Environmental problems generated due the widespread use of fossil fuels has led the search for new energy alternatives. In this context, the biodiesel emerged as a product of great interest. However, the increase in the biofuel production leads to the production of large amounts of glycerol, which emerges as a cheap raw material with high functionality to produce different products such acrolein (currently it is obtained by selective propylene oxidation), 1,2-propanediol and others. In this study, previously, was performed a theorical and thermodynamic study of acrolein production from glycerol and others products. Catalytic tests from glycerol under different acid solid catalysts, such as materials based on alumina, niobium and zeolite, temperatures between 275 and 350°C and atmospheric pressure were performed. The catalysts were characterized by nitrogen physisorption, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed desorption (TPD) and temperature programmed oxidation (TPO). The aim of this study is to evaluate the performance of catalysts and reaction temperature influence, in the formation of products as acrolein and acetol, main products of the reaction of dehydration of glycerol. / Problemas ambientais gerados devido ao uso generalizado de combustíveis fósseis têm levado a busca por novas alternativas energéticas. Nesse contexto, o biodiesel, surge como um combustível de grande interesse. Entretanto, o aumento na produção deste biocombustível acarreta a produção de grandes quantidades de glicerol, que por sua vez, desponta como uma matéria-prima com baixo valor de mercado e de grande funcionalidade para produção de diferentes produtos, tais como a acroleína (atualmente obtido pela oxidação seletiva do propeno), 1,2-propanodiol, entre outros. Neste trabalho, previamente foi realizado um estudo teórico e termodinâmico da reação de formação da acroleína e outras possíveis reações que podem ocorrer no sistema reacional. Testes catalíticos a partir do glicerol sob diferentes catalisadores sólidos ácidos, tais como materiais a base de alumina, nióbio e zeólita, temperaturas entre 275 e 350°C e pressão ambiente foram realizados. Os catalisadores foram caracterizados por fisissorção de nitrogênio, difratometria de raio-x (DRX), dessorção à temperatura programada (TPD) e oxidação à temperatura programada (TPO). O objetivo deste trabalho é a avaliação do desempenho de catalisadores e da influência da temperatura reacional na formação de produtos como a acroléina e acetol, principais produtos da reação de desidratação do glicerol. / Mestre em Engenharia Química

Os estudos visando o aproveitamento dos minerais de interesse econômico associados ao Granito Madeira, Pitinga, AM, foram subdivididos em três etapas. A primeira etapa compreendeu a realização de estudos de caracterização tecnológica, com um detalhado estudo mineralógico enfocando a forma de ocorrência e granulometria de liberação dos minerais de interesse. Foi identificado pela primeira vez a presença de criolita, mineral raro, cujo valor agregado supera o conjunto de todos os demais minerais de interesse econômico. Verificou-se que a granulometria de liberação dos minerais pesados era muito distinta; valores de 80% são observados para a zirconita acumulada abaixo de 0,595 mm, para a cassiterita abaixo de 0,297 mm e para os minerais de nióbio abaixo de 0,149 mm. A segunda etapa compreendeu, essencialmente, a realização de estudos de desenvolvimento de processo de concentração dos minerais pesados, incluindo ensaios de concentração densitária e separações eletrostática e magnética. Foram estabelecidas as características dos concentrados passíveis de serem obtidos e suas respectivas recuperações metalúrgicas, bem como definido um fluxograma de beneficiamento a ser confirmado em escala piloto. A terceira etapa teve por enfoque principal o desenvolvimento de uma rota de processo para a concentração da criolita, a qual, embora ainda não otimizada, é sumariada a seguir: - deslamagem dos rejeitos da concentração densitária, seguido de flotação aniônica direta, mediante a utilização de \"tal oil\" como coletor e amido de milho e como processor; - remoagem do concentrado \"rougher\" a menos 0,074 mm, em circuito fechado com classificação, seguido de flotação reversa do concentrado \"rougher\" remoído, com coletor catiônico, Armacflote MIC-66 (marca Akzo); - descoleta do concentrado da flotação catiônica, seguido de flotação aniônica com sulfonato de petróleo, Aero 840 (marca