Este trabalho apresenta o estudo de um sistema polimérico bi-componente formado por Poli(Ácido carboxílico)-Poli(Eter-poliol), constituído primariamente de um polímero acrílico polimerizado pelo processo de polimerização em solução aquosa por mecanismo de radicais livres ao qual foi adicionado seqüencialmente, um Poli(Eter-poliol), ambos de baixo peso molecular médio. Tal sistema tem por finalidade atuar como dispersante-ligante em sistema cerâmico à base de caulim CADAM, uma vez que este sistema apresenta propriedades termoplásticas e termorrígidas a diferentes temperaturas. Foram sintetizados 03 protótipos de um sistema polimérico e o critério para escolha teve como base o pH do sistema em sentido generalizado, isto é, compreendendo as diversas fases de preparação dos polímeros e sua aplicação final. É do conhecimento comum que a reação de esterificação entre grupos COOHOH requer catálise ácida para ocorrer, o qual usualmente é realizada em pH abaixo de 4 e, neste ensaio, este pH ácido é devido à presença de ácido para-toluenosulfônico, que atua como catalisador de esterificação. Em tal intervalo de pH, em virtude do ponto isoelétrico do caulim ser comumentemente abaixo de 4, a estabilização da dispersão de caulim por repulsão eletrostática utilizando polímeros sintéticos é improvável de ocorrer, razão pela qual buscou-se mecanismos alternativos para obtenção de uma tal estabilização, entre os quais o mecanismo estérico surge como opção. O sistema polimérico do presente estudo apresenta-se na forma de uma solução aquosa sendo, de fato, uma mistura homogênea de um copolímero de ácido acrílico, N- metiloacrilamida e metacrilato de metoxipolietileno glicol e um poli(eter-poliol). O poli(eter-poliol) e N-metilolacrilamida presentes no sistema polimérico são principais fontes de grupo hidroxila para reação de poliesterificação e formação de ligações cruzadas à temperatura de 150 a 200 °C. No estado termoplástico o sistema polimérico produzido pela mistura poli(ácido carboxílico)-poli(eter-poliol) pode ser utilizado como dispersante de argilas com especial fóco sobre caulim como tratado neste trabalho. A propriedade dispersante pode ser atribuida à presença de grupos carboxílicos e metoxipolietilenoglicol aleatoriamente distribuídos ao longo da cadeia polimérica e, também, ao baixo peso molecular médio. A temperaturas entre 150 a 200 °C, o polímero é reticulado (crosslinked) por reação de poliesterificação, catalisada por ácido, entre grupos carboxila e grupos hidroxila, sendo as hidroxilas provenientes tanto de poliol como de N-metilolacrilamida (NMAM). Assim, do ponto de vista térmico comporta-se como termorrígido, sendo nesta condição insolúvel em água e adequado atuar como ligante na manufatura de materiais cerâmicos. Medidas de mobilidade eletroforética e viscosidade são aplicadas à caracterização de caulim e do sistema polimérico a fim de avaliar a potencialidade de aplicação como dispersante desta argila. Também, as transições dos estados termoplásticos para termorrigidos foram determinadas por análise termogravimétrica (TG) e análise dinâmico mecânica (DMA) nos polímeros isoladamente e depois com medidas de resistência mecânica do sistema caulim/polímero. O sistema apresentou comportamento dispersante em água e ligante após cura. Um sistema polimérico assim sintetizado foi propriamente curado por calor tornando- se, na forma termorrígida, um ligante para peças cerâmicas com propriedades mecânicas de alto desempenho, como resistência a flexão no estado cru (green strenght). / This work presents the study of a polymeric bi-component system made from Poly(carboxylic acid)-Poly(ether-polyol) primarily constituted of an acrylic acid polymerized through the process of aqueous solution polymerization by free radical mechanism, to which a poly(ether-polyol) has been sequentially added, both of them of low average molecular weight. Such a system has the aim to act as dispersing-binding balance on CADAM kaolin targeting to evaluate the applicability potential or the preparation of ceramic bodies as this polymeric system presents thermoplastic and thermosetting properties at different temperatures. Were made the synthesis of 03 polymeric system prototypes which criteria for choice was based on pH of the system at whole sense, that is, regarding the several steps for polymers preparation and its final application. It is knowledge that esterification reaction between COOH-OH groups requires acid catalyst to occur, which usually is done at pH below 4 and, in this work this pH is due to p-toluene sulfonic acid that act as esterification catalyst. In this range of pH, due to the isoeletric point of kaolin to be below 4 the electrostatic stabilization of