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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desenvolvimento de uma sílica porosa funcionalizada com grupos carboxilatos e Ce(III) para a catálise da hidrólise de fosfodiésteres
Authors: Thais Coelho Ferreira Oliveira
First Advisor: Tiago Antonio da Silva Brandao
First Co-advisor: Maria Helena de Araujo
First Referee: Arilza de Oliveira Porto
Second Referee: Willian Ricardo Rocha
Abstract: Ésteres de fosfato estão entre os compostos encontradosna natureza mais estáveis frente à hidrólise. Íons metálicos, em especial os íons lantanídeos, se mostram bons catalisadores para essa reação. Contudo, a tendência de íons lantanídeos em precipitar em meio neutro a levemente básico requer o desenvolvimento de ligantes que os estabilizem em solução mantendo sua atividade catalítica. Neste trabalho, sílicas porosas são utilizadas como suportes para a dispersão de catalisadores homogêneos, permitindo ainda a recuperação e reutilização do catalisador. Uma sílica porosa foi sintetizada em meio básico na presença de brometo de cetiltrimetilamônioe ortosilicato de tetraetila, funcionalizada com grupos propanonitrila, hidrolisados a ácidos carboxílicos em meio fortemente ácido sob aquecimento. O material obtido foi coordenado com íons Ce3+utilizando-se diferentes métodos de coordenação. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, análise termogravimétrica, análise elementar, fluorescência de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios-X, potencial zeta e espalhamento dinâmico de luz. Suas atividades catalíticas foram avaliadas para a hidrólise de bis(2,4-dinitrofenil)fosfato em diferentes pHs a 25 °C. Os materiais coordenados com Ce3+ mostraram-se ativos, catalisando a reação em até 27 vezes. Omaterial apresentou atividade ótima em pHs superiores a 6,5. Este comportamento sugere um íon hidróxido coordenado ao íon Ce3+ como nucleófilo na hidrólise do substrato. O perfil cinético em pH 8 mostrou um aumento na velocidade da reação em seu decorrer. O reuso após secagem prévia do material apresentou o dobro da velocidade da reação comparada com o primeiro uso, apresentando o mesmo perfil cinético com período de indução. O reuso sem secagem prévia produziu efeito catalítico de aproximadamente 320 vezes, com um perfil cinético de primeira ordem. Esses resultados indicaram que a atividade catalítica do material foi máxima após um período de indução que depende da hidratação do material. 
Abstract: Phosphate esters are among the most stable compounds found in nature regard hydrolytic reactions. Metallic ions, in special lanthanide ions, are very good catalysts for such reactions. However, lanthanide ions tendency to precipitate in neutral to slightly basic media requiresthe development of ligands to stabilize them maintaining their activity. In this work, porous silica materials were used in as supports for dispersion of homogeneous catalysts, allowing their recover and reuse. A porous silica was synthesized in basic medium in the presence ofcetyltrimethylammonium bromide and tetraethyl orthosilicate, functionalized with propylnitrile groups, which were hydrolyzed to carboxylic acids in strongly acidic medium under heat. Thismaterial was coordinatedwith Ce3+ ions by different methods. The materials were characterized by infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, thermogravimetry analysis, elemental analysis, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy zeta potential and dynamic light scattering. Their catalytic activities were evaluated for the hydrolysis of bis(2,4-dinitrophenyl)phosphatein different pH at 25 °C. Thematerials coordinated with Ce3+ were active, catalyzing the reaction up to 27-fold. The materials showed optimum catalysis above pH 6.5. This behavior suggested that a hydroxide ion coordinated to Ce3+ was the nucleophile in the hydrolysis of the substrate. The kinetic profile of the materials showed an increase in the in the reaction rate in its course. The reuse after drying of the catalyst showed twice the rate of its first use, showing the same kinetic profile with an induction period. The reuse without previous drying showed an increase in the reaction rate up to about 320-fold, with a first order kinetic profile. These results indicatedthat the catalytic activity of the material was best after an induction period that depended of hydration of the material.
Subject: Óxidos de cério
Sílica
Hidrólise
Química orgânica
Catálise
Esteres
Fosfatos
Mecanismos de reações organicas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-B23QM3
Issue Date: 27-Feb-2018
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