Study of the oxidation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid catalyzed by bioninspired models

Inspired by natural catalytic systems, metalloporphyrins and Salen complexes have been used as catalysts for the oxidation of xenobiotics in the presence of several oxygen donors, both in homogeneous and heterogeneous catalysis. These catalysts have been highly efficient and selective in the reactions of different substrates, such as pharmaceuticals and pesticides. In this context, the work developed in this dissertation presents the oxidation studies of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid herbicide using ferroporphyrins and Jacobsen catalyst as catalysts of these reactions with several oxygen donors. The results shows that the metalloporphyrin and the complex employed in this study are efficient catalysts for oxidation of 2,4-D in the presence of oxygen donors iodosilbenzene (PhIO), metachloroperbenzoic acid (m-CPBA) and hydrogen peroxide (H2O2) both in homogeneous and heterogeneous. The reactions with the unsupported catalysts achieved higher yields than those obtained with the supported catalysts, which is possibly related to the difficulties of access to the catalytic center imposed by the support. The conversion of 2,4-D reached more than 50% in some systems, and, in general, oxidation reactions with the three oxygen donors were selective promoting the formation of hydroquinone (reactions with PhIO and H2O2) and 3,5- dichlorocatechol (reactions with m-CPBA). One of the products identified in the reactions is a metabolite of 2,4-D produced in vivo systems, indicating that the catalysts used in this study can be considered good models of cytochrome P450 in the oxidation of 2,4-D.Inspirados em sistemas catalíticos naturais, metaloporfirinas e complexos salen têm sido utilizados como catalisadores para a oxidação de xenobióticos na presença de diversos doadores de oxigênio, tanto em catálise homogênea quanto heterogênea. Esses catalisadores têm se mostrado altamente eficientes e seletivos nas reações de diferentes substratos, tais como fármacos e pesticidas. Dentro desse contexto, o trabalho desenvolvido nessa dissertação apresenta os estudos da oxidação do herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) utilizando ferroporfirinas e catalisador de Jacobsen como catalisadores dessas reações com diversos doadores de oxigênio. Os resultados mostram que a metaloporfirina e o complexo salen empregados nesse estudo são eficientes catalisadores para a oxidação do 2,4-D na presença dos doadores de oxigênio iodosilbenzeno (PhIO), ácido metacloroperbenzóico (m-CPBA) e peróxido de hidrogênio (H2O2), tanto em meio homogêneo como heterogêneo. As reações com os catalisadores não suportados alcançaram rendimentos mais altos do que os obtidos com os catalisadores suportados, o que está possivelmente relacionado as dificuldades de acesso ao centro catalítico imposta pelo suporte. A conversão de 2,4-D atingiu mais de 50% em alguns sistemas, e, em geral, as reações de oxidação com os três doadores de oxigênio foram seletivas promovendo a formação de hidroquinona (reações com PhIO e H2O2) e 3,5-diclorocatecol (reações com m-CPBA). Um dos produtos identificados nas reações é um metabólito do 2,4-D produzido sistemas in vivo, indicando que os catalisadores utilizados nesse estudo podem ser considerados bons modelos do citocromo P450 na oxidação do 2,4-D