MSc (Chemistry) / Department of Chemistry / This dissertation focuses on the application of 1, 3, 5-triazine in a pharmaceutical point of view since it has wide range of uses as described in chapter 1. Malaria is one of the most prevalent and deadly infectious diseases worldwide though there are already many synthesized anti-malarial drugs which are in use presently, drug resistance seems to be one of the major problem and combination therapy seems to be the only solution for now. Hence in this study we used hybridization as a tool (Figure 9) to synthesize new antimalarial drugs using 1, 3, 5-triazine as an intermediate linker, linking known anti-malarial drug, different amine and chloroquine-like amines together using nucleophilic substitution reaction. As explained in chapter four of this dissertation, triazine is used to synthesize mono-, di- and tri-amino-1, 3, 5-triazine substituted products. Using THF as a solvent and K2CO3 as a base changing in temperatures, from 0 oC 25 oC or reflux. Some products were synthesized using microwave irradiation. The application of triazine as an intermediate linker in the above mentioned condition yielded five mono-amino substituted dichloro-1, 3, 5-triazine (21-25) in an average yield of 82%, three amino substitution chloro-1, 3, 5-triazine (26-28) in an average yield of 87%, two amino substituted-1, 3, 5-triazine (29, 30) in an average of 90%, nine chloroquine-like synthesized compounds (33-41) in 84 % average yields respectively. / NRF

Frente a crescente necessidade de se monitorar diferentes contaminantes em matrizes complexas se faz necessário utilizar uma etapa de preparo de amostras eficiente e que esteja aliada à técnicas analíticas de elevada sensibilidade. Consequentemente, vem se aprimorando e desenvolvendo novos materiais sorventes utilizados para aumentar o desempenho do preparo de amostras e de fases estacionárias para cromatografia líquida de alta eficiência. Atualmente, materiais sorventes seletivos como líquidos iônicos, polímeros impressos molecularmente, grafeno, entre outros, vêm se destacando para extrair diferentes contaminantes. Diante desse contexto, esta tese teve como objetivo desenvolver diferentes materiais extratores para serem utilizados na microtécnica de extração in-tube SPME acoplada on-line com UPLC-MS/MS na análise de triazinas e sulfonamidas em matrizes complexas. O material que apresentou maior seletividade pelas classes dos compostos de interesse foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia vibracional na região do infravermelho. Tanto para as triazinas quanto para as sulfonamidas o polímero impresso molecularmente apresentou maior afinidade e foi utilizado como fase extratora para extrair e pré-concentrar os analitos utilizando a microténica in-tube SPME UPLC-MS/MS. Além disso, para as triazinas utilizou-se também como fase de extração óxido de grafeno ancorado em sílica. As metodologias desenvolvidas nessa tese foram todas otimizadas e posteriormente validadas para analisar as matrizes de interesse que foram: uva, suco de uva integral, leite e água. Após à validação, as amostras foram analisadas com seus respectivos métodos validados, sendo que nenhum dos analitos foram encontrados considerando-se os limites das metodologias desenvolvidas, as quais se mostraram eficientes quando aplicadas nas análises das triazinas e sulfonamidas em suas respectivas amostras fortificadas. Outra abordagem explorada nesse trabalho foi o desenvolvimento de colunas tubulares abertas do tipo PLOT para serem utilizadas como colunas de extração em sistemas automatizados na cromatografia líquida. Colunas de sílica fundida foram preparadas para avaliar a formação da fase e sua aderência na parede do tubo. Para as colunas PS-DVB, os melhores resultados foram obtidos com duas horas de polimerização em banho de água. No entanto, para as colunas ODS a polimerização foi feita utilizando forno, e a fase não aderiu corretamente na parede do tubo para as colunas de 250 μm de diâmetro interno, requerendo estudos mais aprofundados para o preparo adequado destas colunas. / In view of the increasing need to monitor different contaminants in complex matrices, it is necessary to use efficient sample preparation techniques combined with highly sensitive analytical techniques. Consequently, new sorbent materials have been improved and developed to be used aiming to increase the performance of sample preparation and stationary phases for high performance liquid chromatography. Currently, selective sorbents such as ionic liquids, molecularly imprinted polymers, graphene, among others, have been emphasized to extract different contaminants. In this context, this thesis aimed to develop different extractive materials to be used in in-tube solid phase microextraction coupled on-line with UPLC-MS/MS in the analysis of triazines and sulfonamides in complex matrices. The material that presented greater selectivity for the classes of the compounds of interest was characterized by scanning electron microscopy and vibrational spectroscopy in the infrared region. For triazines and sulfonamides the molecularly imprinted polymer had higher affinity and was used as the extractive phase to extract and preconcentrate the analytes using the in-tube SPME UPLC-MS/MS. In addition, another extraction phase - graphene oxide anchored in silica - was also used. The methodologies developed in this thesis were all optimized and later validated to analyze the target compounds in the following matrices: grape, grape juice, milk and water. After the validation, the samples were analyzed with their respective validated methods and none of the analytes were found considering the limits of the methodologies developed, which were efficient when applied in the analysis of the triazines and sulfonamides in their respective fortified samples. Another approach explored in this work was the development of open tubular columns (PLOT) to be used as extraction columns in automated sample preparation - liquid chromatography systems. Silica columns were prepared in order to evaluate the formation of the phase and its adhesion to the tube wall. For the PS-DVB columns the best results were obtained with two hours of water-bath polymerization. However, for the ODS columns the polymerization done using an oven the phase did not adhere correctly in the tube wall the columns with 250 μm internal diameter. These results suggest that further experiments are required in order to better understand the preparation of these columns.

