Redes metalorgânicas inteligentes: novos catalisadores para oxidação seletiva de alcanos em condições brandas

• Processo: 15/21051-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Vigência: 22 de fevereiro de 2016 - 21 de maio de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Dalmo Mandelli
• Beneficiário: Dalmo Mandelli
• Pesquisador visitante: Alexander Kirillov
• Inst. do pesquisador visitante: Instituto Superior Técnico (IST), Portugal
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Química verde Catálise Funcionalização Alcanos Compostos organometálicos Intercâmbio de pesquisadores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ativação de ligações C-H | catálise oxidativa | Funcionalização de Alcanos | química-verde | Redes metalorgânicas (MOFs) | Catálise

Resumo

Como principais componentes do gás natural e do petróleo, os alcanos são compostos bastante inertes para um amplo uso sintético. Assim, eles são utilizados principalmente como combustíveis fósseis ou convertidos, por meio de diferentes processos que consumam energia, em olefinas que são espécies comuns e mais reativas em síntese orgânica de grande escala. Consequentemente, o desenvolvimento de novos protocolos brandos e eficientes para a funcionalização de alcanos, para a síntese direta e seletiva de produtos de oxidação de valor acrescentado, constitui um desafio para a química moderna. Este desafio pode, potencialmente, ser superado através da concepção e aplicação de catalisadores MOFs (metal-organic frameworks ou redes metalorgânicas) inteligentes, concebidos à medida, que ainda são raramente utilizados na oxidação de alcanos mas apresentam um potencial considerável devido às suas características intrínsecas.Assim, a presente proposta visa aplicar uma série de compostos MOFs de cobre(II), recém-projetados com aminoálcoois e ácidos policarboxílicos como blocos estruturais, como catalisadores inteligentes para a oxidação seletiva e directa de alcanos em produtos de oxidação industrialmente desejáveis e importantes. Os principais objetivos são: (1) a aplicação dos MOFs como catalisadores para a oxidação seletiva e direta de diferentes alcanos C5-C9 (incluindo hidrocarbonetos lineares, ramificados e cíclicos) nos álcoois e cetonas correspondentes, com ênfase no desenvolvimento de processos com a seletividade de ligação, regiosseletividade e estereosseletividade, (2) a otimização dos sistemas mais eficientes e (3) investigação do mecanismo.O caráter inovativo desta proposta em relação ao estado da arte anterior consiste na implementação paralela de vários conceitos para um catalisador MOF inteligente. Isso inclui: (A) a incorporação de co-catalisadores muito ativos (ácidos carboxílicos N-heteroaromáticos) como blocos de construção dentro da estrutura dos MOFs que também compreende os centros de cobre(II) com um potencial reconhecido na catálise oxidativa, (B) a transformação catalítica seletiva nos poros dos MOFs após absorção de substratos ou moléculas oxidantes, e (C) o potencial de ajustar o catalisador por estímulo externo ou modificação pós-síntese.Está planejado que o Prof. A. Kirillov irá passar três meses na UFABC como Pesquisador Visitante, contribuindo para o desenvolvimento geral do projeto CAPES A017_2013 ("Green catalysis in the oxidation of natural products - production of renewable raw materials for the chemical industry"), vinculado a esta proposta. O Pesquisador Visitante será responsável pelo planeamento, execução e supervisão dos estudos catalíticos utilizando catalisadores MOFs, os quais serão previamente sintetizados e caracterizados pela sua equipa de pesquisa no IST/ULisboa. Para além de desenvolver esta proposta em MOFs, o Prof. A. Kirillov também vai participar numa variedade de outras atividades de pesquisa e ensino na UFABC. Estas incluem: (i) ministrar um curso intitulado "Metal-organic Frameworks: a New Class of Materials" para os alunos dentro do Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia/Química, (ii) dar uma palestra sobre a sua pesquisa, incluindo os resultados que serão obtidos na UFABC, (iii) participar em reuniões de grupos de pesquisa, (iv) participar em bancas de tese de mestrado e/ou doutorado, e (v) colaborar na gestão do projeto vinculado, incluindo o planeamento de atividades de investigação, orientação de alunos e preparação de relatórios e artigos científicos.É esperado que a visita do Prof. A. Kirillov não só complemente, diversifique e consolide os resultados da investigação no âmbito do projeto CAPES A017_2013, mas também intensifique colaborações internacionais existentes e crie novas parcerias, contribuindo assim para a cooperação científica e pedagógica entre a UFABC e IST/ULisboa. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

KIRILLOVA, MARINA V.; DE PAIVA, POLYANA TOME; CARVALHO, WAGNER A.; MANDELLI, DALMO; KIRILLOV, ALEXANDER M.. Mixed-ligand aminoalcohol-dicarboxylate copper(II) coordination polymers as catalysts for the oxidative functionalization of cyclic alkanes and alkenes. Pure and Applied Chemistry, v. 89, n. 1, p. 61-73, JAN 2017. (15/21051-8)