetivo deste travalho foi definir a estrutura química do colorante produzido por T. amestolkiae e avaliar Sistemas Micelares de Duas Fases Aquosas (SMDFA) como técnica de extração. Em relação a molécula do colorante, esta foi purificada por técnicas espectrométricas e espectroscópicas e apresentou massa de 542 u, absorção máxima em 544 nm e pertence a classe dos policetídeos. Avaliou-se a estabilidade do colorante vermelho presente no meio fermentado de T. amestolkiae e verificou-se que o mesmo é estável na faixa de temperatura de 25 a 65°C, na presença de altas concentrações do surfactante não iônico TX-114 (1-15% m/m) e dos líquidos iônicos da família dos imidazólios (0,1, 0,5 e 1,0M), porém, a molécula foi estável somente em baixas concentrações de LIs da família das colinas (0,1M). Em relação às partições por SMDFA composto por Triton X-114 e LI como surfactante iônico (família dos imidazólios) ou adjuvante (família das colinas), baixas concentrações de LI, in... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Synthetic colorants have been increasingly replaced by natural ones in several industrial products, since the last have lower adverse health effects and may present biological activities. In this scenario, the filamentous fungus Talaromyces amestolkiae is an alternative source of natural colorants for being non-mycotoxigenic. Thus, efficient techniques for the extraction and/or purification of these biocompounds from the fermented medium are of great interest aiming their industrial application. The objective of this work was to purify natural colorants from the fermented medium of T. amestolkiae by liquidliquid extraction with organic solvents in order to determine the chemical structure of these compounds and to evaluate aqueous micellar two-phase systems (AMTPS) as an alternative extraction technique. In relation to the colorant molecule, it has a mass of 542 u, maximum absorption at 544 nm and structure similar to N-GABA-PP-V molecule of the polyketide class, with an additional glutamic acid chain. In the literature, there are no previous reports of this molecule. The stability of the red colorant present in the fermented medium of T. amestolkiae was evaluated and it was found to be stable in temperature range of 25 to 65 °C, in the presence of high concentration of the non-ionic surfactant TX-114 (1 (0.1, 0.5 and 1.0 M) and the ionic liquids (IL) from imidazolium family (0,1, 0,5 e 1,0 M),however,it is only stable at low concentrations of, IL from the choline family (0,1 M). Regarding the colorant partition by AMTP composed of Triton X-114 and IL as ionic surfactant (imidazolium family) or adjuvant (choline family), low concentrations... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O método de imobilização de uma biomolécula é um dos principais fatores que melhoram o desempenho eletroquímico de um biossensor e o emprego de materiais como solução de quitosana, nanotubos de carbono e líquidos iônicos na preparação de eletrodos modificados tem sido cada vez maior devido as suas propriedades que facilitam a reação de transferência de elétrons entre a biomolécula e a superfície do eletrodo. Baseado neste conceito, o presente trabalho apresenta o estudo do comportamento eletroquímico da heme-proteína citocromo c quando imobilizado nos eletrodos de carbono vítreo e num novo substrato tridimensional de feltros de microfibras de carbono recobertos por nanotubos de carbono do tipo \"cup stacked\" (FCSNTc). Para imobilizar o citocromo c, compósitos contendo quitosana e o líquido iônico tetrafluoroborato de 1-butil-2,3-dimetilimidazólio (BMMIBF4) foram formulados, indicando que a otimização das quantidades destes componentes podem influenciar na atividade redox do biomaterial. A partir da caracterização eletroquímica do citocromo c em carbono vítreo foi observado que a presença do líquido iônico BMMIBF4 no compósito manteve a sua eletroatividade devido a reação de oxidação e redução do átomo de ferro do grupo heme, e ao utilizar os feltros FCSNTc o citocromo c apresentou o desempenho eletroquímico superior aos obsevados em carbono vítreo, e a incorporação do líquido iônico no compósito de imobilização, resultou em biossensores com sensibilidade superiores durante os experimentos de detecção eletrocatalítica de peróxido de hidrogênio, quando comparados com outros FCSNTc modificados sem presença do material totalmente iônico. Os experimentos espectroscópicos na região da luz visível, foram fundamentais para mostrar que o novo microambiente causado pelos compósitos não modificam a integridade do citocromo c, e que a permanência da bioeletroatividade obtida durante os experimentos eletroquímicos sugerem a aplicação dos eletrodos de FCSNTc para o desenvolvimentos de novos biossensores com o citocromo c. / The immobilization method of biomolecules have been considered the major reason in order to improve a biosensor electrochemical performance and chitosan solution, carbon nanotubes and room temperature ionic liquids have been extensively used as a material for electrode preparation due to their properties of facilitating the direct electron transfer reaction between protein and electrode surface. In this context, the present work shows the electrochemical behavior of the heme-protein cytochrome c when it is immobilized onto a glassy carbon and in a new tridimensional substrate of carbon microfibers recovered by cup staked type carbon nanotubes (FCSNTc) electrodes. The cytochrome c immobilization was carried by the formulation of different composites based on chitosan solution and the ionic liquid 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate (BMMIBF4), and it will be shown that a volume optimization ratio between these compounds can influence in the biomaterial redox activity. During the electrochemistry characterization of cytochrome c onto glassy carbon electrode, it was observed that composites with BMMIBF4 kept its electroactivity due the iron heme group redox process. When FCSNTc felt were used the electrochemical performance was enhanced, giving better biosensors due the increase on sensitivity during the electrocatalytic activity towards hydrogen peroxide reduction when it was compared with another modified FCSNTc without ionic liquid. In addition, the spectroscopic data in the visible region were essential to show that the new microenvironment promoted by the composite did not change the cytochrome c conformational structure. Finally, the bioelectroactivity obtained during electrochemical studies suggest the use of FCSNTc modified electrode as a new platforms to develop new cytochrome c biosensors.

