Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The growth in the generation of electrical and electronic equipment waste (WEEE) has won global importance and cell phones are highlighted between these wastes because of short life cycle and its amounts of hazardous materials. In LCD screens, there is a mixture of indium tin oxide (ITO), typically tin oxide (10-20 %) and indium oxide (80-90 %). The indium (In) is a metal of relatively limited resources and has extensive use. Thus, this work aims to obtain an effective method for extraction of In from LCD screens of mobile phones. To this purpose, after manual separation of LCD screens followed by mechanical treatment, leaching at atmospheric pressure comparing the citric, malic and acetic acids, were carried out varying parameters like temperature, concentration of acid, solid:liquid ratio, volume peroxide hydrogen and reaction time. Therefore, the best conditions set out in the leaching at atmospheric pressure were used for extraction in supercritical CO2, where the employment of different temperatures and critical pressures were studied, in order to make the process faster and more efficient. The In concentration extracted in both cases was determined by atomic absorption (AAS). The extraction using 1M citric acid, 90 °C, 1:20 solid:liquid ratio with 5 % of the volume of H2O2 performed for 3 hours resulted in extraction of 76.5 % of In present in the LCD screens from obsolete cell phones. The leaching process using supercritical fluid in the presence of co-solvents, provided reduction in extraction time and higher percentage of metal extraction, reaching 90.2 % when were used 1 M citric acid, 80 °C, 1:20 ratio solid:liquid with 5 % v/v of H2O2, pressure of 150 bar and 30 minutes of process time. In order to transfer the obtained In in solution to a solid phase, the adsorption process was carried out with activated carbon and Spirulina as adsorbent, yielding removal 77.8 and 67.8 %, respectively. Thus, a new process for In recovery was developed, which in addition to reducing environmental pollution generated by the incorrect disposal of LCD screens of mobile phones and the employment of inorganic acids conventionally used, reduces the consumption of natural resources, making the promising process. / O crescimento na geração de resíduos de equipamentos elétricos e eletrônicos (REEE) tem ganhado importância mundial e, os telefones celulares ganham destaque entre esses resíduos pelo ciclo de vida curto e quantidade de materiais perigosos que possuem. Nas telas de LCD, presentes neste tipo de resíduo, há uma mistura de óxido de estanho (10-20 %) e índio (80-90 %), denominada ITO. O índio (In) é um metal de recursos relativamente limitados e que possui ampla utilização. Assim, o presente trabalho possui como objetivo a obtenção de um método eficaz para extração de In presente em telas de LCD de telefones celulares. Para tal, após a separação manual das telas de LCD seguido de processamento mecânico, foram realizadas lixiviações sob pressão atmosférica comparando os ácidos cítrico, málico e acético, variando parâmetros como temperatura, concentração de ácido, relação sólido:líquido, volume de peróxido de hidrogênio e tempo de reação. Logo, as melhores condições estabelecidas nas lixiviações sob pressão atmosférica foram utilizadas para extração de In com CO2 supercrítico, onde se estudou o emprego de diferentes temperaturas e pressões críticas, a fim de tornar o processo mais rápido e eficiente. A concentração de In extraída, em ambos os processos, foi determinada por absorção atômica (AAS). A extração a pressão atmosférica utilizando ácido cítrico a 1 M, 90 °C, razão sólido:líquido de 1:20, com 5 % do volume de H2O2 realizada durante 3 horas proporcionou a extração de 76,5 % de In das telas de LCD obtidas a partir de celulares obsoletos. O processo utilizando a lixiviação com fluido supercrítico, na presença de co-solventes, proporcionou redução no tempo de extração, além de maior percentual de extração do metal, chegando a 90,2 % de extração quando utilizado ácido cítrico a 1 M, 80 °C, razão sólido:líquido de 1:20, com 5 % do volume de H2O2, pressão de 150 bar e tempo de processo de 30 min. Visando a recuperação do In da fase aquosa obtida na lixiviação, realizou-se o processo de adsorção utilizando carvão ativado e Spirulina como adsorventes, obtendo-se remoção de 77,8 e 67,8 %, respectivamente. Assim, um novo processo de recuperação de In foi desenvolvido, que além de reduzir a poluição ambiental gerada pelo descarte incorreto de telas de LCD de telefones celulares e pelos ácidos inorgânicos convencionalmente utilizados, diminui o consumo de recursos naturais, tornando o processo promissor.

