Comparative study of hydrocarbon oxygenation with ironchlorins and ironporphyrins as catalysts in homogeneous and heterogeneizated systems

Neste trabalho, foram estudadas a oxidação do cicloexano e a epoxidação do (Z)- cicloocteno com iodosilbenzeno (PhIO) e H2O2 como oxidantes, comparando as FeIIIclorinas pentafluorossubstituídas com as FeIIIporfirinas, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl e [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 como catalisadores em meio homogêneo e suportadas via ligação iônica e/ou covalente em matrizes de sílica quimicamente modificada. No caso do substrato (Z)-cicloocteno, os metalocomplexos utilizados levaram a rendimentos elevados para formação do ciclooctenóxido, tanto em meio homogêneo quanto heterogêneo, quando PhIO foi utilizado como oxidante. A atividade catalítica foi mantida mesmo após três reciclagens sucessivas. Com o H2O2 como oxidante, os rendimentos foram menores exceto com o metanol, quando se observa um aumento nos rendimentos de epoxidação, porque favorece a formação do intermediário ativo FeIIIhidroperóxido. Já os sistemas heterogeneizados apresentam desempenho bastante inferior quando comparado aos catalisadores em solução. Os melhores rendimentos foram observados com DCE um solvente mais viscoso que aumenta o tempo de vida da gaiola do solvente favorecendo o processo biomimético. Os catalisadores imobilizados foram caracterizados por espectroscopias UV-Vis e de RPE. Estas técnicas deram informações do estado de oxidação e de spin do metal, bem como a geometria do macrociclo na superfície da matriz sólida. Os resultados catalíticos puderam ser explicados pela natureza dos grupos funcionais que ligam o metalocomplexo à sílica, bem como, pelas informações fornecidas pela técnica de RPE quanto ao estado de oxidação do ferro e à geometria dos metalocomplexos imobilizados, dando consistência aos mecanismos propostos nos processos de oxidação.In this work, the cyclohexane oxidation and the (Z)-cyclooctene epoxidation with iodosylbenzene (PhIO) e H2O2 as oxidants were studied. A comparison between fluorinated FeIIIchlorins and FeIIIporphyrins, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl, [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 as catalysts was made either in solution or supported in silica matrices via eletrostatic interaction and/or covalent bonds. In the case of (Z)-cyclooctene epoxidation by PhIO, all the studied metallocomplexes achieved high yields for the epoxide production in both homogeneous and heterogeneous systems. The catalytic activity was maintained even after three successive recyclings. On the other hand, when H2O2 was used as oxidant the yields were lower. Differently, raised yields of epoxidation were observed when using methanol as solvent due to favored formation of the active intermediate FeIIIhydroperoxide. The performance of the heterogeneous systems was significantly lower than that of the catalysts in solution. The best yields were observed with DCE, a viscous solvent that probably raises the shelf life of the solvent cage favoring the biomimetic process. The supported systems were characterized by EPR and UV-Vis spectroscopies. These techniques gave information about the oxidation state and the metal spin, as well as the macrocycle geometry on the solid matrix surface. The catalytic results were explained by the nature of the functional groups that bound the metallocomplex to the silica matrix. In addition, the information obtained by the EPR technique regarding the state of oxidation of iron and the geometry of the supported metallocomplexes gave consistence to the proposed mechanisms in the oxidation processes