Esta pesquisa refere-se ao estudo investigativo sobre as propriedades de líquidos iônicos (LIs) imidazólicos na presença de água, bem como sua aplicação na formação de materiais híbridos de sílica-LI e sua utilização na obtenção de compósitos poliméricos de polipropileno de alta isotaticidade (PPi), polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de alta densidade (PEAD). Foram utilizados os seguintes LIs: metanossulfonato de 1- trietilenoglicol monometiléter-3-metilimidazólio [C7O3MIm][H3CSO3], metanossulfonato de 1-monoetilenoglicol monometiléter-3-metilimidazólio [C3O1MIm][H3CSO3] e tetrafluoroborato de 1-n-decil-3-metil-imidazólio [C10MIm][BF4], identificados consecutivamente como LIs 1, 2 e 3. Primeiramente verificou-se o efeito da adição de água em LIs imidazólicos através de análises de pH, condutividade elétrica e viscosidade. Foi observado que os LIs apresentaram uma diminuição significativa do pH da solução, mesmo em baixas concentrações de H2O, indicando a ocorrência de uma nova reação entre o LI e água. Testes de voltametria cíclica comprovaram a formação de uma nova espécie, a qual adsorve na superfície do eletrodo de platina. Estudos de ressonância magnética nuclear (RMN) indicaram que esta nova espécie não é o N-carbeno heterociclo. Experimentos de cálculos ab-initio possibilitaram a elucidação da nova espécie; resultado de ataque nucleofílico da água no carbono C2 do anel imidazólio. A segunda parte desta pesquisa envolveu a formação de híbridos de sílica-LI, através do processo sol-gel. Estas reações foram executadas na ausência de catalisadores adicionais, visando à geração de ácido protônico como produto da reação entre o LI e água. Observou-se que o LI agiu ao mesmo tempo como pré-catalisador ácido e controlador de morfologia. Posteriormente os materiais foram caracterizados através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e análises termogravimétricas (TGA). Os resultados destas análises indicaram que os híbridos preparados na presença de LI contendo ânion metanossulfonato apresentaram-se na forma de monolitos com organizações lamelares, enquanto os híbridos que contém o LI com ânion tetrafluorborato apresentam-se como aglomerados de partículas esféricas. A natureza do LI 3 permite sua aplicação como compatibilizante, auxiliando na dispersão de cargas para a formação de compósitos poliméricos. Nessa perspectiva os híbridos sílica-LI foram misturados aos seguintes polímeros em estado fundido: polipropileno de alta isotaticidade (PPi), polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de alta densidade (PEAD). Os resultados obtidos dos compósitos poliméricos demonstraram que o LI possibilitou uma boa dispersão da sílica nas matrizes poliméricas. As caracterizações dos compósitos poliméricos foram realizadas através de calorimetria exploratória diferencial (DSC), DRX, TGA e análises dinâmico-mecânicas (DMA). Esta tecnologia resultou em produtos com melhorias nas suas propriedades, destacando-se o módulo de armazenamento, que triplicou em relação ao polímero puro, para o PEAD. / The research presented herein involved an investigative study about the imidazolium ionic liquid properties in the presence of water, the synthesis of silica-ionic liquid hybrids and its subsequent application in polymeric composite preparations, using isotatic polypropylene, low density polyethylene and high density polyethylene. The first part involved the determination of the imidazolium ionic liquid pH, electrical conductivity and viscosity, in the presence of different water concentrations. Continuously decreasing pH values were detected with increasing water concentrations, which indicated a reaction between both substances. Cyclic voltammetry measurements provided evidence for the formation of a new species, which adsorbed on the platinum electrode surface. All charge transfer processes were extremely reduced with ionic liquid 2 [C3O1MIm][H3CSO3]. Nuclear magnetic resonance studies indicated that the new species was not a N-heterocyclic carbene. Ab-initio calculations were performed in an attempt elucidating the structure of this new species. The identified structure was the product of a nucleophilic attack of water at carbon C2 of the imidazolium ring. The second part involved the synthesis of silica-ionic liquid hybrids by the sol-gel procedure, without using additional catalysts. Interestingly, the ionic liquids 1 and 2 showed being bifunctional materials (morphology controller and acid pre-catalyst). These materials were characterized by X-ray diffraction, scanning electronic microscopic and