Reação de Claisen-Schmidt catalisada por carvões ativados de origem vegetal

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dc.contributor.advisor-co1Chaves, Andréa Rodrigues
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6064014965252121pt_BR
dc.contributor.advisor1Noda Pérez, Caridad
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8518548259609686pt_BR
dc.contributor.referee1Noda Pérez, Caridad
dc.contributor.referee2Ostroski, Indianara Conceição
dc.contributor.referee3Oliveira, Sérgio Botelho de
dc.contributor.referee4Henriques, Cristiane Assumpção
dc.contributor.referee5Rosseto, Renato
dc.creatorCatharin, Caroline Winter
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2256497523902170pt_BR
dc.date.accessioned2023-02-14T10:45:41Z
dc.date.available2023-02-14T10:45:41Z
dc.date.issued2020-03-27
dc.description.abstractClaisen-Schmidt reaction allows chalcones synthesis, which present biological activity of great interest, as anticancer, by acid or basic catalysis. Activated carbons were prepared with vegetable biomass from domestic or industrial waste, as pequi external mesocarp and shells, coffee grounds and malt bagasse by dehydration with sulfuric acid (98%), washed with distilled water until pH 4 and dried. A portion of prepared carbons were subjected to an alkaline treatment with NaOH 2 mol/L solution and washed with distilled water to pH 8 and dried. Additionally, activated carbons from babassu powdered and granulated, obtained by the industrial process of physical activation, were submitted to the same alkaline treatment. Carbons were characterized by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetry (TG), differential thermal analysis (DTA), textural analysis, infrared spectroscopy (FT-IR), X-rays diffraction (XRD), CHNS elemental analysis and determination of acid and basic sites by the Boehm method. The prepared carbons were tested as catalysts on Claisen-Schmidt condensation reaction between Acetophenone and 4-nitrobenzaldehyde using methanol as solvent at room temperature for 24 h. The conversion of acetophenone was evaluated on HPLC. The highest conversion among carbons produced by dehydration was obtained for coffee grounds carbon with basic characteristics, 64.19%. Among carbons with acid characteristics, the best conversion was 61.70%, for carbon obtained from pequi shell. The reuse test of the activated carbon from pequi shell with acidic characteristics for the reaction under study provided a conversion of 46.50%. Among the industrial carbons, the best was the granulated, achieving conversion of 69.26%. The kinetic study of Claisen-Schmidt reaction was carried out with treated industrial granular carbon, as it showed a higher conversion than the pulverized one and less operational difficulties in a continuous reactor. The reaction kinetics of second global order and the rate constants were determined at 35°C and 50°C. The activation energy calculated for this reaction was 18.91 kJ/mol. The conversion in a fixed bed continuous reactor for 1:1 molar ratio of reactants, with acetophenone and 4-nitrobenzaldehyde initial concentration of 0.05 mol/L, achieved 60.23% in 10 min with ascending flow, for a period of 90 min. Another reaction of aldol condensation was evaluated with NaOH-treated granulated babassu catalyst to obtain (1E,4E)-1-(4-nitrophenyl)-5-(2,6,6-trimethyl-1-ciclohexen-1-yl)-1,4-pentadien-3-one. The reaction was conducted between 3 mmol of β-ionone and 2.5 mmol of 4-nitrobenzaldehyde at 27°C and 55°C. After only 1 h of reaction at 55°C the conversion achieved over 4-nitrobenzaldehyde was 63.95%, while at 27°C it was 28.87%. The specific speed constants and activation energy obtained for the reaction demonstrated the production of this compound is strongly affected by temperature. After 4.5 h of reaction the yield achieved was 82%, indicating a great potential for activated carbons from vegetable source in heterogeneous catalysis.eng
