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Erick Soares Lins Seminários I IQ-UnB 22/02/2013.

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1 Erick Soares Lins Seminários I IQ-UnB 22/02/2013

2 Introdução: Conceitos Aplicações – Fatores operacionais Discussão de trabalhos Conclusão SUMÁRIO

3 Derivatização Transformar quimicamente a substância objeto da análise de maneira a permitir ou facilitar sua detecção ou sua separação dos demais constituintes da matriz. D. A. Skoog, F. J. Holler, T. A. Nieman in Principles of Instrumental Analysis (Ed.: Brooks/Cole), Thomson Learning, New Delhi, 1998, pp. 746 INTRODUÇÃO

4 Objetivos: Maior Sensibilidade – introdução de cromóforos ou fluoróforos na molécula; geração de um novo composto de resposta mais intensa Maior Seletividade – uso de reação de derivatização específica, que altere somente o composto de interesse em uma matriz complexa Lores, M.; Cabaleiro, O.; Cela, R.; Trends in analytical Chemistry 1999, v. 18 no. 6, 392. INTRODUÇÃO

5 Janela Fotoquímica: 200 a 800 nm Adaptado de UVABC’s (http://www.uvabcs.com/index.php) Fotoderivatização / Derivatização Fotoquímica - Radiação eletromagnética INTRODUÇÃO

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7 AB hνhν [AB]* [AB]**, AB + CD* (transferência de energia intra ou intermolecular) +M AB + M* (“quenching”: energia dissipada por M na forma vibracional ou translacional) AB + h ν (luminescência) [AB]∙ + + e - (fotoionização) BA (isomerização) ABE, AE+B (reação direta) A + B (dissociação intramolecular) +E Fedorowski, J.; LaCourse, W. R.; Analytica Chimica Acta 2010, 657, 1. Cavicchioli, A.; Gutz, I. G. R.; Quím. Nova 2003, vol.26 no. 6, 913. INTRODUÇÃO

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9 DetecçãoAnalitosMatrizesTéc.Ref. UVNaftodiantronasExtratos fitofarmacêuticos HPLC Schmidt, A.H., J. Chromatogr. A, 2003, 181 BusulfanPlasma, águaHPLC Jenke, A. et al. J. Chromatogr. B, 2004, 805, 147 FluorescênciaSulindac e metabólitos SoroHPLC Siluveru, M., Stewart, J. Chromatogr. B, 1995, 673, 91 RofecoxibPlasmaHPLC Woolf, E., Fu, I., Matuszewski, B, J. Chromatogr. B, 1999, 730, 91 AflatoxinasAmendoim, pistache, figos HPLC Papadopoulou-Bouraoui, A. et al., J. AOAC Int., 2002, 85, 411 AflatoxinasFarinhas de cereais SPME-HPLC Quinto, M. et al., J. Chromatogr. A, 2009, 1216 (49), 8636 Pesticidas Organofosforados Água, vegetais, grãos HPLC Perez-Ruiz, T. et al., Anal. Chim. Acta, 2005, 540, 383 APLICAÇÃO Tabela 1. Exemplos de aplicações utilizando fotoderivatização

10 Fatores Relacionados Comprimento de onda λ = 253,7nm Potência da lâmpada (W) Tempo de Exposição (s, min) pH Catalisadores APLICAÇÃO

11 Lâmpadas Tabela 2. Características de Fotoreatores e suas aplicações (adaptado de Lores et al.). LâmpadaControle de Temperatura MétodoRef. Hg, 175W Média Pressão ArDeterminação de metais traço por meio de Complexos de Zn(II), Ni(II), Cu(II) e Hg(II) com n-butil-2- naftilmetilditiocarbamato por HPLC Shih, Y.T., Carr, P.W., Anal. Chim. Acta, 1984, 159, 211 Hg, 10W Baixa Pressão VentoinhaDeterminação de compostos polifenólicos (22 álcoois e 12 aldeídos) por HPLC Cela, R. et al., J. Chromatogr., 1992, 626, 117 Xe, 150W Alta Pressão Ar pressurizado Determinação de 5 alcalóides do Ergot por HPLC Scholten, A.H.M.T, Frei, R.W., J. Chromatogr., 1979, 176, 349 Arco de Xe Estudo de fotodegradação de PCDDs em fase gasosa Sivils, L.D. et al., J. Chromatogr., 1994, 688, 221 APLICAÇÃO