As triazinas e sulfoniluréias tem sido muito empregadas, devido ao crescente aumento na produção agrícola e aplicação de herbicidas nas lavouras, podendo causar sérios riscos à saúde humana e ao meio ambiente. Uma problemática é a baixa concentração que estes analitos são encontrados, tornando-se necessário o emprego do preparo da amostra para a sua determinação. Com isso, a busca por técnicas de preparo de amostras miniaturizadas, simples, de baixo custo, com menores riscos de contaminações ambientais e baixo consome de solventes, tem grande predominância. Dentre as microtécnicas de preparo de amostra podemos destacar a microextração em dispositivos preenchidos com sorventes (MEPS, do inglês, Microextraction by Packed Sorbent) e a microextração adsortiva em barra (BAμE, do inglês, Bar Adsorptive Microextraction). Outro aspecto desejado no preparo de amostras é a obtenção de uma maior seletividade quanto ao sorvente empregado, quando comparado àqueles convencionais como, por exemplo, sílica modificada (ex. C18), resinas Amberlite XAD, entre outros. Nesse âmbito, o presente trabalho apresenta a síntese de dois polímeros impressos molecularmente (MIP, do inglês, Molecularly Imprinted Polymers) e suas aplicações na adsorção seletiva de moléculas de triazinas e sulfoniluréias, com separação, identificação e quantificação feitas por LC-TOF-ESI e HPLC-DAD. A primeira metodologia desenvolvida foi a síntese dos polímeros impressos empregando o ácido metacrílico e o etileno glicol dimetacrilato. Após a síntese, os polímeros foram caracterizados através da espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. O coeficiente de seletividade para o MIP foi comparado com o coeficiente de seletividade do polímero não impresso (NIP, do inglês, non imprinted polymers) para misturas binárias de atrazina/picloram, atrazina/propanil, bensulfuron/betazon e bensulfuron/prometon onde os valores dos coeficientes de seletividade relativa (k\') obtidos foram de 17,2, 3,2, 10,6 e 8,5. A seguir, foram desenvolvidos dois métodos empregando MEPS para as triazinas e sulfoniluréias, respectivamente. Os métodos validados baseando-se nas recomendações da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) e com diretrizes da Comunidade Europeia, apresentaram linearidade, seletividade, precisão, exatidão e recuperação adequadas para as triazinas e sulfoniuréias. Os limites de quantificação obtidos foram da ordem de 5,0-10,0 μg kg-1 para as triazinas e 2,5 μg kg-1 para as sulfoniluréias. Ainda com propósito de determinar esses herbicidas em milho, dois novos métodos de preparo de amostra foram desenvolvidos, empregando a BAμE. A BAμE, foi desenvolvida recentemente e combinada com os polímeros molecularmente impressos, avaliou-se sua determinação para as triazinas e sulfoniluréias. As variáveis da técnica BAμE foram otimizadas e, em seguida, validadas. Os limites de quantificação obtidos foram da ordem de 0,7 μg kg-1 para as triazinas e 0,4 μg kg-1 para as sulfoniluréias. Os métodos propostos foram aplicados com sucesso para determinação de triazinas em diferentes amostras de milho verde, com valores de recuperação satisfatórios na faixa de 80,0 -120,9%. / Triazines and sulfonylureas have been much used due to the growing in agricultural production and application of herbicides on crops, which may cause serious risks to human health and the environment. One problem is the low concentration found of these analytes, making it necessary the use of the sample preparation. Thus, the search for miniaturized sample preparation such as techniques simple, low cost, with less risk of environmental contamination and low solvent consumes has great predominance. Among the sample preparation microtechnology we can highlight the microextraction by packed sorbent (MEPS) and bar adsorptive microextraction (BA?E). Another desired aspect for sample preparation is to obtain a higher selectivity concerning the sorbent employed as compared to their conventional format; for example, modified silica (ex. 18), Amberlite XAD resins, and others. In this context, this paper presents the synthesis of two molecularly imprinted polymers (MIPs) and their applications in the selective adsorption of triazines and sulfonylureas molecules being the separation, identification and quantification steps made by LC-TOF-ESI and HPLC-DAD. The first step developed was the synthesis of imprinted polymers using methacrylic acid and ethylene glycol dimethacrylate. After synthesizing, the polymers were characterized by infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The MIP selectivity coefficient was compared with the NIP (non imprinted polymer) selectivity coefficient employing binary mixtures of atrazine / picloram, atrazine / propanil, bensulfuron / betazon and bensulfuron / prometon where the values of relative selectivity coefficients (k \') obtained were 17.2, 3.2, 10.6 and 8.5. Next, we developed two methods for MEPS triazines and sulfonylureas, respectively. The methods were validated based on the recommendations of the National Health Surveillance Agency (ANVISA) and the European Community directives, and presented linearity, selectivity, precision, accuracy and adequate recovery for the triazines and sulfoniuréias. The quantification limits were obtained in the range of 5.0-10.0 μg kg-1 for triazines and 2.5 μg kg-1 for sulfonylureas. Aiming determining these herbicides in corn samples, two new sample preparation methods were developed, using the BAμE. The recently developed BAμE, was combined with molecularly imprinted polymers to evaluate the determination to triazines and sulfonylureas. The BAμE variables were optimized and validated. The quantification limits were obtained in the range of 0.7 μg kg-1 for triazines and 0.4 μg kg-1 for sulfonylureas. The proposed methods were successfully applied for the determination of triazines in different samples of corn, with satisfactory recovery values in the range of 80.0 -120.9%.