Cyanamid), para a separação entre a criolita e os demais minerais de flúor portadores de cálcio; - separação magnética de alta intensidade via úmida, \"WHIMS\", do concentrado da última etapa de flotação (com 0,5% a 0,7% de Fe203), visando minimizar os teores de ferro; - lixiviação clorídrica do produto não-magnético, com a redução suplementar dos teores de ferro, atingindo valores de 0,16 a 0,20% de Fe203. / Studies at the Pitinga primary ore envolved three stages. The first one consisted of detailed mineralogical studies emphasizing the occurrence patterns and the degree of liberation of the minerals in the granitic ground ore. Cryolite in the Pitinga ore was then identified for the first time. The liberation sizes for heavy minerals are quite distinct; a liberation degree of 80% was observed for zircon accumulated under 0,595 mm for cassiterite under 0,297 mm and for niobium minerals under 0,149 mm. The second stage comprised essentially mineral dressing studies to concentrate the heavy minerals. Discontinuous gravity concentration, electrostatic and magnetic separation tests were performed to establish the characteristics of the mineral concentrates and their recoveries, as well as to define a plant flowsheet to be confirmed in continuous pilot plant tests. The definition of a mineral processing route for cryolite concentration was the main object of the last stage. The following sequence of procedures, to be further investigated, was established: - disliming of gravity concentration taillings, followed by direct anionic flotation of fluorine minerals, using tall oil as collector and starch as depressant; - regrinding of the rougher concentrate to minus 0,074 mm, in a closed circuit with classification, followed by reverse cationic flotation to remove silicates, with Armacflote MIC-66 (Akzo trade mark); - remotion of the cationic collector and subsequence anionic flotation with petroleum sulfonate as collector (Aero 840, Cyanamid trade mark), to separate cryolite from the other fluorine minerals and small amounts of silicates; - wet high intensity magnetic separation (WHIMS) on the obtained flotation concentrate; - dilute hydrochloric acid leaching of the non-magnetic product from WHIMS to reduce the iron contamination levels to around 0,16% to 0,25% Fe203.

Resumo não disponível.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-16T13:12:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Tiago Lopes de Araújo - VERSÃO FINAL.pdf: 5049016 bytes, checksum: 19afff51e97123d7092ffd5fd7abcdca (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-16T13:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Tiago Lopes de Araújo - VERSÃO FINAL.pdf: 5049016 bytes, checksum: 19afff51e97123d7092ffd5fd7abcdca (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / CNPQ / O poli(cloreto de vinila) (PVC) é empregado na fabricação de embalagens para alimentos e alguns produtos para saúde. Em geral, esses produtos precisam ser esterilizados antes de serem consumidos. Um dos métodos utilizados para esse fim é a irradiação gama. Todavia, esse tipo de radiação ionizante promove alterações na estrutura das cadeias poliméricas, afetando as propriedades do PVC em maior ou menor grau. Dessa forma, é necessário adicionar determinadas substâncias à resina para estabilizar o material contra a irradiação. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da radiação gama em filmes de PVC e filmes de PVC contendo 1, 3 e 5 % (m/m) de pentóxido de nióbio (Nb2O5), que é um composto inerte, atóxico e biocompatível. Os filmes foram preparados pela técnica de solution casting, utilizando tetraidrofurano como solvente, e os corpos de prova foram irradiados nas doses de 25 e 50 kGy em temperatura ambiente. Foram utilizadas uma resina de PVC comercial obtida pelo processo de polimerização em suspensão, com massa molar média viscosimétrica igual a 201 kg/mol, e uma amostra de Nb2O5 cujas partículas apresentavam formato irregular, diâmetro volumétrico médio igual a 77 µm e estrutura cristalina monoclínica. Os efeitos da radiação gama e/ou do óxido na matriz polimérica foram avaliados através de viscosimetria de soluções diluídas, colorimetria, ensaio mecânico de tração, análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia no infravermelho médio por transformada de Fourier (FT-MIR). Os resultados da viscosimetria de soluções diluídas mostraram que o percentual de 5 % (m/m) de Nb2O5 conferiu proteção radiolítica ao polímero, diminuindo os eventos de