12 Fotoreatores comerciais Fotos: PHo TOCHEMICAL R EACTOR FOR E NHANCED D ETECTION TM Lâmpada: vapor de Hg, baixa pressão Bobina de Reação: PTFE Lâmpada: UV 254nm, 8W Bobina de Reação: PTFE ICT Beam-Boost TM Photochemical Unit APLICAÇÃO

13 Henry Joshua, Presented at the Satellite Workshop to the Gordon Conference on Mycotoxins and Phycotoxins "Advances in Detection Methods for Fungal and Algal Toxins." June 17-19, APLICAÇÃO

14 Lab-made Fedorowski, J.; LaCourse, W. R.; Analytica Chimica Acta 2010, 657, 1. APLICAÇÃO Bobina (Quartzo, PTFE) ventoinha Parede reflexiva Lâmpada UV

15 Potência da lâmpada Fedorowski, J.; LaCourse, W. R.; Analytica Chimica Acta 2010, 657, 1. Lores, M.; Cabaleiro, O.; Cela, R.; Trends in analytical Chemistry 1999, v. 18 no. 6, 392. APLICAÇÃO

16 Tempo de exposição – Vantagens diretas: menor tempo total de análise, menor consumo de reagentes Tempo otimizado aplicaçãoMétodoRef. 15sN-nitrosaminas em água Quimiluminescência (luminol) Kodamatani, H. et al., J. Chromatogr. A, 2009, 1216, 92 30sN-nitrosaminas em carnes Quimiluminescência (tris(2,2-bipiridil) Ru(III)) Perez-Ruiz, T. et al., Anal. Chim. Acta, 2005, 541, 69 10minHemoglobina bovina Espectrofotométrico Pan, L. et al., J. PLOSOne, 2012, 7(8), e ,4 minDON em TrigoEletroquímico (HPLC-hv-EC) Selavka, CM et al., J Chromatogr. Sci., 1990, 28 (2), 76 APLICAÇÃO

17 Princípio de Grothus-Draper – A luz deve ser absorvida por um composto para que uma reação fotoquímica ocorra. Princípio de Stark-Einstein (Lei da Fotoequivalência) – Para cada fóton absorvido por um sistema químico, somente uma molécula é ativada para reação posterior. MICHIGAN STATE UNIVERSITY. Photochemistry. Disponível em: FOTO-REAÇÕES: RENDIMENTO QUÂNTICO

18 MICHIGAN STATE UNIVERSITY. Photochemistry. Disponível em: Nível energético quase coincidente com uma Quebra de ligação FOTO-REAÇÕES: RENDIMENTO QUÂNTICO

19 Rendimento Quântico: – Número de mols de reagente consumidos, ou de produto formado, por einstein de luz monocromática absorvida – 1 einstein corresponde a 1 mol de fótons Lee, C.; Choi, W.; Yoon, J.; Environ. Sci. Technol. 2005, 39, L – caminho óptico da célula I – fluxo de fótons absorvidos pelo NDMA t – tempo de exposição à radiação UV0 FOTO-REAÇÕES: RENDIMENTO QUÂNTICO

20 Influência de Espécies Oxigenadas Reativas Pan, L. et al., PLOSOne, 2012, 7 (8), e44142 Discutir isto????

21 pH – Diferentes produtos pretendidos Kodamatani, H. et al., J. Chromatogr. A, 2009, 1216, 92 Lee, C.; Choi, W.; Yoon, J.; Environ. Sci. Technol. 2005, 39, (B): carreador, 10mM tampão borato; tempo radiação UV 15s; N-nitrosodietanolamina, (○); N- nitrosodimetilamina, (●); N-nitrosomorfolina, (□); e N-nitrosopirrolidina, (■). Background level (Δ). VARIAÇÃO DE pH

22 Catalisadores – TiO 2 (anatase) – Disponível comercialmente – Utilizado em processos de degradação fotolíticas de contaminantes ambientais Kaufman, A. D.; Kissinger, P. T.; Jones, J. E.; Analytica Chimica Acta 1997, 356, 177. CATALISADORES Atividade fotocatalítica de reator de Teflon revestido com TiO 2 p25: (○) reator revestido com TiO2 p25 em potencial aplicado de.1000mV vs. Ag/AgCl; (●) reator não revestido, potencial aplicado de.1000mV vs. Ag/AgCl; (∆) reator revestido com TiO2 p25 em potencial aplicado de.600mV vs. Ag/AgCl;(▼) reator não revestido em potencial aplicado de.600mV vs. Ag/AgCl. Cada ponto representa a soma das correntes máximas dos produtos detectados no tempo de fotólise.