As triazinas e sulfoniluréias tem sido muito empregadas, devido ao crescente aumento na produção agrícola e aplicação de herbicidas nas lavouras, podendo causar sérios riscos à saúde humana e ao meio ambiente. Uma problemática é a baixa concentração que estes analitos são encontrados, tornando-se necessário o emprego do preparo da amostra para a sua determinação. Com isso, a busca por técnicas de preparo de amostras miniaturizadas, simples, de baixo custo, com menores riscos de contaminações ambientais e baixo consome de solventes, tem grande predominância. Dentre as microtécnicas de preparo de amostra podemos destacar a microextração em dispositivos preenchidos com sorventes (MEPS, do inglês, Microextraction by Packed Sorbent) e a microextração adsortiva em barra (BAμE, do inglês, Bar Adsorptive Microextraction). Outro aspecto desejado no preparo de amostras é a obtenção de uma maior seletividade quanto ao sorvente empregado, quando comparado àqueles convencionais como, por exemplo, sílica modificada (ex. C18), resinas Amberlite XAD, entre outros. Nesse âmbito, o presente trabalho apresenta a síntese de dois polímeros impressos molecularmente (MIP, do inglês, Molecularly Imprinted Polymers) e suas aplicações na adsorção seletiva de moléculas de triazinas e sulfoniluréias, com separação, identificação e quantificação feitas por LC-TOF-ESI e HPLC-DAD. A primeira metodologia desenvolvida foi a síntese dos polímeros impressos empregando o ácido metacrílico e o etileno glicol dimetacrilato. Após a síntese, os polímeros foram caracterizados através da espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. O coeficiente de seletividade para o MIP foi comparado com o coeficiente de seletividade do polímero não impresso (NIP, do inglês, non imprinted polymers) para misturas binárias de atrazina/picloram, atrazina/propanil, bensulfuron/betazon e bensulfuron/prometon onde os valores dos coeficientes de seletividade relativa (k\') obtidos foram de 17,2, 3,2, 10,6 e 8,5. A seguir, foram desenvolvidos dois métodos empregando MEPS para as triazinas e sulfoniluréias, respectivamente. Os métodos validados baseando-se nas recomendações da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) e com diretrizes da Comunidade Europeia, apresentaram linearidade, seletividade, precisão, exatidão e recuperação adequadas para as triazinas e sulfoniuréias. Os limites de quantificação obtidos foram da ordem de 5,0-10,0 μg kg-1 para as triazinas e 2,5 μg kg-1 para as sulfoniluréias. Ainda com propósito de determinar esses herbicidas em milho, dois novos métodos de preparo de amostra foram desenvolvidos, empregando a BAμE. A BAμE, foi desenvolvida recentemente e combinada com os polímeros molecularmente impressos, avaliou-se sua determinação para as triazinas e sulfoniluréias. As variáveis da técnica BAμE foram otimizadas e, em seguida, validadas. Os limites de quantificação obtidos foram da ordem de 0,7 μg kg-1 para as triazinas e 0,4 μg kg-1 para as sulfoniluréias. Os métodos propostos foram aplicados com sucesso para determinação de triazinas em diferentes amostras de milho verde, com valores de recuperação satisfatórios na faixa de 80,0 -120,9%. / Triazines and sulfonylureas have been much used due to the growing in agricultural production and application of herbicides on crops, which may cause serious risks to human health and the environment. One problem is the low concentration found of these analytes, making it necessary the use of the sample preparation. Thus, the search for miniaturized sample preparation such as techniques simple, low cost, with less risk of environmental contamination and low solvent consumes has great predominance. Among the sample preparation microtechnology we can highlight the microextraction by packed sorbent (MEPS) and bar adsorptive microextraction (BA?E). Another desired aspect for sample preparation is to obtain a higher selectivity concerning the sorbent employed as compared to their conventional format; for example, modified silica (ex. 18), Amberlite XAD resins, and others. In this context, this paper presents the synthesis of two molecularly imprinted polymers (MIPs) and their applications in the selective adsorption of triazines and sulfonylureas molecules being the separation, identification and quantification steps made by LC-TOF-ESI and HPLC-DAD. The first step developed was the synthesis of imprinted polymers using methacrylic acid and ethylene glycol dimethacrylate. After synthesizing, the polymers were characterized by infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The