cisão das cadeias principais em relação à matriz de PVC. De acordo com os ensaios colorimétricos, os filmes se tornaram mais escuros e mais amarelados, tanto em função do aumento do percentual de óxido quanto do aumento da dose de radiação. Para o mesmo material, a exposição à radiação gama não causou mudanças significativas nas propriedades mecânicas avaliadas pelo ensaio mecânico de tração (tensão na força máxima, módulo de Young e alongamento percentual na força máxima). Por outro lado, a presença do Nb2O5 nos sistemas contribuiu para diminuir o valor dessas propriedades. Os resultados da TGA mostraram que a radiação gama reduziu a estabilidade térmica dos materiais preparados, enquanto que o óxido não a alterou significativamente. A exposição dos filmes à radiação gama contribuiu para reduzir a energia de ativação do processo de desidrocloração e aumentar a energia de ativação do processo de quebra das sequências de polienos, embora o óxido não tenha catalisado nenhum dos dois processos. Algumas modificações químicas provocadas pela irradiação dos filmes foram detectadas pela espectroscopia FT-MIR, empregando a reflectância total atenuada para a aquisição dos espectros. Também foi constatado que o Nb2O5 não apresentou atividade antibacteriana frente à Escherichia coli, avaliada pelo ensaio de macrodiluição em caldo com agitação. / Poly(vinyl chloride) (PVC) is used in the manufacture of food packaging and some health products. In general, these products need to be sterilized before being consumed. One method for this purpose is gamma irradiation. However, this type of ionizing radiation promotes changes in the structure of polymeric chains affecting PVC properties a greater or lesser extent. Thus, it is necessary to add certain substances to the resin to stabilize the material against the irradiation. The objective of this study was to investigate the effect of gamma radiation on PVC films and PVC films containing 1, 3 and 5 wt% of niobium pentoxide (Nb2O5), which is an inert, non-toxic and biocompatible compound. The films were prepared by solution casting technique using tetrahydrofuran as a solvent and the proof bodies was irradiated at doses of 25 and 50 kGy at room temperature. A commercial PVC resin obtained by suspension polymerization process with viscosimetric average molar mass equal to 201 kg/mol and a Nb2O5 sample whose particles had irregular shape, volume mean diameter of 77 μm and a monoclinic crystalline structure have been used. The effects of gamma radiation and/or oxide in polymer matrix were evaluated using dilute solution viscometry, colorimetry, mechanical tensile test, thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier transform middle infrared (FT-MIR) spectroscopy. The results of dilute solution viscometry showed that the percentage of 5 wt% of Nb2O5 conferred radiolytic protection to the polymer, reducing main chain scission events in relation to PVC matrix. According to colorimetric test, the films became darker and yellowish, both due to the increase in oxide percentage as the increase of radiation dose. For the same material, exposure to gamma radiation did not cause significant changes in the mechanical properties evaluated by the mechanical tensile test (tensile strength, Young's modulus and percent elongation). Moreover, the presence of Nb2O5 in systems contributed to reduce the value of these properties. The results of TGA showed that gamma radiation reduced the thermal stability of prepared materials, while the oxide did not change it significantly. Exposure of the films to gamma radiation contributed to reduce the activation energy for the dehydrochlorination process and increase the activation energy for the breakdown process of polyenes sequences, although the oxide has not catalyzed neither processes. Some chemical changes caused by irradiation of the films were not detected by FT-MIR spectroscopy, using attenuated total reflectance to the spectra acquisition. It was also found that Nb2O5 did not presented antibacterial activity against Escherichia coli, evaluated by broth macrodilution test with agitation.

