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Síntese, propriedades, e aplicações de tensoativos e bio-polímeros funcionalizados: um enfoque de química verde

Processo: 04/15400-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de abril de 2006 - 31 de março de 2010
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Pesquisador responsável:Omar Abou El Seoud
Beneficiário:Omar Abou El Seoud
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Elisabete Frollini
Bolsa(s) vinculada(s):09/14349-0 - Solventes verdes na química de biopolímeros: síntese de novos líquidos iônicos e aplicação na derivatização de celulose, BP.PD
08/51596-2 - Líquidos iônicos tensoativos: síntese e propriedades de soluções de cloretos de 1-metil-3 (3-acilaminopropil) imidazolio, BP.MS
07/56076-4 - Síntese e propriedades de solução de tensoativos a base de matérias primas renováveis, BP.IC
07/51462-3 - Síntese e propriedades de biopolímeros funcionalizados: ésteres e éteres de celulose, BP.PD
Assunto(s):Química verde  Líquidos iônicos  Polímeros (química orgânica)  Tensoativos  Celulose 

Resumo

Pretende-se neste projeto estudar aspectos de síntese, propriedades e aplicações de tensoativos e derivados de bio-polímeros, em particular de celulose. O primeiro subprojeto incluiu os seguintes aspectos da química de colóides: 1) síntese de tensoativos que possuem grupos hidrofílicos e hidrofóbicos variáveis, inclusive tensoativos "verdes" a base de 2-aminoglicose, e sais de 1-metil-3-alquil- imidazólio; 2) investigação da relação entre a estrutura de tensoativo e as propriedades de suas soluções aquosas e não aquosas, em particular aquelas que são relevantes para as aplicações; 3) determinação da polaridade microscópica e estrutura de solventes ."verdes", suas misturas binárias, e de água interfacial de agregados micelares; 4) investigação do uso de tensoativos clássicos e verdes como catalisadores de reações orgânicas. Serão estudados os efeitos da estrutura de tensoativo sobre as seguintes propriedades dos agregados formados: concentração micelar crítica; grau de dissociação do contra-íon de tensoativo; número de agregação; morfologia micelar, e parâmetros . termodinâmicos (energia livre entalpia e entropia) de adsorção (interface solução/ar) e micelização. As técnicas empregadas incluirão: tensão superficial; condutância; potenciometria; titulação calorimétrica; IV, RMN, e espalhamento estático e dinâmico de luz. Usando sondas solvatocrômicas, pretende-se investigar os efeitos da estrutura e carga de tensoativos sobre a polaridade microscópica, e concentração "efetiva" de água interfacial. Tais propriedades serão determinadas pela comparação do comportamento das sondas na presença dos tensoativos, e fora do domínio micelar. São necessários, portanto, estudos de solvatocromismo, e termo-solvatocromismo das sondas em solventes puros e suas misturas binárias. Pretende-se estudar solventes orgânicos "clássicos", próticos e apróticos. Os compostos iônicos, em particular os que são líquidos a temperatura ambiente são solventes "verdes", cujas propriedades, espacialmente a polaridade foram pouco estudadas. Pretende-se estudar as polaridades destes solventes e suas misturas, a várias temperaturas, usando as mesmas sondas. As técnicas IV de FT, RMN, e espalhamento estático e dinâmico de luz serão empregadas para estudar a solubilização de misturas binárias aquosas por agregados inversos de tensoativos. A informação desejada será obtida pela análise da dependência das propriedades espectroscópicas do sistema sobre a razão (mistura binária)/(tensoativo). A catálise de reações químicas por tenso ativos iônicos tem origem em: diferenças entre as propriedades (polaridade microscópica e força iônica) da água interfacial e água "bulk"; interações eletrostáticas entre os reagentes e/ou os complexos ativados e a interface micelar iônica. Tais interações dependem das estruturas e cargas dos tensoativos e das espécies envolvidas na reação. Pretende-se estudar a cinética de reações de transferência de acila dependente e/ou independentes de pH, de ésteres em soluções de tensoativos clássicos e verdes. Detalhes sobre os efeitos micelares serão obtidos a partir dos parâmetros de ativação, e pela aplicação da equação de Hammett. No subprojeto sobre bio-polímeros, pretende-se estudar a derivatização de celulose sob condições homogêneas de reação. Embora este método ofereça uma série de vantagens sobre o processo heterogêneo (industrial), é mais complexo e de custo mais elevado. Os estudos previstos visam otimizar o processo homogêneo através de investigação detalhada das suas três etapas: ativação da celulose, dissolução do polímero ativado, e subseqüente derivatização. Pretende-se investigar a relação entre as características estruturais da celulose e as condições de sua derivatização. Tais características incluem o grau de polimerização, o índice de cristalinidade, a porosidade e a polaridade da superfície do polímero. Pretende-se empregar eletrólito/solvente aprótico polar e/ou líquido iônico como solventes para a celulose. Este método será empregado para a síntese de produtos de especialidade, por exemplo, ésteres mistos de celulose. (AU)

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