Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10923/13212
Type: masterThesis
Title: Uma perspectiva da modelagem QSPR para triagem/desenho de catalisadores para a síntese de carbonatos oleoquímicos
Author(s): Santos, Victor Hugo Jacks Mendes dos
Advisor: Seferin, Marcus
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Graduate Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
Issue Date: 2018
Keywords: CATALISADORES
SÍNTESE (QUÍMICA)
CARBONATOS
ENGENHARIA DE MATERIAIS
Abstract: Até o momento, apenas um pequeno número de organocatalisadores foram aplicados para produção de carbonatos oleoquímicos, enquanto a descrição de novos sistemas de catalisadores ainda é limitada. O presente trabalho apresenta uma perspectiva preliminar da modelagem por Relação Quantitativa Estrutura-Propriedade (QSPR) para auxiliar na escolha/desenho de novos organocatalisadores para produção de carbonatos cíclicos. O QSPR foi desenvolvido aplicando os descritores moleculares (2D) para modelar a relação estrutura-propriedade entre as características dos organocatalisadores e sua atividade para produção de carbonatos oleoquímicos. A partir da triagem virtual, um total de 122 catalisadores tiveram sua atividade prevista e os melhores alvos moleculares são propostos. As principais características moleculares (estrutura orgânica, arranjo molecular, tamanho da cadeia de carbono e tipo de substituinte) foram identificadas através da mineração de dados, enquanto a análise de componentes principais (PCA) mostrou-se adequada para realizar a análise exploratória do conjunto de moléculas. Além disso, é apresentado o primeiro relato da aplicação do brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) como um catalisador para a produção de carbonato oleoquímico derivados dos óleos de soja, canola e arroz. As reações foram realizadas em uma autoclave de aço inoxidável de 50 cm3 a 120 ° C, durante 48 horas, sem agitação, 5 MPa (p, CO2), 2 g de óleo epoxidado, 4 mL de butanol e 5% molar de CTAB. A partir do método proposto, todas as reações apresentaram mais de 98% de conversão de epóxido em carbonato cíclico para todos os óleos vegetais. Desta forma, a modelagem QSPR pode ser aplicada para reduzir os custos e tempo na seleção/desenho de organocatalisadores para a síntese de carbonatos cíclicos a partir de CO2 e epóxidos.
To date, only a small number of organocatalysts have been applied to produce oleochemical carbonates, while the description of new catalysts system still limited. This work presents a preliminary perspective of Quantitative Structure-Property Relationship (QSPR) modeling to assist in the targeted choice/design of active organocatalysts to produce cyclic carbonates. The QSPR was developed by applying the molecular descriptors (2D) to model the structure-property relationship between the organocatalysts features and its activity to produce oleochemical carbonates. From the virtual screening, a total of 122 catalysts have their activity predicted and the best molecular targets are proposed. The principal molecular features (organic structure, molecular arrangement, carbon chain size and substituent type) were identified through data mining, while the principal component analysis (PCA) proved to be suitable to perform the exploratory analysis of the molecules set. In addition, is presented the first report of the application of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a new catalyst to produce oleochemical carbonate derived from soy, canola and rice oils. The reactions were performed in a 50 cm3 stainless steel autoclave at 120°C, for 48 hours, without stirring, 5 MPa (p, CO2), 2 g of epoxidized oil, 4 mL of butanol and 5 mol% of CTAB. From the proposed method, all reactions showed more than 98% of epoxide conversion to cyclic carbonate for all the vegetable oil. In this way, the QSPR modelling can be applied to reduce the costs and time in the organocatalysts screening/design for the cyclic carbonates synthesis from CO2 and epoxides.
URI: http://hdl.handle.net/10923/13212
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