Orientadora: Profa. Dra. Mirela Inês de Sairre / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2017. / Cerca de 98% do total de nióbio encontra-se no Brasil, sendo este o maior produtor de mundial com aproximadamente 90%. Neste trabalho serão apresentadas duas reações a Reação Multicomponente de Hanzsch (RMC) e a Reação de Diels-Alder, nas quais foram utilizados compostos de nióbio (pentóxido de nióbio (NBO), oxalato amoniacal de nióbio (ANO), fosfato de nióbio (NBP) e pentacloreto de nióbio) como catalisadores. A primeira reação estudada foi a RMC de Hanzsch para a produção de 1,4-dihiropiridinas (DHP). Uma nova metodologia foi desenvolvida para a produção de 1,4-DHP simétricas utilizando os catalisadores NBO, NPB e ANO, foram obtidos rendimentos moderados a bons (23%-63%). Após a obtenção destes resultados, foi decidido produzir DHP diferentemente substituídas, para isso foi sintetizada a 3-aminocrotonitrila via reação de Thorpe, o produto foi obtido como mistura de isómeros E e Z (rendimento de 46%). Utilizando a mesma metodologia sintetizouse então as ciano-l,4-di-hidropiridinas que foram obtidas em baixo rendimento (3% - 25%),pois também foi formada a DHP simétrica. Tentando utilizar o pentacloreto de nióbio como catalisador criar uma nova metodologia, que foi desenvolvida na ausência de solvente, oproduto obtido não foi a 1,4-DHP diferentemente substituída, mas sim uma diciano-1,4-DHP. Essas moléculas apresentam grande importância, pois estudo computacionais feitos previamente mostram que as 1,4-DHP são moléculas precursoras para o desenvolvimento de possíveis inibidores da enzima dipeptidil peptidase IV (DPP IV), que podem ser utilizadas no tratamento de Diabetes Melito do Tipo 2. A segunda reação estudada foi a reação de Diels- Alder, para esta reação utilizou o N-Boc-pirrol e o furano como dienos, e o acrilato de etila e de metila como dienófilos. As reações realizadas com o N-Boc-pirrol não produziram o biciclo resultante da reação de Diels-Alder. As reações entre o furano e o acrilato de etila só apresentaram resultados positivos quando se utilizou pentacloreto de nióbio, no entanto o produto foi obtido em baixo rendimento (7%). Quando o dienófilo foi alterado para acrilato de metila o rendimento aumentou para 75%. Os biciclos produzidos apresentam grande importância, pois eles são precursores de um intermediário para a síntese de duas moléculas bastante importantes como a Gabaculina, que pode ser utilizada como fármaco no tratamento de epilepsia, esquizofrenia e mal de Parkinson, e o Oseltamivir Fosfato, um fármaco utilizado no tratamento do vírus influenza. / About 98% of the total niobium is found in Brazil, the country is the largest producer with approximately 90%. In this work, we will present two reactions: the Hanzsch Multicomponent Reaction (MCR) and the Diels-Alder Reaction, these reactions were promoted by niobium compounds (nobium pentoxide (NBO), ammoniacal niobium oxalate (ANO), niobium phosphate (NBP) and niobium pentachloride). The first reaction studied was Hanzsch MCR for the production of 1,4-dihiropyridines (DHP). A new methodology was developed to produce 1,4-DHP symmetrical using the NBO, NPB and ANO catalysts, moderate to good yields were obtained (23% - 63%). After obtaining these results, it was decided to produce DHP differently substituted, however it was necessary to synthesize the 3-aminocrotonitrile via Thorpe reaction, the product was obtained as a mixture of E and Z isomers (yield 46%). Using the same methodology, the cyano-1,4-dihydropyridines were synthesized which were obtained in low yield (3% - 25%), because the DHP symmetrical was also formed. In attempting to produce a novel methodology promoted by niobium pentachloride, using no solvent, the product obtained was not 1,4-DHP differently substituted, but a dicyano-1,4- DHP. A previously molecular modeling computational study has shown that these molecules are of great importance for the development of possible enzyme dipeptidyl peptidase IV (DPP IV) inhibitors, and they can be used in the treatment of type 2 diabetes mellitus. The second reaction studied was the Diels-Alder reaction; the reactions were performed using N-Bocpyrrole and furan as dienes, and ethyl acrylate and methyl acrylate as dienophiles. Reactions performed using N-Boc-pyrrole did not produce the aduct resulting from Diels-Alder reaction. Reactions performed using furan and ethyl acrylate only showed positive results promoted by niobium pentachloride; however the product was obtained in low yield (7%). When the dienophile was changed to methyl acrylate the yield increased to 75%. The aducts produced are of great importance because they are precursors of an intermediate for the synthesis of two very important molecules such as Gabaculin, it can be used as a medicine in the treatment of epilepsy, schizophrenia and Parkinson's disease, and Oseltamivir Phosphate, a medicine used in the treatment of influenza virus.