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dc.description.resumoA reação de Claisen-Schmidt permite a síntese de chalconas que apresentam atividades biológicas de grande interesse, como anticâncer, via catálise ácida ou básica. A partir de biomassas vegetais provenientes de resíduos domésticos ou industriais, como mesocarpo externo e casca de pequi, borra de café e bagaço de malte, foram preparados carvões ativados por desidratação com ácido sulfúrico (98%), lavados com água destilada até pH 4 e secos. Uma porção dos carvões preparados foi submetida a um tratamento alcalino com solução de NaOH 2 mol/L e lavados com água destilada até pH 8 e secos. Adicionalmente, carvões ativados de babaçu pulverizado e granulado, obtidos pelo processo industrial de ativação física, foram submetidos ao mesmo tratamento alcalino. Os carvões foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria (TG), análise térmica diferencial (DTA), análise textural, espectroscopia de infravermelho (FT-IV), difração de raios-X (DRX), análise elementar CHNS e determinação de sítios ácidos e básicos pelo método de Boehm. Os carvões preparados foram testados como catalisadores na reação de condensação de Claisen-Schmidt entre acetofenona e 4-nitrobenzaldeído, utilizando-se metanol como solvente a temperatura ambiente por 24 h. A conversão de acetofenona foi avaliada por HPLC. A maior conversão entre os carvões produzidos por desidratação foi obtida para o carvão com características básicas de borra de café, 64,19%. Entre os carvões com características ácidas, a maior conversão foi de 61,70%, para o carvão obtido a partir da casca de pequi. O teste de reuso do carvão ativado proveniente da casca de pequi com características ácidas para a reação em estudo forneceu uma conversão de 46,50%. Já entre os carvões industriais o melhor carvão foi o granulado, alcançando conversão de 69,26%. O estudo cinético da reação de Claisen-Schmidt foi realizado com o carvão industrial granulado tratado, por resultar em maior conversão que o pulverizado e menores dificuldades operacionais em reator contínuo. A cinética da reação de segunda ordem global e as constantes de velocidade foram determinadas a 35°C e 50°C. A energia de ativação calculada para esta reação foi de 18,91 kJ/mol. A conversão em reator contínuo de leito fixo para relação molar de reagentes 1:1, com concentração inicial de 0,05 mol/L de acetofenona e 4-nitrobenzaldeído, alcançou 60,23% em 10 min de reação com fluxo ascendente, mantendo-se neste valor por 90 min. Outra reação de condensação aldólica foi avaliada com o carvão ativado de babaçu granulado tratado com NaOH para obtenção de (1E,4E)-1-(4-nitrofenil)-5-(2,6,6-trimetil-1-ciclohexen-1-il)-1,4-pentadien-3-ona. A reação foi conduzida entre 3 mmol de β-ionona e 2,5 mmol de 4-nitrobenzaldeído a 27°C e 55°C. Após apenas 1 h de reação a 55°C a conversão alcançada em relação ao 4-nitrobenzaldeído foi de 63,95%, enquanto a 27°C foi de 28,87%. As constantes de velocidade específicas e a energia de ativação obtidas para a reação demonstraram que a obtenção deste composto é fortemente afetada pela temperatura. Após 4,5 h de reação o rendimento alcançado foi de 82%, indicando um grande potencial dos carvões ativados de origem vegetal na catálise heterogênea.pt_BR
dc.description.sponsorshipOutropt_BR
dc.identifier.citationWINTER, C. Reação de Claisen-Schmidt catalisada por carvões ativados de origem vegetal. 2020. 128 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12629
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RMG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Química (IQ)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectChalconaspor
dc.subjectClaisen-Schmidtpor
dc.subjectCarvões ativadospor
dc.subjectBabaçupor
dc.subjectMateriais alternativospor
dc.subjectChalconeseng
dc.subjectClaisen-Schmidteng
dc.subjectActivated carbonseng
dc.subjectBabassueng
dc.subjectAlternative materialseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICApt_BR
dc.titleReação de Claisen-Schmidt catalisada por carvões ativados de origem vegetalpt_BR
dc.title.alternativeClaisen-Schmidt reaction catalyzed by activated carbons from vegetable sourceeng
dc.typeTesept_BR

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