MIP selectivity coefficient was compared with the NIP (non imprinted polymer) selectivity coefficient employing binary mixtures of atrazine / picloram, atrazine / propanil, bensulfuron / betazon and bensulfuron / prometon where the values of relative selectivity coefficients (k \') obtained were 17.2, 3.2, 10.6 and 8.5. Next, we developed two methods for MEPS triazines and sulfonylureas, respectively. The methods were validated based on the recommendations of the National Health Surveillance Agency (ANVISA) and the European Community directives, and presented linearity, selectivity, precision, accuracy and adequate recovery for the triazines and sulfoniuréias. The quantification limits were obtained in the range of 5.0-10.0 μg kg-1 for triazines and 2.5 μg kg-1 for sulfonylureas. Aiming determining these herbicides in corn samples, two new sample preparation methods were developed, using the BAμE. The recently developed BAμE, was combined with molecularly imprinted polymers to evaluate the determination to triazines and sulfonylureas. The BAμE variables were optimized and validated. The quantification limits were obtained in the range of 0.7 μg kg-1 for triazines and 0.4 μg kg-1 for sulfonylureas. The proposed methods were successfully applied for the determination of triazines in different samples of corn, with satisfactory recovery values in the range of 80.0 -120.9%.

Frente a crescente necessidade de se monitorar diferentes contaminantes em matrizes complexas se faz necessário utilizar uma etapa de preparo de amostras eficiente e que esteja aliada à técnicas analíticas de elevada sensibilidade. Consequentemente, vem se aprimorando e desenvolvendo novos materiais sorventes utilizados para aumentar o desempenho do preparo de amostras e de fases estacionárias para cromatografia líquida de alta eficiência. Atualmente, materiais sorventes seletivos como líquidos iônicos, polímeros impressos molecularmente, grafeno, entre outros, vêm se destacando para extrair diferentes contaminantes. Diante desse contexto, esta tese teve como objetivo desenvolver diferentes materiais extratores para serem utilizados na microtécnica de extração in-tube SPME acoplada on-line com UPLC-MS/MS na análise de triazinas e sulfonamidas em matrizes complexas. O material que apresentou maior seletividade pelas classes dos compostos de interesse foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia vibracional na região do infravermelho. Tanto para as triazinas quanto para as sulfonamidas o polímero impresso molecularmente apresentou maior afinidade e foi utilizado como fase extratora para extrair e pré-concentrar os analitos utilizando a microténica in-tube SPME UPLC-MS/MS. Além disso, para as triazinas utilizou-se também como fase de extração óxido de grafeno ancorado em sílica. As metodologias desenvolvidas nessa tese foram todas otimizadas e posteriormente validadas para analisar as matrizes de interesse que foram: uva, suco de uva integral, leite e água. Após à validação, as amostras foram analisadas com seus respectivos métodos validados, sendo que nenhum dos analitos foram encontrados considerando-se os limites das metodologias desenvolvidas, as quais se mostraram eficientes quando aplicadas nas análises das triazinas e sulfonamidas em suas respectivas amostras fortificadas. Outra abordagem explorada nesse trabalho foi o desenvolvimento de colunas tubulares abertas do tipo PLOT para serem utilizadas como colunas de extração em sistemas automatizados na cromatografia líquida. Colunas de sílica fundida foram preparadas para avaliar a formação da fase e sua aderência na parede do tubo. Para as colunas PS-DVB, os melhores resultados foram obtidos com duas horas de polimerização em banho de água. No entanto, para as colunas ODS a polimerização foi feita utilizando forno, e a fase não aderiu corretamente na parede do tubo para as colunas de 250 μm de diâmetro interno, requerendo estudos mais aprofundados para o preparo adequado destas colunas. / In view of the increasing need to monitor different contaminants in complex matrices, it is necessary to use efficient sample preparation techniques combined with highly sensitive analytical techniques. Consequently, new sorbent materials have been improved and developed to be used aiming to increase the performance of sample preparation and stationary phases for high performance liquid chromatography. Currently, selective sorbents such as ionic liquids, molecularly imprinted polymers, graphene, among others, have been emphasized to extract different contaminants. In this context, this thesis aimed to develop different extractive materials to be used in in-tube solid phase microextraction coupled on-line with UPLC-MS/MS in the analysis of triazines and sulfonamides in complex matrices. The material that presented greater selectivity for the classes of the compounds of interest was characterized by scanning electron microscopy and vibrational spectroscopy in the infrared region. For triazines and sulfonamides the molecularly imprinted polymer had higher affinity and was used as the extractive phase to extract and preconcentrate the analytes using the in-tube SPME UPLC-MS/MS. In addition, another extraction phase - graphene oxide anchored