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-04-07T20:19:45Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Letícia Gomes do Nascimento - 2017.pdf: 6868423 bytes, checksum: 7a54ea8b28095c4c81126f3998e87c13 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-10T11:16:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Letícia Gomes do Nascimento - 2017.pdf: 6868423 bytes, checksum: 7a54ea8b28095c4c81126f3998e87c13 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-10T11:16:14Z (GMT). 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In the present work, it was proposed the use of two classes of heterogeneous catalysts, which are: metal oxides and acid carbons in order to achieve attractive characteristics in the Biginelli reaction, as a reduction of reaction time and increase in yield. The acidic carbons were prepared by carbonization by impregnation of agroindustrial residues with sulfuric acid at a temperature of 200 °C in the mass ratio of 1:10 (precursor: H2SO4) for 6 h. The pure HY-340 and Nb2O5 were both tested and chemically treated with a solution of 30% sulfuric acid. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric (TG), differential thermal analysis (DTA), textural adsorption/desorption analysis of N2 at -196 °C and desorption of ammonia at programmed temperature (DTP-NH3), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray Dispersive Energy Spectrometry (EDS). The contents of C, N, O and S present on the surface of the coals were quantified by Elementary Analysis (CHNS-O). Exploratory catalytic tests were carried out to define the best experimental conditions of solvent, temperature, molar ratio and amount of catalyst. The results obtained allowed to establish the best experimental conditions for the realization of the Biginelli reaction. Thus, the following parameters were adopted to evaluate the performance of the different catalysts. These are: 5% catalyst content (by mass), molar ratio of 1 Benzaldehyde: 1,5 Methyl acetoacetate: 1,5 Urea, without solvent and temperature of 130 °C. The best catalyst was Nb2O5 treated with sulfuric acid, whereby a yield of 94% of dihydropyrimidinones (DHPMs). / A reação de Biginelli envolve a ciclocondensação de três reagentes na presença de um catalisador ácido para a obtenção de Dihidropirimidinonas (DHPMs). Este composto e seus derivados são amplamente conhecidos por possuir diversas propriedades farmacológicas e terapêuticas. Esta reação é geralmente realizada via catálise homogênea, que apresentam, no entanto, algumas dificuldades, como regeneração do catalisador e difícil separação do produto final, tornando-se dessa forma um obstáculo para utilização industrial. O presente trabalho teve como objetivo geral avaliar diferentes catalisadores ácidos heterogêneos na produção de dihidropirimidinonas, como óxidos de nióbio sulfonados e carvões sulfonados produzidos a partir de resíduos agroindustriais (casca de arroz e bagaço de tomate). Os carvões ácidos foram preparados por carbonização, por meio da impregnação de resíduos agroindustriais com ácido sulfúrico a uma temperatura de 200 °C na proporção mássica de 1:10 (precursor: H2SO4), por 6 h. Testou-se, também, o ácido nióbico (HY-340) e Nb2O5 ambos puros e tratados quimicamente com uma solução de 30% de ácido sulfúrico. Os catalisadores foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho (IV), Termogravimetria (TG), Análise Térmica Diferencial (DTA), Análise Textural por Adsorção/Dessorção de N2 a -196 °C, Dessorção de Amônia a Temperatura Programada (DTP-NH3), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios X (EDS). Os teores de C, N, O e S presentes na superfície dos carvões foram quantificados por Análise Elementar (CHNS-O). Foram realizados testes catalíticos exploratórios para definir melhores condições experimentais de solvente, temperatura, razão molar e quantidade de catalisador. Os resultados obtidos permitiram estabelecer as melhores condições experimentais para a realização da reação de Biginelli. Desse modo, adotaram-se os seguintes parâmetros para avaliar o desempenho dos diferentes catalisadores. São estes: teor de 5% de catalisador (em massa), razão molar de 1 Benzaldeído: 1,5 Acetoacetato de metila: 1,5 Ureia, sem solvente e temperatura de 130 °C. O melhor catalisador foi o Nb2O5 tratado com ácido sulfúrico, em que obteve-se um rendimento de 94% de dihidropirimidinonas (DHPMs).