thermogravimetric analysis. The ionic liquids 1 and 2 induced the formation of compact lamellar monoliths with a flat surface. A free flowing powder of aggregated spherical particles was obtained in the presence of ionic liquid 3. Polymeric composites were prepared by melt mixing of the silica-ionic liquid 3 hybrid with isotatic polypropylene, low density polyethylene and high density polyethylene. Ionic liquid 3, 1-n-decyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, acted as compatibilizer and dispersant. The composites were characterized by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction and dynamical-mechanical analysis. This technology resulted in the preparation of a high density polyethylene-silica composite with strongly increased rigidity.

Alguns Agentes Farmacêuticos (AF) sólidos podem ser otimizados através de ajustes nas propriedades físicas, permitindo maior controle na solubilidade, estabilidade, biodisponibilidade e farmacocinética. Líquidos iônicos, sais que se apresentam líquidos à temperaturas inferiores a 100º C, representam uma classe de substâncias utilizadas como possível estratégia no planejamento e otimização de fármacos, através da escolha de íons ativos biologicamente. Neste trabalho foram investigadas interações entre pares iônicos formados pelos ânions acetilsalicilato (ASP) e ibuprofenato (IBU), em combinação com os cátions biologicamente ativos, benzil-decil-dimetil-amônio (BDDA) e didecil-dimetil-amônio (DDA) com a membrana biológica formada por palmitoil-oleil-fosfatidil-colina (POPC), pelo método de Dinâmica Molecular. A partir de otimizações geométricas e distribuições de cargas, estabeleceram-se topologias para os íons, definindo-se parâmetros ausentes no campo de força AMBER. Inicialmente simularam-se os pares iônicos solvatados e também sistemas contendo líquidos iônicos puros. Essas simulações indicaram adequada distribuição de cargas para os íons e forneceram informações a respeito da estrutura do líquido, formado por pares iônicos, como densidade e distâncias entre grupos de átomos. As simulações contendo sistemas completos (íons, POPC e água) indicaram que no sistema IBUDDA o par iônico é mantido, enquanto que nos outros sistemas ocorrem maiores variações nas distâncias entre os íons. O sistema ASPDDA apresenta indícios de fuga do ânion através da bicamada. Nos sistemas ASPBDDA e IBUBDDA, apesar da variação das distâncias mínimas, os íons mantêm-se no interior da membrana no tempo simulado. Nos sistemas IBUDDA, IBUBDA e ASPBDDA o grupo carboxilato dos ânions demonstra proximidade e preferência pelo grupo colina da POPC, enquanto que o grupo contendo o nitrogênio do cátion aproxima-se preferencialmente do grupo fosfato da POPC. / Some pharmaceutical agents (AF) solids may be optimized through adjustments in physical properties, allowing greater control on the solubility, stability, bioavailability and pharmacokinetics. Ionic Liquids, salts which are liquids at temperatures lower than 100 ° C, represent a class of substances used as a possible strategy in the design and optimization of drugs through the choice of biologically active ions. In this study were investigated interactions between ion pairs formed by the acetylsalicylate (ASP) and ibuprofenate (IBU) anions, in combination with the biologically active cations benzalkonium (BDDA) and didecyldimethylammonium (DDA) with the biological membrane palmitoyloleylphosphatidylcholine (POPC) by molecular dynamics method. From geometric optimizations and charge distributions, have established topologies for the ions, defining missing parameters in the AMBER force field. The ion pairs were simulated under vacuum and solvated as well as systems containing pure Ionic Liquids. These simulations showed suitable charge distribution for ions and provided information about the structure of the liquid formed by ion pairs, such as density and distances between groups of atoms. The simulations containing entire systems (ions, water and POPC) indicated that in the system IBUDDA the ion pair is maintained while in other systems transients distancing occur between ions. The system containing ASPDDA indicates leakage of the anion through the bilayer. In systems ASPBDDA, IBUDDA and IBUBDDA, despite the variation of minimum distances, the ions remain within the membrane in simulated time. In IBUDDA, IBUBDDA and ASPBDDA the carboxylate group of the anions demonstrate nearness and preference for POPC choline group, whereas the group containing the nitrogen cation preferentially approximates of the POPC phosphate group.