Tesis para optar al título de Químico / Se sintetizaron los compuestos denominado M6R8, M6R7q y el polímero PM6R8 para estudiar el efecto de un centro quiral en sistemas aquirales con fases antiferroeléctricas. Los compuestos se caracterizaron por Microscopía de luz polarizada y análisis térmico diferencial. El compuesto M6R8 presenta fases esmécticas A y C. El compuesto M6R7q no presenta características líquido cristalinas. El compósito formado por M6R7q al 33% con el polímero PM6R8, presenta propiedades líquido cristalinas. Se determinaron sus propiedades eléctricas por medición de su señal piroeléctrica y se compararon con PM6R8-33. La inclusión de un centro quiral ejerce un efecto negativo sobre las propiedades del sistema, probablemente al cambiar la estructura antiferroeléctrica original. Para comprobar el efecto del centro quiral, se realizaron cálculos teóricos usando dinámica molecular en los monómeros preparados. Se uso el software Moscito IV modificado, para que analice las características propias de los cristales líquidos usando el parámetro de orden. Un homólogo M68R con el centro aromático invertido, que desarrolla una fase nemática en vez de la esméctica A, se usó en el estudió para comparar las modelaciones moleculares de dichas moléculas. Las modelaciones corroboran los datos experimentales mostrando que M6R8 forma claramente una fase esméctica C a una temperatura dentro del rango experimental observado, al igual que la fase esméctica A. Para el M68R, también se predice la fase nemática. Para M6R7q, las simulaciones no desarrollaron mesofases. En este trabajo se establecieron las bases para desarrollar un modelo teórico de cristales líquidos, apoyado en dinámica molecular, para compuestos que presentan como grupo mesógeno un centro aromático que contiene al grupo salicilaldimino / Compounds M6R8 and M6R7q and the polymer PM6R8, were prepared to study the effect of the chiral center in antiferroelectric achiral systems. The compounds were characterized by polarizing light microscopy and differential thermal analysis. Compound M6R8 develop Sm A and C phases. M6R7q does not shows LC properties. The composite of M6R7q at 33% with PM6R8, develop liquid crystalline properties. Their electrical properties were determined by pyroelectric signal measurements and compared with PM6R8-33. The inclusion of a quiral centre in the monomer decreases the electric properties of the system, probably due to the lateral substitution that modifies the antiferroelectric nature of the system. In order to verify the chiral centre effect, theoretical calculations were carried out, using molecular dynamics in the prepared monomers. A modified software Moscito IV was used to analyze the proper characteristic of the liquid crystals through the order parameter. A homologous compound, M68R where the aromatic core is inverted, develops a nematic phase instead of the smectic A phase. It was used in this study to compare the molecular modelations of those molecules. The calculations corroborate the experimental data, showing that in M6R8 a smectic C phase can be clearly predicted at a temperature within the experimental temperature range, as well as the smectic A phase. In case of M68R the nematic phase was also predicted and for M6R7q, simulation also did not develop mesophases. In this work, the basis for the development of a theoretical model for liquid crystals were established, to be applied in molecular dynamics studies for mesogens bearing an aromatic mesogenic salicyl aldiminic group

Memoria para optar al título de Químico / Se estudiaron mezclas de tres monómeros líquidos cristalinos con fullereno: dos de ellos son azo compuestos A6OA12 y A6A12, y el tercero una imina, A11R6. No se apreció una buena miscibilidad entre dichos compuestos y fullereno utilizando técnicas de microscopia de luz polarizada y Análisis Térmico Diferencial. Un mejor resultado se obtuvo al utilizar un compósito del tipo polímero:monómero, el cual posee comportamiento antiferroeléctrico. Se obtuvieron mezclas homogéneas que fueron posteriormente dispuestas en celdas de 6,8 μm. Las celdas fueron sometidas al proceso de poling y estudiadas utilizando la técnica piroeléctrica. Las mezclas polímero:monómero con fullereno no perdieron sus propiedades antiferroeléctricas. Se observó un considerable aumento en el valor del coeficiente piroeléctrico. Este aumento se atribuye a un aumento en la absorción de luz y por tanto térmica por parte del compósito en longitudes de onda en el infrarrojo aportadas por el fullereno. Los