Theoretical and experimental spectroscopic analysis of glyphosate

Abstract

Los herbicidas a base de glifosato (GBH) son plaguicidas rentables y muy eficaces que se han utilizado ampliamente en todo el mundo. Sin embargo, debido a su elevada toxicidad y a la dificultad de su eliminación, recientemente han sido prohibidos en muchos países. No obstante, todavía están disponibles y se utilizan habitualmente en algunos países, entre ellos Ecuador. Por estas razones, existe una necesidad apremiante de identificar y analizar los coformulantes y surfactantes presentes en los GBH comerciales para promover estrategias de tratamiento ecológicas y evitar una mayor contaminación del agua dulce. Este estudio emplea un enfoque experimental y teórico combinado para conocer mejor su principal ingrediente activo, el glifosato (Gly), mediante métodos de caracterización para comprender e interpretar mejor sus características espectrales. En concreto, empleamos simulaciones basadas en la teoría del funcional de la densidad (DFT) de Gly y su derivatización con el grupo 9-fluorenilmetoxicarbonilo (FMOC-Gly) y medidas experimentales de absorción óptica (OA), Raman, infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR) y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) de una solución comercial de glifosato para estudiar sus características ópticas, vibracionales y de nivel central. La introducción del grupo FMOC en la estructura del glifosato promovió una mayor absorción óptica y un aumento de la intensidad de los espectros IR y Raman. Los modos vibracionales IR-activos calculados de ambos sistemas presentaron en gran medida las mismas contribuciones procedentes principalmente de los grupos funcionales carboxilo y ácido fosfónico. Sin embargo, en Raman, los modos vibracionales de FMOC-Gly proceden principalmente del grupo protector introducido. Por último, los espectros XPS del glifosato comercial mostraron una gran concordancia con sus correspondientes espectros calculados. En concreto, la medida de C 1s mostró un espectro de doble banda en el que las simulaciones determinaron que el pequeño pico procede de las contribuciones de los carbonos carboxilo y éster. Estos resultados deberían ser útiles para estudios de detección de glifosato, proporcionando una amplia comprensión de los GBHs y contribuyendo a futuras investigaciones sobre el diseño y optimización de procesos de remediación para mejorar la eficiencia de la eliminación de Gly.