Quimiossensores cromogênicos baseados em iminas fenólicas para a detecção de aminas alifáticas em meio aquoso

Abstract

As aminas são compostos orgânicos bastante conhecidos na literatura, apresentam aplicações nas áreas industrial, ambiental e farmacêutica. O desenvolvimento de metodologias simplificadas na forma de dispositivos ópticos capazes de detectar aminas, é de grande importância. Nesta Tese quatro iminas foram sintetizadas e aplicadas como quimiossensores cromogênicos para detecção de alquilaminas e de um fármaco, a lidocaína em meio aquoso. Os compostos apresentam em sua estrutura molecular o grupo 5-nitrotiofen-2-il aceitador de elétrons e fenóis como grupos doadores de elétrons e os quimiossensores foram usados numa estratégia ácido-base. Os fenóis são incolores em água, mas sua desprotonação pelas alquilaminas gera os fenolatos coloridos correspondentes, que podem ser usados para detectar esses analitos. A presença ou a ausência do surfactante, o brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB), foi investigada em meio aquoso. A presença de CTAB gera um deslocamento batocrômico da banda pericrômica dos fenolatos, indicando que os compostos são transferidos para o interior menos polar das micelas. Na presença de CTAB a estabilidade das bases conjugadas dos compostos é aumentada, enquanto ocorre diminuição do pKa dos fenóis, favorecendo a atuação deles como quimiossensores. Os resultados obtidos foram explicados de acordo com um modelo que considera a estrutura molecular do quimiossensor, a micropolaridade do meio e a basicidade da amina. Os ensaios de titulação foram obtidos e forneceram limites de detecção da ordem de 10?6?10?7 mol L-1, dependendo das condições experimentais e da natureza do quimiossensor. As aplicações foram realizadas com quimiossensores cromogênicos adsorvidos em tiras de papel para detectar alquilaminas na água e na fase de vapor. Os compostos também foram utilizados em solução para a quantificação da lidocaína em água. Assim, a versatilidade dos compostos estudados permite pensar em seu uso em aplicações simplificadas para a detecção de alquilaminas e lidocaína.

Abstract: Amines are organic compounds well known in the literature, have applications in industrial, environmental, and pharmaceutical areas. The development of simplified methodologies used in optical devices capable of detecting amines is of great importance. In this Thesis, four imines were synthesized and applied as chromogenic chemosensors for the detection of alquilaminas and a drug, lidocaine in aqueous medium. The compounds have in their molecular structure 5-nitrothiophen-2-yl electron acceptor group and phenols as electron donor groups, and the chemosensors were used in an acid-base strategy. Phenols are colorless in water, but their deprotonation by alkylamines generates the corresponding colored phenolates, which can be used to detect these analytes. The presence or absence of surfactant, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), was investigated in aqueous medium. The presence of CTAB generates a bathochromic displacement of the perichromic band of the fenolatos, indicating that the compounds are transferred into the less polar interior of the micelles. In the presence of CTAB, the stability of the conjugated bases of the compounds is increased, while there is a decrease in the pKa of phenols, favoring their performance as chemosensors. The results obtained were explained according to a model that considers the molecular structure of the chemosensor, the micropolarity of the medium and the basicity of the amine. The titration tests were obtained and provided detection limits in the order of 10-6?10-7 mol L-1, depending on the experimental conditions and the nature of the chemosensor. The applications were carried out with chromogenic chemosensors adsorbed on paper strips to detect alkylamines in water and in the vapor phase. The compounds were also used in a solution for the quantification of lidocaine in water. Thus, the versatility of the studied compounds allows us to think about their use in simplified applications for the detection of alkylamines and lidocaine.