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Composites may be obtained by the mixture of two materials, which one of them is a polymer, with the objective of produced a material with a specific characteristics. Vegetable oils (VO) are mixture with conventional polymer to improve biodegradation capacity without loss mechanical properties. VOs polymers are an alternative to conventional polymers on composites. Previous studies showed that the mixture of Moringa oleifera polymer (PMO) with polyethylene (PE) and biodegradable polymer (PB) producing a composite with high biodegrading capacity maintaining mechanical properties. M. oleifera oil (MO) was obtained from extraction of seeds in and presents higher concentration of instauration fatty acids as oleic acid (71%) which has high stability and favors the polymerization process. The polymerization assisted by microwaves technology can be used in organic synthesis as a function of the process efficiency and the increase in the selective heating rate. The polymerization of MO assisted by microwaves produced a polymer (PMO) with molecular weight higher than 50,000 g.mol-1.This manuscript shows comparing results for biodegradation behavior and mechanical properties of mixtures by MO or PMO with low density polyethylene and the commercial biopolymer composed by poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) with poly(lactic acid) (PLA). It was verified that MO presented a plasticizer behavior on mixture LDPE/PBAT/PLA (PM) and PMO presented a compatibilizer behavior with PM. It was also verified that mixtures with PMO presented better biodegradation and mechanical properties than those composed by MO.

Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019. A doença de Chagas (DC), também conhecida como tripanossomíase americana é classificada como doença negligenciada pela Organização Mundial da Saúde. Numa pesquisa recente realizada entre o período de 2008 a 2017, confirmaram-se casos de DC aguda na maioria dos estados brasileiros. Entretanto, a maior distribuição, aproximadamente 95%, concentra-se na região Norte. Destes, o estado do Pará é responsável por 83% dos casos registrados. Para tratamento clínico, existem no mercado desde a década de 1960 apenas dois medicamentos: o benznidazol (BZN) e nifurtimox (NFX), fármacos recomendados tanto na fase crônica quanto na fase aguda, e que mesmo assim apresentam baixa taxa de cura, além de fortes efeitos colaterais que podem resultar na interrupção do tratamento. Frente a essa grave situação é de grande importância que se fortaleçam pesquisas nesta área, encontrando novos candidatos a fármacos que sejam eficientes, especialmente na fase crônica para assim melhorar a qualidade de vida dos infectados, reduzindo o número de mortes. Uma classe de compostos que vem se destacando são as flavanonas, também conhecida como croman-4-onas com um anel benzeno na posição do anel benzopirano, pelo vasto conjunto de atividades biológicas que lhe têm sido atribuídas, tais como antitumoral, antiviral, anti-inflamatória, antioxidante, hormonal, dentre outras. Neste trabalho foram sintetizados 28 derivados de 3-benzoil-flavanonas e um composto triciclo obtido a partir da flavanona, sendo que 16 derivados são inéditos. Todos os compostos foram submetidos a ensaio biológico in vitro frente às formas intracelulares do Trypanosoma cruzi, com o objetivo de serem futuros precursores no tratamento da doença de Chagas. Dentre os 29 compostos testados 23 compostos foram ativos, sendo que o composto que contém o grupo nitro furano apresentou o CI50= 2,6 μM sendo mais ativo que o fármaco de referência, benznidazol (CI50=3,81 μM). Outros quatro compostos também tiveram resultados promissores contra o Trypanosoma cruzi, com valores de CI50= 8,8, 5,8, 7,6 e 8,3 μM respectivamente. Chagas disease (DC), also known as American trypanosomiasis is classified as a neglected disease by the World Health Organization. A recent survey conducted between 2008 and 2017 has confirmed cases of acute CD in most Brazilian states. However, the largest distribution, approximately 95%, is concentrated in the Northern region. For clinical treatment, only two drugs have been on the market since the 1960s: benznidazole (BZN) and nifurtimox (NFX), both of which are recommended for use in the acute phase and present low cure rates in the chronic phase. Faced with this serious situation, it is of great importance to strengthen research in this area, finding new candidates for drugs that are efficient, especially in the chronic phase to improve the quality of life of those infected and reduce the number of deaths. One