Compostos fluorescentes e não fluorescentes, processo para marcação de componentes de munições, processo para detecção de resíduos de tiros e componentes de munições marcadas

  • Número do pedido da patente:
  • BR 10 2012 033810 6 B1
  • Data do depósito:
  • 28/12/2012
  • Data da publicação:
  • 08/03/1988
  • Data da concessão:
  • 25/06/1991
Inventores:
  • Classificação:
  • G01N 21/64
    Investiga??o ou an?lise de materiais pelo uso de meios ?pticos, i.e. usando raios infravermelhos, vis?veis ou ultravioletas; / Sistemas nos quais o material investigado ? excitado, de modo que ele emita luz ou fa?a com que ocorra uma modifica??o no comprimento de onda da luz incidente; / oticamente excitados; / Fluoresc?ncia; Fosforesc?ncia;
    ;
    C09K 11/06
    Matérias luminescentes, p. ex. eletroluminescentes, quimioluminescentes; / contendo matérias org?nicas luminescentes;
    ;
    G01N 21/33
    Investiga??o ou an?lise de materiais pelo uso de meios ?pticos, i.e. usando raios infravermelhos, vis?veis ou ultravioletas; / Sistemas nos quais a luz incidente ? modificada em concord?ncia com as propriedades do material investigado; / Cor; Propriedades espectrais, i.e. compara??o do material sobre a luz em dois ou mais comprimentos de ondas diferentes ou faixas de comprimento de ondas; / Investiga??o das propriedades do material com rela??o a comprimentos de ondas caracter?sticos de elementos ou mol?culas espec?ficas, p. ex. espectrometria de absor??o at?mica; / usando luz ultravioleta;
    ;
    F42B 5/196
    Muni??es em cartuchos, p. ex. cargas propulsoras que s?o carregadas separadamente; / Cartuchos, i.e. estojos (ou bainhas) com carga propulsora e proj?til que formam um todo; / Muni??es sem estojos; Cartuchos com estojos combust?veis; / Estojos de cartuchos caracterizados pelo material empregado; / Revestimentos;
    ;

COMPOSTOS FLUORESCENTES E NÃO FLUORESCENTES, PROCESSO PARA MARCAÇÃO DE COMPONENTES DE MUNIÇÕES, PROCESSO PARA DETECÇÃO DE RESÍDUOS DE TIROS E COMPONENTES DE MUNIÇÕES MARCADAS. A presente invenção refere-se a inéditas moléculas orgânicas dotadas do efeito de solvatocromismo batocrômico que podem ser utilizadas em composições fluorescentes, ao processo de síntese das referidas moléculas orgânicas, ao processamento de objetos para incorporação de substâncias fluorescentes tanto orgânicas como inorgânicas e substâcias não fluorescentes em suas estruturas e métodos que permitam a posterior identificação e autenticação da procedência do objeto através de técnicas analíticas a fim de obter informações referentes ao fabricante, origem, lote, modelo ou número de série.

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Documento

Relatório Descritivo de Patente de Invenção

Compostos Fluorescentes e Não Fluorescentes, Processo para Marcação de Componentes de Munições, Processo para Detecção de Resíduos de Tiros e Componentes de Munições

Marcadas.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a inéditas moléculas orgânicas dotadas do efeito de solvatocromismo batocrômico utilizadas em composições fluorescentes, ao processo de síntese das referidas moléculas orgânicas, aos processos de obtenção de objetos com substâncias fluorescentes e não fluorescentes em suas estruturas e métodos que permitam a posterior identificação e autenticação da procedência dos referidos objetos com informações de fabricante, origem, lote, modelo ou número de série.

Antecedentes da Invenção

O monitoramento e controle das munições de revólveres, pistolas, fuzis, carabinas, metralhadoras e outras armas leves, é uma condição estratégica fundamental para o estabelecimento adequado de uma política de segurança pública preventiva.

A pesquisa de elementos particulados do resíduo formado pelo disparo de armas de fogo (GSR) vem apresentando várias abordagens de detecção na literatura.

No passado o resíduo de disparo de uma arma de fogo (Gunshot Residue - GSR) caracterizava-se pela presença de chumbo, bário e antimônio, como componentes sólidos do disparo, com morfologias características obtidas pelas temperaturas deste processo, envolvendo a fragmentação destes metais.