Este trabalho teve como objetivo o mapeamento da composição do óleo essencial (OE) de Corymbia citriodora produzido no Brasil pelas principais destilarias, Três Barras (FTB) e Meneghetti (FMG), e a extração do OE e oleoresina (OR) a partir das folhas utilizando a tecnologia de fluidos supercríticos. Foram estudados os efeitos das condições do processo, pressão (P) e temperatura (T), sobre a composição química e rendimento dos extratos, além da atividade antioxidante de alguns ensaios. As folhas picotadas apresentaram umidade de 7,33±1,1 e 8,66±0,5% para a FMG e FTB, respectivamente. As extrações, a partir das folhas com CO2 em condições sub e supercríticas, foram realizadas em duas etapas. Na primeira etapa, obteve-se o OE e, em seguida, as condições foram reajustadas para se fazer a extração da OR. As combinações das variáveis P e T foram determinadas conforme um delineamento composto central rotacional (DCCR), sendo feito um para cada etapa de extração. Para todos os extratos obtidos na primeira etapa, bem como dos OEs obtidos por arraste à vapor (AV) e hidrodestilação (HD), determinou-se o perfil de voláteis por cromatografia gasosa acoplado ao espectrofotômetro de massa (GC/MS). Os ensaios de maior rendimento em OE sem a coextração de pigmentos (100 bar e 60ºC, FTB=1,59% e FMG= 1,56%) e OR (220 bar e 70ºC, FTB=1,59% e FMG= 1,56%) tiveram sua atividade antioxidante determinada pelos métodos DPPH e branqueamento do β-caroteno. A OR também foi avaliada quanto ao seu teor de compostos fenólicos totais, pelos métodos Folin Ciocalteu e Azul da Prússia, e flavonoides totais. Para a amostra FTB, verificou-se a influencia positiva da P no rendimento de óleo essencial (p<0,05), enquanto que para a amostra FMG nenhuma variável teve influencia significativa (p>0,05). Na resposta rendimento da OR, as variáveis independentes P e T não tiveram influencia significativa. A concentração do citronelal (CC) teve influencia significativa da P para a amostra FTB e da interação P × T, para a FMG. Para a amostra FTB, na condição supercrítica de 100 bar e 60ºC, o rendimento em OE foi semelhante ao obtido por HD (1,59% e 1,6±0,15%, respectivamente), porém o teor de citronelal foi superior (de 87,6%) ao método convencional (79,5%). Nestas mesmas condições para a amostra FMG, os rendimentos foram de 1,53 e 1,16±0,15% e os teores de citronelal de 71,8% e 57,9% para os OE obtidos por SFE e HD, respectivamente. Os OEs obtidos por AV das amostras FTB e FMG apresentaram teores de citronelal de 79,8 e 76,6%, respectivamente. Nestes OEs foram identificados diversos compostos com atividade biológica comprovada; verificou-se variações tanto na quantidade quanto na qualidade dos compostos encontrados em cada amostra. As ORs obtidas das folhas FTB e FMG apresentaram alta capacidade antioxidante em ambos os métodos testados, branqueamento do β-caroteno e DPPH, com 81,6±3,0 e 81,7±1,6% de inibição e EC50 de 18,04±0,6 e 12,6±0,4 mg/mL, respectivamente. A capacidade redutora dos compostos da OR foi maior para o método do Azul da Prússia (FTB= 15,7±1,6 e FMG= 12,9±0,5 mg EAG/100g de folhas) em relação ao reagente Folin-Ciocalteu (FTB=74,2±4,0 e FMG= 84,8±2,4, em mg EC/100g de folhas). Os teores de flavonoides (FTB=26,7±3,9 e FMG=20,4±0,9, em mg EC/100g de folhas) foram superiores aos valores dos compostos fenólicos obtidos pelo método de Folin-Ciocalteu, provavelmente porque o extrato foi testado em sua forma bruta. Os resultados encontrados demonstram que através das condições adequadas de extração com CO2 supercrítico é possível a obtenção de um OE enriquecido em citronelal e de uma OR com alta atividade biológica. A técnica também permite um melhor aproveitamento da matéria-prima, através da extração sequencial e seletiva de OE e OR, em relação aos métodos convencionais. / The aim of this work was to evaluate the Corymbia citriodora essential oil (EO) composition produced by the main Brazilian distilleries; Meneghetti and Três Barras moreover evaluate the yield, composition and biological activity of (EO) and oleoresin (OR) obtained from leaves by using supercritical fluids technology. The effects of operational conditions, pressure (P) and temperature (T), on chemical composition and yield were studied. The cut leaves showed moisture content of 7,33±1,1 and 8,66±0,5% to FMG and FTB samples, respectively. The extractions using CO2 in sub and supercritical conditions were performed in two steps. In the first step the EO was obtained. After, the operational conditions were readjusted to make the OR extraction. The P and T values were determined using a complete factorial experimental design (CFED). It was used two experimental designs, one for each step. The volatile profile of all EO, obtained by steam distillation (AV), hydrodistillation (HD) and SFE were determined using a gas chromatography coupled with mass spectrometer (GC/MS) equipment. The experiments that provide the higher yields in EO without pigments coextraction (100 bar e 60ºC, FTB=1,59% e FMG= 1,56%) and OR (220 bar e 70ºC, FTB=1,59% e FMG= 1,56%) had their antioxidant activity determined by DPPH test and β-carotene bleaching assay. The OR was also evaluated for its content of total flavonoids and total phenolics by two different methods, Prussian Blue and Folin-Ciocalteu. In the FTB sample, SFE, to the sample FTB was observed the positive influence of P on essential oil yield (p<0,05), whereas to FMG the variables P and T or its interaction do not have significantly influence in this response. The citronellal concentration (CC) had a positive influence of P to FTB sample and