in silica - was also used. The methodologies developed in this thesis were all optimized and later validated to analyze the target compounds in the following matrices: grape, grape juice, milk and water. After the validation, the samples were analyzed with their respective validated methods and none of the analytes were found considering the limits of the methodologies developed, which were efficient when applied in the analysis of the triazines and sulfonamides in their respective fortified samples. Another approach explored in this work was the development of open tubular columns (PLOT) to be used as extraction columns in automated sample preparation - liquid chromatography systems. Silica columns were prepared in order to evaluate the formation of the phase and its adhesion to the tube wall. For the PS-DVB columns the best results were obtained with two hours of water-bath polymerization. However, for the ODS columns the polymerization done using an oven the phase did not adhere correctly in the tube wall the columns with 250 μm internal diameter. These results suggest that further experiments are required in order to better understand the preparation of these columns.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 isamara.pdf: 1125655 bytes, checksum: 8f7b2f7606310b4ddb2713e9e4043ec0 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Chemical contamination removal in soil and water depends on microbiological community that is able to degrade these compounds. There is a great evolutionary interest on studying microorganisms that metabolize the xenobiotic ones, since they have relatively been seen as new in the last five decades. Little is known about structure variation of microbiological community of soil due do the absence and presence of s-triazine herbicides.Unlike crop dependent methods that require time to detect bacteria, molecular techniques have been developed to identify individual species in mixed populations under natural enviromments. Fluorescence in situ Hibiridization (FISH) technique overcomes some difficulties that are found out in other molecular techniques, as it does not need DNA isolation and amplification steps and allows the identification of specific genes in intact cells. Thus, this study aimed at comparing the absence/presence of atrazine effect on bacteriological community structure in soil according to the phylogenetic aspect. Target probes were used on subdivisions of alpha, beta and gamma Proteobacteria, gram-positive bacteria with high G+C content, ammonia oxidizing bacteria, nitrite oxidizing bacteria and Planctomycetes. It was also used an AtzB1 specific probe to check the atzB gene presence, which makes part of s-triazine degradation. Bacteriological amount was determined by direct counting on epifluorescence microscopy, while the corresponding values to each probe were expressed in percentages of the total count with DAPI for each sample. According to this study, positive cells were found out for all probes used in both soils, but the abundance of all groups was lower in soil contaminated with atrazine herbicide, thereby demonstrating its negative influence. Planctomycetes was the most affected group with 57% lower abundance in contaminated soil. The nitrite oxidizing bacteria was the second most affected group followed by β-Proteobacteria. It was also detected the gene atzB presence, so, it can be inferred that there are potentially degrading s-triazine bacteria in both soils. / A remoção da contaminação química no solo e água é dependente principalmente da presença de uma comunidade microbiana capaz de degradar tais compostos. A existência de microorganismos capazes de metabolizar xenobióticos é de um considerável interesse evolucionário, uma vez que estes compostos são relativamente novos no planeta nas últimas cinco décadas. Pouco se sabe sobre a variação da estrutura da comunidade microbiana do solo em função da ausência e presença dos herbicidas s-triazínicos. Diferentemente dos métodos dependentes de cultivo, que requerem tempo para a detecção de bactérias, técnicas moleculares vem sendo desenvolvidas para o reconhecimento de espécies individuais em populações mistas em ambientes naturais. A técnica de Hibridização Fluorescente in situ (FISH) supera algumas dificuldades encontradas com outras técnicas moleculares, pois dispensa as etapas de isolamento e amplificação de DNA e permite a identificação de genes específicos em células intactas. Em virtude disso, o presente trabalho teve como objetivo comparar o efeito da ausência/presença de atrazina na estrutura da comunidade bacteriana do solo no aspecto filogenético. Foram utilizadas sondas alvo para as subdivisões de Proteobactéria alfa, beta e gama, bactérias Gram-positivas com alto teor de G + C e Betaproteobactérias oxidantes de amônia, Bactérias oxidantes de Nitrito e Planctomicetos. Também foi utilizada uma sonda específica AtzB1 para verificar a presença do gene atzB que está envolvido na degradação das s-triazínas. A abundância bacteriana foi determinada através de contagem direta em microscopia de epifluorescência, e os valores correspondentes a cada sonda foram expressos em porcentagem da contagem total com DAPI para cada amostra. No presente estudo células positivas para todas as sondas utilizadas foram encontradas em ambos os solos, porém a abundância de todos os grupos foi menor no solo contaminado com o herbicida atrazina, demonstrando dessa forma a influência negativa do mesmo, sendo o grupo mais afetado o dos Planctomicetos com uma abundância 57% menor em solo contaminado. O segundo grupo mais afetado foi o das bactérias oxidantes de nitrito seguido pelo grupo das β-Proteobactérias. Foi também detectado no presente estudo a presença do gene atzB demonstrando que em ambos os solos existem bactérias potencialmente degradadoras de s-triazinas.