dispersion is unlikely to occur, from which reason was looked for an alternative mechanism to achieve the dispersion stabilization, among them the steric mechanism arises an option. The polymeric system of this study is the form of an aqueous solution, which actually is a homogeneous blend of a copolymer of acrylic acid, N-Methylolacrylamide Methoxypolyethyleneglycol Methacrylate (MPEGMA) and Poly(ether-polyol). The Poly(etherpolyol) and the N-Methylolacrylamide presents at the polymeric system are the main sources of hydroxyl groups to enhance the polyesterification reaction for further crosslinking at temperatures from 160 to 200 °C. At the thermoplastic state the polymeric system made by Poly(carboxilic acid)poly(ether-polyol) macromolecules may be used as clay dispersant focusing on kaolin for this work. The dispersant property may be attributed to the carboxylic and methoxypolyethyleneglycol group randomly distributed along the polymeric chain backbone and, also to the low average molecular weight. At temperatures between 150 to 200 °C, the polymer is crosslinked by polyesterification reaction catalized by acid between carboxyl groups and hydroxyl groups, in such way that hydroxyls groups comes both from the polyol base polymer and NMethylolacrylamide (NMAM) present at first polymer backbone. Thus, through a thermal standpoint it behaves as thermoset being that, under this condition, water insoluble and adequate to act as binder for manufacturing of ceramic materials. Electrophoretic mobility and viscosity measurements were applied for the characterization of kaolin and the polymeric system targeting to the evaluation its potential application as a dispersant for this clay. Also, the transitions from the thermoplastic to the thermoset state have been determined by thermo-gravimetric analysis (TG) and dynamicmechanical analysis (DMA) for the Poly(carboxylc acid)poly(ether-polyol) polymers alone and further by mechanical resistance measurements for a clay-polymer system. The system has presented both dispersant behavior on aqueous media and binder just afterward cure. A polymeric system thus synthesized was properly cured by heat turning and then, at the thermoset state, become suitable for act as a binder for ceramic bodies with high performance mechanical properties measured as flexural resistance at green strength.

Este trabalho apresenta o estudo de um sistema polimérico bi-componente formado por Poli(Ácido carboxílico)-Poli(Eter-poliol), constituído primariamente de um polímero acrílico polimerizado pelo processo de polimerização em solução aquosa por mecanismo de radicais livres ao qual foi adicionado seqüencialmente, um Poli(Eter-poliol), ambos de baixo peso molecular médio. Tal sistema tem por finalidade atuar como dispersante-ligante em sistema cerâmico à base de caulim CADAM, uma vez que este sistema apresenta propriedades termoplásticas e termorrígidas a diferentes temperaturas. Foram sintetizados 03 protótipos de um sistema polimérico e o critério para escolha teve como base o pH do sistema em sentido generalizado, isto é, compreendendo as diversas fases de preparação dos polímeros e sua aplicação final. É do conhecimento comum que a reação de esterificação entre grupos COOHOH requer catálise ácida para ocorrer, o qual usualmente é realizada em pH abaixo de 4 e, neste ensaio, este pH ácido é devido à presença de ácido para-toluenosulfônico, que atua como catalisador de esterificação. Em tal intervalo de pH, em virtude do ponto isoelétrico do caulim ser comumentemente abaixo de 4, a estabilização da dispersão de caulim por repulsão eletrostática utilizando polímeros sintéticos é improvável de ocorrer, razão pela qual buscou-se mecanismos alternativos para obtenção de uma tal estabilização, entre os quais o mecanismo estérico surge como opção. O sistema polimérico do presente estudo apresenta-se na forma de uma solução aquosa sendo, de fato, uma mistura homogênea de um copolímero de ácido acrílico, N- metiloacrilamida e metacrilato de metoxipolietileno glicol e um poli(eter-poliol). O poli(eter-poliol) e N-metilolacrilamida presentes no sistema polimérico são principais fontes de grupo hidroxila para reação de poliesterificação e formação de ligações cruzadas à temperatura de 150 a 200 °C. No estado termoplástico o sistema polimérico produzido pela mistura poli(ácido carboxílico)-poli(eter-poliol) pode ser utilizado como dispersante de argilas com especial fóco sobre caulim como tratado neste trabalho. A propriedade dispersante pode ser atribuida à presença de grupos carboxílicos e metoxipolietilenoglicol aleatoriamente distribuídos ao longo da cadeia polimérica e, também, ao baixo peso molecular médio. A temperaturas entre 