Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/38150
Type: Dissertação
Title: Estudo termodinâmico dos processos avançados de oxidação utilizando a teoria do funcional da densidade: avaliação de possíveis reações de abstração de átomos de hidrogênio do Tenofovir pelo radical hidroxila
Other Titles: Thermodynamic study of advanced oxidation processes using density functional theory: assessment of possible hydrogen atoms abstraction reactions from Tenofovir by the hydroxyl radical
Authors: Daniel Furst Pessoa
First Advisor: Flávia Cristina Camilo Moura
First Referee: Flávia Cristina Camilo Moura
Second Referee: Dayse Carvalho da Silva Martins
Third Referee: Guilherme Ferreira de Lima
Abstract: Os Processos Avançados de Oxidação, que se caracterizam pela geração de espécies altamente oxidantes, como o radical •OH, estão ganhando cada vez mais projeção em pesquisas científicas. Isso se deve, em especial, pela possibilidade de aplicação no tratamento de efluentes. Os contaminantes presentes no meio aquoso podem ser vários, como corantes têxteis e da indústria alimentícia, de procedência hospitalar, da indústria farmacêutica, ou mesmo compostos inorgânicos como metais pesados. Dentre esses contaminantes, os antirretrovirais se enquadram na categoria de poluentes emergentes, o que aumenta a necessidade de estudos desses compostos. Uma abordagem interessante para analisar o comportamento em solução aquosa de alguns compostos envolvidos nos POA’s, seja o próprio radical •OH ou algum contaminante, é por meio de pesquisas teóricas. Dessa forma, o trabalho proposto foi realizar um estudo teórico para investigar propriedades termodinâmicas, tais como a entropia e energia livre de Gibbs, das espécies envolvidas nesses processos. O radical •OH foi uma das espécies estudadas, assim como a molécula do Tenofovir, como exemplo de um antirretroviral. Os estudos envolveram inicialmente as espécies no estado gasoso e, posteriormente, na presença de água como solvente. Para tanto, foi utilizado o software GAMESS para calcular essas propriedades. As substâncias no estado gasoso e na presença do solvente tiveram suas propriedades obtidas por meio de cálculos DFT, utilizando o funcional híbrido B3LYP. A função de base escolhida para o tenofovir foi o 6-31G (d,p), enquanto que para as demais espécies utilizou-se a base 6-311G (d,p). Adicionalmente, para investigar a influência do solvente e calcular as energias de solvatação dos compostos, empregou-se os modelos PCM e EFP. Foi feito também um estudo termodinâmico da reação entre o Tenofovir e o radical •OH utilizando a abordagem DFT, no nível B3LYP/6-31G. Os cálculos efetuados evidenciaram as propriedades termodinâmicas de algumas espécies envolvidas no processo, além de terem sido capazes de prever a solvatação tanto do OH, quanto do agregado OHH2O e do Tenofovir. Foram capazes de avaliar também a variação da energia de Gibbs envolvida na abstração de átomos de hidrogênio do Tenofovir pelo radical •OH em meio aquoso.
Abstract: Advanced Oxidation Processes, which are characterized by the generation of highly oxidizing species, such as the •OH radical, are gaining more and more prominence in scientific research. This is due, in particular, to the possibility of application in the treatment of effluents. The contaminants present in the aqueous medium can be various, such as textile dyes and food industry, hospitals, from the pharmaceutical industry or even inorganic compounds such as heavy metals. Among these contaminants, antiretrovirals fall into the category of emerging pollutants, which increases the need for studies on these compounds. An interesting approach to analyze the behavior in aqueous solution of some compounds involved in the POA's, such as the •OH radical itself or some contaminant, is through theoretical research. Thus, the proposed work was to carry out a theoretical study to investigate thermodynamic properties, such as Gibbs entropy and free energy, of the species involved in these processes. The •OH radical was one of the species studied, as well as the Tenofovir molecule, as an example of an antiretroviral. The studies initially involved the species in the gaseous state and later in the presence of water as a solvent. For that, the GAMESS software was used to calculate these properties. The substances in the gaseous state and in the presence of the solvent had their properties obtained through DFT calculations, using the hybrid functional B3LYP. The base function chosen for Tenofovir was 6-31G (d, p), while for the other species the base 6-311G (d, p) was used. Additionally, to investigate the influence of the solvent and calculate the solvation energies of the compounds, the PCM and EFP models were used. A thermodynamic study of the reaction between tenofovir and the •OH radical was also carried out using the DFT approach, at the B3LYP / 6-31G level. The calculations performed showed the thermodynamic properties of some species involved in the process, in addition to being able to predict the solvation of both •OH, OH-H2O aggregate and Tenofovir. They were also able to evaluate the variation of Gibbs energy involved in the abstraction of hydrogen atoms from Tenofovir by the radical •OH in aqueous medium.
Subject: Físico-química
Termodinâmica estatística
Funcionais de densidade
Oxidação
Medicamentos Degradação
Poluentes
Águas residuais
Purificação
Oxidação
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/38150
Issue Date: 9-Jun-2021
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