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BR102012033512B1 - USE OF 2H-HOLE DERIVED MOLECULES [3,2-B] BENZOPIRAN-2-ONAS, FLUORESCENT, AS FUEL MARKERS FOR ADULTERATION DETECTION - Google Patents

USE OF 2H-HOLE DERIVED MOLECULES [3,2-B] BENZOPIRAN-2-ONAS, FLUORESCENT, AS FUEL MARKERS FOR ADULTERATION DETECTION Download PDF

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BR102012033512B1
BR102012033512B1 BR102012033512-3A BR102012033512A BR102012033512B1 BR 102012033512 B1 BR102012033512 B1 BR 102012033512B1 BR 102012033512 A BR102012033512 A BR 102012033512A BR 102012033512 B1 BR102012033512 B1 BR 102012033512B1
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BR
Brazil
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adulteration
markers
fuel
benzopyran
marker
Prior art date
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BR102012033512-3A
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Portuguese (pt)
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BR102012033512A2 (en
Inventor
Edvaldo Pereira Queiroz Junior
Caio Costa Oliveira
Leonardo Sena Gomes Teixeira
Otelício Bispo Dos Santos
Sérgio Telles De Oliva
Silvio Do Desterro Cunha
Tainara Bispo Araújo
Original Assignee
Universidade Federal Da Bahia
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Filing date
Publication date
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Abstract

aplicação de moléculas derivadas de 2h-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas, fluorescentes, como marcadores de combustíveis para identificação de adulteração. o trabalho a seguir consiste no resumo para a apresentação da proposta de patente para marcadores fluorescentes em combustíveis líquidos de automotores, (gasolina, óleo diesel e álcool) utilizando se da técnica de espectrofotometria de fluorescência. a marcação de combustíveis no brasil é aplicada para a personalização do produto, como identificação do fabricante ou fornecedor (distribuidor, bandeira); como também, no intuito de identificação de adulteração destes - um problema que ainda atinge todo o país e traz muitos prejuízos econômicos, tanto para o consumidor como para a união. atualmente, a metodologia aplicada oficialmente pela agência nacional do petróleo, gás natural e biocombustíveis (anp - resolução anp nº 13, de 9 de junho de 2009; resolução anp no 3, de 19 de janeiro de 2011) para a identificação de adulteração da gasolina utiliza a técnica de cromatografia gasosa para análise de marcadores que, se presentes nesta, constata a adulteração através de uso de solventes marcados. esta metodologia apresenta alguns aspectos desfavoráveis, como a pesada logística para coleta de amostras e a utilização da cromatografia gasosa que é uma técnica cara, lenta, precisando de técnicos altamente capacitados e laboratórios especializados e identifica apenas alguns tipos de adulteração. a técnica proposta para identificação de adulteração de combustíveis, a espectrofotometria de fluorescência com novas moléculas fluorescentes, apresenta as vantagens de ser mais barata, mais robusta e poder identificar qualquer tipo de adulteração e ser feita no local da amostragem. palavras chave: combustível líquido, marcador, adulteração, análiseapplication of molecules derived from 2h-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones, fluorescent, as fuel markers for identification of adulteration. the following work consists of the summary for the presentation of the patent proposal for fluorescent markers in automotive liquid fuels (gasoline, diesel oil and alcohol) using the fluorescence spectrophotometry technique. fuel marking in brazil is applied for product customization, such as identification of the manufacturer or supplier (distributor, flag); as well, in order to identify adulteration of these - a problem that still affects the whole country and brings many economic losses, both for the consumer and for the union. currently, the methodology officially applied by the national oil, natural gas and biofuels agency (anp - resolution anp no. 13, of June 9, 2009; resolution anp no. 3, of January 19, 2011) for the identification of gasoline adulteration uses the gas chromatography technique for analysis of markers that, if present in it, verifies adulteration through the use of marked solvents. this methodology presents some unfavorable aspects, such as the heavy logistics for collecting samples and the use of gas chromatography, which is an expensive, slow technique, requiring highly trained technicians and specialized laboratories and identifies only some types of adulteration. the proposed technique for identifying fuel adulteration, fluorescence spectrophotometry with new fluorescent molecules, has the advantages of being cheaper, more robust and able to identify any type of adulteration and be carried out at the sampling site. Keywords: liquid fuel, marker, adulteration, analysis

Description

USO DE MOLÉCULAS DERIVADAS DE 2H-FURO[3,2-B]BENZOPIRAN-2-ONAS, FLUORESCENTES, COMO MARCADORES DE COMBUSTÍVEIS PARA DETECÇÃO DE ADULTERAÇÃOUSE OF 2H-HOLE DERIVED MOLECULES [3,2-B] BENZOPIRAN-2-ONAS, FLUORESCENT, AS FUEL MARKERS FOR ADULTERATION DETECTION Campo da InvençãoField of the Invention

A presente invenção trata do uso de moléculas poliaromáticas,derivadas do2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas (Figura 1), contendo um anel derivado do furano e com substituintes (ex.: fenila e halogênios), na marcação de combustíveis líquidos e solventes derivados de petróleo,paradetecção de possível adulteração desses combustíveis, utilizando-se da técnica de espectrofotometria de fluorescência para detecção dessas moléculas.The present invention deals with the use of polyaromatic molecules, derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones (Figure 1), containing a furan-derived ring and with substituents (eg, phenyl and halogens), in marking of liquid fuels and petroleum-based solvents, detection of possible adulteration of these fuels, using the fluorescence spectrophotometry technique to detect these molecules.

Mais especificamente,no uso de moléculas derivadas do 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas como marcadoresde gasolina, óleo diesel (com ou sem biodiesel) e álcool etílico hidratado, utilizados como combustíveis automotivos,e na identificação de adulteração destes combustíveis, utilizando-se da técnica de espectrofotometria de fluorescência para detecção destas moléculas.More specifically, in the use of molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones as markers of gasoline, diesel oil (with or without biodiesel) and hydrated ethyl alcohol, used as automotive fuels, and in the identification of adulteration of these fuels, using the fluorescence spectrophotometry technique to detect these molecules.

A presente invenção diz respeito a um método para preparação e detecção de marcadores para combustíveis automotivos e solventes derivados de petróleo, a partir do uso destes compostos orgânicos fluorescentes, nunca usados como este tipo de marcador, que, quando adicionados à amostra de combustível ou solventes usados como adulterantes, poderão ser detectados, através de método espectrofotométrico de fluorescência. O marcador, puro ou em solução, é adicionado ao combustível ou solvente petroquímico em quantidade suficiente para corresponder a uma concentração final na ordem deppm, como normalmente preconizado pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).The present invention relates to a method for preparing and detecting markers for automotive fuels and petroleum-based solvents, using these fluorescent organic compounds, never used as this type of marker, which, when added to the fuel or solvent sample used as adulterants, they can be detected using a fluorescence spectrophotometric method. The marker, pure or in solution, is added to the fuel or petrochemical solvent in sufficient quantity to correspond to a final concentration in the order of ppm, as normally recommended by the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP).