150 a 200 °C, o polímero é reticulado (crosslinked) por reação de poliesterificação, catalisada por ácido, entre grupos carboxila e grupos hidroxila, sendo as hidroxilas provenientes tanto de poliol como de N-metilolacrilamida (NMAM). Assim, do ponto de vista térmico comporta-se como termorrígido, sendo nesta condição insolúvel em água e adequado atuar como ligante na manufatura de materiais cerâmicos. Medidas de mobilidade eletroforética e viscosidade são aplicadas à caracterização de caulim e do sistema polimérico a fim de avaliar a potencialidade de aplicação como dispersante desta argila. Também, as transições dos estados termoplásticos para termorrigidos foram determinadas por análise termogravimétrica (TG) e análise dinâmico mecânica (DMA) nos polímeros isoladamente e depois com medidas de resistência mecânica do sistema caulim/polímero. O sistema apresentou comportamento dispersante em água e ligante após cura. Um sistema polimérico assim sintetizado foi propriamente curado por calor tornando- se, na forma termorrígida, um ligante para peças cerâmicas com propriedades mecânicas de alto desempenho, como resistência a flexão no estado cru (green strenght). / This work presents the study of a polymeric bi-component system made from Poly(carboxylic acid)-Poly(ether-polyol) primarily constituted of an acrylic acid polymerized through the process of aqueous solution polymerization by free radical mechanism, to which a poly(ether-polyol) has been sequentially added, both of them of low average molecular weight. Such a system has the aim to act as dispersing-binding balance on CADAM kaolin targeting to evaluate the applicability potential or the preparation of ceramic bodies as this polymeric system presents thermoplastic and thermosetting properties at different temperatures. Were made the synthesis of 03 polymeric system prototypes which criteria for choice was based on pH of the system at whole sense, that is, regarding the several steps for polymers preparation and its final application. It is knowledge that esterification reaction between COOH-OH groups requires acid catalyst to occur, which usually is done at pH below 4 and, in this work this pH is due to p-toluene sulfonic acid that act as esterification catalyst. In this range of pH, due to the isoeletric point of kaolin to be below 4 the electrostatic stabilization of dispersion is unlikely to occur, from which reason was looked for an alternative mechanism to achieve the dispersion stabilization, among them the steric mechanism arises an option. The polymeric system of this study is the form of an aqueous solution, which actually is a homogeneous blend of a copolymer of acrylic acid, N-Methylolacrylamide Methoxypolyethyleneglycol Methacrylate (MPEGMA) and Poly(ether-polyol). The Poly(etherpolyol) and the N-Methylolacrylamide presents at the polymeric system are the main sources of hydroxyl groups to enhance the polyesterification reaction for further crosslinking at temperatures from 160 to 200 °C. At the thermoplastic state the polymeric system made by Poly(carboxilic acid)poly(ether-polyol) macromolecules may be used as clay dispersant focusing on kaolin for this work. The dispersant property may be attributed to the carboxylic and methoxypolyethyleneglycol group randomly distributed along the polymeric chain backbone and, also to the low average molecular weight. At temperatures between 150 to 200 °C, the polymer is crosslinked by polyesterification reaction catalized by acid between carboxyl groups and hydroxyl groups, in such way that hydroxyls groups comes both from the polyol base polymer and NMethylolacrylamide (NMAM) present at first polymer backbone. Thus, through a thermal standpoint it behaves as thermoset being that, under this condition, water insoluble and adequate to act as binder for manufacturing of ceramic materials. Electrophoretic mobility and viscosity measurements were applied for the characterization of kaolin and the polymeric system targeting to the evaluation its potential application as a dispersant for this clay. Also, the transitions from the thermoplastic to the thermoset state have been determined by thermo-gravimetric analysis (TG) and dynamicmechanical analysis (DMA) for the Poly(carboxylc acid)poly(ether-polyol) polymers alone and further by mechanical resistance measurements for a clay-polymer system. The system has presented both dispersant behavior on aqueous media and binder just afterward cure. A polymeric system thus synthesized was properly cured by heat turning and then, at the thermoset state, become suitable for act as a binder for ceramic bodies with high performance mechanical properties measured as flexural resistance at green strength.