O objetivo deste trabalho foi investigar o uso de NbCl5 como ácido de Lewis em reações de cicloadição. Foram estudadas algumas reações de cicloadição [2 + 2], Reações de Diels-Alder entre enonas e ciclopentadieno e Reações da aza-Diels-Alder com bases de Schiff, avaliando o efeito da temperatura e da concentração molar do NbCl5. A comparação dos rendimentos, dos produtos formados e do tempo de reação com NbCl5, também foi um ponto fundamental da pesquisa. As reações de cicloadição [2 + 2] foram realizadas entre ésteres propiólicos e diferentes tipos de alcenos (éteres enólicos de silício e alcenos alifáticos). Nas reações com os éteres enólicos de silício não foi verificada a formação dos respectivos adutos de ciclobuteno, pois o NbCl5 promove a quebra da ligação oxigênio-silício, não levando à formação do produto desejado. Nas reações com os alcenos alifáticos foi possível obter o respectivo aduto, porém com rendimentos menores que com outros ácidos de Lewis. Quanto às reações de Diels-Alder, foram investigadas as reações entre diferentes ciclo-enonas (dienófilos de baixa reatividade) com ciclopentadieno (dieno) na presença de NbCl5. Os resultados obtidos indicam que o NbCl5 é um bom ácido de Lewis para ativar reações de Diels-Alder, apresentando tempos reacionais menores e alta diastereosseletividade a temperaturas mais baixas, quando comparado com outros ácidos de Lewis. A possibilidade de efetuar reações do Diels-Alder a -78 0C é um dos aspectos de destaque neste trabalho, pois, além de demonstrar a forte ativação do sistema enona exercido pelo NbCl5, possibilita obter produtos com alta seletividade. Paralelamente aos estudos de sistemática reacional foram realizados estudos de elucidação estrutural completa de alguns dos compostos sintetizados, utilizando-se diversas técnicas de RMN (uni e bidimensionais), e o auxílio de cálculos teóricos. Nas reações de aza-Diels-Alder entre bases de Schiff e di-hidropirano, o NbCl5 se mostrou um ótimo catalisador para a síntese de derivados de piranoquinolinas. Estes derivados formam uma importante classe de produtos naturais que apresentam ampla atividade biológica. As reações foram conduzidas com baixas concentrações de nióbio e em tempos relativamente curtos, obtendo-se rendimentos variando de 72 a 96 %. Outro fator a se destacar é a alta diastereosseletividade encontrada nestas reações. Também foram realizados estudos da atividade tripanocida dos derivados de piranoquinolinas preparados através das reações de aza-Diels-Alder catalisadas por NbCl5. / The aim of this work was to investigate the use of NbCl5 as Lewis acid in cycloadittion reactions. We have studied [2 + 2] cycloaddition reactions, Diels-Alder reactions between enonas and cyclopentadiene and aza-Diels-Alder reactions with Schiff bases. The effects of the temperature and of the molar concentration of NbCl5 were also evaluated. Comparasion of reaction yields, obtained products as well as reation time with NbCl5 were also a key point on this work. The [2 + 2] cycloaddition reactions were performed using propiolic ester and different types of alkenes (silyl enol ethers and aliphatic alkenes). In the reactions with silyl enol ethers, formation of the corresponding cyclobutene aductts was not verified, since the NbCl5 promotes the rupture of oxygen-silicon bonds, and the desired product is not obtained. In the reactions with aliphatic alkenes, it was possible to obtain the adduct, however, in lower yields as compared to those obtained with others Lewis acids. Regarding the Diels-Alder reactions, we have investigated reactions using different cycloenones (dienophiles of low reactivity) with cyclopentadiene (diene) with NbCl5. The obtained results indicate that NbCl5 is a good Lewis acid to activate these Diels-Alder reactions, resulting in shorter reaction times and higher diastereoselectivity at lower temperatures than other Lewis acids. The possibility of carrying out Diels-Alder reaction at -78 0C is another remarkable aspect of this work. Besides demonstrating the strong activation of the enone system by NbCl5, it opens the possibility of obtaining high stereoselectivity. We have also performed studies of complete structural elucidation of some compounds by using different NMR techniques (uni and bidimensional), with the help of theoretical calculations. In the aza-Diels-Alder reactions between Schiff bases and dihydropyran, the NbCl5 was an excellent catalyst for the synthesis of pyranoquinoline derivatives. These derivatives are an importante class of natural products that exhibit wide range of biological activity. The reactions were carried out at low concentration of niobium and in relatively short times, resulting in yields varying from 72 to 96 %. Another aspect that should be remarked is the high diastereoselectivity found in these reactions. We have also carried out studies of tripanocydal activity of pyranoquinoline derivatives prepared through aza-Diels-Alder reactions catalyzed by NbCl5.

