Síntese de ésteres catalisada por fosfatos e fosfonatos metálicos(IV)

Abstract

No âmbito do Mestrado em Química, com especialização em Química Orgânica e Produtos Naturais, será apresentado nesta dissertação o trabalho desenvolvido sobre a síntese e caracterização de fosfatos e fosfonatos metálicos tetravalentes, assim como a avaliação da sua capacidade catalítica em reações de esterificação. Iniciou-se este trabalho pela síntese de vários fosfatos e fosfonatos metálicos tetravalentes, que apresentam a fórmula geral MIV(HXO4)2.nH2O e MIV(RXO3)2.nH2O, respetivamente, onde MIV = Zr, X = P, W, Mo e R = grupo orgânico. Os compostos sintetizados foram caracterizados por espetroscopia de infravermelho, difração de raios-X de pós e por análise elementar e termogravimétrica. Os fosfatos e fosfonatos metálicos tetravalentes foram avaliados como catalisadores em reações de esterificação de Fischer entre os ácidos acético, ou benzóico, e diferentes álcoois. Após esta avaliação foram efetuados estudos de otimização das condições reacionais para a síntese de cada éster. Em cada um dos casos foi utilizado o catalisador com o qual se obtiveram os melhores rendimentos nos estudos iniciais, ou seja com o molibdato-fenilfosfonato de zircónio(IV), ZrMoPhP. Todas as reações foram monitorizadas por cromatografia gasosa ou por cromatografia líquida de alta pressão. Todos os ésteres foram identificados por comparação com os padrões correspondentes.

Aiming a Master degree in Chemistry, with specialization in Organic Chemistry and Natural Products, this thesis presents experimental work describing the synthesis and characterization of tetravalent metal phosphates and phosphonates as well as their catalytic evaluation in esterification reactions. Initially, several tetravalent metal phosphates and phosphonates with the general formula MIV(HXO4)2.nH2O and MIV(RXO3)2.nH2O, respectively, were synthesised (MIV = Zr, X = P, W, Mo, and R = organic group) and characterized by FT-IR spectroscopy, X-ray powder diffraction, and elemental and thermogravimetric analyses. The performance of the tetravalent metal phosphates and phosphonates were evaluated as catalysts in the Fischer esterification reactions between acetic or benzoic acids and several alcohols. After that catalytic evaluation, studies towards the optimization of the reacctional conditions for the synthesis of each ester were performed. In each case, the catalyst that gave the best results in the initial studies was selected for the optimization reactions, that is, the zirconium(IV) molybdate-penylphosphonate, ZrMoPhP. All the reactions has been monitorized by gas chromatography or high pressure liquid chromatography. All the obtained esters were identified by comparison with the corresponding standard solutions.