Preparação de catalisadores por meio da imobilização de metalopofirinas e enzimas em hidróxidos duplos lamelares para reações catalíticas únicas e sequenciais

Abstract

Resumo: Foram sintetizados sólidos de core shell de HDL e sílica a fim de averiguar uma possível interferência na morfologia do suporte de uma manganês porfirina na oxidação de substratos orgânicos como cicloocteno e cicloexano. Foram realizadas diversas sínteses para tentar distribuir homogêneamente às partículas de HDL sobre a esfera de sílica. Os sólidos foram caracterizados por diferentes técnicas e após essas caracterizações, o sólido que se assemelhou mais com a condição proposta, foi utilizado como suporte para a imobilização da [Mn(TDFSPP)]-MnP. e posteriormente foi avaliado como catalisador de processos heterogêneos frente a reações de oxidação do cicloocteno e cicloexano. Os sólidos demonstraram atividade catalítica para as reações de oxidação, e elevada seletividade para a produção cicloexanol quando o substrato empregado foi o cicloexano. Observou-se que para o sólido com a distribuição do HDL na sílica, têm-se rendimentos de reação superiores frente ao sólido que continha somente a MnP imobilizada no HDL. Outro objetivo dessa tese foi sintetizar um sólido HDL Zn/Al para posterior imobilização da MnP e da enzima GOD (no mesmo HDL) para produzir um sólido capaz de realizar uma reação sequencial. A reação sequencial proposta envolve a oxidação da glucose usando a enzima como catalisador da etapa 1. Nessa etapa, há a produção de H2O2 e esse deve atuar como oxidante para a etapa 2, que é a oxidação do cicloocteno pela MnP para produzir o epóxido correspondente. Foram feitos diversos teste com relação ao preparo do sólido GOD/HDL na tentativa de otimizar os rendimentos obtidos na atividade enzimática. Foram investigados diferentes condições experimentais tais como o modo de preparo (adsorção/ aprisionamento) e sensibilidade frente a diferentes % de solvente orgânico no meio de reação. Observou-se que os rendimentos da reação de oxidação do cicloocteno utilizando os catalisadores sólidos preparados com GOD e MnP trata-se de uma reação sequencial. Tais resultados foram promissores e, ainda que sob condições preliminares, o emprego catalítico das metaloporfirinas e da enzima GOD no suporte de HDL pode ser melhor investigado.

Abstract: HDL and silica core shell solids were synthesized to investigate possible interference in the morphology of the support of a manganese porphyrin in the oxidation of organic substrates such as cyclooctene and cyclohexane. Several syntheses were performed to try to distribute homogeneously the LDH particles on the silica sphere. The solids were characterized by different techniques and after these characterizations the solid that most resembled the proposed condition was used as support for the immobilization of [Mn (TDFSPP)] - MnP. and was subsequently evaluated as a catalyst for heterogeneous processes of oxidation reactions of cyclooctene and cyclohexane. The solid showed catalytic activity for oxidation reactions, and high selectivity for cyclohexanol production when the substrate used was cyclohexane. It was observed that for the solid core shell, higher yields of reaction were obtained versus the solid containing only the MnP immobilized on LDH. Another objective of this thesis was to synthesize a solid of Zn/Al LDH for subsequent immobilization of MnP and the GOD enzyme (in the same LDH) to produce a solid to performing a sequential reaction. The proposed sequential reaction involves the oxidation of glucose using the GOD enzyme as the catalyst of step 1. At this step, there is the production of H2O2 and this should act as oxidant for step 2, for the oxidation of the cyclooctene by MnP to produce the corresponding epoxide. Several tests were carried out regarding the preparation of the GOD/HDL solid in an attempt to optimize the yields obtained in the enzymatic activity. Many experimental conditions such as the preparation (adsorption / entrapment) and sensitivity to different % of organic solvent in the reaction medium were investigated. It was observed that the yields of the cyclooctene oxidation reaction using the solid catalysts prepared with GOD and MnP is a sequential reaction. This results were promising and, under preliminary conditions, the catalytic use of the metalloporphyrins and the GOD enzyme on the LDH support can be investigated.