Agregação e força de interação cátion-ânion de líquidos iônicos dicatiônicos derivados do imidazol com os ânions ascorbato e ibuprofenato

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Paz, Alisson Vasques
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000f39m
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23006
Resumo: Imidazolium-based ionic liquids (ILs) demonstrate some advantages over the monocationic analogues, as higher fusion temperature, higher thermal stability and less toxicity. Dicationic ILs also form tridimensional aggregates in solution, due to their amphiphilic nature. However, there are still some lacks in the comprehension of the influence of anions with organic structures on the formation of IL aggregates in solution, in the aggregation mechanisms and the intermolecular interactions occurring. This work presents a study of the influence of the chemical structure of ascorbate (Asc) and ibuprofenate (Ibu) anions in the aggregation properties and cation-anion interactions of imidazolium-based ionic liquids containing the cation 1,8-bis(3-methylimidazolium-1-yl)octane ([C8(MIM)2]2+). The aggregation behavior of ILs was evaluated using conductivity, surface tension and Nuclear Magnetic Resonance 1H (NMR 1H). The cation-anion interactions were evaluated using the aggregation by NMR 1H and Surface Plasmon Resonance (SPR). The aggregation results showed that the IL [C8(MIM)2][2Asc] despites being more hydrophilic than [C8(MIM)2][2Ibu], has higher values of critical aggregation concentration (CAC). Both ILs showed lower CAC values than the analogues with bromide anion. The results of aggregation properties by NMR 1H showed that the anions are more concentrated in the interior of the aggregates. The values of ionization degree () determined by conductivity measurements indicate that the LI [C8(MIM)2][2Asc] has a more effective cation-anion interaction. The values of diffusion coefficient by NMR 1H corroborate with conductivity and surface tension data and show that [C8(MIM)2][2Asc] presents an ion pair behavior. The SPR results showed that the IL [C8(MIM)2][2Asc] has a more effective interaction with the titanium dioxide (TiO2) surface, which might be related to the more polar structure of the ascorbate anion. This behavior confirms the ion pair nature of [C8(MIM)2][2Asc]. In conclusion, the anion effect is driven by multiple structural factors besides the apparent hydrophobicity of the IL constituting anions. Besides that, the cation-anion interaction might be a crucial factor on the adherence of ILs on TiO2 surface.
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This work presents a study of the influence of the chemical structure of ascorbate (Asc) and ibuprofenate (Ibu) anions in the aggregation properties and cation-anion interactions of imidazolium-based ionic liquids containing the cation 1,8-bis(3-methylimidazolium-1-yl)octane ([C8(MIM)2]2+). The aggregation behavior of ILs was evaluated using conductivity, surface tension and Nuclear Magnetic Resonance 1H (NMR 1H). The cation-anion interactions were evaluated using the aggregation by NMR 1H and Surface Plasmon Resonance (SPR). The aggregation results showed that the IL [C8(MIM)2][2Asc] despites being more hydrophilic than [C8(MIM)2][2Ibu], has higher values of critical aggregation concentration (CAC). Both ILs showed lower CAC values than the analogues with bromide anion. The results of aggregation properties by NMR 1H showed that the anions are more concentrated in the interior of the aggregates. The values of ionization degree () determined by conductivity measurements indicate that the LI [C8(MIM)2][2Asc] has a more effective cation-anion interaction. The values of diffusion coefficient by NMR 1H corroborate with conductivity and surface tension data and show that [C8(MIM)2][2Asc] presents an ion pair behavior. The SPR results showed that the IL [C8(MIM)2][2Asc] has a more effective interaction with the titanium dioxide (TiO2) surface, which might be related to the more polar structure of the ascorbate anion. This behavior confirms the ion pair nature of [C8(MIM)2][2Asc]. In conclusion, the anion effect is driven by multiple structural factors besides the apparent hydrophobicity of the IL constituting anions. Besides that, the cation-anion interaction might be a crucial factor on the adherence of ILs on TiO2 surface.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGSFundação de Apoio à Tecnologia e Ciência (FATEC)Líquidos Iônicos (LIs) dicatiônicos derivados do imidazol possuem vantagens em comparação com seus análogos monocatiônicos, como, maior temperatura de fusão, maior estabilidade térmica e menor toxicidade. LIs dicatiônicos também formam agregados tridimensionais em solução, devido a sua natura anfifílica, No entanto, ainda há lacunas na compreensão da influência de ânions com estrutura química orgânica na formação de agregados de LIs em solução, no mecanismo de agregação e nos tipos de interações intermoleculares que ocorrem nos agregados. Este estudo apresenta a influência da estrutura química dos ânions ascorbato (Asc) e ibuprofenato (Ibu) nas propriedades de agregação e interações cátion-ânion dos líquidos iônicos dicatiônicos derivados do imidazol contendo o cátion 1,8-bis(3-metilimidazol-1-íneo)octano ([C8(MIM)2]2+.). O comportamento de agregação dos LIs foi avaliado utilizando as técnicas de condutividade, tensão superficial e Ressonância Magnética Nuclear de hidrogênio (RMN 1H). As interações cátion-ânion foram avaliadas utilizando as técnicas de agregação por RMN 1H e Ressonância Plasmônica de Superfície (SPR). Os estudos de agregação mostraram que o [C8(MIM)2][2Asc] apesar de ser mais hidrofílico que o [C8(MIM)2][2IBU], apresenta o menor valor de concentração crítica de agregação (CAC). Ambos LIs apresentaram valores de CAC mais baixos que seu análogo com ânion brometo. A determinação das propriedades de agregação por RMN de 1H demonstram o ânion está localizado no interior do agregado. Os valores de grau de ionização () determinados por condutividade indicaram que o [C8(MIM)2][2Asc] possui uma interação cátion-ânion mais efetiva. Os valores de coeficientes de difusão por RMN 1H corroboram com os dados de condutividade e tensão superficial e mostram que o [C8(MIM)2][2Asc] tem comportamento de par iônico indicando interações cátion-ânion mais efetivas. A SPR demonstrou que o LI [C8(MIM)2][2Asc] apresenta um interação mais efetiva com a superfície de dióxido de titânio (TiO2) o que é atribuído a superfície mais polar do ânion ascorbato. Esse comportamento confirma a natureza de par iônico da espécie [C8(MIM)2][2Asc]. Como conclusão, o efeito do ânion é governado por diversos fatores estruturais que não só a hidrofobicidade aparente dos ânions constituintes do LI. Além disso, a interação cátion-ânion aparenta ser um fator crucial na adesão de LIs na superfície de TiO2.Universidade Federal de Santa MariaBrasilQuímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em QuímicaCentro de Ciências Naturais e ExatasFrizzo, Clarissa Piccininhttp://lattes.cnpq.br/0029279904716491Bender, Caroline RaquelZanatta, MarcileiaPaz, Alisson Vasques2021-11-26T13:26:35Z2021-11-26T13:26:35Z2021-01-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23006ark:/26339/001300000f39mporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-05-10T14:47:17Zoai:repositorio.ufsm.br:1/23006Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-05-10T14:47:17Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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