Tesis Magíster

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Estudio de posibles precursores comunes para la formación de formamida y acetamida en granos de polvo-hielo de agua.
(Universidad de Concepción, 2024) Silva Vera, Gabriela Sebastiana; Vogt Geisse, Stefan
La formamida (NH2CHO) en el medio interestelar (ISM) es de gran interés en la astroquímica por su relevancia como precursor biótico. Un estudio reciente de Ligterink et al.1 apunta a una correlación entre las concentraciones de esta molécula y la acetamida (CH3C(O)NH2), posicionando a esta como otra especie de interés. En esta Tesis de Magíster se estudiaron dos posibles caminos de reacción radical-neutro para la formación de formamida a partir de la adición HCN + ·OH y de la adición H2O + ·CN, y un posible camino de formación para la acetamida a partir de la adición CH3CN + ·OH. Este estudio computacional se llevó a cabo en la fase gas, en presencia de dos moléculas de agua y en un clúster de 22 moléculas de agua. Los métodos utilizados fueron BhandHlyp/def2-svp para los cálculos geométricos y BMK-D3BJ/def2-tzvp para los cálculos energéticos. De estas reacciones se distinguieron tres pasos; adición radical-neutra, tautomerización y extracción de un hidrógeno desde una molécula de agua. Se observó que las moléculas de agua presentan su mayor efecto catalítico durante la tautomerización gracias al relé de hidrógeno. En el clúster de agua solo se estudió la adición y tautomerización. Las reacciones de HCN + ·OH para formar formamilo y CH3CN + ·OH para formar acetamilo son termodinámicamente viables en el ISM si y solo si la energía liberada por el primer paso exotérmico se logra transferir al resto de la reacción. La reacción de H2O + ·CN para formar formamilo no es viable en el clúster por presentar una barrera inicial de 70.6 kJ/mol.
Obtención de compuestos de caucho de etileno-propileno-dieno con contenido de grafeno y óxido de bismuto(III): Estudio de propiedades físicas y mecánicas.
(Universidad de Concepción, 2024) Álvarez Cortez, Gabriela; Aguilar Bolados, Héctor; Molina Palacios, Francisco
En este trabajo se investigó el uso de nanomateriales usados cómo relleno en un caucho de etileno-propileno-dieno, lo que permite obtener nanocompósitos elastoméricos de propiedades mecánica mejoradas de resistencia y con propiedades de blindaje a la radiación electromagnética de alta energía, tales como los rayos gamma. Los nanomateriales usados corresponden a nanoplaquetas de grafeno y nanopartículas de óxido de bismuto(III). Estos fueron adicionados a la matriz de etileno-propileno-dieno (EPDM) separada o conjuntamente. El uso de nanoplaquetas de grafeno como material de relleno se fundamenta en sus excelentes propiedades mecánicas y que imparte resistencia adicional a compuestos de caucho. Respecto a las nanopartículas de óxido de bismuto(III) es debido a la presencia de bismuto que es un elemento de alto número atómico (Z = 83) que promueve la ocurrencia de procesos de absorción y dispersión de la radiación gamma, impartiendo propiedades de blindaje al nanocompósito en base de EPDM. Adicionalmente, se estudió el efecto de polietilenglicol (PEG) para promover la dispersión homogénea de las nanopartículas. Se prepararon las muestras en un mezclador abierto de dos rodillos por 20 minutos a temperatura ambiente y luego se procesaron por 30 minutos en un reómetro de troquel móvil a 180°C. Se realizaron ensayos de tracción, dureza, se calculó el índice de resistencia a la abrasión, y se caracterizaron las muestras por FT-IR, TGA, DTG y SEM. Se analizó el coeficiente de atenuación lineal, el coeficiente de atenuación en masa y el peso atómico promedio para determinar sus propiedades de atenuación. Se demostró que la presencia del PEG 1500 mejora la dispersión del material de relleno y que disminuye el tiempo de vulcanización, lo que se atribuyó a que este promueve el proceso de vulcanización. Además, se demostró que los compositos con óxido de bismuto(III) poseen propiedades de atenuación a la radiación gamma de 75% para un nanocompósito en base de EPDM y óxido de bismuto(III). En el caso de EDPM con contenido de óxido de bismuto(III), nanoplaquetas de grafeno y polietilen glicol se alcanzó una mejora de 61% comparado a EPDM sin relleno. Las imágenes SEM revelan zonas de segregación en los compuestos con grafeno disminuyendo las capacidades de atenuación ya que dificulta la distribución de las nanopartículas de óxido de bismuto(III) en los compositos. Finalmente se determina que la presencia del PEG 1500 ayuda en la compatibilización de los rellenos con la matriz polimérico, mejorando la dispersión de estos en las mezclas obtenidas.
Conversión de ácido levulinico sobre catalizadores Cu/WOx(x)-Al2O3.