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The synthesis of thirteen 3-(R1), 4-(R2) and 5-(R3)-substituted 1-cyanoacetyl-5-hydroxy-4,5-dihydro-1H-pyrazoles from the cyclocondensation reaction of 4-alkoxy-3-alken-2-ones [R3C(O)C(R2)=C(R1)(OR), where R3 = CF3, CCl3, CHCl2, CO2Et; R2 = H, Me; R1 = H, Me, Et, Pr, Pentyl, c-Hexyl, Ph, and R = Me, Et] with cyanoacetohydrazide is reported. This reaction was carried out in different methodologies, firstly using water like solvent and following with ionic liquid ([BMIM]BF4). The results showed that when the ionic liquid was used as reaction media, the reaction time was drastically decreased and the yield was improved. 4,5-Dihydropyrazole (R1 = Me, R2 = H, R3 = CF3) was used as an important building block to the synthesis of cyanoenaminopyrazole from the condensation reaction with N,N-dimethylformamide dimethyl acetal. Benzilidene cyanoacetohydrazide was also employed to the synthesis of a series of seven 1- benzilidenepyrid-2-ones from the cyclocondensation reaction with 4-alkoxy-1,1,1-trifluoro-3-alken-2-ones [CF3C(O)C(R2)=C(R1)(OR), where R2 = H, Me; R1 = Me, Pr, Butyl, c-Hexyl, Ph, 4-MePh, e R = Me, Et]. The attainment of these compounds was only possible when the reaction was carried out in ionic liquid [BMIM]BF4. / Neste trabalho é descrita a síntese de uma série de treze 1-cianoacetil-5-hidróxi-4,5-diidro-1H-pirazóis 3-(R1), 4-(R2) e 5-(R3) substituídos a partir da reação de ciclocondensação de 4-alcóxi-3-alquen-2-onas [R3C(O)C(R2)=C(R1)(OR), onde R3 = CF3, CCl3, CHCl2, CO2Et; R2 = H, Me; R1 = H, Me, Et, Pr, Pentil, c-Hexil, Ph, e R = Me, Et] com cianoacetoidrazida. Esta reação foi realizada por duas metodologias diferentes, primeiramente utilizando água como solvente e, em um segundo momento, em líquido iônico ([BMIM]BF4). Os resultados obtidos mostraram que o líquido iônico [BMIM]BF4 demonstrou ser um importante meio reacional, proporcionando uma drástica redução no tempo da reação, bem como um aumento nos rendimentos. O 4,5-diidropirazol (R1 = Me, R2 = H, R3 = CF3) foi utilizado como um importante bloco precursor para a síntese do derivado cianoenaminopirazol através da reação de condensação com N,Ndimetilformamida dimetilacetal. A benzilideno-cianoacetoidrazida também foi empregada na síntese de uma série de sete 1-benzilidenopirid-2-onas através de uma reação de ciclocondensação com 4-alcóxi-1,1,1-trifluor-3-alquen-2-onas [CF3C(O)C(R2)=C(R1)(OR), onde R2 = H, Me; R1 = Me, Pr, Butil, c-Hexil, Ph, 4- MePh, e R = Me, Et]. A obtenção destes compostos foi possível apenas quando o líquido iônico [BMIM]BF4 foi utilizado como meio reacional.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6018.pdf: 3012606 bytes, checksum: 9ae3e289d5f93c0bcdb9dc90e59c2bc8 (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / New alternatives to the use of polymeric membranes as solid electrolyte in fuel cells have been considered , in order to find solutions to recurrent obstacles that limit the performance of these cells, the dependence of the ionic transport due to the water content of the membrane and low thermal stability of the current polymers used . In this investigation, we sought an alternative, by studying the incorporation of imidazolium salts into polycarbonate (PC) matrix and the subsequent formation of membranes via casting. Characterizations that aimed to establish structure-property correlations by FTIR, DSC, TGA, DMTA, Water Vapor Permeation (WVT), Sorption and Desorption and Methanol Permeation were performed. The results indicated that the presence of different ionic liquids (IL) into the PC matrix significantly alter the structural and membrane transport characteristics analyzed. / Novas alternativas ao uso de membranas poliméricas como eletrólito sólido em células a combustível têm sido buscadas, visando encontrar soluções a recorrentes empecilhos que limitam o desempenho dessas células, como a dependência do transporte iônico em função do teor de umidade da membrana e a baixa estabilidade térmica dos atuais polímeros utilizados. Nesta investigação, buscou-se uma alternativa, estudando-se a incorporação de sais de imidazolina em matriz de policarbonato (PC) e a subsequente formação de membranas via casting. Caracterizações que visaram estabelecer correlações estrutura-propriedades foram realizadas através FTIR, DSC, TGA, DMTA, permeação ao vapor de água (WVT), Sorção e Dessorção e Permação ao Metanol. Os resultados indicaram que a presença dos diferentes líquidos iônicos (LI) na matriz de PC altera significativamente as características estruturais e de transporte nas membranas analisadas.