incrementos registrados en las curvas piroeléctricas fueron más de dos veces amplificados con respecto al composito sin fullereno, a concentraciones tan baja como 2,1% en la mezcla. Es posible considerar aplicaciones de este material en sensores o para el desarrollo de celdas fotovoltaica de alta eficiencia / Mixtures of three liquid crystalline fullerene monomers were studied: two of them are azo compounds A6OA12 and A6A12, and the third one an imine, A11R6. Good miscibility between these fullerene and the monomeric compounds was not appreciated using techniques of polarized light microscopy and differential thermal analysis. A better result was obtained by using composite of polymer:monomer, which had been probed to exhibit antiferroelectric behavior. Homogeneous mixtures with fullerene were then arranged into cells of 6.8 microns. The cells were subjected to the poling process and studied using the pyroelectric technique. The mixtures polymer:monomer and fullerene did not lose its antiferroelectrics properties. A considerable increase in the value of the pyroelectric coefficient was observed. This increase is attributed to an increase in light absorption and thus heat in the composite provided by the fullerene inclusion at the near infrared. The pyroelectric curves were more than two times amplified compared with the composite without fullerene, at concentrations as low as 2.1% in the mixture. Applications as sensors of this material or for the development of high efficiency photovoltaic cells may be expected for these materials

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Describe el empleo de la polimerización en heterofase en semicontinuo, en condiciones de avidez de monómero, para obtener nanopartículas de poliestireno poroso, para ello se dosificó 34 g de una mezcla orgánica (58.5 %p/p de estireno, 6.5 %p/p de divinilbenceno y 35% p/p de tolueno), sobre 95.5 g de una mezcla acuosa compuesta por dodecil sulfato de sodio (tensioactivo), persulfato de amonio (iniciador) y agua, contenido en un reactor dentro de un ambiente inerte y a 70°C. Se estudió el efecto del flujo de dosificación de la mezcla orgánica y de la concentración del iniciador sobre el comportamiento cinético, el diámetro de partícula, y porosidad usando un diseño factorial 2 2 con puntos centrales. Se obtuvieron nanopartículas porosas de poliestireno con diámetros promedio de partícula entre 18.58 y 31.99 nm y con una distribución de tamaños de partícula estrecha [(Dw/Dn)< 1.1], porosidades entre 10 y 30 % en volumen y diámetros promedio de poro entre 4.82 y 6.30 nm los cuales se consideran de orden mesoporoso. Se obtuvieron conversiones finales entre 78 y 99%, pesos moleculares promedio en número entre 174,049 y 257,540 daltons, con temperaturas de transición vítrea entre 141.0 y 149.5 °C. Según el análisis estadístico de los resultados el diámetro de partícula y la conversión depende directamente del flujo de dosificación y no dependen de la concentración de iniciador. Por otra parte, la porosidad depende directamente proporcional del flujo de dosificación e inversamente proporcional con la concentración de iniciador. Por lo tanto, disminuyendo el flujo de dosificación de monómeros es posible obtener nanopartículas porosas con tamaños de partícula más pequeños, con menor porosidad. / Tesis

Los polímeros de alto rendimiento (HPP) desempeñan un rol importante en la actualidad. El desarrollo de métodos más eco­nómicos para sintetizar estos polímeros minimizando el impacto tanto en la salud como en el medio ambiente es una prioridad. Las poliimidas (PI) pertenecen al grupo de los HPP y presentan características excepcionales como una gran estabilidad ante elevadas temperaturas, alta resistencia a los productos químicos agresivos y a la radiación, así como propiedades de aislamiento. Sin embargo, la síntesis de las PI presenta aún retos importantes. En este artículo presentamos un enfoque alternativo para sinte­tizar PI de forma y tamaño impresionante. / High-performance polymers (HPPs) play an important role in modern technology. Many efforts aim to develop cost-effective pathways to synthesize polymers without causing any harm to health and the environment. Polyimides (PIs) belong to the class of HPPs and they show outstanding features e.g. high-tempera­ture stability, resistance to aggressive chemicals and radiation, as well as insulating properties. PI synthesis, however, present yet major challenges. We herein present an alternative approach to PIs of intriguing shape and of impressive size.