Neste sentido, a presente invenção engloba as seguintes etapas:

  • I- Desenvolvimento do método analítico espectrofluorimétrico para detecção e quantificação destes marcadores nos combustíveis.
  • II- Avaliação da intensidade da fluorescênciados respectivos marcadores nos combustíveis (álcool etílico hidratado, gasolina e óleo diesel) através das curvas analíticas;
  • III- Avaliação da intensidade da fluorescência dos respectivos marcadores nos combustíveis (álcool etílico hidratado, gasolina e óleo diesel), através das curvas analíticas,após a adulteração deste combustíveis.
In this sense, the present invention encompasses the following steps:
  • I- Development of the analytical spectrofluorimetric method for detecting and quantifying these markers in fuels.
  • II- Evaluation of the fluorescence intensity of the respective markers in the fuels (hydrated ethyl alcohol, gasoline and diesel oil) through the analytical curves;
  • III- Evaluation of the fluorescence intensity of the respective markers in the fuels (hydrated ethyl alcohol, gasoline and diesel oil), through the analytical curves, after the adulteration of these fuels.

A metodologia utilizada levou em conta os requisitos da aplicação da técnica de espectrofotometria de fluorescência molecular, de forma a se determinar os comprimentos de onda (λ) de absorção e emissão específicos para cada marcador.The methodology used took into account the requirements of the application of the molecular fluorescence spectrophotometry technique, in order to determine the specific absorption and emission wavelengths (λ) for each marker.

Fundamentos da InvençãoFundamentals of the Invention

No Brasil, a adulteração dos combustíveis é um problema bastante recorrente e relevante, gerando prejuízos não só para o consumidor, em termos de desempenho e avariasdo motor, como também, para o meio ambiente (devido ao aumento de emissão de poluentes, em consequência da redução da qualidade do combustível) e parao país, em termos de sonegação na arrecadação de impostos, devido à adulteração pela adição de solventes com menor incidência fiscal, prejudicando a arrecadação pelos governos. O monitoramento da qualidade dos combustíveis é realizado pela ANP que atua, desde 2002, na fiscalização e monitoramento dos combustíveis no Brasil, onde se efetuam amostragens periódicas nos postos de combustíveis, em todo o país, estratificado em cada estado, por regiões definidas, e as amostras são levadas aos laboratórios credenciados, para análises, exigindo uma logística de estrutura e transporte bastante complexa e dispendiosa.In Brazil, adulteration of fuels is a very recurrent and relevant problem, generating losses not only for the consumer, in terms of engine performance and damage, but also for the environment (due to the increase in pollutant emissions, as a result of reduction of fuel quality) and for the country, in terms of tax collection evasion, due to adulteration by the addition of solvents with less tax impact, damaging the collection by governments. Monitoring of fuel quality is carried out by the ANP, which has been operating, since 2002, in the inspection and monitoring of fuels in Brazil, where periodic samplings are carried out at gas stations throughout the country, stratified in each state, by defined regions, and the samples are taken to accredited laboratories for analysis, requiring a very complex and expensive logistics structure and transportation.

São utilizados, oficialmente, marcadores para identificação de “bandeiras” de distribuidores de combustíveis e marcadores em solventes para possibilitar a caracterização da adulteração dos combustíveis, geralmente identificáveis pela técnica de cromatografia (ANP). Nesta invenção, aplicamos moléculas derivadas de 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas, com substituintes fenila e halogênios, na marcação de combustíveis líquidos e solventes, para a detecção de possível adulteração desses combustíveis, utilizando-se da técnica de espectrofotometria de fluorescência .Officially, markers are used to identify “flags” of fuel distributors and markers in solvents to enable the characterization of adulteration of fuels, generally identifiable by the chromatography technique (ANP). In this invention, we apply molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones, with phenyl and halogen substituents, in the marking of liquid fuels and solvents, for the detection of possible adulteration of these fuels, using the fluorescence spectrophotometry technique.

Técnica relacionadaRelated technique

Diversos tipos de marcadores já foram desenvolvidos para os hidrocarbonetos, entre eles, benzaldeídos (Use of Benzaldehydes to Mark hydrocarbons BG101156 (A) 1997-08-29), o 'beta' dicarbonil ou orto-hidroxicarbonil aromáticos,os leucotriarilmetanos (Use of Leucotriarylmethanes for marking hydrocarbons MX9700119 (A) 1997-04-30; MX9700116 (A) 1998-01-31), as ftalocianinas e as naftalocianinas livres e complexadas, compostos de aminas aromáticas e pigmentos ácidos (U.S. Patent No. 5. 525.516; Method for tagging petroleum products, 1996), os derivados do morfolino (YU181180 (A) 1985), etc.Several types of markers have already been developed for hydrocarbons, including benzaldehydes (Use of Benzaldehydes to Mark hydrocarbons BG101156 (A) 1997-08-29), aromatic 'beta' dicarbonyl or orthohydroxycarbonyl, leucotriarylmethanes (Use of Leucotriarylmethanes for marking hydrocarbons MX9700119 (A) 1997-04-30; MX9700116 (A) 1998-01-31), free and complexed phthalocyanines and naphthalocyanines, composed of aromatic amines and acid pigments (US Patent No. 5,525,516; Method for tagging petroleum products, 1996), derivatives of morpholino (YU181180 (A) 1985), etc.

Existem diversas técnicas aplicadas para identificação de marcação de derivados de petróleo e combustíveis. A seguir, serão apresentadas as principais técnicas e marcadores e as considerações respectivas.There are several techniques applied to identify the marking of petroleum products and fuels. Next, the main techniques and markers and the respective considerations will be presented.

Diversas formas de marcação de combustíveis e petrolíferos são realizadas pelo desenvolvimento de cor. A rodamina B é usada no desenvolvimento de cor em sílica para detectar adulteração em gasolinas, patente Method for determining adulteration of gasolines US5358873 (A) 1994-10-25. Como também, o uso de dois agentes, como na patente Method for the marking of mineral oil US2004110302 (A1) ,10/06/2004 e na patente Marker for petroleum products and Method for marking and detecting petroleum produtcs KR20020033033 (A) 2002-05-04, usando derivado bisfenilisobenzofuranona e um derivado tetra-alquilamônio. Em outros casos, a cor é desenvolvida através da extração ácida ou básica: Method for detecting acid- and base-extractable markers EP0887644 (A1) 1998-12-30. Uma forma não muito comum é a marcação por adição de um marcador solúvel e de baixa evaporação que será detectado no resíduo de evaporação da gasolina, como na patente Tagging materials for gasoline US5512066 (A) 1996-04-30. Também são utilizadas as técnicas de extração em fase sólida, com formação de complexo corado para detecção de adulteração de gasolina, US19890326720; como também, extração em fase líquida, com reação cromofórica para marcação de combustíveis de petróleo, patente Processo para preparação de uma solução de solvente imiscível em água, combustível de petróleo marcado com um composto e processo para marcar um combustível de petróleo PI9701916-0 B1, 23/04/1997.Various forms of marking fuel and oil are carried out by color development. Rhodamine B is used in the development of color on silica to detect adulteration in gasolines, Method for determining adulteration of gasolines US5358873 (A) 1994-10-25. As well as, the use of two agents, as in the Method for the marking of mineral oil patent US2004110302 (A1), 06/10/2004 and in the patent Marker for petroleum products and Method for marking and detecting petroleum products KR20020033033 (A) 2002- 05-04, using a bisphenylisobenzofuranone derivative and a tetraalkylammonium derivative. In other cases, color is developed through acid or basic extraction: Method for detecting acid- and base-extractable markers EP0887644 (A1) 1998-12-30. A not very common way is the marking by adding a soluble and low evaporation marker that will be detected in the gasoline evaporation residue, as in the patent Tagging materials for gasoline US5512066 (A) 1996-04-30. Solid phase extraction techniques are also used, with formation of a colored complex to detect gasoline adulteration, US19890326720; as well as extraction in liquid phase, with chromophoric reaction for marking petroleum fuels, patent Process for preparing a solution of water immiscible solvent, petroleum fuel marked with a compound and process for marking an oil fuel PI9701916-0 B1 , 04/23/1997.