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 isamara.pdf: 1125655 bytes, checksum: 8f7b2f7606310b4ddb2713e9e4043ec0 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Chemical contamination removal in soil and water depends on microbiological community that is able to degrade these compounds. There is a great evolutionary interest on studying microorganisms that metabolize the xenobiotic ones, since they have relatively been seen as new in the last five decades. Little is known about structure variation of microbiological community of soil due do the absence and presence of s-triazine herbicides.Unlike crop dependent methods that require time to detect bacteria, molecular techniques have been developed to identify individual species in mixed populations under natural enviromments. Fluorescence in situ Hibiridization (FISH) technique overcomes some difficulties that are found out in other molecular techniques, as it does not need DNA isolation and amplification steps and allows the identification of specific genes in intact cells. Thus, this study aimed at comparing the absence/presence of atrazine effect on bacteriological community structure in soil according to the phylogenetic aspect. Target probes were used on subdivisions of alpha, beta and gamma Proteobacteria, gram-positive bacteria with high G+C content, ammonia oxidizing bacteria, nitrite oxidizing bacteria and Planctomycetes. It was also used an AtzB1 specific probe to check the atzB gene presence, which makes part of s-triazine degradation. Bacteriological amount was determined by direct counting on epifluorescence microscopy, while the corresponding values to each probe were expressed in percentages of the total count with DAPI for each sample. According to this study, positive cells were found out for all probes used in both soils, but the abundance of all groups was lower in soil contaminated with atrazine herbicide, thereby demonstrating its negative influence. Planctomycetes was the most affected group with 57% lower abundance in contaminated soil. The nitrite oxidizing bacteria was the second most affected group followed by β-Proteobacteria. It was also detected the gene atzB presence, so, it can be inferred that there are potentially degrading s-triazine bacteria in both soils. / A remoção da contaminação química no solo e água é dependente principalmente da presença de uma comunidade microbiana capaz de degradar tais compostos. A existência de microorganismos capazes de metabolizar xenobióticos é de um considerável interesse evolucionário, uma vez que estes compostos são relativamente novos no planeta nas últimas cinco décadas. Pouco se sabe sobre a variação da estrutura da comunidade microbiana do solo em função da ausência e presença dos herbicidas s-triazínicos. Diferentemente dos métodos dependentes de cultivo, que requerem tempo para a detecção de bactérias, técnicas moleculares vem sendo desenvolvidas para o reconhecimento de espécies individuais em populações mistas em ambientes naturais. A técnica de Hibridização Fluorescente in situ (FISH) supera algumas dificuldades encontradas com outras técnicas moleculares, pois dispensa as etapas de isolamento e amplificação de DNA e permite a identificação de genes específicos em células intactas. Em virtude disso, o presente trabalho teve como objetivo comparar o efeito da ausência/presença de atrazina na estrutura da comunidade bacteriana do solo no aspecto filogenético. Foram utilizadas sondas alvo para as subdivisões de Proteobactéria alfa, beta e gama, bactérias Gram-positivas com alto teor de G + C e Betaproteobactérias oxidantes de amônia, Bactérias oxidantes de Nitrito e Planctomicetos. Também foi utilizada uma sonda específica AtzB1 para verificar a presença do gene atzB que está envolvido na degradação das s-triazínas. A abundância bacteriana foi determinada através de contagem direta em microscopia de epifluorescência, e os valores correspondentes a cada sonda foram expressos em porcentagem da contagem total com DAPI para cada amostra. No presente estudo células positivas para todas as sondas utilizadas foram encontradas em ambos os solos, porém a abundância de todos os grupos foi menor no solo contaminado com o herbicida atrazina, demonstrando dessa forma a influência negativa do mesmo, sendo o grupo mais afetado o dos Planctomicetos com uma abundância 57% menor em solo contaminado. O segundo grupo mais afetado foi o das bactérias oxidantes de nitrito seguido pelo grupo das β-Proteobactérias. Foi também detectado no presente estudo a presença do gene atzB demonstrando que em ambos os solos existem bactérias potencialmente degradadoras de s-triazinas.