class of compounds that has been prominent in Medicinal Chemistry research are the flavanones, also known as chroman-4-ones with a benzene ring at the benzopyran ring position. Their vast array of biological activities include antitumor, antiviral, anti-inflammatory, antioxidant, hormonal, among others. In this study, 28 derivatives of 3-aroyl-flavanones and a tricyclic compound obtained from flavanone were synthesized. All compounds were submitted to in vitro biological assay against the intracellular forms of Trypanosoma cruzi. Of the 29 compounds tested, 23 were active, and the compound containing the nitro furan group presented an IC50 = 2.6 μM being more active than the reference drug, benzonidazole (IC 50 = 3.81 μM). Four other compounds were also promising results against Trypanosoma cruzi, with IC50 values = 8.8, 5.8, 7.6 and 8.3 μM respectively.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Junto ao consumo exacerbado de produtos cada vez mais industrializados, cresce também a preocupação com o descarte pós uso de embalagens e peças já sem utilidade. Neste contexto, a utilização de materiais compósitos biodegradáveis, ganha notoriedade na pesquisa científica mundial. Este trabalho teve o objetivo de analisar a influência da adição da biomassa obtida após a extração do óleo das sementes de Moringa oleifera em compósitos de matrizes termoplásticas. Através da obtenção de corpos de prova de termoplásticos puros e de compósitos com diferentes composições, foi avaliado o comportamento térmico, mecânico e morfológico das amostras. Foi realizado ensaio de tração nos compósitos, bem como a caracterização química e físico-química da biomassa de modo a verificar se o teor de celulose após a extração do óleo é conservado, tendo em vista que o teor de celulose influencia diretamente na resistência da fibra. As amostras foram caracterizadas por Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difratometria de Raios X (XRD), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). A determinação das propriedades térmicas, morfológicas e mecânicas ao final desse trabalho é de extrema validade, pois a substituição de resinas termoplásticas por materiais compósitos tem grande importância na redução de resíduos não biodegradáveis, uma vez que estes geram impactos irreversíveis ao ecossistema do planeta. The exaggerated consumption of industrialized products make increase concern about the disposal after use of packaging and pieces that are no longer useful. In this context, the use of biodegradable composite materials, gained notoriety in the international scientific research. This work aims to analyze the influence of the addition of biomass obtained after extraction of the oil from Moringa oleifera seeds in composite thermoplastic matrices. Specimens of pure thermoplastics and composites with different compositions will be evaluated by thermal, mechanical and morphological behavior of the samples. A tensile test was carried out in the composites as well as the chemical and physico-chemical characterization of biomass in order to verify if the cellulose content after the oil extraction is conserved, considering that the cellulose content directly influences the fiber resistance. The samples were characterized by the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The determination of the thermal, morphological and mechanical properties at the end of this work is extremely valid, since the substitution of thermoplastic resins for composite materials is of great importance in reducing non-biodegradable waste, since they generate irreversible impacts the natural ecosystem.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto. O crescente interesse em processos químicos mais sustentáveis e menos prejudiciais ao meio ambiente tem aumentado a utilização de materiais naturais de baixa ou não toxicidade que sejam capazes de substituir substâncias químicas com boa eficiência. A quitosana é um exemplo de polissacarídeo natural que, devido as suas características como, não toxicidade e biodegradabilidade, tornou-se um material de interesse em diversas áreas de pesquisa. Esse trabalho descreve a síntese dos materiais Q1 e Q2 a partir da modificação química da quitosana com 2-piridinacarboxaldeído e 6-metilpiridina-2-carboxaldeído, respectivamente. O biomaterial Q1 foi utilizado em duas grandes áreas de pesquisa: em engenharia ambiental, como adsorvente alternativo em processos de adsorção de metais pesados em águas contaminadas, e em química fina, como organocatalisadores na síntese de produtos enantiomericamente puros através da catálise assimétrica. O material Q2, assim