A espectrofotometria UV/Vis é uma técnica também bastante utilizada para identificação de marcação de petrolíferos e combustíveis, aqui representada pelas patentes:Method for marking liquid hydrocarbons CN1504739 (A) 2004-06-16, antraquinona, como marcador; os compostos pyrazinoporphyrazine com máximo de absorção de 700 nm e 900 nm KR20040007273 (A) 2004-01-24; Marcador derivado de dicetonas para combustíveis derivados do petróleo e álcoois combustíveis PI0803126-6 A2, 08/07/2008; as dicetonas como combustíveis, Traçador químico para marcação de combustíveis automotivos líquidos e método de quantificação do traçador PI0801672-0, 04/06/2008; Marcador para gasolina automotiva e método de preparação, detecção e quantificação do marcador para gasolina automotiva PI0702092-9, 29/03/2007.UV / Vis spectrophotometry is also a technique widely used to identify the marking of oil and fuels, represented by the patents here: Method for marking liquid hydrocarbons CN1504739 (A) 2004-06-16, anthraquinone, as a marker; pyrazinoporphyrazine compounds with maximum absorption of 700 nm and 900 nm KR20040007273 (A) 2004-01-24; Dicetone-derived marker for petroleum-based fuels and combustible alcohols PI0803126-6 A2, 07/08/2008; diketones as fuels, Chemical tracer for marking liquid automotive fuels and tracer quantification method PI0801672-0, 06/04/2008; Automotive gasoline marker and method of preparation, detection and quantification of automotive gasoline marker PI0702092-9, 03/29/2007.

A técnica de espectrofotometria na região do infravermelho também é aplicada para detecção de marcação de derivados petrolíferos. As patentes Method and Apparatus for marking and identifying liquids KR20010020591, 2001-03-15; Sistema para detecção de combustível adulterado por método óptico a capacitivo e equipamento PI0800351-3 A2, 10/03/2008; Processo para marcação de hidrocarboneto líquido, composição marcadora para identificação de hidrocarboneto líquido, processo para auxiliar na identificação do referido líquido, bem como, aparelho para auxiliar nessa identificação PI9810639-2 B1 30/06/1998, apresentam um sistema com dois agentes, para análise de marcação de combustíveis, utilizando-se a razão das concentrações desses marcadores. As ftalocianinas e as naftalocianinas livres e complexadas, compostos de aminas aromáticas e pigmentos absorvem na região entre 600 e 1200nm (U.S. Patent No. 5.723,338; Tagging hydrocarbons for subsequent identification, 1998; U.S. Patent No.5.843.783; Tagging hydrocarbons for subsequent identification, 1998) e podem ser identificadas por espectroscopia na região do infravermelho (U.S. Patent No.6.340.745. As ftalocianinas metálicas (IA), (des) naftalocianinas metalizada (IB), complexos de Niditioleno (IC), CPDS aminium. (ID) de aminas aromáticas, corantes methin (IE) ou corantes azuleno-aquaric ácido (IF) , patente Use of compounds which absorb and/or fluoresce in the IR region as markers for liquids ZA9305300 (A) 199501-23, são úteis para distinguir óleo combustível de óleo diesel com absorção bastante forte no na região do infravermelho, para permitir a detecção com fotômetros padrões.The technique of spectrophotometry in the infrared region is also applied for the detection of petroleum derivatives marking. The Method and Apparatus for marking and identifying liquids patents KR20010020591, 2001-03-15; System for detection of adulterated fuel by optical to capacitive method and equipment PI0800351-3 A2, 10/03/2008; Process for marking liquid hydrocarbon, marker composition for identifying liquid hydrocarbon, process to assist in the identification of said liquid, as well as apparatus to assist in that identification PI9810639-2 B1 06/30/1998, present a system with two agents, for analysis of fuel marking, using the ratio of the concentrations of these markers. Phthalocyanines and free and complex naphthalocyanines, composed of aromatic amines and pigments absorb in the region between 600 and 1200nm (US Patent No. 5,723,338; Tagging hydrocarbons for subsequent identification, 1998; US Patent No.5,843,783; Tagging hydrocarbons for subsequent identification, 1998) and can be identified by spectroscopy in the infrared region (US Patent No.6.340.745. Metallic phthalocyanines (IA), metallized (de) naphthalocyanines (IB), Nidithiolene complexes (IC), CPDS aminium. (ID) of aromatic amines, methin dyes (IE) or azulene-aquaric acid dyes (IF), patent Use of compounds which absorb and / or fluoresce in the IR region as markers for liquids ZA9305300 (A) 199501-23, are useful to distinguish fuel oil from diesel oil with very strong absorption in the infrared region, to allow detection with standard photometers.

A técnica de espectrometria de massa também está presente entre as técnicas aplicadas na identificação de adulteração de gasolina, acoplada à técnica de cromatografia; mas, também, diretamente na identificação de marcação de solventes. Exemplos de patentes: Processo para identificação de gasolinas adulteradas por solventes de detecção de marcadores químicos por espectrometria de massas com ionização à pressão atmosférica PI0503345-4 10/05/2005 e Um sensor sensível e seletivo para a detecção “In situ” de adulteração da gasolina com solventes PI0307653-9 A2 28/01/2003.The mass spectrometry technique is also present among the techniques applied in the identification of gasoline adulteration, coupled with the chromatography technique; but also directly in the identification of solvent marking. Examples of patents: Process for the identification of gasolines adulterated by solvents for the detection of chemical markers by mass spectrometry with atmospheric pressure ionization PI0503345-4 10/05/2005 e A sensitive and selective sensor for the “In situ” detection of adulteration of gasoline with solvents PI0307653-9 A2 28/01/2003.

Outras técnicas alternativas que utilizam diversas propriedades físico-químicas e outras, como impedância, radiofrequência, densidade e massa específica, RMN (Ressonância Magnética Nuclear), condutividade elétrica, etc, para identificação de marcação de derivados de petróleo aparecem em patentes como: PI0703564-0 A2; PI0204519-2; MU8200991-0; PI0605247-9; PI0105205-5 A2; PI0800351-3 A2, respectivamente. Outra forma também não muito comum é a formação de polímeros (polimerização) Polymerizable dyes as taggants US6007744 (A).Other alternative techniques that use several physical-chemical and other properties, such as impedance, radiofrequency, density and specific mass, NMR (Nuclear Magnetic Resonance), electrical conductivity, etc., for the identification of petroleum derivatives marking appear in patents such as: PI0703564- 0 A2; PI0204519-2; MU8200991-0; PI0605247-9; PI0105205-5 A2; PI0800351-3 A2, respectively. Another form that is not very common is the formation of polymers (polymerization) Polymerizable dyes as taggants US6007744 (A).