A Companhia Brasileira de Cartuchos fabricou na década de 90 no mercado nacional cartuchos denominados clean range, cuja mistura iniciadora da espoleta não possuía os metais chumbo, bário e antimônio, os quais foram substituídos por diazol, nitrato de estrôncio, pólvora e tetrazeno. Esta mistura após o disparo gera um aerossol constituído de monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor d’água, óxidos nitrosos e óxido de estrôncio. A desvantagem deste tipo de munição para o rastreamento da arma utilizada é que ela deixa uma quantidade de resíduo em concentrações muito baixas, apresentando-se dessa forma com uma grande dificuldade para identificação segura destes materiais.

O reagente rodizonato de sódio, utilizado em ensaios colorimétricos para a detecção do íon chumbo nos resíduos da pólvora resultantes após o disparo de uma arma apresenta a desvantagem de permitir somente a avaliação qualitativa deste e de outros elementos nos resíduos. Desta maneira, esta falta de seletividade e de avaliação quantitativa não credencia este reagente para ser usado isoladamente em suspeitos envolvidos em casos de crimes onde foram utilizados disparos de armas de fogo.

Com relação às técnicas instrumentais para detecção de resíduos de disparo de armas de fogo, podemos mencionar a Análise por Ativação de Nêutrons (NAA), uma metodologia de análise com boa sensibilidade, porém não muito eficiente para identificar o elemento chumbo.

Por outro lado, vários grupos de pesquisadores forenses estão utilizando atualmente como técnica padrão de análise de resíduo de disparos de armas de fogo, a análise por microscopia eletrônica de varredura acoplada com a espectroscopia de energia dispersiva (SEM-EDS). A grande contribuição desta técnica comparativamente com as descritas anteriormente, deve-se ao fato de permitir de maneira inequívoca determinar as características morfológicas e composições elementares de cada partícula individualmente. Entretanto, algumas pesquisas demonstraram que sua aplicação é limitada a determinados fatores como a presença de uma morfologia característica das partículas do resíduo.

Uma tecnologia de marcação de munições publicada em 2009 relata a utilização de cartuchos com marcadores químicos na ogiva do projétil, os quais após o impacto no alvo concomitante a ruptura deste artefato, permite detectar a presença de substâncias quimiluminescentes. Marcadores de munições constituídos por lantanídeos, metais de transição que apresentam propriedades luminescentes, foram inseridos na massa e/ou carga propelente (pólvora) de munições para armas de fogo. Com relação à detecção dos resíduos de tiro deste tipo de marcação, foi utilizada a observação da luminescência emitida, inclusive para munições isentas de chumbo.

Ambas as tecnologias apresentam como desvantagem a marcação da munição em somente alguns componentes, além de não permitirem a análise qualitativa de elementos a fim de fornecer informações sobre a procedência das munições.

Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

Sumário da Invenção

A presente invenção objetiva a obtenção de inéditas moléculas orgânicas dotadas do efeito de solvatocromismo batocrômico. Preferencialmente, objetiva-se a obtenção de pelo menos uma dentre as seguintes moléculas:    2-diexilaminoantraceno, 1-propionil-2-

diexilaminoantraceno, 5-propionil-2-diexilaminoantraceno, 8-propionil-2-diexilaminoantraceno, 8-formil-2-diexilaminoantraceno, 1-trifluoroacetil-2-diexilaminoantraceno, 1 -pentafluorbenzoil-2-diexilaminoantraceno, 1 -benzoil-2-diexilaminoantraceno,    1-acetil-2-diexilaminoantraceno,    5-acetil-2-

diexilaminoantraceno e 8-acetil-2- diexilaminoantraceno. Tais moléculas podem ser utilizadas como substâncias fluorescentes.

A invenção tem como objetivo revelar um processo de síntese de molécula, conforme definida acima, que compreende uma mistura de 2-diexilamino-antraceno com uma das seguintes substâncias: haleto de propionila ou haleto de alumínio anidro em uma temperatura entre -10°C a 50°C na presença de um solvente orgânico.

Objetiva-se ainda prover um processo de síntese de molécula que compreende mistura de 2-diexilamino-antraceno com haleto de alumínio anidro, haleto de pentafluorbenzoila, anidrido trifluoroacético ou oxitricloreto de fósforo em uma temperatura entre -20°C a 190°C na presença de um solvente orgânico.

Essa invenção objetiva também prover um objeto apresentando uma composição fluorescente que permita a autenticação de sua procedência, sendo que tal objeto compreende um material substrato e uma composição fluorescente compreendendo pelo menos uma substância fluorescente orgânica dotada do efeito solvatocromismo batocrômico, sendo que preferencialmente tal substância compreende pelo menos uma das inéditas moléculas reveladas por essa invenção.