como Q1, foi empregado em química fina como organocatalisador. A caracterização de Q1 e Q2 foi feita utilizando as técnicas de FTIR e RMN 13C, além disso, Q1 também foi caracterizado pelas técnicas de análise elementar, MEV, EDX, e PCZ. Estudos de adsorção em função do pH, tempo de contato e concentração inicial de adsorvato foram realizados para avaliar a capacidade de adsorção de Q1 tanto para cátions metálicos, quanto para oxiânions, em processos mono e bicomponente. Os dados cinéticos foram modelados por regressão não linear empregando os modelos PPO, PSO e modelo de Corsel. Os dados referentes às isotermas foram modelados empregando as isotermas de Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Sips e RAST-SIPS. Os biomateriais Q1 e Q2 foram utilizados como ligantes na formação de complexos com metais de transição usados como catalisadores em reações assimétricas de Henry. Nesse estudo as variáveis reacionais: tempo, temperatura, utilização de base de Brönsted, tipo de metal de transição e de substrato, foram analisadas a fim de encontrar a condição reacional na qual se tem o maior excesso enantiomérico (ee). As capacidades de adsorção obtidas foram de 1,80 mmol/g para Cu2+ e 3,86 mmol/g para Cr6+, sendo o modelo PSO o que melhor se ajustou aos dados cinéticos e os modelos de Langmuir e Sips os que melhor se ajustaram aos dados da isoterma de Cu2+ e Cr6+, respectivamente. Os estudos de adsorção bicomponente mostraram que Q1 possui capacidade de adsorver cátions e oxiânions em um mesmo sistema, sendo os modelos de Corsel e RAST utilizados para modelar os dados experimentais de cinética e isoterma, respectivamente. Na síntese de compostos enantiomericamente puros, a utilização do complexo Q1-Cu2+ resultou no melhor valor de ee encontrado para a reação entre o nitrometano e o benzaldeído, valor igual a 23%, com 97% de rendimento. O complexo Q2-Cu2+ obteve melhor ee quando utilizado na reação entre o nitrometano e p-metoxibenzaldeído, ee igual a 23% e 40% de rendimento. Growing interest in more sustainable, environmentally friendly chemical processes has increased the use of natural materials of low or non-toxicity that are capable of replacing chemicals with good efficiency. Chitosan is an example of a natural saccharide which, due to its characteristics such as non-toxicity and biodegradability, has become a material of interest in several research areas. This work describes the synthesis of materials Q1 and Q2 from the chemical modification of chitosan with 2-pyridinecaboxaldehyde and 6-methylpyridine-2-carboxaldehyde, respectively, and its use in two major research areas: (1) environmental engineering as an alternative adsorbent in processes of adsorption of heavy metals in contaminated areas, and (2) in fine chemistry as organocatalysts in the synthesis of enantiomerically pure products through asymmetric catalysis. Characterization of Q1 and Q2 was performed using the following techniques: FTIR, NMR, elemental analysis, MEV, EDX, as well as calculation of mass gain and PCZ. Adsorption studies as a function of pH, contact time and initial adsorbate concentrarion were performed to evaluate the adsorption capacity of Q1 for metal cations and oxyanions, in both mono and bicomponent processes. Cinetic data were modeled by nonlinear regression, by applying PPO, PSO and Corsel’s models. Isotherm’s data were modeled by using Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Sips and RAST-SIPS isotherms. In addition to the adsorption studies, Q1 and Q2 were also used as binders in the formation of transition metal complexes that are used as catalysts in Henry’s asymmetric reactions. In this study, reaction variables such as time, temperature, use of Brönsted base, type of transition metal and substrate were analyzed in order to find the reaction condition in which the largest enantiomeric excess (ee) is obtained. We have obtained adsorption capacities of 1,80mmol/g for Cu2+ and 3,86 mmol/g for Cu6+, being PSO model the best fit for the kinetic data. Langmuir and Sips models were the best fit for Cu2+ and Cu6+, respectively. Bicomponent adsorption assays showed that Q1 has the ability to adsorb cations and oxyanions within the same system, being Corsel and RAST models used to obtain kinetic and isotherm experimental data, respectively. In the synthesis of enantiomerically pure compounds, the use of Q1-Cu2+ complex resulted in the best ee value found for the reaction between nitomethane and benzaldehyde, ee = 23%, with 97% yield. For Q2-Cu2+ complex, better ee was obtained for the reaction between nitromethane and p-methoxybenzaldehyde, ee = 23%, with 40% yield.

Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. A contaminação de corpos d’água por efluentes industriais é um crescente problema ambiental, principalmente quando causada por metais pesados, que são tóxicos, não biodegradáveis e bioacumulativos por meio da cadeia alimentar, causando várias doenças. Dessa forma, a remoção destes poluentes dos efluentes industriais se mostra uma preocupação importante. A bioadsorção é um processo de tratamento de águas residuais que tem atraído considerável interesse na remoção deste tipo de contaminante. Neste contexto, o presente trabalho de dissertação visou preparar novos materiais adsorventes para a remoção de íons metálicos em solução aquosa. Foram preparados um adsorvente, a partir da celulose, e outro, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, para serem utilizados na remoção, em regime de batelada, dos metais tóxicos cobre e cobalto em soluções aquosas, idealmente contaminadas. Por meio de reação de oxidação (NaNO2 / H3PO4), foram introduzidas funções ácido carboxílico nas estruturas da celulose (C) e do bagaço de-cana-de açúcar (B1), originando os materiais celulose oxidada (COX) e bagaço de cana - de - açúcar oxidado (BOX1), respectivamente. A oxidação dos materiais foi investigada, considerando o efeito da quantidade de NaNO2 e H3PO4 e do tempo de reação através da análise da porcentagem de ganho de massa (pgm) e perda de massa (ppm) e do número de funções ácidas (nCOOH) introduzidas. As modificações na celulose e no bagaço de cana - de - açúcar foram avaliadas pelas técnicas de FTIR, TGA e PCZ. O estudos de adsorção em batelada foram realizados empregando os metais cobalto(II) e cobre(II). O pH considerado ótimo para os estudos de adsorção foi de 5,5, tanto para o Cu2+ quanto para o Co2+. Para a adsorção de Cu2+ nos dois materiais, o modelo cinético que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo de pseudo segunda ordem e para o íon Co2+ foi o modelo de pseudo primeira ordem. Foram utilizados os modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich e Sips. O COX apresentou capacidade de adsorção máxima (Qmáx) de 74,36 e 41,24 mg/g, para Cu2+ e Co2+, respectivamente, e o BOX1 apresentou Qmáx de 38,07 e 23,64 mg/g para Cu2+ e Co2+, respectivamente. Os estudos de dessorção e readsorção mostraram a potencialidade de reutilização do adsorvente. O parâmetro termodinâmico de adsorção foi determinado a partir da energia livre padrão ΔadsG°, utilizado para discutir o mecanismo de adsorção dos metais em COX e BOX1. Contamination of water bodies by industrial effluents is a growing environmental problem, when caused by heavy metals, since these metals are toxic, non-biodegradable, and bioaccumulative through the food chain, causing various diseases. So, the removal of these pollutants from industrial effluents is shown a major concern. Adsorption is a process of treating wastewater that has attracted considerable interest in the removal of such contaminant. In this context, this dissertation aimed to prepare new adsorbent materials for removal of metal ions in aqueous solution. An adsorbent were prepared from the cellulose, and other, from sugar-cane bagasse, for use in removing, in a batch system, the toxic metals copper and cobalt in aqueous solutions, ideally contaminated. Through oxidation reaction (NaNO2 / H3PO4), carboxylic acid functions were introduced into the cellulose structure (C) and the sugar-cane bagasse (B1), yielding COX and BOX1 materials, respectively. The oxidation of the materials was investigated, considering the effect of the amount of NaNO2 and H3PO4, and the reaction time by analyzing the percentage of weight gain (pwg) and loss of weight (plw) and the number of acid functions (nCOOH) introduced. Changes in cellulose and sugar-cane bagasse were evaluated by FTIR techniques, TGA and PCZ. The batch adsorption studies were conducted employing the cobalt metal (II) and copper (II). The pH considered optimal for the adsorption studies was 5.5 for both Cu2+ and Co2+. For the adsorption of Cu2+ in the two materials, the kinetic model that best fit the experimental data was the model of pseudo second order and the Co2+ ion is the pseudo first order model. The Langmuir isotherm model, Freundlich and Sips were used. COX showed maximum adsorption capacity (Qmax) of 74.36 and 41.24 mg / g, Cu2+ and Co2+, respectively, and BOX1 presented Qmax of 38.07 and 23.64 mg / g for Cu2+ and Co2+, respectively. The adsorption and desorption studies showed the potential reuse of the COX adsorbent. The thermodynamic parameters of adsorption was determined from the standard free energy ΔadsG°, used to discuss the metal adsorption mechanism in COX and BOX1.