Marcadores fluorescentes para diversos líquidos, ftalocianina, naftalocianina, complexos níquel-ditioleno, compostos amino de aminas aromáticas, corantes metinoazuleno, corantes ácidos metinoazulenoesquaric e cianina, são apresentados, respectivamente, nas patentes NO20003811 (A), US5998211 (A), US5804447 (A), ZA9508247 (A), 1996-04-24 e PI0005843-2 A2. A fluorescência dos marcadores, nos líquidos, pode ser estimulada por meio de um laser de semicondutor ou um diodo de semicondutor, por estes terem um comprimento de onda de emissão de máximo na região gama (U.S. Patent No. 5.998.211; Use of compounds which absorb and/or fluoresce in the IR region as markers for liquids, 1999).Fluorescent markers for various liquids, phthalocyanine, naphthalocyanine, nickel-dithiolene complexes, amino compounds of aromatic amines, metinoazulene dyes, metinoazulenoesquaric and cyanine acid dyes, are presented, respectively, in the patents NO20003811 (A), US5998211 (A), US5808247 (A) ), ZA9508247 (A), 1996-04-24 and PI0005843-2 A2. The fluorescence of the markers in liquids can be stimulated by means of a semiconductor laser or a semiconductor diode, as they have a maximum emission wavelength in the gamma region (US Patent No. 5,998,211; Use of compounds which absorb and / or fluoresce in the IR region as markers for liquids, 1999).

Existem patentes já registradas utilizando-se da fluorescência para indicação de marcação de petrolíferos ou combustíveis US5879946 (A). A patente JP2009507782 (A) apresenta grupos ésteres, com dupla ligação,na marcação de derivados de petróleo; porém, precisa de um segundo agente para desenvolvimento da fluorescência, como também ocorre na patente GR3034049 (T3). Forfinas ou derivados de porfirina fluorescentes também aparecem como marcadores de gasolina ou óleo mineral, patente GB2354070 (A).Um caso interessante é o de um marcador que pode ser detectado através da medição da fluorescência gerada a partir da hidrólise seletiva do éster, por ação enzimática, patente US2004092738 (A1).There are patents already registered using fluorescence to indicate the marking of petroleum or fuel US5879946 (A). JP2009507782 (A) discloses ester groups, with double bond, in the marking of petroleum derivatives; however, it needs a second agent for the development of fluorescence, as also occurs in the patent GR3034049 (T3). Phosphines or fluorescent porphyrin derivatives also appear as gasoline or mineral oil markers, patent GB2354070 (A). An interesting case is that of a marker that can be detected by measuring the fluorescence generated from the selective ester hydrolysis, by action enzyme, US2004092738 (A1) patent.

Entretanto, algumas considerações devem ser feitas em relação às diversas metodologias apresentadas para a identificação de adulteração. Os principais marcadores e métodos usando a espectrofotometria de absorção molecular UV-Visível, geralmente necessitam de uma etapa de extração com um solvente orgânico ou até por reação química com compostos inorgânicos. Muitas vezes, o solvente utilizado na extração apresenta elevada toxidez (U.S. Patent N° 5.755.832, Fuel additive concentrate containing tagging material,1998; U.S. Patent N° 6.482.651, Aromatic esters for marking or tagging petroleum products, 2002), além de requerer muita manipulação por parte do técnico analista.However, some considerations must be made in relation to the various methodologies presented for the identification of tampering. The main markers and methods using UV-Visible molecular absorption spectrophotometry, generally require an extraction step with an organic solvent or even by chemical reaction with inorganic compounds. Often, the solvent used in the extraction has high toxicity (US Patent No. 5,755,832, Fuel additive concentrate containing tagging material, 1998; US Patent No. 6,482,651, Aromatic esters for marking or tagging petroleum products, 2002), in addition to require a lot of manipulation on the part of the technical analyst.

Alguns marcadores orgânicos contendo grupos das hidroxiftaleínas, como a fenolftaleína, por exemplo, teve o uso proposto em 1994, como marcador de combustível pela Agência de Proteção Ambiental norte-americana; contudo a tentativa foi mal sucedida devido ao fato da fenolftaleína apresentar solubilidade inadequada em derivados de petróleo, levando a uma cristalização parcial no combustível e por ser particularmente sensível à alcalinidade, o que dificulta a sua extração dos combustíveis de petróleo. A timolftaleína e a cresolftaleína também foram propostos como marcadores, através da adição aos combustíveis numa faixa preferencial de 0,5 a 100 ppm (U.S. Patent N°.6,002,056; Colorsless petroleum markers, 1999) e um reagente para promover um desenvolvimento de cor; porém,para a quantificação desse marcador, usa-se a espectrofotometria de absorção molecular na região do visível, que demanda de um certo tempo, em virtude do pré-tratamento necessário, além domarcador apresentar toxidez ao organismo humano.Some organic markers containing groups of hydroxiftaleins, such as phenolphthalein, for example, had the use proposed in 1994, as a fuel marker by the North American Environmental Protection Agency; however, the attempt was unsuccessful due to the fact that phenolphthalein has inadequate solubility in petroleum products, leading to partial crystallization in the fuel and because it is particularly sensitive to alkalinity, which makes it difficult to extract petroleum fuels. Thymolphthalein and cresolphthalein have also been proposed as markers, by adding fuels in a preferred range of 0.5 to 100 ppm (U.S. Patent No. 6,002,056; Colorsless petroleum markers, 1999) and a reagent to promote color development; however, for the quantification of this marker, molecular absorption spectrophotometry is used in the visible region, which requires a certain amount of time, due to the necessary pre-treatment, in addition to the marker presenting toxicity to the human organism.

Também são encontradas substâncias radioativas e uma variedade de marcadores levemente coloridos ou incolores, que necessitam de reagentes seletivos para produzir derivados intensamente coloridos. Os marcadores radioativos, (U.S. Patent N° 3.682.187; U.S. Patent N° 3.687.148; U.S. Patent N° 6.808.542, Photoluminescent markers and methods for detection of such markers, 2004; U.S. Patent N° 6.312.958, Method for marking liquids with at least two marker substances and method for detecting them, 2001, EP 1.191.084, Colorless petroleum marker dyes, 2002), em particular, não têm sido bem aceitos, devido à necessidade de se trabalhar com equipamentos especiais e manejo preventivo, para evitar ocorrências de distúrbios fisiológicos humanos.Radioactive substances and a variety of slightly colored or colorless markers are also found, which require selective reagents to produce intensely colored derivatives. Radioactive markers, (US Patent No. 3,682,187; US Patent No. 3,687,148; US Patent No. 6,808,542, Photoluminescent markers and methods for detection of such markers, 2004; US Patent No. 6,312,958, Method for marking liquids with at least two marker substances and method for detecting them, 2001, EP 1,191,084, Colorless petroleum marker dyes, 2002), in particular, have not been well accepted due to the need to work with special equipment and handling preventive, to avoid occurrences of human physiological disorders.