23 Fotoquimicamente estável Quimicamente estável em uma ampla faixa de pH Insolúvel em água Possível imobilização sobre sólidos Baixo custo Não danoso ao ambiente Mecanismos oxidativos – geração de radicais hidroxila a partir de água e hidróxido adsorvidos CATALISADORES Kaufman, A. D.; Kissinger, P. T.; Jones, J. E.; Analytica Chimica Acta 1997, 356, 177. Geração de radicais hidroxila a partir de oxigênio adsorvido

24 Determinação de N-nitrosaminas em produtos cárneos – Automated flow-injection spectrophotometric determination of nitrosamines in solid food samples Luque-Pérez, E.; Ríos, A.; Valcárcel, M., Fresenius J. Anal. Chem., 2001, 371, 891. Carcinogênicas Presença em alimentos (cozimento), cosméticos, fumaça de tabaco, solo, águas superficiais etc. Resultantes das reações entre óxidos nítricos ou NO 2 - e aminas secundárias Regulamentação (águas): Canadá – 9ng/L (NDMA), EUA – 10ng/L (NDMA, NDEA, NDPA) APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

25 Detecção colorimétrica (Reação de Griess) N-nitrosaminas: – UV λ=253,7nm – excitação de orbitais tipo n →π* e protonação – Geração do ânion radical NO ● da molécula – reação de Griess – Geração de um íon diazônio e, posteriormente, um composto Azo detectável espectrofotometricamente, com cromóforo absorvendo em λ=540nm. Esta reação é específica para a espécie derivatizada. Peter Griess, APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

26 Método resumido Extração – amostras em água a o C (agitação por 5min) Filtração 1 Resfriamento (banho de gelo) Filtração 2 Coluna de troca iônica – retenção de íons NO 2 - e NO 3 - eventualmente presentes na amostra (interferentes) Exposição à radiação UV (254nm) Mistura com reagente de Griess Detecção – absorbância a 542nm APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

27 1) APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS 2)

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29 FotoderivatizaçãoDerivatização Química Escopo testadoNDMANPRO, NTHZC, NSAR, NHPRO, NMU, NMA DetecçãoColorimétricaTEA (Quimiluminescência – óxido nítrico) EtapasExtração, Filtração, Resfriamento, Troca iônica, UV, adição de NED/SAM Homogeneização com Acetonitrila; Centrif., Adição de KI, Ác. Sulfâmico/H 2 SO 4 ; Decantação, Aquecimento 70 o C, Resfriamento Quantidade de amostra necessária 2g10g Faixa de trabalho0,8 – 500 ng/mL0,7-17 ppm Recuperação média95,4-106,0%65,9% Fiddler, W., Pensabene, J.W., Doerr, R.C., J. of AOAC Int., 1995, 78(6), 1435 APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS FIA!

30 Discussão Avaliação de condições ótimas de: vazão, pH, tempo de exposição, Concentração do reagente de Griess Não foram estudadas diferentes potências da lâmpada UV Não foi avaliado o desempenho da coluna de troca iônica, nem referenciado trabalho anterior Não é feita menção a possíveis problemas ao FIA (aquecimento excessivo da lâmpada, formação de bolhas) Não é mencionado limite regulamentar (Projeto NDMA em produtos cárneos: 3mg/kg – China) Validação: Apenas desvio padrão das replicatas das fortificações, recuperação em 4 níveis e faixa linear. APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

31 Determinação dos isômeros de Resveratrol e Piceid em vinho – Post-column on-line photochemical derivatization for the direct isocratic-LC-FLD analysis of resveratrol and piceid isomers in wine Durán-Merás, I.; Galeano-Díaz, T.; Airado-Rodríguez, D.; Food Chemistry, 2008, vol. 109 no. 4, 825 Resveratrol: Estilbeno produzido por plantas em reação a infecção fúngica ou stress abiótico (por ex. contaminação por metais pesados) Ligado à redução dos riscos de doenças cardíacas (ingestão regular de vinho) APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

32 Método resumido Não há etapa de preparo de amostra Separação cromatográfica (HPLC, C18, isocrát. 15 o C, fase móvel = CH 3 CN: H 3 PO 4 (0,04%) 18:82 v/v, 0.9mL/min) Fotoderivatização: tubo PTFE 3m enrolado em lâmpada de Xe 4W Detecção Fluorescência 364nm (λ exc = 260nm) Radiação muito intensa impede a determinação da razão isomérica APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

33 Discutir isto????

34 A) Lâmpada desligada ( _ ) e lâmpada ligada (... ) B) Padrões de t- Resveratrol e t-Piceid ( _ ); Amostra de vinho fortificada com os dois analitos(... ) APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