[ES] En esta Tesis Doctoral se presenta la obtención de productos de alto valor añadido a partir de moléculas plataforma derivadas de la biomasa tales como HMF, glicerina, ácido levulínico y alcoholes grasos. Se ha llevado a cabo la síntesis de dioles con interés como monómeros para la obtención de polímeros biodegradables mediante acetalización del HMF con glicerina utilizando aluminosilicatos micro y mesoporosos como catalizadores ácidos heterogéneos. Los resultados obtenidos mostraron que la zeolita bidimensional (ITQ-2) y el material mesoporoso estructurado (MCM-41) poseen las características adecuadas para dicha reacción, pu-diendo llevarse a cabo el proceso deseado con una excelente conversión y selectividad a los acetales cíclicos. El estudio se ha podido extender al em-pleo de diferentes compuestos furánicos y glicoles. Por otra parte, se ha obtenido una nueva familia de surfactantes no iónicos derivados del HMF, mediante un proceso multietapa, que consiste en la eterificación selectiva de HMF con un alcohol graso dando lugar a un 5-alcoximetilfurfural, que posteriormente, se acetaliza con glicerina en pre-sencia de un catalizador ácido heterogéneo. El estudio mostró que la zeoli-ta BetaF, sintetizada en medio fluoruro y con una relación Si/Al = 100, po-see las propiedades de acidez y adsorción óptimas para llevar a cabo el proceso obteniéndose rendimientos y selectividades excelentes y minimi-zando al mismo tiempo la desactivación del catalizador. La zeolita Be-taF(100) se ha empleado con excelentes rendimientos en el proceso multi-etapa utilizando diferentes alcoholes grasos. Dichos compuestos surfactan-tes presentan valores de HLB comprendidos entre 4.9-6.6, y buena estabili-dad térmica, por lo tanto, podrían ser empleados como emulsionantes de agua en aceite (W/O) para diversas aplicaciones industriales. También, se ha llevado a cabo la síntesis de furfuril aminas N-sustituidas (productos de interés farmacológico), mediante aminación reductiva de aldehídos furánicos con aminas en presencia de catalizadores heterogé-neos basados en nanopartículas de Pd soportadas sobre carbón activo. El catalizador de Pd/C óptimo, con una carga metálica del 1 % en peso y un tamaño de partícula de 2.7 nm resultó ser estable y reusable en la reac-ción de aminación reductiva de HMF con diferentes aminas y amoniaco, así como, en la reacción en cascada utilizando nitrobenceno, para obtener diferentes 5-(hidroximetil)-2-furfuril aminas N-sustituidas con excelentes rendimientos y selectividades. Por último, se ha llevado a cabo síntesis quimioselectiva de precursores de surfactantes (4-alcoxipentanoatos de metilo) mediante eterificación reduc-tiva del levulinato de metilo con alcoholes grasos. Para ello se han em-pleado nanopartículas de paladio sobre diferentes soportes como cataliza-dor. Los catalizadores de Pd/C proporcionan los mejores resultados, siendo el catalizador óptimo el que presenta una carga metálica del 2.5 % en peso y tamaño de cristal alrededor de 10 nm. Se han obtenido surfactantes aniónicos mediante la saponificación de los 4-alcoxipentanoatos con exce-lentes propiedades tensioactivas. Además, la eterificación reductiva se ha extendido a otros compuestos carbonílicos y alcoholes grasos, todos ellos derivados de la biomasa para la obtención de biolubricantes con excelentes resultados. / [CA] En aquesta Tesi Doctoral es presenta l'obtenció de diferents productes d'un alt valor afegit partint de molècules plataforma derivades de la biomassa, tals com HMF, glicerina, àcid levul·linic i alcohols grassos. S¿ha dut a terme la síntesi de diols amb interés com monòmers per a l'obtenció de polímers biodegradables mitjançant l'acetalització de HMF amb glicerina. Els resultats obtinguts mostraren que la zeolita bidimensional (ITQ-2) i el material mesoporós (MCM-41) presenten les característiques adequades en aquesta reacció, podent dur-se a terme el procés desitjat amb una excel·lent conversió i selectivitat als acetals cíclics. L'estudi s'ha pogut estendre a l'ús de diferents compostos furànics i glicols. Per un altre costat, s'ha obtingut una nova família de surfactants no iònics derivats del HMF, mitjançant un procés multietapa que consisteix en l'eterificació selectiva del HMF amb un alcohol gras per donar un 5-alcoximetilfurfural, que posteriorment s'acetalitza amb glicerina en presència d'un catalitzador àcid heterogeni. L'estudi va mostrar que la zeolita BetaF, sintetitzat en medi fluorur amb una relació Si/Al = 100, posseeix les propietats d'acidesa i adsorció òptimes per a dur a terme el procés obtenint-se rendiments i selectivitats excel·lents, minimitzant al mateix temps la desactivació del catalitzador. La zeolita BetaF(100) s'ha empleat amb excel·lents rendiments en el procés multietapa utilitzant diferents alcohols grassos. Aquests compostos surfactants presenten valors de HLB compresos entre 4.9-6.6, i bona estabilitat tèrmica, per tant, podrien ser empleats com emulsionants d'aigua en oli (W/O) per a diverses aplicacions industrials. En altre capítol d'aquesta tesi, s'ha dut a terme la síntesi de furfuril amines N-substituïdes (productes d'interés farmacològic), per