Modelagem de superfícies de lignina, celulose, quitina e quitosana dopadas com agentes químicos com potencial catalítico para a transesterificação de triglicerídeos

No presente trabalho, modelos biopoliméricos derivados de biomassa foram estudados visando avaliar sua viabilidade enquanto superfícies capazes de funcionar como potenciais agentes catalíticos heterogêneos para o processo de transesterificação de óleos vegetais. Inicialmente, modelos representativos...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2014
Main Author: Almeida, Eduardo Walneide Castilho lattes
Orientador/a: Santos, Hélio Ferreira dos lattes
Banca: Bruns, Roy Edward lattes, Oliveira, Marcone Augusto Leal de lattes, Junqueira, Georgia Maria Amaral lattes, Pliego Junior, Josefredo Rodriguez lattes
Format: Tese
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 Portugês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/4441
Resumo Português:No presente trabalho, modelos biopoliméricos derivados de biomassa foram estudados visando avaliar sua viabilidade enquanto superfícies capazes de funcionar como potenciais agentes catalíticos heterogêneos para o processo de transesterificação de óleos vegetais. Inicialmente, modelos representativos de lignina (dímeros), celulose (dímeros, trímeros, tetrâmeros e pentâmeros), quitina (dímeros, tetrâmeros e hexâmeros) e quitosana (dímeros, tetrâmeros e hexâmeros) foram submetidos a uma metodologia sequencial quânticaquimiométrica-quântica de análise conformacional. Por meio desta, foram selecionados os pares de ângulos torcionais de maior efeito para a descrição de energia total dos modelos derivados de biopolímeros. Os dados estruturais das estruturas moleculares de modelos de lignina, celulose, quitina e quitosana otimizadas através deste método apresentaram um bom acordo com valores experimentais constantes na literatura. Logo, tais modelos serviram de base para o estudo da interação entre estes biopolímeros e alguns compostos de comprovado poder catalítico para o processo de transesterificação de óleos vegetais. A análise do processo de interação envolvendo o trióxido de enxofre (SO3), o metóxido de sódio (MS), o complexo metálico Sn(IV)(3-hidróxi-2-metil-4-pirona)2 (CM) e o tetrafenilporfirinato de estanho (IV) como dopantes dos modelos biopoliméricos apontou a viabilidade do processo de dopagem de materiais derivados de biomassa através da obtenção de valores baixos para as energias de interação (Eint) em todos os casos. Para o dopante SO3 foram estabelecidos alguns parâmetros termodinâmicos e cinéticos atrelados ao processo reacional de dopagem das superfícies de modelos de lignina, celulose, quitina e quitosana. Os resultados apontaram a viabilidade termodinâmica e cinética do processo, por meio da obtenção de uma barreira de ativação moderada (ΔG‡ ~ 20,0 kcal mol-1) aliada a uma viabilidade entálpica de, aproximadamente, 8,0 kcal mol-1. A variação da energia livre de Gibbs reacional (ΔrG) mostrou-se favorável à ocorrência dos processos reacionais em todos os casos.
In the present work, biopolymeric models derived from biomass have been studied seeking to evaluate their surfaces feasibility as heterogeneous catalytic agents for transesterification of vegetable oils. First of all, representative models from lignin (dimers), cellulose (dimers, trimmers, tetramers and pentamers), chitin (dimers, tetramers and hexamers) and chitosan (dimers, tetramers and hexamers) were submitted to a quantum mechanics-chemometryquantum mechanics sequential methodology for conformational analysis. Through this sequential approach, pairs of torsional angles were selected according their roles on the total energy description of biopolymer-derived models. The structural data from molecular models of lignin, cellulose, chitin and chitosan, optimized by means of the sequential methodology above mentioned, presented a good agreement with experimental data form the literature. Thus, these models were used to evaluate the interaction of biopolymers and some promising catalytic compounds used for transesterification of vegetable oils. The analysis of the interaction process involving sulfur trioxide (SO3), sodium methoxide (MS), Sn(IV)(3hydroxy-2-methyl-4-pirone)2 (CM) and tin(IV) tetraphenylporphyrin (PM) as dopant of bioplolymeric models have pointed out the feasibility of the doping process of biomassderived materials. The interaction energy (Eint) have presented low values for all systems. For the SO3 dopant some thermodynamics and kinetics parameters related to the doping process of some lignin, cellulose, chitin and chitosan models were established. The results pointed out the thermodynamic and kinetic process availability by obtaining a small activation barrier (ΔG‡ ~ 20,0 kcal mol-1) and favorable enthalpic contribution of about -8,0 kcal mol-1. The change in Gibbs free energy associated to the chemical reactions (ΔrG) was favorable to the occurrence of reaction processes in all cases.