Neste trabalho foi investigado o processamento e propriedades mecânicas e tribológicas do compósito cerâmico Al2O3- NbC com o objetivo de desenvolver um compósito cerâmico com melhores propriedades do que a alumina pura. Como material para comparação foi utlizado a alumina que é uma cerâmica tradicionalmente aplicada onde é necessária elevada resistência mecânica e ao desgaste. A composição Al2O3-0,5%wtY2O3-20%wtNbC, que origina o compósito, passou por moagem e mistura em moinho tipo atrittor e secagem em evaporador rotativo. O pó obtido foi caracterizado quanto a distribuição granulométrica e morfologia. A alumina seguiu a rota tradicional de moagem e mistura em moinho de bolas, secagem em spray dryer; e mesma caracterização realizada para o compósito. Foi realizado estudo da sinterização em dilatômetro para os dois materiais com intuito de determinar as condições ideais de sinterização. Por meio de prensagem uniaxial seguida de prensagem isostática a frio foram confeccionadas amostras na forma de discos e pinos. Os materiais densos foram obtidos por sinterização normal sendo que a alumina ao ar e o compósito em atmosfera de argônio. As fases formadas no dois materiais foram determinadas por difração de raios X. As microestruturas foram estudas em microscópio eletrônico de varredura nas superfícies polidas e atacadas. Entre as propriedades mecânicas foram medidas o módulo elástico, a dureza e a tenacidade à fratura por meio de impressões Vickers. O compósito desenvolvido apresentou valores superiores em todas estas propriedades em relação a alumina. O estudo do comportamento tribológico foi realizado por meio do deslizamento de pinos, com extremidade cônica, de alumina e do compósito cerâmico sobre discos de alumina. Os ensaios foram realizados com a velocidade de 0,4m/s e com carregamento, por meio de peso morto, de 10N sob diferentes níveis de umidade relativa ( 26,8; 48 e 76,3%). O coeficiente de atrito cinético médio, assim como a taxa de desgaste, diminuiu em todos os ensaios com o aumento da umidade relativa, para os dois materiais. Este comportamento foi relacionado com a formação de uma camada na interface de contato entre as superfícies do pino e do disco de hidróxido de alumínio. O compósito demostrou maior resistência ao desgaste em todas as condições tribológicas estudadas. O compósito cerâmico desenvolvido claramente possui boas perspectivas como um novo material cerâmico em importantes aplicações técnicas. / In the present work processing, and mechanical and tribological properties of a ceramic composite Al2O3-NbC were investigated in order to develop a ceramic material with superior properties. Alumina was chosen as a reference since it is a traditional ceramic material for applications where elevated mechanical properties and wear resistance are required. The composition Al2O3 - 0.5 wt%Y2O3-20 wt%NbC was prepared by attrition milling followed by drying in a rotaevaporator. The resulting powder mixture was characterized for granulometry and powder particles morphology. Alumina was processed according to the traditional route of ball milling followed by passing through a spray drier, and the processed powder was then characterized the same way as the composite. Dilatometry was accomplished for both materials in order to define the ideal sintering conditions. Samples with the shape of discs and pins were compacted by uniaxial pressing followed by cold isostatic pressing. Densification was achieved by sintering in air and in argon for alumina and the composite, respectively. Phase composition of sintered materials was studied by X-ray diffraction (XRD). Microstructure was investigated by means of scanning electron microscopy (SEM) on polished and etched surfaces. Materials were also characterized for a number of mechanical properties, in particular for Young modulus, hardness, and fracture toughness by Vickers indentation method. The developed composite exhibited superior mechanical properties as compared to alumina. Tribological behavior was investigated by means of a sliding pin on disk test with pins of a conical shape prepared both from alumina and the composite, and an alumina disk. Tests were performed with the sliding speed of 0.4 m/s and 10N load under varying humidity conditions (26.8; 48, and 76.3%). Both the mean coefficient of friction and the wear rate diminished in all tests with the increase of humidity for both materials. Such behavior was attributed to a aluminum hydroxide layer formation between the pin and the disk surfaces. The developed composite exhibited better wear resistance under all tribologic conditions studied. The developed ceramic composite obviously has good perspectives as a new material for a variety of important technical applications.

Avaliou-se experimentalmente o ferro fundido branco de alto-cromo-molibdênio ao qual foi adicionado nióbio, a respeito de sua temperabilidade. Dilatometricamente traçou-se a curva TTT desse material, bem como a de um ferro fundido branco de alto cromo para efeito comparativo. Constatou-se por essa comparação e pelos resultados da literatura a alta temperabilidade obtida pela liga experimental. A partir da temperatura de austenitização utilizada, podem-se usar taxas de resfriamento de até 0,12°C/s sem transformação de fase, enquanto que na liga comparativa essa taxa aumenta para 5,8°C/s. Foram realizadas análises de desgaste abrasivo, de dureza e microdureza, de difração por raios-X , de fase magnética e de microanálise como forma de caracterizar as transformações de fase observadas por dilatometria. As variações estruturais decorrentes dos tratamentos térmicos realizados nas duas ligas foram acompanhados por microscopia ótica. É indicativo pelo presente trabalho que tal material além de suas características inerentes de resistência à abrasão e à corrosão oferece maior flexibilidade nos projetos que envolvam paredes espessas. / In this work we studied the hardenability of high chromium- molibdenum white cast iron with niobium. By dilatometry we obtained the TTT curve of this material as well as the high chromium white cast iron for comparison. This comparison and available results in literature confirm the high temperability of experimental material. We can use slow rate cooling 0,12°C/s or higher without phase transformation, while in the comparative alloy this rate is around 5,8°C/s or higher from specific used austenitic abrasive temperature. We also realized analysis of abrasive wear, hardness and microhardness, raios-X difraction, magnetic phase and microanalyse for verifing the phase transformation as observed by dilatometry. The structure variation as function of termic treatment in both alloys is monitored by optical microscope. The present work indicate that the material under study can offer more flexibility for projects with thick materials apart from intrinsic characteristics of abrasive wear and corrosion.