Existem também propostas de uso de mais de um marcador simultaneamente na gasolina. Neste caso, as distribuições de massas moleculares dos marcadores não devem ser sobrepostas, cada um deles deve estar presente em concentrações abaixo de 1 ppm no combustível, e não devem vaporizar ou decompor em temperaturas abaixo de 120°C. Como exemplo, tem-se os copolímeros (U.S. Patents N° 3.682.187 e N° 3.687.148) de alta massa molecular.There are also proposals to use more than one marker simultaneously in gasoline. In this case, the molecular mass distributions of the markers must not be superimposed, each of them must be present in concentrations below 1 ppm in the fuel, and must not vaporize or decompose at temperatures below 120 ° C. As an example, we have the copolymers (U.S. Patents No. 3,682,187 and No. 3,687,148) of high molecular weight.

A necessidade de se utilizar um cromatógrafo ou outro dispositivo de separação dificulta o procedimento, pelo custo da técnica analítica e pelo tempo dedicado à mesma (US Patent No. 5.710.046; Tagging hydrocarbons for subsequent identification, 1998). Outro grande problema está relacionado ao fato da escala de absorção de um marcador sobrepor a do outro marcador.The need to use a chromatograph or other separation device makes the procedure difficult, due to the cost of the analytical technique and the time dedicated to it (US Patent No. 5,710,046; Tagging hydrocarbons for subsequent identification, 1998). Another major problem is related to the fact that the absorption scale of one marker overlaps that of the other marker.

Os fenilazofenóis (U.S. Patent N° 5,156,653; Silent markers for petroleum, method of tagging, and method of detection, 1992) podem ser detectados após uma extração utilizando uma solução alcalina forte. A cor desenvolvida pelos marcadores é instável e pouco intensa, reduzindo a possibilidade de boas determinações quantitativas com equipamentos de campo simples, tornando obrigatório o uso de equipamentos sofisticados.Phenylazophenols (U.S. Patent No. 5,156,653; Silent markers for petroleum, method of tagging, and method of detection, 1992) can be detected after extraction using a strong alkaline solution. The color developed by the markers is unstable and not very intense, reducing the possibility of good quantitative determinations with simple field equipment, making the use of sophisticated equipment mandatory.

Marcadores amínicos para gasolina, constituídos por compostos nitrogenados (Polisobutilamina, Poli(oxialquileno) aminocarbamato, Polibutenosuccinimida), chamados de aditivos concentrados, além da necessidade de um solvente, ao menos precisam de uma outra substância com função marcadora em quantidade suficiente para que possa ser detectada (U.S. Patent No.5,755,832; Fuel additive concentrate containing tagging material, 1998). O marcador naftilamínico selecionado consiste no (naftilamino)-(naftilamino)-propano 1-(4-morfolino)-3-alfa e (naftilamino)-(naftilamino)-propano 1-(4-morfolino)-3-beta.Amine markers for gasoline, consisting of nitrogenous compounds (Polysobutylamine, Poly (oxyalkylene) aminocarbamate, Polybutenesuccinimide), called concentrated additives, in addition to the need for a solvent, at least they need another substance with a sufficient marker function so that detected (US Patent No.5,755,832; Fuel additive concentrate containing tagging material, 1998). The naphthylamine marker selected consists of (naphthylamino) - (naphthylamino) -propane 1- (4-morpholino) -3-alpha and (naphthylamino) - (naphthylamino) -propane 1- (4-morpholino) -3-beta.

Em outros casos, para detectar violações da marca registrada, o fabricante do marcador recomenda um nível típico de concentração por volta de 20 ppm. Entretanto, os custos do marcador e dos reagentes para estes níveis de concentração são relativamente caros e podem ser proibitivos para muitas aplicações (U.S. Patent No.5,229,298; Method of analyzing marker dye concentrations in liquids, 1993).In other cases, to detect trademark violations, the marker manufacturer recommends a typical concentration level of around 20 ppm. However, the costs of the marker and reagents for these concentration levels are relatively expensive and can be prohibitive for many applications (U.S. Patent No.5,229,298; Method of analyzing marker dye concentrations in liquids, 1993).

Os marcadores diazo, outro exemplo de marcadores utilizados em derivados de petróleo (U.S. Patent No.4,049,393; Colored Petroleum-Derived Product, 1977), apresentam a dificuldade de sua extração da matriz para uma posterior quantificação e identificação dos mesmos (U.S. Patent N°3,862,120; Disazo Dye Resistant to Adsorption, 1972).Diazo markers, another example of markers used in petroleum products (US Patent No.4,049,393; Colored Petroleum-Derived Product, 1977), present the difficulty of extracting them from the matrix for later quantification and identification (US Patent N ° 3,862,120; Disazo Dye Resistant to Adsorption, 1972).

O furfural, quinizarina e difenilamina (U.S. Patent No 4.735.631, Colored petroleum markers, 1988; Kalligeros, S. et al; Fuel adulteration Issues in Greece, 2003) são exemplos de marcadores bastantes utilizados. Entretanto, esses não têm sido aceitos em países ocidentais por requererem equipamento especial e medidas de precaução associadas com seu controle para uso em combustíveis. A quinizarina e difenilamina são marcadores bastante sensíveis, com procedimentos de detecção simples, mas têm a desvantagem de baixa solubilidade em solventes apolares.Furfural, quinizarin and diphenylamine (U.S. Patent No. 4,735,631, Colored petroleum markers, 1988; Kalligeros, S. et al; Fuel adulteration Issues in Greece, 2003) are examples of widely used markers. However, these have not been accepted in Western countries as they require special equipment and precautionary measures associated with their control for use in fuels. Quinizarin and diphenylamine are very sensitive markers, with simple detection procedures, but they have the disadvantage of low solubility in nonpolar solvents.

Atualmente, a metodologia aplicada oficialmente no Brasil pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP - Resolução ANP n° 13, de 9 de junho de 2009; Resolução ANP No 3, de 19 de janeiro de 2011) para a identificação de adulteração da gasolina utiliza a técnica de cromatografia gasosa para análise de marcadores que, se presentes nesta, constata a adulteração através de uso de solventes marcados. A cromatografia também é aplicada nas patentes U.S. Patent N° 5.229.298 Method of analyzing marker dye concentrations in liquids,\993 e Phthalocyanine and use of phthalocyanine as a marking agent, 2002. Esta metodologia apresenta alguns aspectos desfavoráveis:

  • a - requer pessoal técnico bastante especializado, pois a técnica exige bastante capacitação; como também, os equipamentos e insumos são bastante caros, além da análise demandar um tempo relativamente grande e geralmente ser realizada apenas em laboratórios especializados;
  • b - grande dificuldade de ser aplicada em campo;
  • c - a metodologia identifica apenas alguns tipos de solventes que também são empregados comumente como adulterantes e por isso são marcados para possibilitar a identificação da adulteração.
Currently, the methodology officially applied in Brazil by the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP - Resolution ANP No. 13, of June 9, 2009; Resolution ANP No. 3, of January 19, 2011) for the identification of adulteration of gasoline uses the gas chromatography technique for analysis of markers which, if present in it, verifies adulteration through the use of marked solvents. Chromatography is also applied in US Patent No. 5,229,298 Method of analyzing marker dye concentrations in liquids, \ 993 and Phthalocyanine and use of phthalocyanine as a marking agent, 2002. This methodology has some unfavorable aspects:
  • a - requires highly specialized technical personnel, as the technique requires a lot of training; as well, equipment and supplies are quite expensive, in addition to the analysis taking a relatively long time and generally being carried out only in specialized laboratories;
  • b - great difficulty to be applied in the field;
  • c - the methodology identifies only some types of solvents that are also commonly used as adulterants and therefore are marked to enable the identification of adulteration.