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. A busca constante de materiais com um conjunto de propriedades melhoradas fez com que as pesquisas sobre compósitos de reforço fibroso fossem impulsionadas. O objetivo deste trabalho foi caracterizar química e fisicamente a fibra da casca da semente da Moringa oleifera e produzir compósitos de PEAD reforçados com diferentes teores de fibras. Essas fibras foram utilizadas in natura e modificadas quimicamente. Posteriormente os compósitos foram preparados na proporção de 90% PEAD e 10% fibra, que atuaram como agente de reforço. As fibras e os compósitos foram caracterizados por TGA, DSC, MEV, FTIR e ensaios mecânicos de resistência à tração. O resultado das análises térmicas mostrou que ocorreu uma diminuição da resistência térmica das fibras mercerizadas e que os compósitos também apresentaram uma redução da estabilidade térmica. A microscopia eletrônica de varredura mostrou que o tratamento de mercerização foi eficiente e também que o processo de produção dos compósitos foi eficaz, uma vez que os mesmos não apresentaram espaços vazios. A partir das micrografias observou-se que o compósito obtido do PEAD com a fibra mercerizada não apresentou boa interface. De acordo as curvas de DSC, a mercerização aumentou a cristalinidade das fibras em função da diminuição da hemicelulose e lignina e da conversão da celulose Iβ para celulose II. Os resultados do ensaio mecânico mostraram que o compósito de PEAD com fibra sem tratamento obteve maior resistência à ruptura e maior módulo elástico e que os dois compósitos de PEAD reforçados com a fibra crua e mercerizada apresentaram maior porcentual de deformação. A partir das análises supracitadas, foram conhecidas as características das fibras utilizadas como reforço e o comportamento dos compósitos de PEAD reforçados com 10% da fibra crua e da fibra mercerizada. A partir dos resultados obtidos concluiu-se que as fibras das cascas da semente da moringa oleifera possuem um grande potencial a ser explorado. Além da importância de se obter um novo material, compósitos produzidos com a utilização de fibras de origem vegetal tem uma significativa importância para o meio ambiente, pois estes compósitos de PEAD/fibra possuirão um tempo de biodegradabilidade inferior comparativamente a materiais de PEAD apenas devido à presença das fibras. The constant search for materials with a set of improved properties made research on fibrous reinforcement composites was boosted. The objective of this work was to characterize chemically and physically the seed husk fiber Moringa oleifera and produce and characterize composite of HDPE reinforced with different fiber content. These fibers were used in natura and chemically modified. Thereafter composites were prepared in a proportion of 90% HDPE and 10% fiber, which acted as a a reinforcing agent. Fibers and composites were characterized by TGA, DSC, SEM, FTIR and mechanical tensile resistance tests. The result of the thermal analysis showed there was a decrease in thermal resistance of mercerized fibers and the composites also showed a decrease in thermal stability. From the micrographs it was observed that the composite obtained of HDPE with mercerized fiber not provided good interface. According DSC curves, the mercerization treatment increased crystallinity of the fibers due to the reduction of hemicellulose and lignin and conversion of cellulose Iβ to cellulose II. The results of the mechanical tests showed that the composite fiber of HDPE with fiber without treatment had higher tensile strength and higher elastic modulus and the two HDPE composites reinforced with raw and mercerized fiber had a higher percentage of deformation. From the above analysis, the characteristics of fibers used as reinforcement were know and the behavior of the composites of HDPE reinforced with 10% of raw fiber and mercerized fiber. From the results it was concluded that the fibers of the seed husks of the Moringa oleifera have great potential to be explored. In addition to the importance of obtaining a new material, composites made with the use of vegetable fibers has significant importance for the environment, because these composite of HDPE/fiber will have a lower biodegradation time compared to material of HDPE due only the presence of fibers.