De forma alternativa, a composição fluorescente pode compreender ainda pelo menos uma das seguintes moléculas antraceno, antraquinona, 1-aminoantraquinona, 2-aminoantraquinona, 1,4-diaminoantraquinona, 2,6-diaminoantraquinona e 2-aminoantraceno.

Preferencialmente, o objeto em questão apresenta seu material substrato feito de material metálico, podendo ainda ser produzido a partir de polímero ou papel.

Opcionalmente, a composição fluorescente pode compreender ainda substâncias não fluorescentes, como hidrocarbonetos alifáticos e/ou parafinas; e também substâncias fluorescentes inorgânicas.

Algumas concretizações do objeto compreendendo a composição fluorescente para autenticação de procedência podem ser componentes de uma arma como cartucho, projétil, estojo, espoleta, revestimento do projétil, propelente ou ainda artigos explosivos, como por exemplo granadas.

Outro objetivo da invenção é fornecer um processo de obtenção de um objeto compreendendo uma composição fluorescente para autenticação de sua procedência compreendendo pelo menos uma etapa de contato entre uma superfície do substrato e uma composição fluorescente contendo pelo menos uma substância fluorescente orgânica dotada de efeito solvatocromismo batocrômico.

Preferencialmente, a etapa de contato do processo consiste na imersão do substrato em uma solução fluorescente compreendendo pelo menos uma substância fluorescente orgânica dotada de efeito solvatocromismo batocrômico e pelo menos um solvente orgânico, escolhido dentre o seguinte grupo tetraidrofurano, metanol, etanol, diclorometano e clorofórmio.

Opcionalmente, a etapa de contato pode consistir na aplicação de uma tinta com composição fluorescente contendo pelo menos uma substância fluorescente orgânica dotada de efeito solvatocromismo batocrômico; ou na mistura mecânica do material substrato granulado com um material granulado apresentando em sua composição pelo menos uma substância fluorescente orgânica dotada de efeito solvatocromismo batocrômico ou ainda através da produção de um orifício no objeto, adição de uma composição com pelo menos uma substância fluorescente orgânica dotada de efeito solvatocromismo batocrômico no interior do orifício e posterior selagem do orifício.

Adicionalmente, objetiva-se também a inclusão de uma etapa de adição de substâncias orgânicas não fluorescentes e substâncias inorgânicas fluorescentes na composição fluorescente.

É outro objetivo da presente invenção prover um método de autenticação da procedência de um objeto compreendendo uma composição fluorescente através das etapas de aplicação de radiação ultravioleta sobre o objeto; identificação visual do objeto com composição fluorescente; aspergimento de diferentes solventes orgânicos sobre o objeto identificado; detecção da mudança de radiação fluorescente do objeto; identificação de substâncias fluorescentes orgânicas dotadas de efeito solvatocromismo batocrômico que combinadas com determinado solvente utilizado resultam na radiação fluorescente exibida; identificação das substâncias fluorescentes orgânicas através da utilização de técnicas analíticas; comparação dos resultados das análises realizadas na etapa anterior com um banco de dados e obtenção de informações sobre a procedência do objeto. As informações sobre a procedência do objeto incluem dados sobre fabricante, origem, lote, modelo e/ou número de série.

De maneira opcional, o referido método pode compreender ainda análises analíticas referentes às substâncias orgânicas não fluorescentes compreendidas na composição química do objeto.

Preferencialmente objetiva-se também prover um objeto compreendendo uma composição fluorescente inorgânica para autenticação de procedência que contém um material substrato e uma composição fluorescente compreendendo pelo menos uma substância fluorescente inorgânica e pelo menos um íon metálico. Preferencialmente, a substância fluorescente inorgânica é o silicato de zinco e os íons metálicos estão compreendidos no grupo dos metais alcalinos terrosos.

Algumas concretizações do objeto compreendendo a composição fluorescente para autenticação de procedência podem ser componentes de uma arma como cartucho, projétil, estojo, espoleta, revestimento do projétil, propelente ou ainda artigos explosivos, como por exemplo granadas.

