Estudo e caracterização de novos quimiossensores iônicos

Abstract

O presente trabalho trata do uso de ligantes específicos construídos para sensoriar ânions e cátions de cunho ambiental e no âmbito econômico/industrial. Para este fim, diversas moléculas estão sendo estudadas e utilizadas pelo grupo para interagir via ligações não-covalentes, como as ligações de hidrogênio, com espécies tóxicas aniônicos e catiônicas. Associadas a estas, grupos orgânicos específicos, principalmente hidrazidas e derivados estão sendo estudados para esta aplicação e, futuramente, acoplá-los à matriz calix[4]areno para aumentar o potencial de interação, bem como na construção de um sensor mais específico ou com tamanho de cavidade mais adequada para o analito. Neste trabalho, está sendo apresentado o desenvolvimento de um sensor sensível e seletivo para os ânions F- , Ac- , CO3 2- , CrO4 2- e PO4 3- . O trabalho engloba a síntese e caracterização do ligante 4-bromo-N'-(2-bromoacetil)benzohidrazida, a determinação do pKa deste ligante e a avaliação das constantes de associação com os ânions F - , Ac- , CO3 2- , CrO4 2- e PO4 3- , via ligações de hidrogênio, demonstrando alta capacidade sensora. Para as constantes de associação foram observados os valores de 5,0 x 104 , 9,7 x 104 , 1,0 x 104 , 9,0 x 104 e 1,4 x 104 mol dm3 , respectivamente para os ânions fluoreto, acetato, carbonato, fosfato e cromato. Os parâmetros analíticos mostram que os limites de detecção (LOD) para todos os ânions encontram-se na faixa de 10-8 a 10-6 mol dm-3 , mostrando uma alta sensibilidade do sensor para as interações em questão. Foi obtido um valor de 9,7 para o pKa do ligante, indicando que as condições utilizadas nos experimentos se encontram abaixo deste valor. A seletividade deste ligante a estes ânions foi observada frente a diversos íons interferentes, mostrando que a interação do ligante com o fluoreto sofre alguma interferência quando na presença de cloreto.

This project aims to work with specific ligands built to sense anions and cations of an environmental and the economic/industrial scope. Several molecules are being studied and used to interact via non-covalent bonds, such as hydrogen bonds with anionic and cationic toxic species. Specific organic groups, mainly hydrazides and derivatives, are being studied for this application and, in the future, coupling them to the calix[4]arene matrix to the building of a more specific sensor for increasing the interaction, including cavity size most suitable for the analyte. In this work, developing a sensitive and selective sensor for anions F- , Ac- , CO3 2- , CrO4 2- and PO4 3- is presented. The work includes the synthesis and characterization of the 4-Bromo-N'-(2-bromoacethyl)benzohydrazide ligand, the pKa ligand's determination, and the association constants evaluation with the anions F- , Ac- , CO3 2- , CrO4 2- and PO4 3- , via hydrogen bonds, showing high sensing capacity. For the association constants, 5.0 x 104 , 9.7 x 104 , 1.0 x 104 , 9.0 x 104 , and 1.4 x 104 mol dm3 values were observed for the fluoride, acetate, carbonate, phosphate, and chromate, respectively. The analytical parameters show the limit of detection (LOD) for all anions in the range of 108 to 106 mol dm-3 , showing the sensor's high sensitivity for all interactions. A value of 9.7 was obtained for the ligand's pKa, indicating that the experiments' conditions are under this value. This ligand's selectivity to these anions was observed against several interfering ions, showing that the ligand's interaction with the fluoride undergoes some interference when in the presence of chloride.