Catálise no limite de molécula única na obtenção de corantes fluorescentes

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Reis, Izadora Fonseca
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: acoplamento cruzado; cross-coupling; microzeólitas; microzeolites; paládio; palladium; Suzuki-Miyaura
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-29012024-095548/

Neste estudo, quatro reações de acoplamento cruzado de Suzuki-Miyaura utilizando paládio como catalisador foram estudadas em nível de molécula única (SM) por meio da microscopia de fluorescência por reflexão total interna (TIRF) e imagem óptica super-resolvida. Três metodologias distintas foram empregadas para depositar um pré-catalisador e conduzir os experimentos SM. Na primeira, o paládio foi adsorvido diretamente em sítios iônicos da superfície do vidro; na segunda, houve a complexação do paládio com um ligante fixado à superfície de vidro; e na terceira, microzeólitas funcionalizadas, silanadas e funcionalizadas com paládio foram utilizadas como um template reacional. Em todas as três metodologias, foram usados regimes extremamente diluídos do catalisador. A análise da intermitência da fluorescência proveniente de pontos localizados nanoscopicamente proporcionou uma medida direta da taxa de conversão do catalisador (SM-TOF) e, portanto, permitiu o cálculo do número médio de moléculas de produto geradas por um único centro catalítico ao longo do tempo. Os resultados revelaram melhorias significativas na eficiência catalítica das reações ao se empregar um silano modificado contendo um ligante ativo para a estabilização do paládio, assim como o uso de microzeólitas funcionalizadas, em comparação com a adsorção direta de paládio na superfície. Além das investigações experimentais, realizou-se um estudo de simulação para validar o sistema utilizado no tratamento dos dados de molécula única. Essa simulação reproduziu parte das condições experimentais e permitiu avaliar a precisão e a confiabilidade dos resultados obtidos experimentalmente. Adicionalmente, investigou-se o uso de dois derivados do fenantreno como marcadores nas microzeólitas empregadas nas reações de acoplamento cruzado. Esses derivados foram escolhidos por interagirem com grupos amino livres presentes na superfície das microzeólitas. Portanto, este trabalho contribuiu para ampliar o conhecimento sobre as reações de acoplamento cruzado pelo mecanismo de Suzuki- Miyaura, fornecendo informações relevantes sobre o comportamento dessas reações em experimentos SM. Além disso, destacou-se a importância das simulações para validar e complementar os resultados experimentais, bem como a utilização de marcadores para investigar interações em sistemas baseados em microzeólitas.