Esta pesquisa refere-se ao estudo investigativo sobre as propriedades de líquidos iônicos (LIs) imidazólicos na presença de água, bem como sua aplicação na formação de materiais híbridos de sílica-LI e sua utilização na obtenção de compósitos poliméricos de polipropileno de alta isotaticidade (PPi), polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de alta densidade (PEAD). Foram utilizados os seguintes LIs: metanossulfonato de 1- trietilenoglicol monometiléter-3-metilimidazólio [C7O3MIm][H3CSO3], metanossulfonato de 1-monoetilenoglicol monometiléter-3-metilimidazólio [C3O1MIm][H3CSO3] e tetrafluoroborato de 1-n-decil-3-metil-imidazólio [C10MIm][BF4], identificados consecutivamente como LIs 1, 2 e 3. Primeiramente verificou-se o efeito da adição de água em LIs imidazólicos através de análises de pH, condutividade elétrica e viscosidade. Foi observado que os LIs apresentaram uma diminuição significativa do pH da solução, mesmo em baixas concentrações de H2O, indicando a ocorrência de uma nova reação entre o LI e água. Testes de voltametria cíclica comprovaram a formação de uma nova espécie, a qual adsorve na superfície do eletrodo de platina. Estudos de ressonância magnética nuclear (RMN) indicaram que esta nova espécie não é o N-carbeno heterociclo. Experimentos de cálculos ab-initio possibilitaram a elucidação da nova espécie; resultado de ataque nucleofílico da água no carbono C2 do anel imidazólio. A segunda parte desta pesquisa envolveu a formação de híbridos de sílica-LI, através do processo sol-gel. Estas reações foram executadas na ausência de catalisadores adicionais, visando à geração de ácido protônico como produto da reação entre o LI e água. Observou-se que o LI agiu ao mesmo tempo como pré-catalisador ácido e controlador de morfologia. Posteriormente os materiais foram caracterizados através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e análises termogravimétricas (TGA). Os resultados destas análises indicaram que os híbridos preparados na presença de LI contendo ânion metanossulfonato apresentaram-se na forma de monolitos com organizações lamelares, enquanto os híbridos que contém o LI com ânion tetrafluorborato apresentam-se como aglomerados de partículas esféricas. A natureza do LI 3 permite sua aplicação como compatibilizante, auxiliando na dispersão de cargas para a formação de compósitos poliméricos. Nessa perspectiva os híbridos sílica-LI foram misturados aos seguintes polímeros em estado fundido: polipropileno de alta isotaticidade (PPi), polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de alta densidade (PEAD). Os resultados obtidos dos compósitos poliméricos demonstraram que o LI possibilitou uma boa dispersão da sílica nas matrizes poliméricas. As caracterizações dos compósitos poliméricos foram realizadas através de calorimetria exploratória diferencial (DSC), DRX, TGA e análises dinâmico-mecânicas (DMA). Esta tecnologia resultou em produtos com melhorias nas suas propriedades, destacando-se o módulo de armazenamento, que triplicou em relação ao polímero puro, para o PEAD. / The research presented herein involved an investigative study about the imidazolium ionic liquid properties in the presence of water, the synthesis of silica-ionic liquid hybrids and its subsequent application in polymeric composite preparations, using isotatic polypropylene, low density polyethylene and high density polyethylene. The first part involved the determination of the imidazolium ionic liquid pH, electrical conductivity and viscosity, in the presence of different water concentrations. Continuously decreasing pH values were detected with increasing water concentrations, which indicated a reaction between both substances. Cyclic voltammetry measurements provided evidence for the formation of a new species, which adsorbed on the platinum electrode surface. All charge transfer processes were extremely reduced with ionic liquid 2 [C3O1MIm][H3CSO3]. Nuclear magnetic resonance studies indicated that the new species was not a N-heterocyclic carbene. Ab-initio