P x T interaction to FMG sample. To FTB, at 100 bar and 60ºC, the EO yield was similar from that obtained by HD (1,59% e 1,6±0,15%, respectively). However the citronelal concentration was higher than ( 87,6%) that obtained by the convencional method (79,5%). At the same conditions, to the FMG sample at the same conditions, the yields were 1,53 e 1,16±0,15% and the citrionelal concentration were 71,8% e 57,9% to the EO obtained by SFE and HD, respectively. OE obtained by AV from FTB and FMG showed citronellal concentrations of 79,8 e 76,6%, respectively. In this EO were identified a variety of compounds with biological activity; it was verified variations in both quantity and the quality of the compounds in each sample. The ORs obtained from FTB and FMG showed a high antioxidant capacity in both, β-carotene bleaching assay and DPPH test, with inhibition of 81,6±3,0 e 81,7±1,6% and EC50 of 18,04±0,6 e 12,6±0,4 mg/mL, respectively. Reducing capacity of OR compounds was higher in Prussian Blue method (FTB= 15,7±1,6 e FMG= 12,9±0,5 mg EAG/100g of leaves) in relation to Folin-Ciocalteu reagent (FTB=74,2±4,0 e FMG= 84,8±2,4, em mg EC/100g de folhas). Total flavonoids (FTB=26,7±3,9 e FMG=20,4±0,9, em mg EC/100g of leaves) were higher than the value of phenolic compounds obtained in Folin-Ciocalteu reagent, probably because the extract was tested crude. The results obtained suggest that by using the SFE it is possible to obtain an EO with a high citronellal concentration. OR also showed a high antioxidant capacity. The SFE technique also improve the raw material utilization by the sequencial and selective extraction of EO and OR, in relation of conventional methods.

Les polymères en étoile connaissent un intérêt accru en raison de leurs propriétés thermiques et mécaniques inimitables. Partant du constat qu’en parallèle la chimie durable se développe à un rythme sans précédent, nous proposons dans cette thèse de développer une stratégie plus « verte » pour la synthèse de polymères en étoile de type D-sorbitol-poly(ε-caprolactone) (star PCL-OHx). Ces derniers seront synthétisés sans solvant (en masse) ou dans des solvants « propres » (CO2 supercritique) et en présence du catalyseur métallique Sn(Oct)2 (qui a été approuvé par la FDA) ou d’un catalyseur enzymatique (Novozym® 435). L’influence de ces paramètres sur l’architecture des étoiles (nombre de bras, masse molaire des bras…) a été rigoureusement analysée et confirmée par différentes techniques d’analyse (RMN 1H, SEC-MALS, SEC-UC, analyse RMN 31P quantitative via la méthode de phosphitylation). Des polymères linéaires monohydroxy (PCL-OH) et téléchéliques dihydroxy (OH-PCL-OH) ont également été synthétisés en parallèle. Ces différentes PCL ont été utilisées comme macroamorceurs hydrophobes pour la polymérisation du monomère cyclique hydrophile éthyl phosphonate d’éthylène. Une large gamme de copolymères amphiphiles a ainsi pu être développée (i.e. des copolymères diblocs en étoile ou des copolymères diblocs et triblocs linéaires). Le comportement d’auto-assemblage en solution de ces copolymères a été étudié par DLS ainsi que par TEM et cryo-TEM. Nous avons également montré que les copolymères amphiphiles triblocs et en étoile sont capables de diminuer la tension de surface (γ) de l’eau en dessous de 45 mN m-1. Enfin, les étoiles PCL-OHx synthétisées en présence d’enzyme ont été fonctionnalisées par réaction avec l’anhydride maléique. Des polymères en étoile, ioniques, tensio-actifs et directement dispersables dans l’eau ont ainsi pu être obtenus. Dans un second temps, ces mêmes polymères ont été photopolymérisés en présence d’une faible quantité de tri(éthylène glycol) divinyl éther (~ 9% par rapport à la masse totale). Les films afférents à ces copolymères en étoile réticulés sous UV ont été analysés par IRTF, DSC et ATG. / Star polymers have attracted considerable attention because of their unique thermal and mechanical properties. At the same time, as sustainable chemistry field is growing in impact at an unprecedented rate, we propose in this work to implement a greener pathway for the synthesis of star D-sorbitol-poly(ε-caprolactone) (star PCL-OHx) using clean solvents (polymerisation in the bulk or in supercritical CO2) and either FDA-approved Sn(Oct)2 catalyst or enzyme catalyst (Novozym® 435). The influence of these parameters on the star architecture (number of arms, MW of arms etc.) was rigorously analysed and corroborated with various analytical techniques (1H NMR, SEC-MALS, SEC-UC, phosphitylation quantitative 31P NMR approach). Linear monohydroxy PCL-OH and dihydroxy telechelic OH-PCL-OH samples were also prepared. The PCL materials obtained were used as hydrophobic macroinitiators for the polymerisation of cyclic hydrophilic ethylene ethyl phosphonate monomer for the synthesis of a range of different amphiphilic materials (i.e. star diblock, linear diblock and triblock copolymers). Self-assembly behaviour in aqueous solution of these copolymers was investigated by DLS, TEM and cryo-TEM. Triblock and star amphiphilic copolymers were revealed to be able to reduce the surface tension (γ) of water down to 45 mN m-1. Finally, enzyme catalysed star PCL-OHx polymers were functionalised with carboxylic end-groups using maleic anhydride. Water-dispersible surface-active ionic star polymers were then obtained. These maleate-functionalised star polymers were then photopolymerised with a small amount of tri(ethylene glycol) divinyl ether (~9wt% of total composition). The UV-cured crosslinked star PCL films produced were then analysed by FTIR, DSC and TGA.