MSc (Chemistry) / Department of Chemistry / Identification of unique leads represents a significant challenge in drug discovery. This challenge is widely visible in neglected diseases such as tuberculosis, which is an infectious disease caused by bacillus Mycobacterium tuberculosis. The urgent need in search of new biological entities to fight back TB and drug resistant TB is a drive behind this project. Several specific synthetic protocols have been developed using 1,3,5-triazines due to the important biological properties which they display. The chemistry and an extensive spectrum of biological activities of s-triazines have been examined since several decades and this heterocyclic core has received emerging consensus. Hence, the aim of this project was to synthesize novel anti-TB drugs total with the usage of 1,3,5-triazine as a linker between known anti-TB drugs together with different types of amines. A total of 20 compounds were synthesized, 3 compounds were mono-substituted with an average yield of 75 %, 6 compounds were di-substituted with an average yield of 63 % and 11 compounds were tri-substituted with an average yield of 93 %. Out of 10 compounds which were analysed for biological activity 8 of which showed biological activity against M.smegmatis. Furthermore compound 26 which was hybridized with an amine and a known anti-TB drug inhibited better biological activity. In conclusion the influence of cyanuric chloride in combination with pyrrolidine and anti-TB drugs deserves further study. The newly synthesized compounds were characterized by IR, melting point, GC-MS, biological testing, 1H and 13C NMR. / NRF

La séparation des actinides(III) du mélange actinides(III)/lanthanides(III) constitue un problème crucial dans le retraitement du combustible nucléaire usé. Il a été montré expérimentalement que les dérivés de la 2,6-bis(1,2,4-triazin-3-yl)pyridine (BTP) sont capables d'extraire sélectivement les actinides(III) par rapport aux lanthanides(III). Cependant, les propriétés de ces molécules doivent être améliorées pour afficher de meilleures performances d'extraction et pour résister aux conditions dures du milieu à extraire. Des ligands fonctionnalisés de manière originale ont été synthétisés puis testés en milieu actif. Par ailleurs, le contrôle et la détection des actinides(III) en phase aqueuse pourraient être réalisés à l'aide d'un capteur chimique tel que la micro-balance à quartz. L'étude de faisabilité de ce dispositif a nécessité la conception préalable de structures complexantes originales dérivées de la BTP. Le dernier volet de ce travail repose sur l'étude de nouvelles voies d'accès au motif BTP. La réaction de couplage croisé catalysé au palladium entre la 3-méthylsulfanyl-1,2,4- triazine et diverses pyridines stannylées a été explorée. Les recherches ont également permis de développer une méthode de synthèse de 1,2,4,5-tétrazines non symmétriques à partir de la 3-méthylsulfanyl-6-(morpholin-N-yl)-1,2,4,5-tétrazine et des dérivés d'acides boroniques et organostanniques.