35 Comparação Ratola, N., Faria, J. L., and Alves, A., Food Technol. Biotechnol., 2004, 42 (2) 125 Preparo: etapas LLE e SPE HPLC-UV, sem derivatização Determinação unicamente de trans-resveratrol CV ~ 30% (extrações independentes de uma mesma amostra) Faixa linear não informada LD = 0,06mg/L (contra 0,0012 μ g/mL de Duran-Merás et al.) APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

36 Discussão Otimização das condições cromatográficas Frequência analítica: 4 amostras em 35min Possibilidade de identificação dos isômeros A validação do método contempla apenas: Precisão inter-dia, linearidade, LD e LQ Não detalha quais são os foto-produtos (FR e FP1, FP2) Não há limite regulatório, embora sintomas de overdose sejam conhecidos Exposição à luz solar produz os isômeros cis APLICAÇÃO: DISCUSSÃO DE TRABALHOS

37 Derivatização Fotoquímica – Redução de custos – Versatilidade – Controle das condições experimentais – Estudo interdisciplinar CONCLUSÃO

38 D. A. Skoog, F. J. Holler, T. A. Nieman in Principles of Instrumental Analysis (Ed.: Brooks/Cole), Thomson Learning, New Delhi, 1998, pp. 746 Lores, M.; Cabaleiro, O.; Cela, R.; Trends in analytical Chemistry 1999, v. 18 no. 6, 392. Lingeman, H; Underberg, W. J. M.; in Detection-Oriented Derivatization Techniques in Liquid Chromatography (Ed.: Lingeman, H; Underberg, W. J. M.), Marcel Dekker, New York, 1990, cap. 1 J. Ruzicka, E. H. Hansen, in Flow Injection Analysis (Ed.: J. D. Winefordner), John Wiley & Sons, New York, 1988, vol. 62, pp Fedorowski, J.; LaCourse, W. R.; Analytica Chimica Acta 2010, 657, 1. Krull, I. S.; Ding, X. D.; Selavka, C.; Bratin, K.; Forcier, G.; J. Forensic Sci. 1984, vol. 29 no. 2, 449. Cavicchioli, A.; Gutz, I. G. R.; Quím. Nova 2003, vol.26 no. 6, 913. D. C. Harris in Análise Química Quantitativa (Ed.: W. H. Freeman and Company), W. H. Freeman and Company, New York e Basingstoke, 1999, pp MICHIGAN STATE UNIVERSITY. Photochemistry. Disponível em: Acesso em: 02janeiro2013 Liu, H.; Krull, I. S.; Kaufman, A.; Aruda, W. O.; Kissinger, P. T.; Current Separations, 1997, 16:2, 37. Luque-Pérez, E.; Ríos, A.; Valcárcel, M.. Fresenius J Anal Chem, 2001, 371, 891. REFERÊNCIAS

39 Jurado-Sanchez, B.; Ballesteros, E.; Gallego, M.; Talanta 2007, 73, 498. Ding, X. D.; Krull, I. S.; J. Agr. Food Chem., 1984, 32, 622 Pacheco, W. F.; Batalha, J. A. L.; de Oliveira, C. C.; Aucelio, R. Q.; Talanta 2008, 74, Lee, C.; Choi, W.; Yoon, J.; Environ. Sci. Technol. 2005, 39, Kaufman, A. D.; Kissinger, P. T.; Jones, J. E.; Analytica Chimica Acta 1997, 356, 177. G. Roloff in Degradação do hormônio estradiol por eletrólise, fotólise e fotocatálise - Dissertação apresentada ao Instituto de Química de São Carlos (Orientador: Prod. Dr. Germano Tremiliosi Filho) Universidade de São Paulo, São Carlos, 2007, pp Y. L. Chow in The Chemistry of Functional Groups Supplement F: The Chemistry of amino, nitroso and nitro compounds and their derivatives (Ed.: S. Patai), John Wiley & Sons, Binghantom, 1982, vol. 1, pp Ivanov, V. M.; Journal of Analytical Chemistry 2004, vol. 59 no. 10, Held, P., An Introduction to Reactive Oxygen Species, BioTek Application Guide, 2012 Kim, M.; Stripeikis, J.; Iñón, F.; Tudino, M.; Talanta 2007, 72, Durán-Merás, I.; Galeano-Díaz, T.; Airado-Rodríguez, D.; Food Chemistry, 2008, vol. 109 no. 4, 825 UVABC’S

40 Obrigado Erick Soares Lins Seminários I IQ-UnB


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