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Esta tese esta dividida em três capítulos: Primeiro capítulo -­ Resolução cinética enzimática de sulfetos, selenetos e teluretos em CO2 supercrítico. Inicialmente, a estabilidade dos β-hidróxi organocalcogenetos foi avaliada em CO2 supercrítico. Como a variação da pressão e temperatura afeta a densidade do fluído de forma não linear, um estudo sistemático foi realizado para avaliação desses parâmetros, visando altos excessos enantioméricos para os β-­hidróxi-­ sulfetos e -­selenetos, os quais foram determinados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os β-­hidróxi-­teluretos não se apresentaram estáveis sob as mesmas condições. Desta maneira, um novo método para determinar o excesso enantiomérico dos β-­hidróxi-­teluretos foi desenvolvido, utilizando RMN de 125Te. Capítulo 2 -­ Utilização de teluroferrocenos quirais como sondas quirais para a determinação de excessos enantioméricos usando RMN de 125Te. Teluroferrocenos quirais, substituídos por grupos amidas, oxazolinas e aminas foram preparados. Tais moléculas contendo telúrio interagem com amostras quirais, formando complexos diastereoisoméricos, nos quais os átomos de telúrio são submetidos a diferentes ambientes químicos, o que resulta em diferentes deslocamentos químicos para cada complexo diastereoisomérico. A integração dos sinais de 125Te permite a determinação do excesso enantiomérico de amostras quirais. Terceiro capítulo - Calcogenação de olefinas ativadas. Organocalcogenolatos de lítio gerados in situ reagiram com olefinas ativadas. Na presença de uma fonte de prótons, foram formados os calcogenetos β-­funcionalizados. Em meio anidro, o enolato intermediário pode ser capturado com compostos carbonílicos em reações tandem tri-­ componentes, gerando precursores de Morita-­Baylis-­Hillman, quando Y = S, Se. / This thesis contains three chapters: 1st chapter - Kinetic enzymatic resolution of sulfides, selenides and tellurides in supercritical CO2. Initialy, the stability of the β-­hydroxy organochalcogenides in suprecritical CO2 was evaluated. As the variation in the pressure and temperature affect the fluid density in a non-­linear way, a systematic study on the influence of these parameters was performed, aiming a high enantiomeric excess for the products. The enantiomeric excesses of the β-­hydroxy sulfides and selenides were determined by high performance chiral liquid chromatography (HPLC). The β-­hydroxy tellurides were not stable under the same conditions. In view of this fact, a new method to determine the enantiomeric excess of the β-­hydroxy tellurides was developed, using 125Te NMR spectroscopy for this end. 2nd chapter - Use of chiral telluroferrocenes as chiral probes for the enantiomeric excess determination using 125Te NMR spectroscopy. Chiral telluroferrocenes, substituted by amides, oxazolines and amines were prepared. These chiral tellurium containing molecules interact with chiral samples, forming diastereomeric transient complexes in which the tellurium atoms are submitted to different chemical environments, what leads to different 125Te chemical shifts for each diastereomeric complex integration of the 125Te NMR spectra allowing the determination of the enantiomeric excess of the chiral samples. 3rd chapter - Chalcogenation of activated olefines. In situ gererated lithium organochalcogenolates were reacted with activated olefines. In the presence of a proton source, the β-functionalized chalcogenides were formed. Under anhydrous conditions, the intermediate enolate can be trapped with carbonyl compounds in a three components process to give precursors of Morita-­Baylis-­Hillman adducts when Y = S, Se.