Aplicações de alto desempenho, como as de dutos utilizados no transporte de derivados de petróleo, exigem materiais com uma combinação excepcional de propriedades mecânicas, dentre as quais, elevada resistência mecânica, tenacidade e resistência à fadiga. O aço API 5L X70 com adição de nióbio apresenta-se, quando comparado com o API 5L X70 padrão, como sendo uma opção para a melhora em seu processo de fabricação, sendo sua composição química diferenciada, devido a um maior teor de nióbio. A Arcelor Mittal Tubarão tem mostrado interesse em fabricar aços API X70/X80, sem a adição de V e com adições de Nb acima do recomendado pela Petrobras. O objetivo principal deste trabalho é o estudo da resistência mecânica e de tenacidade à fratura de dois aços API 5L X70, com teores de Nb de 0,06% e Nb de 0,09% em peso, processados conforme processo HSM Arcelor Mittal Tubarão. Para o atendimento deste objetivo, serão executadas a caracterização microestrutural conforme norma ASTM E3, ensaios de tração conforme ASTM E8M e ensaios de tenacidade à fratura conforme a norma ASTM E1820 com obtenção das curvas J-R\'s. Foram retirados corpos de prova da região de material base, região da solda e zona termicamente afetada. A partir dos resultados obtidos observa-se que o processo de laminação controlada a quente da Arcelor Mittal, produziu microestruturas bastante similares para ambas as composições, produzindo parâmetros de resistência mecânica similares e que atenderam o especificado pela Norma API 5L X70, nível PSL2. As soldas se apresentaram, a partir de valores de dureza, ligeiramente superiores ao do metal base (overmatch), sendo o resultado de microestruturas bastante similares. Os ensaios para obtenção das curvas J-R foram capazes de apresentar resultados representativos da resistência à propagação dúctil de trinca, para as espessuras de tubos estudadas. Estes resultados indicaram elevada resistência a propagação dúctil de trinca em ambos os aços, sendo que, o MB do aço NNb apresentou resistência superior ao ANb. O MS apresentou curvas J-R bem inferiores às do MB e ZTA. Estas diferenças foram atribuídas a composição microestrutural de cada região. / High performance applications such as pipelines used to transport oil products require materials with an exceptional combination of mechanical properties, such as high mechanical strength, toughness and fatigue resistance. The API 5L X70 steel with enhanced niobium as an option to the production of this type of HSLA steel. Arcelor Mittal, Tubarão/Brazil has great interest in producing API 5L X70/X80 steels, without V and with Nb content above the recommended by Petrobras. Thus, the main objective of this thesis is the study of the mechanical strength and fracture toughness of API 5L X70 steel with Nb content of 0.06% Nb and 0.09% by weight processed as HSM Arcelor Mittal Tubarão process. To meet this goal, microstructural characterization following the ASTM E3, tensile tests following the ASTM E8M and Elastic Plastic Fracture toughness testing, according to ASTM E1820, were carried out. Specimens were taken from the base material region, weld bead and heat affected zone. From the results obtained it was observed that the controlled hot rolling process from ArcelorMittal, produced very similar microstructures for both compositions, as a consequence similar mechanical resistance and both met the criteria specified by the API Standard 5L X70, PSL2 level. The produced girth welds presented hardness values slightly higher than those from the base metal (overmatch), and resulted in very similar microstructures. The fracture toughness tests were able to provide valid JR curves that are representative results of resistance to ductile crack propagation for this pipe thickness. Both steels presented resistance to ductile crack propagation, and that the MB of the NNB steel showed superior resistance to the ANb steel. MS showed the lowest J-R curves, while MB and ZTA presented similar behavior. These differences were attributed to microstructural composition of each region.