Líquidos iônicos como meio na modificação de ésteres e ácidos (graxos) via aminólise catalítica e na síntese de nanopartículas magnéticas

Abstract

Nos últimos anos, os Líquidos Iônicos (LIs) tem sido considerados como meios reacionais alternativos ecologicamente amigáveis, com inúmeras propriedades atrativas. Nesta Tese, os LIs foram utilizados de forma eficiente na modificação de ésteres e (ácidos graxos) via aminólise catalítica. Os produtos obtidos a partir da modificação do óleo de soja foram aplicados na Química do Biodiesel sendo produzido um aditivo antioxidante e biocida. De forma eficiente, o LI também foi aplicado na síntese de nanopartículas magnéticas.Neste contexto, o Capítulo 1 descreve a eficiência do sistema catalítico utilizando ácidos de Lewis (CdO ou SnCl2 ou BF3∙OEt2) suportados em LIs imidazólios como catalisadores na promoção de reações de aminólise (formação de amida) a partir de ésteres e ácidos carboxílicos. Relatamos a alta atividade catalítica dos catalisadores SnCl2 e CdO e este último como o melhor catalisador testado; o líquido iônico desempenhando um importante papel na estabilização de intermediários carregados e polares através de interações CH∙∙∙ e formação de pares iônicos; um estudo mecanístico por meio da análise de ESIQTOF- MS(MS); a possibilidade de pelo menos oito reações de reciclo sem perda de atividade do catalisador e com menos de 1 % de lixiviação para o CdO e nenhuma lixiviação para o SnCl2. O Capítulo 2 descreve a eficiente aplicação da metodologia desenvolvida no Capítulo 1 no preparo de amidas graxas em escala de grama a partir do óleo de soja e de ácidos graxos. Os produtos desenvolvidos apresentaram propriedades físico-químicas favoráveis para serem utilizados como aditivos antioxidantes. A avaliação biológica do material obtido mostrou que a mistura de amidas produzida possui atividade microbicida, em diversas concentrações, tanto para fungos do tipo levedura e filamentoso quanto para bactérias, gram negativas e positivas, podendo também ser utilizado com biocida em biodiesel. O Capítulo 3 descreve a eficiente utilização do Líquido iônico como meio reacional na preparação de NPMs (Fe3O4 e CoFe2O4) funcionalizadas com aminoácidos em uma única etapa. Foram obtidas partículas com tamanho médio que variam de 10 a 13 nm de acordo com análises de DRX e Microscopia de Transmissão. O tipo de ferrita obtida foi identificado por espectroscopia Raman. Por meio de espectroscopia de absorção no infravermelho pode-se verificar a funcionalização das NPMs obtidas por aminoácidos. O meio reacional foi reutilizado pelo menos seis vezes. As partículas foram dispersas tanto em água quanto em pH fisiológico indicando uma possível aplicação biomédica dos nanomateriais obtidos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Ionic liquids (LIs) appear as environmentally friendly alternative reaction media, with many attractive properties. In this work, the LIs were used effectively in catalytic aminolysis (amide formation) from esters and carboxylic acids. The products obtained from the modification of the soybean oil were used in Biodiesel'schemistry with the production of an antioxidant additive and biocide. Efficiently, the LI was also applied in the synthesis of magnetic nanoparticles. In Chapter 1 is described the efficiency of a novel catalytic system using Lewis acids (CdO or SnCl2 or BF3∙OEt2) supported in imidazolium-based ionic liquids to promote aminolysis reactions (amide formation) from esters and carboxylic acids. We report the high catalytic activity of SnCl2 and CdO as catalysts, and the second one as the best. Ionic liquid played an important role in the stabilization of charged and polar intermediates through CH… interactions and ion-pairing formation. A mechanistic study through ESI-QTOF-MS(MS) and NMR experiments was also performed. At least eight recycle reactions were conducted with no loss of catalytic activity. ICP analyses showed less than 1% of Cd leaching and no Sn leaching. Chapter 2 describes the efficient application of the methodology used in Chapter 1 for the preparation of amides on the scale of grams from soybean oil and fatty acids. Products from these reactions showed favorable Physicalchemistry properties for use as antioxidant additives. The biological evaluation of the material obtained also showed that amides mixtures have microbicide activity in various concentrations for both fungi and yeast and for filamentous bacteria of gram negative and positive types, thus showing that the amide derivatives can also be used as biocide additive for biodiesel blends. Chapter 3 describes the efficient use of ionic liquids as reaction media in the preparation of NPMs (Fe3O4 and CoFe2O4) functionalized with amino acids and in just one step. Particles were obtained with an average size ranging from 10 to 13 nm according to XRD analyses and MET. The synthesis of NPMs by functionalization with amino acids could be confirmed by infrared absortion spectroscopy. The type of ferrite obtained was identified by Raman spectroscopy. Recycle reactions were conducted at least six times. The particles disperse well in water at physiological pH, thus indicating a possible biomedical application of the obtained nanomaterials.