Materiais altamente especializados (polifuncionais) continuam a ser candidatos chave para avanços na área tecnológica e biológica. Buscando aplicação em campos diversos, foram sintetizadas estruturas dendríticas (dendrímeros e polímeros hiperramificados) do tipo poliéster. Esses materiais foram utilizados para dois fins distintos, a aplicação em sistemas de Drug Delivery e em sistemas catalíticos. Em relação aos sistemas de Drug Delivery, foram estudados dois aspectos principais: (i) Impregnação de fármacos na matriz dendrimérica utilizando scCO2 como solvente - foi estudado o comportamento dos materiais frente ao solvente neotério em termos de estrutura (arquitetura da macromolécula), grupos modificadores (acetonida, hidroxila, acetila e cadeia lineares de polilactato) e densidade do solvente. Os materiais que apresentaram características adequadas foram utilizados no estudo da impregnação de fármacos modelo (Ibuprofeno e Fluconazol) na matriz dendrimérica, utilizando-se scCO2 como solvente. Ambos os fármacos foram eficientemente aprisionados no interior da matriz e apresentaram interações com sua estrutra (analisadas por espectroscopia Raman e 1H RMN). (ii) Estudo do potencial para uso como nanocarreadores em Drug Delivery destinados as vias aéreas - Estudou-se o emprego dos dendrímeros do tipo poliéster de diferentes gerações (G3 e G4) modificados com um marcador fluorescente (FITC), conjugados ou não a poli(etilenoglicol) (PEG), como potenciais nanocarreadores para sistemas de Drug Delivery destinados as vias aéreas. Foram realizados testes in vitro para avaliar o transporte e a internalização desses materiais em um modelo de epitélio pulmonar (monocamada de células Calu-3). O transporte e internalização se mostraram dependentes do tamanho da espécie, sendo que dendrímeros conjugados com PEG apresentaram baixa internalização e mais eficiente transporte através da monocamada, situação oposta à ocorrida com os dendrímeros não conjugados. Estudou-se a degradabilidade desses materiais em condições de pH de relevância biológica, assim como a citotoxicidade dos dendrímeros íntegros e de seus fragmentos frente às células Calu-3, sendo que todas as espécies demonstraram baixa toxicicidade na faixa de concentração estudada. O dendrímero modificado com PEG foi utilizado em uma formulação do tipo \"pressurized metered-dose inhaler\" (pMDI). A performance do aerossol obtido com o pMDI foi avaliada, in vitro, através de um impactador de cascata de Andersen (Andersen Cascade Impactor, ACI), mostrando excelentes resultados, com ao redor de 90% da formulação atingindo regiões profundas do pulmão (eg. alvéolos). Em relação à aplicação em sistemas catalíticos, poliésteres hiperramificados, similares aos dendrímeros empregados nos demais estudos, foram modificados de modo a se obter grupos -NH2 terminais e utilizados para magnificação de performance de catalisadores baseados em ródio. Os poliésteres hiperramificados modificados foram imobilizados em nanopartículas ferromagnéticas, do tipo Fe3O4@SiO2, a fim de se obter uma elevada densidade de grupos aminos terminais, os quais foram posteriormente modificados e serviram de ancoragem para um catalisador de Rh. Foi avaliado o incremento do conteúdo de metal na nanopartícula (de 0,2% para 1,0% m/m), assim como seu efeito catalítico em reações de hidroformilação. / Highly specific materials (polyfunctional) continue to be key candidates to address the challenges of technological and biological fields. Aiming to reach different applications, polyester dendritic structures (dendrimers and hyperbranched polymers) were synthesized. These materials were used in two different ways, application in Drug Delivery systems and in catalytic systems. Regarding the usage in the Drug Delivery systems, two major aspects were studied: (i) Impregnation of drugs in the dendrimeric matrix using scCO2 as solvent - It was studied the behavior of these materials in the neoteric solvent in terms of structure (architecture of the macromolecule), modifying groups (acetonide, hydroxyl, acetyl and linear polylactide chains) and density of the solvent. The materials that showed appropriate characteristics were used for the impregnation of model drugs (Ibuprofen and Fluconazole) in the dendrimeric matrix, using scCO2 as solvent. The two drugs were efficiently trapped in the matrix, and showed interactions with its structure (analyzed by Raman Spectroscopy and 1H NMR) (ii) Study of potential usage as nanocarriers in Drug Delivery systems for the airways - It was studied the application of polyester dendrimers of different generations (G3 and G4), labeled with FITC and conjugated or not with polyethylene glycol (PEG) as potentials nanocarriers for Drug Delivery systems for the airways. In vitro tests were performed to analyze the transport and internalization of these materials in a model of lung epithelia (Calu-3 monolayer). Transport and internalization showed to be size dependent, where the PEGylated dendrimers showed low internalization and more efficient transport through the monolayer, with the opposite situation for the non-conjugated dendrimers. The degradation of the materials was studied in biological relevant values of pH, as well the cytotoxicity on Calu-3 of the dendrimers and their building-blocks. All materials showed very low cytotoxicity in the range of concentrations used. The G4 PEGylated dendrimer was used to prepare a pMDI (pressurized metered-dose inhaler) formulation. The performance of the resulting aerosol was evaluated, in vitro, using an eight stage Andersen Cascade Impactor (ACI). The results showed excellent deep lung deposition, where almost 90% of the formulation reached deep compartments, as alveoli. In the catalytic system application, hyperbranched polyesters, similar to the employed dendrimers, were modified to incorporate peripheral -NH2 groups and used to magnify the catalytic effect of Rhodium-based catalysts. The modified hyperbranched polyesters were immobilized on magnetic nanoparticles (Fe3O4@SiO2), resulting in a high density of terminal amine groups. These groups were modified and used for the anchorage of a Rhodium catalyst. It was evaluated the increase in the metal load of the nanoparticles (from 0.2% to 1.0% w/w), as well the catalytic effect in hydroformylation reactions.

