Foi estudado o mecanismo da hidrólise de benzoatos de fenila substituídos catalisada pela 1-oxi-1,2-benziodoxol-3(1H)-ona (ânion o-iodosobenzoato, IBA-), em microemulsão água/óleo (mE A/O) de cloreto de benzil-hexadecil-dimetil-amônio (CBzCl) em benzeno. Duas séries de ésteres foram utilizadas: 4-X-benzoatos de 4-nitrofenila (X= NO2, CN, Cl e H) e 4-nitrobenzoatos de Y-fenila (Y= 4-NO2, 3-NO2, 4-CN, 3-CN, 4-Cl e H). Os resultados de IV (detecção do intermediário 1-(4-X-benzoiloxi)-1,2-benziodoxol-3(1H)-ona, benzoil-IBA), ausência de catálise pelo grupo abandonador, e efeito isotópico cinético de solvente inverso mostraram que a catálise pelo IBA- é nucleofílica, ocorrendo em duas etapas: - ataque do IBA- sobre o éster produzindo o intermediário benzoil-IBA e o fenol correspondente; - hidrólise desse intermediário formando os produtos finais da reação, ácido benzóico substituído e IBA-. A intensa absorção do solvente (benzeno) no UV impediu a observação do intermediário benzoil-IBA, por isso somente a primeira etapa da reação (ataque do IBA- sobre o éster, formando o intermediário benzoil-IBA) foi estudada nesta Dissertação. A natureza da etapa lenta da reação, o ataque do IBA- para formar o intermediário tetraédrico éster-IBA, foi determinada pela aplicação da equação de Hammett. Uma comparação entre os dados obtidos em mE A/O e em misturas binárias de solventes orgânicos e água mostrou que a reação aparentemente é pouco sensível a efeitos do meio. As constantes catalíticas de velocidade em mE A/O, em 14% CH3CN/H2O, em 35,1% CH3CN/H2O e em 56,5% CH3OH/H2O são similares. A entalpia de ativação para a reação micelar é cerca de 3 kcal.mol-1 menor que para as reações em meio aquoso, mas isso é compensado por uma diminuição da mesma ordem no termo entrópico. A sensibilidade da reação à substituição no grupo acila aumenta ao se transferir a reação das misturas binárias aquosas para a mE A/O, ao passo que aos substituintes no grupo fenila permanece praticamente igual em todos os meios. Esses efeitos aparentemente são ocasionados por uma dessolvatação parcial tanto do IBA- (em maior intensidade) como do estado de transição (em menor intensidade) na região interfacial da mE A/O. O mecanismo de catálise pelo IBA- parece ser o mesmo, com a mesma etapa lenta (ataque do IBA- sobre o éster) em todos os meios estudados. As diferenças observadas para a reação na mE A/O (maior sensibilidade à substituição no grupo acila do éster, entalpias e entropias menores que nos outros meios) devem ser resultantes da dessolvatação parcial do IBA- nesse meio. / The mechanism of hydrolysis of the following two series of phenylbenzoate esters catalyzed by 1-oxi-1,2-benziodoxol-3(1H)-one (o-iodosobenzoate anion, IBA-), was studied in water-in-oil microemulsion (W/O mE) of benzylhexadecyl- dimethylammonium chloride (CBzCl) in benzene. 4-nitrophenyl 4-X-benzoates (X= NO2, CN, Cl and H) and Y-nitrophenyl 4-nitrobenzoates (Y= 4-NO2, 3-NO2, 4-CN, 3-CN, 4-Cl and H). The following results show that IBA- is acting as a nucleophilic catalyst: detection of the intermediate 1-(4-X-benzoyloxi)-1,2-benziodoxol-3(1H)-one (benzoyl-IBA) by FT-IR; absence of catalysis by the leaving group; and inverse kinetic solvent isotopic effect. The reaction proceeds by a two-step mechanism: - nucleophilic attack of IBA- on the ester, resulting in the formation of benzoyl-IBA and liberation of the corresponding phenol; - hydrolysis of this intermediate, giving the final products of the reaction, substituted benzoates and IBA-. Absorbance by the solvent precluded observation of the reaction intermediate, consequently only the first part of the reaction (i.e., micellar attack of IBA- on the ester) was studied in this Dissertation. The nature of the rate determining step, formation of the tetrahedral intermediate (Ester-IBA), was determined from application of the Hammett equation. A comparison between the data in W/O microemulsions and in binary organic solvent-water mixtures showed that the reaction is rather insensitive to medium effects. The catalytic rate constants in W/O microemulsion, in 14% CH3CN/H2O, in 35,1% CH3CN/H2O, and in 56,5% CH3OH/H2O are very similar. The activation enthalpy of the micellar reaction is 3 kcal.mol-1 lower than the value in aqueous media, but this is compensated by a decrease of the same order in the entropic term. The sensitivity of the reaction to substitution in the acyl group increases in going from aqueous media to the W/O microemulsions, while the sensitivity to substitution in the phenyl moiety is almost the same in all media. These effects are apparently caused by a partial desolvation of both IBA- and the transition state in the interfacial region, the former desolvation being more pronounced. The catalysis mechanism by IBA- seems to be the same, with the same rate determining step (nucleophilic attack of IBA- on the ester), for all the studied systems. The differences observed for the reaction in W/O mE (greater sensitivity to substitution in the ester acyl group, lower values of enthalpy and entropy) are a result of the partial desolvation of IBA- in this system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-14022002-144520 |
| Date | 25 July 1997 |
| Creators | Reinaldo Camino Bazito |
| Contributors | Omar Abdel Moneim Abou El Seoud, Josef Wilhelm Baader, Elisabete Frollini |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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