Síntese de nanopartículas de ouro e aplicação como catalisadores em reações orgânicas

Nanopartículas de ouro (AuNPs) estabilizadas com diferentes compostos orgânicos tem-se comportado como excelentes catalisadores de reações orgânicas como oxidação. Assim, torna-se interessante o estudo da preparação e caracterização de diferentes AuNPs e avaliar seu comportamento frente a catálise d...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2018
Main Author: Justo, Rodrigo Manoel da Silva lattes
Orientador/a: Amarante, Giovanni Wilson lattes
Co-advisor: Andrade, Gustavo Fernandes Souza lattes
Banca: Santos, Murício Silva dos lattes, Sant'ana, Antônio Carlos
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Assuntos em Português:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/7893
Resumo Português:Nanopartículas de ouro (AuNPs) estabilizadas com diferentes compostos orgânicos tem-se comportado como excelentes catalisadores de reações orgânicas como oxidação. Assim, torna-se interessante o estudo da preparação e caracterização de diferentes AuNPs e avaliar seu comportamento frente a catálise de reações de oxirredução. Neste trabalho foram sintetizadas nanoparticulas metálicas de ouro estabilizadas com o aminoácido N-acetil-L-cisteína (NAC-AuNPs) e sua atividade catalítica frente a aldeídos aromáticos e aminas foi investigado. NAC-AuNPs foram caracterizadas por técnicas espectroscópicas de absorção no UV-VIS, espalhamento Raman e espalhamento raman intensificado por superfície (SERS – Surface Enhanced Raman Scattering), medida do potencial zeta através do espalhamento dinâmico de luz (DLS –Dynamic Light Scattering) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). No presente trabalho, NAC-AuNPs foram obtidas de forma satisfatória com dimensões da ordem de 25 nm e inicialmente promoveram a oxidação do benzaldeído em condições brandas (diclorometano como solvente, temperatura ambiente, 48 horas de reação sob agitação) a ácido benzoico com uma conversão de 97%. Posteriormente, a tentativa de obter uma amida através da adição de octilamina e cloridrato de 1-Etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida (EDC, ativador de ácido carboxílico) ao mesmo sistema reacional sob agitação por 24 horas (amidação one-pot) conduziu espantosamente a formação de uma imina com excelente conversão e rendimento (>99% e 98%). A partir daí, experimentos controles concluíram que a presença do ativador EDC era dispensável e que a presença de NAC-AuNPs era de extrema importância para a formação de uma imina a partir do benzaldeído tendo um ácido carboxílico como intermediário. Uma nova otimização contendo a octilamina na segunda etapa da reação foi feita para obtenção de iminas no novo sistema trabalhado e os resultados mostraram que DCM e NAC-AuNPs a 3,6 x 10-3 % m/V se mostraram como melhores condições reacionais (conversão de > 99%). Avaliou-se o escopo do substrato nas condições ótimas estabelecidas acima, com diferentes aldeídos aromáticos e aminas aromáticas e alifáticas, onde iminas puderam ser obtidas com rendimentos bons a excelentes (67% a 99%). Todos os produtos foram caracterizados por RMN de 1H e 13C; sendo que produtos que foram obtidos no estado sólido também puderam ser caracterizados por difração de raio X de pó (DRX).
Gold nanoparticles (AuNPs) stabilized with different organic compounds have behaved as excellent catalysts for organic reactions such as oxidation. Thus, it is interesting to study the preparation and characterization of different AuNPs and evaluate their reactivity towards the catalysis of oxidation reactions. In this work, gold nanoparticles stabilized with the aminoacid N-acetyl-L-cysteine (NAC-AuNPs) were synthesized and their catalytic activity towards aromatic aldehydes and amines was investigated. NAC-AuNPs were characterized through ultraviolet and visible absorption spectroscopy UV-VIS, Raman scattering spectroscopy and Surface Enhanced Raman Scattering (SERS), zeta potential measurement through Dynamic Light Scattering (DLS) and scanning electron microscopy (SEM). In the present work, NAC-AuNPs were satisfactorily obtained with dimensions around 25 nm and firstly promoted the oxidation of benzaldehyde under mild conditions (dichloromethane as solvent, ambient temperature, 48 hours of reaction under stirring) to benzoic acid with a conversion of 97%. Subsequently, the attempt to obtain an amide by adding octylamine and 1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydro (EDC, carboxylic acid activator) to the same reaction system under stirring for 24 hours (one-pot amidation) led amazingly to the formation of an imine with excellent conversion and yield (> 99% and 98% respectively). Thereafter, control experiments concluded that the presence of EDC was dispensable and that the presence of NAC-AuNPs was of extreme importance for the formation of an imine from the benzaldehyde having a carboxylic acid as intermediate. A new optimization containing the octylamine in the second stage of the reaction was executed in order to obtain imines in the new working system, and the results showed that DCM and NAC-AuNPs at 3.6 x 10-3% m / V were presented as the optimum reaction condition (conversion of > 99%). The substrate scope was evaluated under the optimum conditions set forth above with different aromatic aldehydes and aromatic and aliphatic amines, in which imines could be obtained in good to excellent yields (67% to 99%). All products were characterized by 1H and 13C NMR; products that were obtained as powders could also be characterized by powder X-ray diffraction (XRD).