Materiais altamente especializados (polifuncionais) continuam a ser candidatos chave para avanços na área tecnológica e biológica. Buscando aplicação em campos diversos, foram sintetizadas estruturas dendríticas (dendrímeros e polímeros hiperramificados) do tipo poliéster. Esses materiais foram utilizados para dois fins distintos, a aplicação em sistemas de Drug Delivery e em sistemas catalíticos. Em relação aos sistemas de Drug Delivery, foram estudados dois aspectos principais: (i) Impregnação de fármacos na matriz dendrimérica utilizando scCO2 como solvente - foi estudado o comportamento dos materiais frente ao solvente neotério em termos de estrutura (arquitetura da macromolécula), grupos modificadores (acetonida, hidroxila, acetila e cadeia lineares de polilactato) e densidade do solvente. Os materiais que apresentaram características adequadas foram utilizados no estudo da impregnação de fármacos modelo (Ibuprofeno e Fluconazol) na matriz dendrimérica, utilizando-se scCO2 como solvente. Ambos os fármacos foram eficientemente aprisionados no interior da matriz e apresentaram interações com sua estrutra (analisadas por espectroscopia Raman e 1H RMN). (ii) Estudo do potencial para uso como nanocarreadores em Drug Delivery destinados as vias aéreas - Estudou-se o emprego dos dendrímeros do tipo poliéster de diferentes gerações (G3 e G4) modificados com um marcador fluorescente (FITC), conjugados ou não a poli(etilenoglicol) (PEG), como potenciais nanocarreadores para sistemas de Drug Delivery destinados as vias aéreas. Foram realizados testes in vitro para avaliar o transporte e a internalização desses materiais em um modelo de epitélio pulmonar (monocamada de células Calu-3). O transporte e internalização se mostraram dependentes do tamanho da espécie, sendo que dendrímeros conjugados com PEG apresentaram baixa internalização e mais eficiente transporte através da monocamada, situação oposta à ocorrida com os dendrímeros não conjugados. Estudou-se a degradabilidade desses materiais em condições de pH de relevância biológica, assim como a citotoxicidade dos dendrímeros íntegros e de seus fragmentos frente às células Calu-3, sendo que todas as espécies demonstraram baixa toxicicidade na faixa de concentração estudada. O dendrímero modificado com PEG foi utilizado em uma formulação do tipo \"pressurized metered-dose inhaler\" (pMDI). A performance do aerossol obtido com o pMDI foi avaliada, in vitro, através de um impactador de cascata de Andersen (Andersen Cascade Impactor, ACI), mostrando excelentes resultados, com ao redor de 90% da formulação atingindo regiões profundas do pulmão (eg. alvéolos). Em relação à aplicação em sistemas catalíticos, poliésteres hiperramificados, similares aos dendrímeros empregados nos demais estudos, foram modificados de modo a se obter grupos -NH2 terminais e utilizados para magnificação de performance de catalisadores baseados em ródio. Os poliésteres hiperramificados modificados foram imobilizados em nanopartículas ferromagnéticas, do tipo Fe3O4@SiO2, a fim de se obter uma elevada densidade de grupos aminos terminais, os quais foram posteriormente modificados e serviram de ancoragem para um catalisador de Rh. Foi avaliado o incremento do conteúdo de metal na nanopartícula (de 0,2% para 1,0% m/m), assim como seu efeito catalítico em reações de hidroformilação. / Highly specific materials (polyfunctional) continue to be key candidates to address the challenges of technological and biological fields. Aiming to reach different applications, polyester dendritic structures (dendrimers and hyperbranched polymers) were synthesized. These materials were used in two different ways, application in Drug Delivery systems and in catalytic systems. Regarding the usage in the Drug Delivery systems, two major aspects were studied: (i) Impregnation of drugs in the dendrimeric matrix using scCO2 as solvent - It was studied the behavior of these materials in the neoteric solvent in terms of structure (architecture of the macromolecule), modifying groups (acetonide, hydroxyl, acetyl and linear polylactide chains) and density of the solvent. The materials that showed appropriate characteristics were used for the impregnation of model drugs (Ibuprofen and Fluconazole) in the dendrimeric matrix, using scCO2 as solvent. The two drugs were efficiently trapped in the matrix, and showed interactions with its structure (analyzed by Raman Spectroscopy and 1H NMR) (ii) Study of potential usage as nanocarriers in Drug Delivery systems for the airways - It was studied the application of polyester dendrimers of different generations (G3 and G4), labeled with FITC and conjugated or not with polyethylene glycol (PEG) as potentials nanocarriers for Drug Delivery systems for the airways. In vitro tests were performed to analyze the transport and internalization of these materials in a model of lung epithelia (Calu-3 monolayer). Transport and internalization showed to be size dependent, where the PEGylated dendrimers showed low internalization and more efficient transport through the monolayer, with the opposite situation for the non-conjugated dendrimers. The degradation of the materials was studied in biological relevant values of pH, as well the cytotoxicity on Calu-3 of the dendrimers and their building-blocks. All materials showed very low cytotoxicity in the range of concentrations used. The G4 PEGylated dendrimer was used to prepare a pMDI (pressurized metered-dose inhaler) formulation. The performance of the resulting aerosol was evaluated, in vitro, using an eight stage Andersen Cascade Impactor (ACI). The results showed excellent deep lung deposition, where almost 90% of the formulation reached deep compartments, as alveoli. In the catalytic system application, hyperbranched polyesters, similar to the employed dendrimers, were modified to incorporate peripheral -NH2 groups and used to magnify the catalytic effect of Rhodium-based catalysts. The modified hyperbranched polyesters were immobilized on magnetic nanoparticles (Fe3O4@SiO2), resulting in a high density of terminal amine groups. These groups were modified and used for the anchorage of a Rhodium catalyst. It was evaluated the increase in the metal load of the nanoparticles (from 0.2% to 1.0% w/w), as well the catalytic effect in hydroformylation reactions.

