Synthesis and evaluation of Niobium or Vanadium – doped heteropolyacid catalysts in oxidation and acetalization reactions of alcohols and aldehydes derivated of biomass

• Autor(a) principal: Vergara Torres, John Alexander
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/29245; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.138
• topic: Furaldeido; Terpenos; Esterificação; Oxidação; Cinética Química e Catálise

Aldeídos derivados da biomassa e álcoois terpênicos são matérias-primas abundantes, de origem vegetal, e de interesse para a síntese de produtos da química fina, como fragrâncias, fármacos e agroquímicos. Recentemente, por razões econômicas e ambientais, processos catalíticos têm sido desenvolvidos visando transformar esses recursos renováveis em produtos químicos de maior valor agregado. Neste trabalho, heteropoliácidos (HPAs) obtidos a partir do ácido fosfomolíbdico dopado com 1, 2 e 3 mols de Nióbio (i.e., H 4 PMo 11 Nb 1 O 40 , H 5 PMo 10 Nb 2 O 40 e H 6 PMo 9 Nb 3 O 40 ) foram sintetizados e avaliados como catalisadores em reações de oxidação e acetalização de aldeídos presentes na biomassa. Os HPAs de Nióbio foram sintetizados a partir de diferentes precursores: MoO 3 , Nb 2 O 5 , H 3 PO 4 . Além disso, HPAs obtidos a partir da dopagem do ácido fosfomolíbdico com Vanádio foram aplicados em reações de oxidação de álcoois terpênicos por peróxido de hidrogênio em soluções de acetonitrila. Os procedimentos de síntese utilizados mostraram-se eficientes, uma vez que os catalisadores foram obtidos com rendimentos satisfatórios. Todos os ácidos sintetizados foram caracterizados por análises de espetroscopia no infravermelho, na região do ultravioleta-visível, análises térmicas, de área superficial e porosimetria, difração de raios-X, e titulação potenciométrica. A atividade catalítica dos HPAs foi avaliada em diferentes reações de oxidação e acetalização. Os HPAs dopados com diferentes quantidades de Nb foram avaliados em reações de esterificação oxidativa do furfural, escolhido como substrato modelo devido à sua reatividade e interesse industrial. Além disso, eles foram também avaliados em reações de acetalizaçao. Nessa reação a quantidade de Nb parece não ter produzido diferença significativa em termos de conversão e seletividade. Ademais, a maior parte dos testes catalíticos foram realizados com H 6 PMo 9 Nb 3 O 40 obtendo aproximadamente 50 % de conversão e 2-furfuraldeído- metilaceta como único produto. A concentração de 0.0312 mol % de catalisador apresento a melhor atividade catalítica. Finalmente, a reação foi estendida a benzaldeído obtendo resultados similares. Os testes realizados com os catalisadores dopados com Vanádio mostraram que H 4 PMo 11 VO 40 foi o mais ativo e seletivo na oxidação do geraniol (substrato escolhido como álcool terpênico modelo) para geraldeído, mono e diepóxido, sendo o epóxido o produto majoritário. Foi obtida conversa maior a 94% com seletividade entre 80 e 85 % para o geraniol epoxido. O H 4 PMo 11 VO 40 também foi testado na oxidação de outros álcoois terpênicos, e mostrou- se ativo na oxidação de nerol. Palavras-chave: Furfural. Álcoois terpênicos. Heteropoliácidos de Keggin. Oxidação esterificativa.