[ES] La presente tesis doctoral, se ha centrado principalmente en el diseño racional, síntesis, caracterización y evaluación catalítica de nanomateriales mono- y bimetálicos multifuncionales, con la estructura adecuada para promover de manera eficiente procesos de activación hidrogenativa de imidas cíclicas para obtener un gran número de lactamas, estructuras altamente interesantes en campos tan diversos como la industria farmacéutica o el desarrollo de polímeros. Por un lado, se ha desarrollado un nanomaterial bimetálico [AgRe/Al2O3], que ha mostrado una alta eficiencia, robustez y reusabilidad para promover la hidrodesoxigenación de imidas cíclicas. Mediante el uso de técnicas de vanguardia de caracterización de superficies sólidas se ha podido manifestar que la formación de una fase mixta AgReO4 no ha sido inocente para lograr las mejores propiedades catalíticas. La gran aplicabilidad del protocolo sintético se ha demostrado con la obtención de más de 60 compuestos de interés, partiendo de una gran variedad de imidas cíclicas (simétricas y asimétricas) promovida por el sistema [AgRe/Al2O3] y generándose agua como único subproducto de reacción. Por otro lado, se ha diseñado un sistema basado en nanopartículas de Ag con un tamaño medio de 2.2 nm dispersas sobre la matriz de gamma-Al2O3, y se ha demostrado su gran eficiencia para promover la monohidrogenación de ftalimidas a omega-hidroxilactamas. La evaluación de la influencia del grado de dispersión de los nanoagregados metálicos, las propiedades ácidas de Lewis junto con todos los resultados catalíticos obtenidos, han permitido proponer que la existencia de centros activos fruto de la combinación cooperativa entre especies de Ag metálica con habilidad para adsorber y disociar H2, y especies ácidas de Lewis de Al3+ encargadas de aumentar la electrofilia del enlace (C=O) de la imida, constituye el factor fundamental para alcanzar las mejores prestaciones catalíticas del sistema.. Bajo las condiciones de reacción optimizadas, se ha conseguido acceder a más de15 omega-hidroxilactamas distintas. Finalmente, se ha desarrollado con éxito un sistema sólido tipo composite [Ag(12.5%)/Al2O3]-[HBETA] estable y reusable, resultado de la combinación física del nanomaterial [Ag/Al2O3] y una zeolita protónica con topología BEA y relación molar (Si/Al = 10.5), que muestra una excelente eficiencia para promover la funcionalización hidrogenativa one-pot de uno de los grupos carbonilo de ftalimidas generando las correspondientes isoindolinonas C3-funcionalizadas con excelentes rendimientos. En presencia de hidrógeno molecular y agentes nucleófilos de diversa naturaleza, tales como alcoholes, aminas, nitrobencenos y sustratos aromáticos, se ha podido llevar a cabo hidrogenación parcial de uno de los carbonilos de una variedad de ftalimidas seguida de la formación selectiva de un nuevo enlace C-O, C-N o C-C conduciendo a la obtención de más de 30 derivados de isoindolinona funcionalizados en posición contigua al átomo de nitrógeno. Es muy destacable el empleo por primera vez, de nitrobencenos directamente como pronucleófilos en este tipo de procesos hidrogenativos. / [CA] La present tesi doctoral s'ha centrat principalment en el disseny racional, síntesi, caracterització i avaluació catalítica de nanomaterials mono- i bimetàl·lics multifuncionals, amb l'estructura adequada per promoure de manera eficient processos d'activació hidrogenativa d'imides cícliques per obtenir un gran nombre de lactames, estructures altament interessants per les propietats que presenen en camps tan diversos com la indústria farmacéutica i el desenvolupament de polímers. D'una banda, s'ha desenvolupat un nanomaterial bimetàl·lic [AgRe/Al2O3], que ha mostrat una elevada eficiència, robustesa i reutilitzabilitat per promoure la hidrodesoxigenació d'imides cícliques. Mitjançant l'ús de tècniques a l'avantguarda de la caracterització de superfícies sòlides, s'ha pogut manifestar com la formació d'una fase mixta AgReO4 no ha estat innocent per aconseguir les millors propietats catalítiques. La gran aplicabilitat del protocol sintètic s'ha demostrat amb l'obtenció de més de 60 compostos d'interès partint d'una gran varietat d'imides cíc·liques (simètriques i asimètriques) promoguda pel sistema [AgRe/Al2O3] i generant-se aigua com a únic subproducte de la reacció. D'altra banda, s'ha dissenyat un sistema basat en nanopartícules d'Ag amb una mida mitjana de 2.2 nm disperses sobre la matriu de gamma-Al2O3, i s'ha demostrat la seua gran eficiència per promoure la monohidrogenació de ftalimides a omega-hidroxilactames. L'avaluació de la influència del grau de dispersió dels nanoagregats metàl·lics, les propietats àcides de Lewis juntament amb tots els resultats catalítics obtinguts, han permès proposar que l'existència de centres actius com a combinació cooperativa entre espècies d'Ag metàl·lica amb habilitat per adsorbir i dissociar H2, i espècies àcides de Lewis d'Al3+ encarregades d'augmentar l'electrofília de