Dans le contexte actuel, où la préservation des ressources et le développement durable sont devenus des enjeux importants de ce siècle, la production de matériaux tant performants que respectueux de l’environnement est devenue indispensable. Ainsi, ce travail de thèse porte sur l’élaboration de matrices poreuses de biopolymères en utilisant la technologie CO2 supercritique (CO2-SC). L’utilisation du PLA permet de produire des matrices 100% biosourcées et biodégradables, alors que l’utilisation de CO2-SC permet de diminuer l’impact écologique des procédés de mise en forme. Dans un premier temps une étude paramétrique de la mise en forme de matrice de PLA par une méthode de séparation de phase thermique (TIPS) couplée à un séchage par CO2 a été réalisée. Elle a permis de produire des matrices microcellulaires de faible densité (entre 60 et 320 kg/m3) et aux propriétés structurales mécaniques modulables. L’ensemble du procédé a fait l’objet d’une analyse de cycle de vie et il a été démontré que l’utilisation du CO2-SC en remplacement de la lyophilisation a réduit d’entre 50 et 90% l’impact environnemental. Dans un second temps une étude in-situ de la séparation de phase par tomographie-X en rayonnement synchrotron a permis de mieux comprendre la mécanistique de notre procédé. Enfin, la dernière partie de ce travail a été consacré à la mise en forme de matrice de PLA sans solvant, en utilisant le CO2-SC comme agent gonflant. Les résultats obtenus ont servi à réaliser une étude comparative des deux procédés développés. / In the present context, where the preservation of resources and sustainable development became the main issues of this century, the production of more efficient and environmentally friendly materials is essential. Thus, this work deals with thedevelopment of biobased polymeric porous matrix using SC-CO2. The use of PLA makes it possible to produce 100% biosourced and biodegradable matrices, while the use of CO2-SC reduces the ecological impact of the shaping processes. In a first step, a parametric study of PLA matrix shaping by a thermal induced phase separation (TIPS) method coupled to CO2 drying was performed. Low density microcellular matrices were obtained with tunable structural and mechanical properties. The whole process was analyze by life cycle assessment and the results showed that SC-CO2 replacing freeze drying has reduced the environmental impact between 50 and 90%. Secondly, a phase separation in situ study by tomography-X synchrotron radiation tomography allowed us to better understand the mechanics of our process. Finally, the last part of this work was devoted to the implementation of a solvent free process, using SC-CO2 as a blowing agent. The results obtained were used to carry out a comparative study of the two processes developed.