mitjà de l'aminació reductiva d'aldehids furànics amb amines en presència de catalitzadors heterogenis basats en nanopartícules de Pd sobre carbó actiu. El catalitzador de Pd/C òptim, amb una càrrega metàl·lica de l'1 % en peso i una grandària de partícula de 2.7 nm va resultar ser estable i reusable en la reacció d'aminació reductiva de HMF amb diferents amines i amoníac, així com, en la reacció en cascada utilitzant nitrobenzé, per a obtenir diferents 5-(hidroximetil)-2-furfuril amines N-substituïdes amb excel·lents rendiments i selectivitats. Per últim, s'ha dut a terme la síntesi quimioselectiva de precursors de surfactants (4-alcoxipentanoats de metil) mitjançant eterificació reductiva del levulinato de metil amb alcohols grassos. S'han emprat nanopartícules de pal·ladi sobre diferents suports com catalitzadors. Els catalitzadors de Pd/C proporcionen els millors resultats, sent el catalitzador òptim aquell que presenta una càrrega metàl·lica del 2.5 % en peso i grandària de cristall al voltant de 10 nm. S'han obtingut surfactants aniònics mitjançant la saponificació dels 4-alcoxipentanoats amb excel·lents propietats tensioactives. A més, l'eterificació reductiva s'ha estés a altres compostos carbonílics i alcohols grassos, tots ells derivats de la biomassa per a l'obtenció de biolubricants amb excel·lents resultats. / [EN] This Doctoral Thesis presents different improved catalytic pathways to-wards the production of high added value chemicals from platform mole-cules derived from biomass such as HMF, glycerol, levulinic acid and fatty alcohols. First, the synthesis of diols has been studied since they show great interest as monomers for the production of biodegradable polymers. These diols have been obtained by acetalization of HMF with glycerol using micro and mesoporous aluminisilicates as heterogeneous acid catalyst. The results obtained showed that the two-dimensional zeolite (ITQ-2) and the struc-tured mesoporous material (MCM-41) have the appropriate characteristics required for this reaction. The desired process can be carried out with an excellent conversion and selectivity to cyclic acetals. The study has been extended to the use of different furanic compounds and glycols. Secondly, a new family of non-ionic surfactants derived from HMF has been obtained by a multi-stage process. On the first step, the selective etherification of HMF with a fatty alcohol is carried out obtaining 5-alcoxymethylfurfural which is subsequently acetalized with glycerol in the presence of a heterogeneous acid catalyst during the second step. The study showed that zeolite BetaF synthesized in a fluoride medium and with a Si/Al = 100 ratio provides the optimal acidity and adsorption properties to carry out the process obtaining excellent yields and selectivities while min-imizing the deactivation of the catalyst. Next, BetaF(100) zeolite has been used with excellent yields in the multi-stage process using different fatty alcohols. These surfactant compounds present HLB values between 4.9-6.6 and good thermal stability, therefore, they could be used as water-in-oil (W/O) emulsifiers for diverse industrial applications. Thirdly, N-substituted furfuryl amines (products of high interest for phar-macology) have been synthetized by reductive amination of furanic alde-hydes with amines in the presence of heterogeneous catalysts. These cata-lysts are based on Pd nanoparticles supported on active carbon (Pd/C). The optimal Pd/C catalyst, with a metallic load of 1 % by weight and a particle size of 2.7 nm showed high stabillity and reusability in the reductive amina-tion reaction of HMF with different amines and ammonia, as well as, in the cascade reaction with nitrobenzene, to obtain different 5-(hydroxymethyl)-2-furfuryl N-amines substituted with excellent yields and selectivities. Finally, chemoselective synthesis of surfactant precursors (methyl 4-alcoxypentanoates) has been carried out by reductive etherification of me-thyl levulinate with fatty alcohols. For this purpose, palladium nanoparti-cles have been used on different supports as a catalyst. The Pd/C catalysts show the best results. Different metallic loadings were tested, being the optimal the catalyst with 2.5 % in weight and crystal size around 10 nm. By employing this catalyst anionic surfactants have been obtained by saponifi-cation of 4-alcoxypentanoates with excellent surfactant properties. In addition, reductive etherification has been extended to other carbonyl compounds and fatty alcohols, all derived from biomass to obtain biolubri-cants with excellent results. / En primer lugar, me gustaría agradecer al Instituto de Tecnología Química como institución y más concretamente a las personas responsables que me otorgaran la beca predoctoral Severo Ocho “La Caixa” la cual, me ha permitido llevar a cabo el desarrollo de mi Tesis Doctoral. Extender este agradecimiento a la entidad de La Caixa por su programa de becas. / García Ortiz, A. (2019). Zeolitas y metales soportados como catalizadores para la obtención de productos de química fina a partir de la biomasa [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/130212