Investigation of reaction mechanisms by electrospray ionization mass spectrometry: characterization of intermediates in the degradation of phenol by a novel iron/magnetite/hydrogen peroxide heterogeneous oxidation system

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Ferro é um elemento versátil que forma várias fases com diferentes estados de oxidação e estruturas, tais como Fe 0 , FeO, Fe 3 O 4 , γ-Fe 2 O 3 , α-Fe 2 O 3 e FeOOH. Todas estas fases têm propriedades físico-químicas únicas que podem ser usadas para diferentes aplicações. Neste trabalho, descreve-se o uso de diferentes compostos de ferro, sintéticos e também naturais ou de rejeitos, em aplicações ambientais e tecnológicas. Duas áreas principais de pesquisa são descritas. A primeira é relacionada às estratégias para aumentar a reatividade de fases de ferro pela formação de compósitos Fe 0 /Fe óxido e pela introdução de novos metais na estrutura de óxidos de ferro para promover novas reações superficiais. A segunda área de pesquisa é o uso das propriedades magnéticas de algumas fases de ferro para produzir materiais magnéticos versáteis com aplicações focadas em adsorção, catálise e emulsões.Iron is a versatile element forming several phases with different oxidation states and structures, such as Fe 0 , FeO, Fe 3 O 4 , γ-Fe 2 O 3 , α-Fe 2 O 3 and FeOOH. All these phases have unique physicochemical properties which can be used for different applications. In this work, it is described the use of different iron compounds, synthetic and also from natural and waste sources, in environmental and technological applications. Two main research areas are described. The first one is related to strategies to increase the reactivity of Fe phases, mainly by the formation of Fe 0 /iron oxide composites and by the introduction of new metals in the iron oxide structure to promote new surface reactions. The second area is the use of the magnetic properties of some iron phases to produce versatile magnetic materials with focus in adsorption, catalysis and emulsions.

Section: Use Of Iron Phases and Heterogeneous Fenton Systemsmentioning

confidence: 99%

Iron: a versatile element to produce materials for environmental applications

Teixeira¹,

Tristão²,

Araújo³

et al. 2012

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“…We also used high performance liquid chromatography (HPLC), ultraviolet spectroscopy (UV), and total organic carbon (TOC) analyses to collect additional data on substrate degradation rates and mineralization and to investigate the presence of residual organic compounds in the aqueous solutions. 24 …”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Monitoring of β-blockers ozone degradation via electrospray ionization mass spectrometry

Quispe¹,

Nachtigall²,

Fonseca³

et al. 2011

As estruturas dos produtos de degradação mediada por ozônio de diferentes compostos farmacêuticos foram estudadas. Uma completa degradação do nadolol foi observada nas condições empregadas após 100 min. Os produtos de degradação obtidos nas soluções aquosas foram caracterizados por espectrometria de massas com ionização por electrospray (ESI-MS e ESI-MS/MS). O mecanismo proposto para a degradação consiste inicialmente do ataque de ozônio ao grupo amino da anilina formando nitro compostos, seguida de uma série de processos oxidativos. Monitoramento por ESI-MS(/MS) mostrou que a degradação de atenolol (ATE) e acebutolol (ACE) por ozônio ocorrem via um mecanismo similar ao do nadolol.The structures of intermediate products of ozone degradation of different pharmaceutical compounds have been studied. Under the conditions employed, complete ozone degradation of nadolol was achieved after 100 min. The degradation products obtained in aqueous solution were characterized by electrospray ionization mass (and tandem mass) spectrometry (ESI-MS and ESI-MS/MS). The proposed mechanism for degradation, ozone attacks at the aniline amino group giving rise to nitro compounds and further degradation occurs via a series of oxidative processes. Continuous online monitoring by ESI-MS(/MS) with high accuracy mass measurements showed that ozone degradation of atenolol (ATE) and acebutolol (ACE) occurs via mechanisms similar to that of nadolol.