Como visto, a identificação oficial do adulterante de combustíveis, no Brasil, apresenta dificuldades devido a técnica empregada e a restritiva aplicação devido ao fato de apenas alguns solventes serem marcados e possíveis de identificação.As seen, the official identification of the fuel adulterant in Brazil presents difficulties due to the technique used and the restrictive application due to the fact that only a few solvents are marked and possible to be identified.

Sumário da invençãoSummary of the invention

As moléculas orgânicas fluorescentes derivadas da 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas, de anéis poliaromáticos substituídos, sintetizadas em um processo simples que utiliza a água como solvente, podem ser usadas diretamente nos combustíveis, ou adicionadas na forma de soluções, em concentrações ppm ou ppb, como marcadores para detecção rápida da adulteração dos combustíveis em loco, através da técnica analítica de espectrofotometria de fluorescência. Além disso, possibilita a custódia das amostras de combustível por um longo período para reanálises posteriores, devido a grande estabilidade desses aditivos (marcadores).The fluorescent organic molecules derived from the 2H-hole [3,2-b] benzopyran-2-ones, from substituted polyaromatic rings, synthesized in a simple process that uses water as a solvent, can be used directly in fuels, or added in the form of solutions, in ppm or ppb concentrations, as markers for quick detection of adulteration of fuels in loco, through the analytical technique of fluorescence spectrophotometry. In addition, it allows the custody of fuel samples for a long period for later reanalysis, due to the great stability of these additives (markers).

Essas moléculas poliaromáticas, sintetizadas no laboratório do Departamento de Química Orgânica do Instituto de Química da Universidade Federal da Bahia, apresentam alto grau de fluorescência. Assim, foram aplicadas na preparação de curvas analíticas relacionando as concentrações e as respectivas fluorescências dessas nos combustíveis gasolina, óleo diesel e álcool combustível, como matrizes. Ficou constatado que amostras dos combustíveis marcados por estas moléculas, e que foram adulteradas posteriormente, apresentavam intensidade de fluorescências diferentes das amostras marcadas originais.These polyaromatic molecules, synthesized in the laboratory of the Department of Organic Chemistry of the Institute of Chemistry at the Federal University of Bahia, have a high degree of fluorescence. Thus, they were applied in the preparation of analytical curves relating the concentrations and their respective fluorescences in gasoline, diesel oil and fuel alcohol, as matrices. It was found that samples of the fuels marked by these molecules, and which were later adulterated, had different fluorescence intensity than the original marked samples.

Breve descrição das FigurasBrief description of the Figures

A Figura 1 mostra a estrutura geral das moléculas derivadas da 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas. A Figura 2 apresenta a curva analítica do marcador 1-bromo-2-iodo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona em álcool, relacionando a concentração e intensidade de fluorescência. A Figura 3 apresenta a curva analítica do marcador 1-bromo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona em gasolina, relacionando a concentração e intensidade de fluorescência. A Figura 4 apresenta a curva analítica do marcador 1-fenil-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona em diesel, relacionando a concentração e intensidade de fluorescência.
A Figura 5 apresenta a curva analítica da adulteração do álcool marcado (com 1 ppm de 1-bromo-2-iodo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com água e intensidade de fluorescência; a Figura 6 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD). A Figura 7 apresenta a curva analítica da adulteração do álcool marcado (com 1 ppm de 1-bromo-2-iodo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com metanol e intensidade de fluorescência; a Figura 8 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD).
A Figura 9 apresenta a curva analítica da adulteração da gasolina marcada (com 1 ppm de 1-bromo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com tolueno e intensidade de fluorescência; a Figura 10 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD). A Figura 11 apresenta a curva analítica da adulteração da gasolina marcada (com 1 ppm de 1-bromo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com diesel e intensidade de fluorescência; a Figura 12 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD). A Figura 13 apresenta a curva analítica da adulteração da gasolina marcada (com 1 ppm de 1-bromo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com aguarrás e intensidade de fluorescência; a Figura 14 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD). A Figura 15 apresenta a curva analítica da adulteração da gasolina marcada (com 1 ppm de 1-bromo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com querosene e intensidade de fluorescência e, também, para obtenção do Limite de Detecção (LD).
A Figura 16 apresenta a curva analítica da adulteração do diesel marcado (com 1 ppm de 1-fenil-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com querosene e intensidade de fluorescência; a Figura 17 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD). A Figura 18 apresenta a curva analítica da adulteração do diesel marcado (com 1 ppm de 1-fenil-2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com aguarrás e intensidade de fluorescência; a Figura 19 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD). A Figura 20 apresenta a curva analítica da adulteração do diesel marcado (com 1 ppm de 1-fenil-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona), relacionando % de adulteração com óleo residual de cozinha e intensidade de fluorescência; a Figura 21 apresenta a curva analítica da adulteração para obtenção do Limite de Detecção (LD).
Figure 1 shows the general structure of molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones. Figure 2 shows the analytical curve of the marker 1-bromo-2-iodo-2H-hole [3,2- b] benzopyran-2-one in alcohol, relating the concentration and intensity of fluorescence. Figure 3 shows the analytical curve of the marker 1-bromo-2H-hole [3,2- b] benzopyran-2-one in gasoline, relating the concentration and intensity of fluorescence. Figure 4 shows the analytical curve of the marker 1-phenyl-2H-hole [3,2- b] benzopyran-2-one in diesel, relating the concentration and intensity of fluorescence.
Figure 5 shows the analytical curve of the adulteration of the labeled alcohol (with 1 ppm of 1-bromo-2-iodo-2H-hole [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with water and intensity fluorescence; Figure 6 shows the adulteration analytical curve to obtain the Detection Limit (LD). Figure 7 shows the analytical curve of the adulteration of the labeled alcohol (with 1 ppm of 1-bromo-2-iodo-2H-hole [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with methanol and intensity fluorescence; Figure 8 shows the adulteration analytical curve to obtain the Detection Limit (LD).
Figure 9 shows the analytical curve of adulteration of marked gasoline (with 1 ppm of 1-bromo-2H-bore [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with toluene and fluorescence intensity; Figure 10 shows the adulteration analytical curve to obtain the Detection Limit (LD). Figure 11 shows the analytical curve of adulteration of marked gasoline (with 1 ppm of 1-bromo-2H-bore [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with diesel and fluorescence intensity; Figure 12 shows the adulteration analytical curve to obtain the Detection Limit (LD). Figure 13 shows the analytical curve of adulteration of marked gasoline (with 1 ppm of 1-bromo-2H-bore [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration to turpentine and fluorescence intensity; Figure 14 shows the adulteration analytical curve to obtain the Detection Limit (LD). Figure 15 shows the analytical curve of adulteration of marked gasoline (with 1 ppm of 1-bromo-2H-bore [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with kerosene and fluorescence intensity and, also, to obtain the Detection Limit (LD).
Figure 16 shows the analytical curve of the adulteration of the marked diesel (with 1 ppm of 1-phenyl-2H-bore [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with kerosene and fluorescence intensity; Figure 17 shows the analytical curve of adulteration to obtain the Limit of Detection (LD). Figure 18 shows the analytical curve of the adulteration of the marked diesel (with 1 ppm of 1-phenyl-2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with turpentine and fluorescence intensity; Figure 19 shows the adulteration analytical curve to obtain the Detection Limit (LD). Figure 20 shows the analytical curve of the adulteration of the marked diesel (with 1 ppm of 1-phenyl-2H-bore [3,2- b] benzopyran-2-one), relating% of adulteration with residual cooking oil and intensity of fluorescence; Figure 21 shows the analytical curve of adulteration to obtain the Limit of Detection (LD).