calculations were performed in an attempt elucidating the structure of this new species. The identified structure was the product of a nucleophilic attack of water at carbon C2 of the imidazolium ring. The second part involved the synthesis of silica-ionic liquid hybrids by the sol-gel procedure, without using additional catalysts. Interestingly, the ionic liquids 1 and 2 showed being bifunctional materials (morphology controller and acid pre-catalyst). These materials were characterized by X-ray diffraction, scanning electronic microscopic and thermogravimetric analysis. The ionic liquids 1 and 2 induced the formation of compact lamellar monoliths with a flat surface. A free flowing powder of aggregated spherical particles was obtained in the presence of ionic liquid 3. Polymeric composites were prepared by melt mixing of the silica-ionic liquid 3 hybrid with isotatic polypropylene, low density polyethylene and high density polyethylene. Ionic liquid 3, 1-n-decyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, acted as compatibilizer and dispersant. The composites were characterized by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction and dynamical-mechanical analysis. This technology resulted in the preparation of a high density polyethylene-silica composite with strongly increased rigidity.

Neste trabalho, serão apresentados o comportamento eletroquímico e espectro-eletroquímico dos polímeros condutores poli(sulfeto de fenileno fenilenamina) (PPSA) e poli(anilina) (PANI) no líquido iônico bis(trifluorometanosulfonil)imideto de 1-butil-2,3-dimetilimidazólio (BMMITFSI). Os experimentos eletroquímicos em BMMITFSI mostram que o PPSA apresenta dois processos redox reversíveis sem sinais de perda de eletroatividade e mostram também a obtenção da PANI pela polimerização eletroquímica da anilina com os dois processos redox típicos das transformações em leucoesmeraldina ↔ esmeraldina ↔ pernigranilina, sem a necessidade de adição de ácidos e sem nenhum sinal de degradação em potenciais elevados. Os experimentos de UV-Vis e Raman Ressonante evidenciaram a estabilização das estruturas oxidadas formadas em líquido iônico tornando este fato a principal razão para o comportamento reversível dos processos redox de ambos os polímeros. Os experimentos de resistência in situ da PANI, demonstraram que a pernigranilina obtida em potenciais elevados é mantida na forma condutora. Estes fenômenos observados em ambos os polímeros indicam que a alta atmosfera iônica do BMMITFSI, estaria estabilizando as estruturas mais oxidadas (dicátions) em potenciais elevados, o que evita a degradação e perda de eletroatividade do PPSA e permite a condutividade da PANI na forma pernigranilina sal. / In this work, the electrochemical and spectroelectrochemical behavior of Poly(phenylenesulfide phenyleneamine) (PPSA) and polyaniline (PANI) conducting polymers in a room temperature ionic liquids, 1-butyl-2-3-dimethylimidazolium bis(trifluorometanessulfonil)imide (BMMITFSI) is presented. Electrochemical experiments of a PPSA in BMMITFSI show two reversible redox processes without loss of electroactivity. Aniline polymerization to obtain PANI films with typically two redox processes due to leucoemeraldine ↔ esmeraldine ↔ pernigraniline transformations was also carried out in the absence of acids, and even cycling till high positive potentials, no degradation signals were observed. UV-Vis and Resonance Raman studies show the stabilization of dications in BMMITFSI as the main reason to the reversible redox behavior observed on both conducting polymers and the in-situ resistance measurements corroborated the stabilization of pernigraniline salt at high oxidation potentials in the conducting form of PANI. These results obtained in room temperature ionic liquid shows that the high ionic medium given by the BMMITFSI would shield the positive charges, which would stabilize the dication species at high potentials, avoiding the degradation and loss of electroaticity of PPSA and allowing charge transport on pernigraniline salt.