Estudou-se o emprego da Cromatografia a Líquido por Injeção Seqüencial (SIC) explorando o uso de uma cela de longo caminho óptico com guia de onda (LCW) de 100 cm para a melhora dos limites de detecção (LOD) e quantificação (LOQ) na determinação de atrazina (ATR), propazina (PRO) e simazina (SIM). Para isto, utilizou-se uma fase móvel com composição de 44:56 (v v-1) metanol : tampão acetato de amônio 1,25 mM, pH 4,7, coluna monolítica e a detecção espectrofotométrica em 238 nm. Obtiveram-se valores de LOD e LOQ, respectivamente, de 1,76 e 5,86 µg L-1 para ATR, 4,51 e 15 µg L-1 para PRO e 2,25 e 7,5 µg L-1 para SIM. Com o emprego da cela de longo caminho óptico os valores de LOD ficaram abaixo dos recomendados pela US-EPA, que permite para águas potáveis uma concentração de 3 µg L-1 para ATR, 4 µg L-1 para SIM e 10 µg L-1 para PRO. Realizaram-se estudos de adsorção de SIM, PRO e ATR e seus metabólitos desisopropilatrazina (DIA), desetilatrazina (DEA) e 2-hidroxiatrazina (HAT) em solo, ácido húmico e solo modificado com ácido húmico. Para isso foi utilizado um sistema de monitoramento on-line composto por um filtro tangencial e uma bomba peristáltica para circulação da suspensão. Foram realizados estudos cinéticos em duas etapas e, em ambas, foi utilizado um mix dos compostos com concentração inicial de 1,0 mg L-1 e gradiente de eluição passo a passo para a separação dos compostos utilizando três fases móveis com composições de 15 ou 28, 40 e 50% (v v-1) metanol : tampão acetato de amônio 1,25 mM pH 4,7. Na primeira etapa o tempo de contato entre triazinas e adsorventes foi de 90 min. Na segunda etapa foi utilizado apenas o solo como adsorvente e o tempo de contato foi de 24 h. Para a primeira etapa do estudo só foi possível aplicar modelo cinético de pseudo-segunda ordem, o qual permitiu estimar os valores de massa adsorvida de triazina por massa de adsorvente, sendo que o ácido húmico é o material com maior capacidade adsortiva (1470 ± 43µg g-1 para DIA a 2380 ± 51 µg g-1 para PRO). O composto mais adsorvido em solo é PRO (26,5 ± 0,1 µg g-1). A presença de ácido húmico no solo aumentou a adsorção de ATR (de 19,4 ± 0,7 para 23 ± 2 µg g-1), de HAT (10,9 ± 0,7 para 18 ± 2 µg g-1) e de PRO (26,5 ± 0,7 para 29,8 ±0,2 µg g-1), mas diminuiu a adsorção de SIM e não afetou DIA e DEA. No estudo com tempo de contato de 24 h foi possível aplicar modelos de pseudo-primeira e segunda ordem. Os resultados obtidos confirmaram a maior adsorção de PRO, seguidos da ATR. HAT, SIM, DEA e DIA apresentaram as menores taxas de adsorção em solo, sendo que os dois últimos apresentaram uma tendência de dessorção após 4 h de contato, tendo maior potencial de lixiviação para corpos d\'água próximos aos locais de aplicação. / This work describes the use of Sequential Injection Liquid Chromatography (SIC) coupled to a long path length optical flow cell with 100 cm long Liquid Core Waveguide (LCW) to improve the limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) for determination of atrazine (ATR), propazine (PRO) and simazine (SIM). Separation was achieved with a mobile phase composition of 44:56 (v v-1) methanol:1.25 mM ammonium acetate buffer, pH 4.7, monolithic column and spectrophotometric detection at 238 nm. The values of LOD and LOQ were, respectively, 1.76 and 5.86 µg L-1 for ATR, 4.51 and 15 µg L-1 for PRO and 2.25 and 7.5 µg L-1 for SIM. The LOD values achieved with the employment of long optical path cell were lower than those recommended by US-EPA, which allows for drinking water, maximum concentration levels of 3 µg L-1 for ATR, 4 µg L-1 for SIM and 10 µg L-1 for PRO. Adsorption of SIM, PRO and ATR, as well as their metabolites desisopropylatrazine (DIA), desethylatrazine (DEA) and 2-hidroxyatrazine (HAT) on soil, humic acid and soil modified with humic acidic was studied. An on-line monitoring system was assembled, composed of a tangential filter and a peristaltic pump for circulation of the suspension. Kinetic studies were carried out in two steps, and in both, it was used a mix of compounds with initial concentration of 1,0 mg L-1 and a stepwise gradient elution for separation of the compounds using three mobile phases with compositions of 15 or 28, 40 and 50% (v v-1) methanol: 1.25 mM ammonium acetate buffer, pH 4.7. In the first step the contact time between triazines and adsorbents was 90 minutes. In a second study made only with soil, the contact time was 24 h. Data obtained in the first stage of the study was only fitted to pseudo-second order kinetic equation, which allowed one to estimate the values of the adsorbed mass of triazine per mass of adsorbent. Humic acid was the material with higher adsorptive capacity (from 1470 ± 43 µg g-1 for DIA to 2380 ± 50 µg g-1 for PRO). In soil, PRO exhibited the highest adsorption (26.5 ± 0.1 µg g-1). The presence of humic acid in the soil increased adsorption of ATR (19.4±0.7 to 23±2 µg g-1), HAT (10.9 ± 0.7 to 18 ± 2 µg g-1) and PRO (26.5 ± 0.7 to 29.8 ± 0.2 µg g-1), but decreased adsorption of SIM, not affecting DIA and DEA. In the study with contact time of 24 h, it was possible apply pseudo-first and pseudo-second order equations for SIM, ATR and PRO. The results confirmed the greatest adsorption of PRO, followed by ATR. HAT, SIM, DEA and DIA had low rates of adsorption on soil, the latter two showed a trend of desorption after 4 h of contact, having the greatest potential for leaching to water bodies near to the places of application.