Descrição detalhada da invençãoDetailed description of the invention

As moléculas derivadas da 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas, de anéis poliaromáticos com substituintes halogênio, fenila (e/ou fenila substituída), são adicionadas diretamente (ou solubilizadas) aos combustíveis, em níveis de ppm ou ppb. Optou-se pela solubilização dos marcadores em alguns solventes, que não usados como adulterantes, antes de adicioná-los aos combustíveis, para uma maior garantia de solubilidade, homogeneidade e estabilidade dos marcadores nos respectivos combustíveis. Alem disso, considerou-se a concentração de 1 ppm do marcador em cada combustível. Após diversos testes com possíveis marcadores, e solventes, com os respectivos combustíveis, seguem os resultados mais eficientes.Molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones, from polyaromatic rings with halogen, phenyl (and / or substituted phenyl) substituents, are added directly (or solubilized) to fuels, in ppm levels or ppb. It was decided to solubilize the markers in some solvents, which are not used as adulterants, before adding them to the fuels, for a greater guarantee of solubility, homogeneity and stability of the markers in the respective fuels. In addition, the concentration of 1 ppm of the marker in each fuel was considered. After several tests with possible markers, and solvents, with the respective fuels, the most efficient results follow.

Preparações de cada marcador, no respectivo combustível:

  • I- para o álcool etílico, adicionou-se ao combustível um volume de solução de1-bromo-2-iodo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-onaem acetato de etila, de modo que o volume da solução do marcador atingiu apenas cerca de 0,15%, do volume final, e o marcador com concentração final de 1 ppm no combustível; Figura 2 apresenta a curva analítica, relacionando concentração e intensidade de fluorescência, com comprimentos de onda de excitação (λex) em 356 nm e emissão (λem) em 426 nm.
  • II- Para a gasolina, adicionou-se ao combustível um volume de solução de 1-bromo-2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-ona em acetato de etila, de modo que o volume da solução do marcador atingiu apenas cerca de 0,15%, do volume final, e o marcador com concentração final de 1 ppm no combustível; Figura 3 apresenta a curva analítica, relacionando concentração e intensidade defluorescência, com comprimentos de onda de excitação (λex) em 378 nm e emissão (λem) em 428 nm.
  • III- Para o óleo diesel, adicionou-se ao combustível um volume de solução de 1-fenil-2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-ona em acetato de butila, de modo que o volume da solução do marcador atingiu apenas cerca de 0,15%, do volume final, e o marcador com concentração final de 1 ppm no combustível; Figura 4 apresenta a curva analítica, relacionando concentração e intensidade de fluorescência, com comprimentos de onda de excitação (λex) em 412 nm e emissão (λem) em 454 nm.
Preparations of each marker, in the respective fuel:
  • I- for ethyl alcohol, a volume of solution of 1-bromo-2-iodo-2H-hole [3,2- b] benzopyran-2-one in ethyl acetate was added to the fuel, so that the volume of the solution the marker reached only about 0.15% of the final volume, and the marker with a final concentration of 1 ppm in the fuel; Figure 2 presents the analytical curve, relating concentration and fluorescence intensity, with excitation wavelengths (λex) at 356 nm and emission (λem) at 426 nm.
  • II- For gasoline, a volume of a solution of 1-bromo-2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-one in ethyl acetate was added to the fuel, so that the volume of the marker solution reached only about 0.15% of the final volume, and the marker with a final concentration of 1 ppm in the fuel; Figure 3 presents the analytical curve, relating concentration and fluorescence intensity, with excitation wavelengths (λex) at 378 nm and emission (λem) at 428 nm.
  • III- For diesel oil, a volume of a solution of 1-phenyl-2H-hole [3,2-b] benzopyran-2-one in butyl acetate was added to the fuel, so that the volume of the marker solution it reached only about 0.15% of the final volume, and the marker with a final concentration of 1 ppm in the fuel; Figure 4 presents the analytical curve, relating concentration and fluorescence intensity, with excitation wavelengths (λex) at 412 nm and emission (λem) at 454 nm.

Devido às características fluorescentes dessas moléculas, atuando como marcadores, identifica-se a presença delas nos combustíveis (ou, alternativamente, nos solventes usados como adulterantes) a partir das respectivas fluorescências, definidas nos comprimentos de onda (λ) de absorção e emissão, identificados por um equipamento de espectrofotometria de fluorescência, na faixa de 200 a 800 nm. Assim, é possível detectar a adulteração do combustível marcado, considerando amudança da intensidade de fluorescência do combustível marcado original com a adição do adulterante. A seguir, os resultados mais eficientes.Due to the fluorescent characteristics of these molecules, acting as markers, their presence in fuels (or, alternatively, in solvents used as adulterants) is identified from the respective fluorescences, defined in the absorption and emission wavelengths (λ), identified by fluorescence spectrophotometry equipment, in the 200 to 800 nm range. Thus, it is possible to detect the adulteration of the marked fuel, considering the change in the fluorescence intensity of the original marked fuel with the addition of the adulterant. The following are the most efficient results.

Resultados de testes de adulteração dos combustíveis marcados com 1 ppm de marcador:

  • I- Para o álcool etílico, marcado com 1 ppm de 1-bromo-2-iodo-2H-furo[3,2- b]benzopiran-2-ona, com comprimentos de onda de excitação (λex) em 356 nm e emissão (λem) em 426 nm: adulterante, água; curva analítica da fluorescência, y = -155x + 151, ou seja, decaimento com a adulteração (Figura 5); limite de detecção 2% (Figura 6). Adulterante, metanol;curva analítica da fluorescência, y = -153x + 158, ou seja, decaimento com a adulteração (Figura 7); limite de detecção 2% (Figura 8).
  • II- Para a gasolina, marcado com 1 ppm de 1-bromo-2H-furo[3,2-b] benzopiran-2-ona, com comprimentos de onda de excitação (λex) em 378 nm e emissão (λem) em 428 nm: adulterante, tolueno; curva analítica da fluorescência, y=78,1x+51,4, ou seja, aumento com a adulteração (Figura 9); limite de detecção 2% (Figura 10); obs.: a partir de 30% do adulterante já se observa nítida variação da intensidade da cor do combustível, já indicando anormalidade. Adulterante, diesel; curva analítica da fluorescência, y= 1165x + 45, ou seja, aumento com a adulteração (Figura 11); limite de detecção 1% (Figura 12); obs.: a partir de 30% do adulterante já se observa nítida variação da intensidade da cor do combustível. Adulterante, aguarrás; curva analítica da fluorescência, y = 61x + 31, ou seja, aumento com a adulteração (Figura 13); limite de detecção 5% (Figura 14); obs.: a partir de 30% do adulterante já se observa nítida variação da intensidade da cor do combustível. Adulterante, querosene; curva analítica da fluorescência descreve uma parábola, com um aumento da fluorescência até 40%, a partir disto, começa a decair (Figura 15); obs.: a partir de 30% do adulterante já se observa nítida variação da intensidade da cor do combustível, já indicando anormalidade.
  • III- Para o óleo diesel, marcado com 1 ppmde 1-fenil-2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-ona, com comprimentos de onda de excitação (λex) em 412 nm e emissão (λem) em 454 nm: adulterante, querosene; curva analítica da fluorescência, y = -303x2 + 9,60 + 297, ou seja, diminuição exponencial com a adulteração (Figura 16); limite de detecção 1% (Figura 17). Adulterante, aguarrás; curva analítica da fluorescência, y = -305x + 26,9x + 283, ou seja, diminuição exponencial com a adulteração (Figura 18); limite de detecção 1% (figura 19). Adulterante, óleo residual de fritura; curva analítica da fluorescência, y = -277x + 301, ou seja, diminuição com a adulteração (Figura 20); limite de detecção 1% (Figura 21);
Results of adulteration tests of fuels marked with 1 ppm of marker:
  • I- For ethyl alcohol, marked with 1 ppm of 1-bromo-2-iodo-2H-hole [3,2- b] benzopyran-2-one, with excitation wavelengths (λex) at 356 nm and emission (λem) at 426 nm: adulterant, water; analytical fluorescence curve, y = -155x + 151, that is, decay with adulteration (Figure 5); detection limit 2% (Figure 6). Adulterant, methanol, analytical fluorescence curve, y = -153x + 158, that is, decay with adulteration (Figure 7); detection limit 2% (Figure 8).
  • II- For gasoline, marked with 1 ppm 1-bromo-2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-one, with excitation wavelengths (λex) at 378 nm and emission (λem) at 428 nm: adulterant, toluene; analytical fluorescence curve, y = 78.1x + 51.4, that is, increase with adulteration (Figure 9); detection limit 2% (Figure 10); note: from 30% of the adulterant there is already a clear variation in the intensity of the color of the fuel, already indicating an abnormality. Adulterant, diesel; analytical fluorescence curve, y = 1165x + 45, that is, increase with adulteration (Figure 11); detection limit 1% (Figure 12); note: from 30% of the adulterant there is already a clear variation in the color intensity of the fuel. Adulterant, turpentine; analytical fluorescence curve, y = 61x + 31, that is, increase with adulteration (Figure 13); detection limit 5% (Figure 14); note: from 30% of the adulterant there is already a clear variation in the color intensity of the fuel. Adulterant, kerosene; analytical fluorescence curve describes a parabola, with an increase in fluorescence of up to 40%, from which point it begins to decay (Figure 15); note: from 30% of the adulterant there is already a clear variation in the intensity of the color of the fuel, already indicating an abnormality.
  • III- For diesel oil, marked with 1 ppm of 1-phenyl-2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-one, with excitation wavelengths (λex) at 412 nm and emission (λem) at 454 nm: adulterant, kerosene; analytical fluorescence curve, y = -303x2 + 9.60 + 297, that is, exponential decrease with adulteration (Figure 16); detection limit 1% (Figure 17). Adulterant, turpentine; analytical fluorescence curve, y = -305x + 26.9x + 283, that is, exponential decrease with adulteration (Figure 18); detection limit 1% (figure 19). Adulterant, residual frying oil; analytical fluorescence curve, y = -277x + 301, that is, decrease with adulteration (Figure 20); detection limit 1% (Figure 21);

Portanto, estas moléculas marcadoras demonstraram a capacidade de detectar as adulterações nos respectivos combustíveis, através da variação da intensidade da fluorescência, apenas considerando que, para a gasolina, no caso do querosene como adulterante, o comportamento da curva ascendente começa a mudar a partir de cerca de 40% de adulteração, mantendo-se acima do valor original de fluorescência até cerca de 60% de adulteração; porém, a simples visualização de cor já pode indicar anormalidade, a partir de 30% de adulteração.Therefore, these marker molecules demonstrated the ability to detect adulterations in the respective fuels, by varying the intensity of fluorescence, just considering that, for gasoline, in the case of kerosene as an adulterant, the behavior of the upward curve begins to change from about 40% adulteration, keeping above the original fluorescence value up to about 60% adulteration; however, the simple visualization of color can already indicate abnormality, from 30% of adulteration.

Além disso, a técnica de espectrofotometria de fluorescência é simples, de fácil operação, de baixo custo, não necessitando de reagentes ou insumos e pode ser feita em loco, ou seja, no ponto da coleta da amostra, o que possibilita a não necessidade de transporte de amostras, evitando os altos custos de logística e transporte.In addition, the fluorescence spectrophotometry technique is simple, easy to operate, inexpensive, requiring no reagents or inputs and can be performed at the site, that is, at the point of sample collection, which makes it possible to avoid the need for transport of samples, avoiding the high costs of logistics and transportation.

Claims (4)

Uso de moléculas derivadas de 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas, contendo um anel derivado do furano e com a presença de halogênio e grupo fenila (e/ou fenila substituída) como substituintes, como marcadores, caracterizado por uso em forma de pó, ou em solução (solventes: acetato de etila ou acetato de butila), para detecção de adulteração de combustíveisUse of molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones, containing a ring derived from furan and with the presence of halogen and phenyl group (and / or substituted phenyl) as substituents, as markers, characterized for use in powder form, or in solution (solvents: ethyl acetate or butyl acetate), for detecting adulteration of fuels Uso de moléculas derivadas de 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas como marcadores, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por utilizar esses marcadores em concentração em níveis de ppm, nos combustíveisUse of molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones as markers, according to claim 1, characterized by using these markers in concentration in ppm levels, in fuels Uso de moléculas derivadas de 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas como marcadores, caracterizado por utilizar medições da intensidade da fluorescência destas moléculas, considerando comprimentos de onda de excitação (λex) na faixa entre300 a 450 nm e comprimentos de onda de emissão (λem) na faixa entre350 a 500 nm, para detectar adulteração dos combustíveisUse of molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones as markers, characterized by using measurements of the fluorescence intensity of these molecules, considering excitation wavelengths (λex) in the range between 300 to 450 nm and emission wavelengths (λem) in the range between 350 to 500 nm, to detect adulteration of fuels Uso de moléculas derivadas de 2H-furo[3,2-b]benzopiran-2-onas como marcadores, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por utilizar estas medições de intensidade de fluorescência para detectar as adulterações dos combustíveis álcool etílico, gasolina e diesel, na faixa de adulteração de 1 a 100%, com limites de detecção (LD) entre 1 e 5 %Use of molecules derived from 2H-bore [3,2-b] benzopyran-2-ones as markers, according to claim 3, characterized by using these fluorescence intensity measurements to detect adulterations of ethyl alcohol, gasoline and diesel, in the adulteration range from 1 to 100%, with detection limits (LD) between 1 and 5%
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