Alguns Agentes Farmacêuticos (AF) sólidos podem ser otimizados através de ajustes nas propriedades físicas, permitindo maior controle na solubilidade, estabilidade, biodisponibilidade e farmacocinética. Líquidos iônicos, sais que se apresentam líquidos à temperaturas inferiores a 100º C, representam uma classe de substâncias utilizadas como possível estratégia no planejamento e otimização de fármacos, através da escolha de íons ativos biologicamente. Neste trabalho foram investigadas interações entre pares iônicos formados pelos ânions acetilsalicilato (ASP) e ibuprofenato (IBU), em combinação com os cátions biologicamente ativos, benzil-decil-dimetil-amônio (BDDA) e didecil-dimetil-amônio (DDA) com a membrana biológica formada por palmitoil-oleil-fosfatidil-colina (POPC), pelo método de Dinâmica Molecular. A partir de otimizações geométricas e distribuições de cargas, estabeleceram-se topologias para os íons, definindo-se parâmetros ausentes no campo de força AMBER. Inicialmente simularam-se os pares iônicos solvatados e também sistemas contendo líquidos iônicos puros. Essas simulações indicaram adequada distribuição de cargas para os íons e forneceram informações a respeito da estrutura do líquido, formado por pares iônicos, como densidade e distâncias entre grupos de átomos. As simulações contendo sistemas completos (íons, POPC e água) indicaram que no sistema IBUDDA o par iônico é mantido, enquanto que nos outros sistemas ocorrem maiores variações nas distâncias entre os íons. O sistema ASPDDA apresenta indícios de fuga do ânion através da bicamada. Nos sistemas ASPBDDA e IBUBDDA, apesar da variação das distâncias mínimas, os íons mantêm-se no interior da membrana no tempo simulado. Nos sistemas IBUDDA, IBUBDA e ASPBDDA o grupo carboxilato dos ânions demonstra proximidade e preferência pelo grupo colina da POPC, enquanto que o grupo contendo o nitrogênio do cátion aproxima-se preferencialmente do grupo fosfato da POPC. / Some pharmaceutical agents (AF) solids may be optimized through adjustments in physical properties, allowing greater control on the solubility, stability, bioavailability and pharmacokinetics. Ionic Liquids, salts which are liquids at temperatures lower than 100 ° C, represent a class of substances used as a possible strategy in the design and optimization of drugs through the choice of biologically active ions. In this study were investigated interactions between ion pairs formed by the acetylsalicylate (ASP) and ibuprofenate (IBU) anions, in combination with the biologically active cations benzalkonium (BDDA) and didecyldimethylammonium (DDA) with the biological membrane palmitoyloleylphosphatidylcholine (POPC) by molecular dynamics method. From geometric optimizations and charge distributions, have established topologies for the ions, defining missing parameters in the AMBER force field. The ion pairs were simulated under vacuum and solvated as well as systems containing pure Ionic Liquids. These simulations showed suitable charge distribution for ions and provided information about the structure of the liquid formed by ion pairs, such as density and distances between groups of atoms. The simulations containing entire systems (ions, water and POPC) indicated that in the system IBUDDA the ion pair is maintained while in other systems transients distancing occur between ions. The system containing ASPDDA indicates leakage of the anion through the bilayer. In systems ASPBDDA, IBUDDA and IBUBDDA, despite the variation of minimum distances, the ions remain within the membrane in simulated time. In IBUDDA, IBUBDDA and ASPBDDA the carboxylate group of the anions demonstrate nearness and preference for POPC choline group, whereas the group containing the nitrogen cation preferentially approximates of the POPC phosphate group.

