Preparação de sólidos por meio da imobilização de porfirinas e metaloporfirinas em nanotubos de titanato para o estudo da atividade catalítica e fotocatalítica

Abstract

Resumo: A partir da metalação das porfirinas base livre [H2(T4PyP)] e [H2(T4MPyP)(I)4] foram obtidas as respectivas metaloporfirinas contendo os íons Fe(III) e Mn(III), as quais foram caracterizadas por diversas técnicas espectroscópicas. Posteriormente as metaloporfirinas foram imobilizadas nos sólidos suportes nanotubos de titanado (TNT), o qual foi sintetizado por via solvotérmica em meio básico, com a finalidade de se obter catalisadores sólidos com atividade catalítica para a obtenção de produtos de oxidação considerados intermediários sintéticos. Após os testes de imobilização apenas os sólidos provenientes da imobilização das metaloporfirinas catiônicas ([Fe(T4MPyP)(Cl)5]-TNT e [Mn(T4MPyP)(Cl)5]-TNT) mostraram taxas de imobilização significativas. Os sólidos foram caracterizados por diferentes técnicas e posteriormente foram avaliados como catalisadores de processos heterogêneos frente a reações de oxidação do cicloocteno e cicloexano. Essas reações foram investigadas na ausência e na presença de radiação luminosa emitida por diferentes fontes. Os sólidos demonstraram atividade catalítica para as reações de oxidação, e elevada seletividade para a produção cicloexanol quando o substrato empregado foi o cicloexano. Em uma tentativa de otimizar os rendimentos obtidos para as reações, foram investigados diferentes condições experimentais tais como a temperatura, tempo, distância da fonte de radiação ao frasco de reação e quantidade de catalisador utilizada, visando determinar quais fatores afetam a reação, Observou-se que os rendimentos da reação de oxidação do cicloexano utilizando os catalisadores sólidos preparados com TNT superaram aqueles obtidos quando a metaloporfirina em fase homogênea foi empregada sob as mesmas condições. Tais resultados foram promissores e indicam, ainda que sob condições preliminares, que o emprego catalítico das metaloporfirinas e o suporte TNT investigado pode ser potencializado pela luz. Palavras Chave: metaloporfirinas, imobilização, óxido de titânio, nanotubos de titanato oxidação, reações foto-assistidas.

Abstract: From the metalation of the free bases porphyrins [H2(T4PyP)] and [H2(T4MPyP)(I)4] were obtained the respective metalloporphyrins containing the Fe(III) e Mn(III) ions, whose were characterized through spectroscopic techniques. Posteriorly the metalloporphyrins were immobilized on the solid support titanate nanotubes (TNT), support which was synthetized through the solvotermic way in basic medium, with the goal of obtain solid catalysts with activity towards the obtention of oxidation products whose can be considered as synthetic intermediaries. After the immobilization tests only the solids originated from the immobilization of the cationic metalloporphyrins ([Fe(T4MPyP)(Cl)5]-TNT and [Mn(T4MPyP)(Cl)5]-TNT) have shown significant immobilization rates. The solids were than characterized through several techniques and posteriorly evaluated as catalysts in heterogeneous processes towards the reactions of oxidation of cyclooctene and cyclohexane. Those reactions were investigated in the absence and presence of luminous radiation emitted by different sources. The solids have shown some catalytic activity and high selectivity towards de cyclohexanol production when the substract was the cyclohexane. In an attempt to optimize the yields obtained to the reactions, were investigated different experimentaal conditions such as temperature, time, distance from the radiation source to the reaction flask, and amount of catalyst utilized per reaction affect the system aiming to determine wich factors affect the reaction. It was observed that the yields of the reactions using the obtained solids have overcomed the yield obtained using the non-immobilized metalloporphyrin, heterogenous phase catalysis, under the same conditions. Such results are promising and can show, even under preliminary conditions, that the catalytic use of metalloporphyrins and the TNT support can be potentialized by the light. Keywords: metalloporphyrins, immobilization, titanium oxide, titanate nanotubes, oxidation, photo-assisted reactions.