“…[30][31][32][33][34][35][36][37][38][39][40] In these inquiries, the information provided by the MS (the m/z values of the ionic species) and MS/MS data (the fragmentation profiles of a given mass-selected ion) are meticulously evaluated aiming to propose chemical structures of products (and in some cases transient intermediates) likely formed in the condensed phase. 41 The identification of by-products arising from oxidative treatments, which can be more risky than the own precursors indeed, 42 is an important point that must be taken into consideration for the evaluation of the overall performance of a given process. Therefore, several studies have been conducted aiming to identify products formed by the ozonation of ethinylestradiol (1) in aqueous medium.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Ozonation of ethinylestradiol in aqueous-methanolic solution: direct monitoring by electrospray ionization mass spectrometry

Vieira¹,

Nascentes²,

Augusti³

2010

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A ozonólise do etinilestradiol (1), um hormônio sintético esteroidal, numa solução de água/metanol foi investigada. Análises por HPLC-UV revelaram que o hormônio foi completamente consumido, tanto em pH 5 quanto 8, após um tempo reacional de 20 min. O monitoramento por espectrometria de massas com ionização electrospray no modo negativo (ESI(-)-MS) revelou o contínuo consumo de 1 (detectado em sua forma desprotonada, [1 -H] -, de m/z 295), concomitantemente com o aparecimento de produtos de oxidação. Estruturas químicas foram propostas para tais produtos com base nos dados de MS (valores de m/z) e MS/MS (padrões de fragmentação dos ânions). Estes dados, em associação com conhecimento sobre a reatividade de moléculas orgânicas frente ao ozônio em solução aquosa, foram avaliados e uma rota reacional inédita para a ozonização do etinilestradiol foi sugerida. Assim, como primeira etapa nesta sequência reacional propôs-se uma adição 1,3-dipolar do ozônio sobre o anel fenólico de 1 para gerar o produto di-hidroxilado 2 (detectado como [2 -H] -de m/z 311). A perda de acetileno como o único canal de dissociação de [2 -H] -confirmou que a hidroxilação ocorreu no anel fenólico e não na porção acetilênica de 1. Oxidações subsequentes foram propostas para explicar a formação de outros produtos, todos eles contendo o grupo funcional COOH (como verificado pela dissociação das respectivas moléculas desprotonadas através da perda característica de CO 2 ). Os dados de ESI(-)-MS também revelaram diferenças notáveis entre as reações conduzidas em pH 5 e 8, i.e., em meios levemente ácido e básico, respectivamente.The ozonolysis of ethinylestradiol (1), a synthetic steroidal estrogen, in an aqueous-methanolic solution was investigated. HPLC-UV analyses revealed that 1 was completely consumed after a 20 min reaction time either at pH 5 or 8. ESI(-)-MS (electrospray ionization mass spectrometry in the negative ion mode) monitoring also revealed the continuous consumption of 1 (detected as [1 -H] -of m/z 295) concomitantly with the emergence of oxidation products. Chemical structures were proposed for these products based on the data of MS and MS/MS (the m/z values and fragmentation profiles of the anionic specie, respectively). These data, in conjunction with the well-established knowledge about the reactivity of organic molecules toward ozone in aqueous solution, were evaluated and an unprecedented reaction route for the ozonation of 1 could thus be suggested. Hence, the first step in this reaction sequence was ascribed to involve a 1,3-dipolar cycloaddition of ozone at the phenolic ring of 1 yielding the di-hydroxylated product 2 (detected as [2 -H] -of m/z 311). The loss of acetylene as the unique dissociation channel for [2 -H] -thus confirmed that such hydroxylation occurred at the phenolic ring rather than the acetylenic moiety of 1. Subsequent oxidations were proposed to be the origin of a number of other products, all of them bearing the COOH functionally (this was verified by the characteristic loss of CO 2 during the...