O presente trabalho tem como objetivo principal um estudo sistemático de líquidos iônicos imidazólicos, ou seja, sais líquidos a temperaturas relativamente baixas derivados do anel imidazol, tendo como técnica principal a espectroscopia Raman. Foram estudados os cátions 1-alquil-3- metilimidazólio e 1-alquil-2,3-dimetilimidazólio, sendo o grupo alquil composto por 2, 4, 6, 8 ou 10 átomos de carbono, com os ânions brometo, hexafluorofosfato ou bis(trifluorometanosulfonil)imida (TFSI-), totalizando 30 sistemas distintos. O estudo foi dividido em três partes. Na primeira, foram estudados compostos derivados de imidazol, neutros e catiônicos, para entender as diferenças entre os cátions formadores (o ânion foi desconsiderado) de ILs e seus precursores. A espectroscopia Raman forneceu informações sobre as alterações nos modos vibracionais com as substituições, sendo possível constatar que os modos do anel se tornaram menos intensos com as substituições e a contribuição de grupos -CH se tornou mais importante. Cálculos de cargas de Mulliken foram realizados para estas espécies e os resultados obtidos reforçam as interpretações dos espectros vibracionais. A segunda etapa consistiu no estudo de ILs puros, analisando tanto cátion quanto ânion. A cadeia carbônica tem grande influência no espectro Raman, sendo observadas bandas atribuídas a confôrmeros diferentes, que aparecem em maior número e menor intensidade à medida que a cadeia se torna menor. Os ânions foram estudados nos ILs e em sais inorgânicos, sendo observados espectros muito semelhantes destes nos diversos ILs, porém diferentes nos sais inorgânicos. Os mesmos resultados foram encontrados nas medidas de XANES (espectroscopia de raio-X próxima à borda de absorção), que permitiu sondar a estrutura eletrônica ao redor de diversos átomos, utilizada como técnica auxiliar. Após analisado cátions e ânions, foi possível caracterizar o par iônico formado por estes íons, enfocando as bandas Raman das cadeias carbônicas, já que, como a interação de Coulomb é baixa, estes se ligam principalmente via ligação de hidrogênio. Para os ILs com -H no carbono 2, o ânion Br- forma um par iônico mais forte com os diversos cátions, enquanto PF6- e TFSI-</sup formam pares iônicos fracos, já que são menos coordenantes. A adição do metil no carbono 2 altera essa dinâmica, e mesmo o brometo não consegue formar um par iônico forte. Por fim, a terceira etapa visou o estudo destes sistemas em solução com um solvente molecular, a dimetilformamida (DMFA), usada como sonda, pois foi analisado o deslocamento da banda correspondente ao grupo C=O. Em um primeiro momento foram estudadas soluções equimolares de ILs e DMFA, em que foi possível observar a estruturação dos ILs na mistura, diferenciando efeito do cátion e do ânion. Posteriormente, selecionou-se alguns sistemas para um estudo em diversas frações molares de IL e DMFA. Em baixas concentrações de IL, o comportamento foi semelhante ao observado para solventes moleculares. Conforme se aumentou a concentração destes sais, observou-se um comportamento anômalo no deslocamento da banda C=O, que pode ser atribuída ao caráter iônico destes sistemas. / The present work aims to be a systematic study, by Raman spectroscopy, of imidazolic ionic liquids, which means low temperature molten salts derived from imidazole ring. The study involved the cations 1-alkil-3-methylimidazolium and 1-alkyl-2,3-dimethylimidazolim, being alkyl chain composed of 2, 4, 6, 8 or 10 carbon atoms and with the anions bromide, hexafluorophosphate and bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI-), in a grand total of 30 species with distinct properties. The study has been separated in three steps. The first one aimed to study both neutral and cationic molecules derived from imidazolic ring to understand the difference between cations that can form ILs and their precursors. Raman spectroscopy gave information about the changes in the vibrational modes with the substitutions. The results show that the intensity of modes from the ring decreases with the substitutions, while the contribution of -CH modes increases. In accordance with this are the results obtained from theoretical calculation of Mulliken charge, used as an auxiliary technique. The second step consisted in the study of pure ILs, analyzing both cation and anion effects. The carbonic chain plays a major role in Raman spectra, exhibiting bands attributed to different conformers. These bands become more abundant and less intense when the chain length increases. The anions have been studied in both ILs and inorganic salts, being observed very similar spectra for all the ILs but different ones for the inorganic salts. These results have been confirmed by XANES (X-ray absorption near edge structure) spectroscopy, which makes possible to probe the electronic structure of different atoms. After the analysis of both cation and anion, it was possible to better understand the ion pair formation in ILs, focusing in hydrogen bonds in the carbonic chain, since the Coulombic interaction is too weak. For ILs with hydrogen in carbon 2, it could be observed that bromide anion forms a stronger ion pair when compared to PF6- and TFSI-, less coordinating anions. The addition of methyl group in carbon 2 modifies this behavior, and even bromide does not form the strong ion pair. At last, the third step focused in the better understanding of binary systems containing ILs and a molecular solvent, dimethylformamide (DMFA), used also as probe since the shift of the band attributed to C=O group was used in this study. In a first stage it has been studied equimolar solutions of ILs and DMFA, in which it has been observed the organization of ILs in the mixture, and the contribution of both cation and anion. The second stage was dedicated to the understanding of these mixtures with different molar fraction of ILs and DMFA, for which some ILs have been selected. For low concentration of ILs, their behavior was similar to molecular solvents, but when the concentration of IL was increased, an anomalous behavior in the shift of C=O band has been observed, which can be attributed to the ionic character of these systems.