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No sector da química fina tem havido um enorme esforço em investigação orientado para o desenvolvimento de catalisadores quirais homogéneos; no entanto, existem relativamente poucos processos catalíticos enantioselectivos a operar à escala comercial. A principal razão é o preço elevado dos ligandos quirais; tornando imperativa a reutilização dos catalisadores. Em processos homogéneos é difícil separar o catalisador dos produtos da reacção. Uma alternativa é a utilização de catalisadores heterogéneos baseados no funcionamento dos catalisadores homogéneos; para isso, é necessário desenvolver métodos eficientes para a imobilização de catalisadores homogéneos em suportes.
Materiais de carbono são suportes adequados neste contexto, apresentando várias vantagens quando comparados com suportes inorgânicos, tais como a estabilidade térmica, a resistência a ataques químicos em meios ácido ou básico e, na maior parte dos casos, menor custo. Para além disso, podem ser utilizadas metodologias para ajustar o tipo e a concentração de grupos superficiais oxigenados, os quais podem ser utilizados como sítios para a ancoragem dos complexos metálicos no suporte.
Nos últimos cinco anos, temos vindo a desenvolver diferentes estratégias para a imobilização de complexos metálicos com ligandos Salen em carvões activados, e os materiais resultantes mostraram ser catalisadores eficientes e reutilizáveis em diferentes reacções. No entanto, foram geralmente encontradas actividades baixas em comparação com os catalisadores homogéneos, como resultado da difusão lenta dos reagentes no interior dos microporos dos carvões activados. Por isso, é necessário diminuir os tempos de reacção, o que pode ser conseguido usando suportes mesoporosos, ou pela ancoragem dos complexos na superfície externa de materiais fibrosos. Assim, neste projecto, propomos alargar o nosso trabalho anterior à preparação de catalisadores de carbono nanoestruturados consistindo em complexos de metais de transição com liga  |
Summary
No sector da química fina tem havido um enorme esforço em investigação orientado para o desenvolvimento de catalisadores quirais homogéneos; no entanto, existem relativamente poucos processos catalíticos enantioselectivos a operar à escala comercial. A principal razão é o preço elevado dos ligandos quirais; tornando imperativa a reutilização dos catalisadores. Em processos homogéneos é difícil separar o catalisador dos produtos da reacção. Uma alternativa é a utilização de catalisadores heterogéneos baseados no funcionamento dos catalisadores homogéneos; para isso, é necessário desenvolver métodos eficientes para a imobilização de catalisadores homogéneos em suportes.
Materiais de carbono são suportes adequados neste contexto, apresentando várias vantagens quando comparados com suportes inorgânicos, tais como a estabilidade térmica, a resistência a ataques químicos em meios ácido ou básico e, na maior parte dos casos, menor custo. Para além disso, podem ser utilizadas metodologias para ajustar o tipo e a concentração de grupos superficiais oxigenados, os quais podem ser utilizados como sítios para a ancoragem dos complexos metálicos no suporte.
Nos últimos cinco anos, temos vindo a desenvolver diferentes estratégias para a imobilização de complexos metálicos com ligandos Salen em carvões activados, e os materiais resultantes mostraram ser catalisadores eficientes e reutilizáveis em diferentes reacções. No entanto, foram geralmente encontradas actividades baixas em comparação com os catalisadores homogéneos, como resultado da difusão lenta dos reagentes no interior dos microporos dos carvões activados. Por isso, é necessário diminuir os tempos de reacção, o que pode ser conseguido usando suportes mesoporosos, ou pela ancoragem dos complexos na superfície externa de materiais fibrosos. Assim, neste projecto, propomos alargar o nosso trabalho anterior à preparação de catalisadores de carbono nanoestruturados consistindo em complexos de metais de transição com ligandos Salen ancorados em nanotubos de carbono e xerogéis de carbono funcionalizados para aplicação em reacções de oxidação enantioselectivas.
Os objectivos específicos são:
1) Síntese de complexos de metais de transição (M=Mn, Cu and Fe) com ligandos quirais;
2) Funcionalização de nanotubos de carbono e xerogéis de carbono;
3) Preparação e caracterização de catalisadores nanoestruturados pela ancoragem de complexos metálicos nos suportes; utilização destes materiais na fabricação de reactores estruturados, tais como monólitos ou módulos de fibras.
4) Estudo das suas propriedades catalíticas, em particular na área da síntese enantioselectiva (reacções de oxidação). As reacções em vista são epoxidações, aziridinações, ciclopropanações e hidroxilações de alcenos. Testes preliminares da utilização em contínuo de monólitos com complexos metálicos ancorados em catálise oxidativa.
A nossa abordagem para atingir estes objectivos é baseada na colaboração estreita de dois grupos de investigação com competências complementares e que registam uma colaboração muito produtiva nos últimos 10 anos. |