Outro objetivo da presente invenção é fornecer um processo de obtenção de um objeto compreendendo uma composição fluorescente inorgânica para autenticação de sua procedência caracterizado por conter as etapas de fusão térmica do material base e adição de uma mistura compreendendo substâncias inorgânicas fluorescentes e íons metálicos em qualquer razão de porcentagem de massa no material base fundido. Preferencialmente, os íons metálicos apresentam porcentagem de massa entre 10 a 30% da massa total da mistura compreendendo substâncias inorgânicas fluorescentes; sendo que tais íons metálicos são providos na forma de carbonatos, óxidos e ou sais dos respectivos metais.

Objetjva-se também um método de autenticação de procedência de um objeto compreendendo uma composição fluorescente inorgânica contendo as seguintes etapas aplicação de radiação ultravioleta; identificação visual de objeto com composição fluorescente; análise quantitativa e qualitativa dos teores de elementos metálicos através de técnicas analíticas; comparação dos resultados das análises quantitativas e qualitativas dos elementos metálicos com um banco de dados e obtenção de informações sobre a procedência do objeto. Preferencialmente, as informações sobre procedência contem dados sobre fabricante, origem, lote, modelo ou número de série.

Esses e outros objetos da invenção serão melhor compreendidos a partir da descrição detalhada a seguir.

Descrição Detalhada da Invenção

Para efeitos da presente invenção, a seguinte definição será utilizada: Efeito solvatocromismo batocrômico

Este fenômeno físico-químico consiste na visualização da mudança de cor de determinadas substâncias quando as mesmas são expostas a diferentes solventes orgânicos, sendo a mudança de coloração melhor observada quando essas substâncias são submetidas à radiação ultravioleta. Especificamente no caso das inéditas moléculas reveladas por essa invenção, tais moléculas na presença dos solventes orgânicos hexano, tolueno, clorofórmio, DMSO, metanol e etilenoglicol, apresentam diversos tipos de deslocamentos batocrômicos, resultando nas seguintes cores no visível: verde, amarelo, esverdeado, amarelo, alaranjado, vermelho, violeta, quando submetidas à radiação UV nos comprimentos de onda 256 e 360nm. Este efeito pode ser melhor visualizado no Anexo 1.

A seguir segue uma descrição detalhada do processo de síntese das moléculas inéditas fluorescentes.

Processo de síntese de moléculas dotadas com o efeito solvatocromismo batocrômico

Em diferentes condições, utilizando a reação de Friedel-Crafts, foram realizadas transformações químicas regiosseletivas buscando introduzir o radical propionil na estrutura química do 2-N,N-diexilamino-antraceno, nas posições 1 , 5 e 8.

Conforme esquema abaixo, utilizando-se uma mistura de cloreto de propionila, cloreto de alumínio anidro em 1,2-diclorometano, a 0°C foi obtido

regiosseletivamente o produto cinético, 1-propionil-2-diexilaminoantraceno, em 83% de rendimento. Por outro lado, a mesma reação realizada a 40°C em condições termodinâmicas, forneceu a mistura de 5-propionil-2-diexilaminoantraceno e 8-propionil-2-diexilaminoantraceno em 91% de 5 rendimento, com uma proporção de (1:1).

KjCOyEtOH.    Ac5H,;.

90%    83%

Esquema 1 - Processo de síntese de moléculas orgânicas dotadas do efeito de solvatocromismo batocrômico através de reações de Friedel-Crafts.

10    De acordo com om esquema 2 abaixo, através das condições da reação

de Vilsmeier o 2-diexilamino-antraceno foi aquecido a uma temperatura de 150°C, na presença de oxitricloreto de fósforo em N,N-dimetilformamida, fornecendo após hidrólise e isolamento o 8-formil-2-diexilaminoantraceno, em 70% de rendimento. O tratamento do 2-diexilamino-antraceno com um 15 excesso de anidrido trifluoroacético a 0o ou 40°C, sob agitação constante,

forneceu após o isolamento e purificação o 1-trifluoroacetil-2-diexilamino-antraceno, em 90% de rendimento. Empregando as mesmas condições da reação de Friedel-Crafts da reação anterior o 2-diexilamino-antraceno, na presença de cloreto de pentafluorbenzoila, cloreto de alumínio anidro em 1,25 dicloroetano, forneceu após o isolamento o 1-pentafluorbenzoil-2-diexilaminoantraceno, em 80% de rendimento. O 1-benzoil-2-diexilaminoantraceno,    1-acetil-2-diexilaminoantraceno,    5-acetil-2-

diexilaminoantraceno e 8-acetil-2- diexilaminoantraceno foram preparados de maneira idêntica aos seus análogos.