L’acylation de Friedel-Crafts est parmi les réactions les plus fondamentales et les plus utiles pour former des cétones aromatiques. Bien que la mise en oeuvre de ces réactions soit habituellement pénalisante en termes de sous produits formés, de rendement atomique et de quantité de catalyseur utilisée, cette voie est encore largement utilisée dans l’industrie de la chimie fine. Ces dernières années, la prise de conscience de l’impact des activités industrielles sur l’environnement a mené les chimistes à travailler sur de nouvelles voies, moins dangereuses et plus respectueuses de l’environnement.Nous avons considéré ici l’acylation d’un dérivé du benzofurane par un chlorure d’acyle, correspondant à une étape intermédiaire pour la fabrication d’un principe actif pharmaceutique. Dans cette étude, la première proposition a consisté à remplacer les catalyseurs classiques (FeCl3 ou AlCl3) par des catalyseurs solides réutilisables. Dans ce travail, plusieurs catalyseurs (zéolites, résines échangeuses d’ions...) ont d’abord été testés dans des conditions « conventionnelles » , c’est-à-dire en utilisant un solvant organique, afin de déterminer le plus performant, en termes de réactivité, de durée de vie et de réutilisabilité. Une zéolite Y s’est avéré la plus adaptée. Cependant, l’utilisation d’un solvant organique (ici le 1,2-dichlorobenzène) reste discutable et l’utilisation du CO2 supercritique comme solvant a donc été envisagée. Pour cela, nous avons imaginé et dimensionné un réacteur tubulaire à lit fixe de catalyseur fonctionnant sous pression et en continu. Les résultats présentés montrent la faisabilité d’un tel procédé et pose les jalons pour arriver à une ou des solutions pour une meilleure mise en oeuvre industrielle des réactions de Friedel-Crafts. / Friedel-Crafts acylation is among the most fundamental and useful reactions to yield aromatic ketones, but it is one of the less acceptable in terms of unwanted polluting by-products or atom economy because of overconsumption of catalyst which is used in stoichiometric quantities in the conventional process. This route is nevertheless still widely used in the fine chemicals industry. In recent years, awareness of the impact of industrial activities on the environment has lead chemists to work on new chemical routes, less dangerous and more environmentally friendly. We considered here the acylation of a benzofurane derivative by an acid chloride, as an intermediary step for a pharmaceutical product. In this study, one of the first alternative was to replace conventional catalysts (FeCl3 or AlCl3), by reusable solid catalysts. In this work, different catalysts (zeolites, ion-exchange resins...) were first tested in "conventional" conditions, i.e., using an organic solvent (1,2-dichlorobenzene in our case), to determine the best one, in terms of reactivity, lifetime and reusability. The zeolite Y was found the most appropriate. However, the use of an organic solvent still remains questionable and the use of supercritical carbon dioxide as the solvent was also considered. Its inherent properties include non-flammability, mild critical conditions, tuneable solubility near to the critical point and very low environmental impact. The reaction was operated using a specifically designed continuous high pressure fixed bed and results concerning yield and selectivity are presented. These results demonstrate the feasibility of such an approach, which would ultimately yield to better industrial operation of Friedel-Crafts reactions.

A descoberta de petróleo na camada de Pré-Sal possibilita a geração de ganhos em relação à dependência energética do país, mas também grandes desafios econômicos e tecnológicos. Os custos de extração são maiores devido a vários fatores como a exigência de equipamentos de exploração que suportem elevadas pressões, altas temperaturas e grandes concentrações de gases ácidos, tais quais, dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Uma das principais preocupações com o CO2 é evitar liberá-lo para a atmosfera durante a produção. Com a modelagem termodinâmica de dados de equilíbrio de sistemas envolvendo CO2 supercrítico e hidrocarbonetos é possível projetar equipamentos utilizados em processos de separação. A principal motivação do trabalho é o levantamento de dados de equilíbrio de fases de sistemas compostos de CO2 e hidrocarbonetos, possibilitando assim prever o comportamento dessas misturas. Os objetivos específicos são a avaliação do procedimento experimental, a estimação e predição dos parâmetros de interação binários para assim prever o comportamento de fases dos sistemas ternários envolvendo CO2 e hidrocarbonetos. Duas metodologias foram utilizadas para obtenção dos dados de equilíbrio: método estático sintético (visual) e método dinâmico analítico (recirculação das fases). Os sistemas avaliados foram: CO2 + n-hexano, CO2 + tetralina, CO2 + n-hexadecano, CO2 + n-hexano + tetralina e CO2 + tetralina + n-hexadecano à alta pressão; tetralina + n-hexadecano à baixa pressão. Para o tratamento dos dados foi utilizada equação de estado cúbica de Peng-Robinson e a regra de mistura clássica / The discovery of oil in the pre-salt layer enables the generation of earnings in relation to the energy dependence of the country, but also large economic and technological challenges. Extraction costs are higher due to various factors such as the demand for mining equipment capable of withstanding high pressures, high temperatures and high concentrations of acid gases, as such, carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S). A major concern with CO2 is to avoid releasing it into the atmosphere during production. With the thermodynamic equilibrium modeling systems involving data supercritical CO2 and hydrocarbon is possible to design equipment used in separation processes. The main motivation is the data collection phase equilibrium compounds CO2 systems and hydrocarbons, thus enabling predict the behavior of these mixtures. The specific objectives are to assess the experimental procedure, the estimation and prediction of binary interaction parameters so as to predict the behavior of phases of ternary systems involving CO2 and hydrocarbons. Two methodologies were used to obtain the equilibrium data: synthetic static method (visual) and analytical dynamic method (recycling phase). The systems were evaluated: CO2 + n-hexane, CO2 + tetralin, CO2 + n-hexadecane, CO2 + n-hexane + tetralin, and CO2 + tetralin + n-hexadecane at high pressure; tetralin + n-hexadecane at low pressure. For the treatment of the data was used cubic equation of state of Peng-Robinson and the classical mixing rule