l'enllaç (C=O) de la imida, constitueix el factor fonamental per aconseguir les millors prestacions catalítiques del sistema emprat. Sota les condicions de reacció optimitzades, s'ha aconseguit accedir a més de 15 omega-hidroxilactames diferents. Finalment, s'ha desenvolupat amb èxit un sistema sòlid tipus composite [Ag(12.5%)/Al2O3]-[HBETA] estable i reutilitzable, resultat de la combinació física del nanomaterial [Ag/Al2O3] i una zeolita protònica amb topologia BEA i relació molar (Si/Al = 10.5), que ha mostrat una excel·lent eficiència per promoure la funcionalització hidrogenativa one-pot d'un dels grups carbonil de la ftalimida generant les corresponents isoindolinones C3-funcionalitzades amb excel·lents rendiments. En presència d'hidrogen molecular i nucleòfils de diversa naturalesa, com ara alcohols, amines, nitrobenzens i substrats aromàtics, s'ha pogut dur a terme la hidrogenació parcial d'un dels carbonils d'una varietat de ftalimides seguida de la formació selectiva d'un nou enllaç C-O, C-N o C-C, conduint a l'obtenció de més de 30 derivats d'isoindolinona funcionalitzats en posició contigua a l'àtom de nitrogen. És molt destacable l'ús per primera vegada, de nitrobenzens directament com a pronucleòfils en aquest tipus de processos hidrogenatius. / [EN] The present doctoral thesis has primarily focused on the rational design, synthesis, characterization, and catalytic evaluation of multifunctional mono- and bimetallic nanomaterials, with the appropriate structure to efficiently promote hydrogenative activation processes of cyclic imides to obtain a large number of lactams, highly interesting structures in the development of new drugs and polimers. On the one hand, a bimetallic nanomaterial [AgRe/Al2O3] has been developed, which has shown high efficiency, robustness, and reusability to promote the hydrodeoxygenation of cyclic imides. By using advanced techniques for characterizing solid surfaces, it has been demonstrated that the formation of a mixed AgReO4 phase has been crucial in achieving the best catalytic properties. The wide applicability of the synthetic protocol has been shown with the production of more than 60 compounds of interest from a wide variety of cyclic imides (symmetric and asymmetric), promoted by the [AgRe/Al2O3] system and with water as the only byproduct of the reaction. On the other hand, a system based on Ag nanoparticles with an average size of 2.2 nm dispersed on the gamma-Al2O3 matrix has been designed, and its great efficiency in promoting the monohydrogenation of phthalimides to omega-hydroxylactams has been demonstrated. Evaluating the influence of the dispersion degree of the metal nanoaggregates, the Lewis acidic properties along with all the catalytic results obtained has allowed proposing that the existence of active centers resulting from the cooperative combination between metallic Ag species with the ability to adsorb and dissociate H2, and Lewis acidic Al3+ species responsible for increasing the electrophilicity of the imide (C=O) bond, constitutes the fundamental factor for achieving the best catalytic performance of the employed system. Under optimized reaction conditions, it has been possible to access more than 15 different omega-hydroxylactams. Finally, a stable and reusable composite solid [Ag(12.5%)/Al2O3]-[HBETA] system has been successfully developed, resulting from the physical combination of the nanomaterial [Ag/Al2O3] and a protonic zeolite with BEA topology and molar ratio (Si/Al = 10.5) as an additive. This material shows excellent efficiency in promoting the one-pot hydrogenative functionalization of one of the carbonyl groups of the phthalimide, generating the corresponding C3-functionalized isoindolinones with excellent yields. In the presence of molecular hydrogen and diverse nucleophilic agents, such as alcohols, amines, nitrobenzenes, and aromatic substrates, it has been possible to carry out partial hydrogenation of one of the carbonyls of a variety of phthalimides followed by the selective formation of a new C-O, C-N, or C-C bond leading to the production of more than 30 isoindolinone derivatives functionalized in the position adjacent to the nitrogen atom. Notably, nitrobenzenes have been used directly as pronucleophiles in this type of hydrogenative process for the first time. / El meu agraïment a les entitats que hi han finançat el desenvolupament d’esta tesi doctoral, com les subvencions a l’excel·lència científica de júniors investigadors (SEJI/2019/006 i SEJI/2020/013) i el programa Prometeo (PROMETEO/2021/077) de la Generalitat Valenciana. També al programa Retos I+D+I del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats (PID2019-109656RA-I0/AEI/10.13039/501100011033) i al projecte Repsol / Lluna Galán, C. (2024). Diseño de materiales multifuncionales basados en Ag y/o Re para el desarrollo de metodologías hidrogenativas de imidas cíclicas para la obtención de lactamas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/210910