(Universidad de Concepción, 2019) Mafokoane, Malesela Alpheus; Sepúlveda Muñoz, Catherine; Escalona Burgos, Néstor
En la presente tesis de magister se estudió el efecto de la incorporación de óxido de tungsteno en la actividad catalítica y selectividad del catalizador CuO/γ-Al2O3 en la conversión de ácido levulinico (ÁL) hacia productos químicas de mayor valor agregado tales como: γ-valerolactona (GVL), 2-metiltetrahidrofurano (2-MTHF), ácido pentanoico (PA), ácido pentenoico (PEA) y 1,4-pentanodiol (1,4-PDO). Previo a la impregnación del metal, se preparó el soporte WO3(x)-Al2O3 con 5 diferentes contenidos de WO3 (2, 4, 6, 8, and 10 %m/m) mediante impregnación húmeda, posteriormente se agregó 5 %m/m de CuO sobre el soporte mediante impregnación incipiente. Las muestras se caracterizaron por espectroscopia de absorción atómica (EAA), isotermas de adsorción-desorción de N2 a -196 oC, migración electroforética (ME), desorción a temperatura programada de amoniaco (DTP-NH3), acidez total potenciométrica, espectroscopia infrarroja de piridina adsorbida (FTIR de piridina), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de Raman, espectroscopia de reflectancia difusa en ultravioleta–visible (UV-vis DRS), reducción a temperatura programada de hidrógeno (RTP-H2), y espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS). Las reacciones de conversión del ÁL fueron realizadas en un reactor autoclave Parr modelo 4848 a 250 ºC y una presión de 50 bar de H2. El reactor Parr fue cargado por 0.4785 mol L-1 de ÁL, 80 mL del disolvente 1,4-dioxano, y 0.250 g del catalizador CuO/WO3(x)-Al2O3 o Cu/WO3(x)-Al2O3. La reacción se llevó a cabo por 4 horas y las muestras de los productos fueron periódicamente colectadas y cuantificadas por la cromatografía gaseosa. La mejor actividad catalítica fue obtenida por catalizadores de CuO/WO3(6%)-Al2O3, la cual fue debida a la mayor fuerza ácida del catalizador determinada por DTP-NH3 y acidez total potenciométrica. La distribución de los productos observados en CuO/WO3(x)-Al2O3, se correlacionó con un cambio en el tipo de sitio ácido y la fuerza ácida. Los cambios en la acidez mediante la adición de CuO sobre el soporte modificado se atribuyeron a cambios estructurales (distorsiones) que estabilizan la fase activa. Esta distorsión está aumentando la fuerza de la acidez, favoreciendo una mayor actividad catalítica con cambios en la selectividad en función del contenido de CuO sobre soporte modificado WO3(x)-Al2O3.
Conversión catalítica de ácido levulínico sobre catalizadores La1-XSrXCoO3 con estructura tipo perovskita.
(Universidad de Concepción., 2023) Arias Mendoza, Dana Carolina; Pecchi Sánchez, Gina; Herrera Hernández, Carla
Síntesis de nanocompuestos a base de tiomero/nanoarcilla como potencial material mucoadhesivo con propiedades de liberación controlada de fármacos.
(Universidad de Concepción., 2023) Sepúlveda Córdova, Alexander Eleazar; Campos Requena, Víctor Haroldo
Nanocomposites based on thiolated alginate and montmorillonite (MMT) nanoclays were prepared by film casting method in order to obtain a hybrid material with mucoadhesive properties and controlled drug release. First, alginate was modified by incorporating thiol groups into its chain to form the thiolated polymer. This was characterized by FTIR and the amount of thiol groups (–SH) and disulfide bonds (–S–S–) was quantified, obtaining values of 185.96 and 24.8 μmol/g polymer, respectively. The thiolated alginate was characterized by FTIR and thermogravimetric analysis (TGA). Deltamethrin loaded nanocomposites were prepared as a model drug using different amounts of thiolated alginate and montmorillonites with different organomodifiers. These nanocomposites showed an intercalated/exfoliated morphology by XRD analysis, where the characteristic MMT peak of 7.03° 2θ shifts to smaller angles, and TGA shows an increase in thermal stability provided by the clay in the biopolymer matrix. In rheological studies of in vitro mucoadhesiveness with mucin, a significant increase in viscosity and G' and G" moduli was observed when increasing the amount of thiomer in the formulation. Deltamethrin release studies from nanocomposites show the importance of nanoclay by intercalating in the polymeric matrix and creating an exfoliated structure that delays drug release. It was possible to verify that the use of different organomodifiers in the nanoclay affects the delay in the release of deltamethrin due to the nature of the organomodifier as well as the degree of intercalation/exfoliation that is achieved.
Nanocompositos basados en complejos base de schiff ONO-CU(II) y al-pillared montmorillonite. evaluación catalítica en la deshidratación de glicerol hacia acetol.
(Universidad de Concepción., 2022) Garcés Guzmán, Juan Eduardo; Novoa Serrano, Néstor; Chimentão, Ricardo José
Dos nanocompositos (NC1 y NC2) basados en complejos de Cu(II) conteniendo ligandos tipo base de Schiff-ONO (C1 y C2) anclados en una arcilla tipo pillared clay a través de interacciones supramoleculares, fueron sintetizados. Dichos nanocompositos fueron usados como precatalizadores para sintetizar nanopartículas metálicas de cobre soportadas en la arcilla comercial Al – PILC y obtener los catalizadores derivados NC1P y NC2P. Los complejos C1 y C2 fueron caracterizados por espectroscopía FT – IR, 1H – RMN, DRS UV – vis y RPE y fueron autenticados a través de su comparación con estudios anteriores. Los nanocompositos NC1 y NC2 fueron caracterizados por espectroscopia FT – IR, reflectancia difusa de UV – vis, RPE, microscopía SEM – EDS, fisisorción de N2, absorción atómica y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). Los catalizadores NC1P y NC2P fueron caracterizados por espectroscopia FT – IR, reflectancia difusa de UV – vis, RPE, microscopía SEM – EDS, fisisorción de N2, absorción atómica y reducción a temperatura programada con dihidrógeno (TPR – H2). Los resultados de FT – IR, 1H – RMN y RPE demostraron que la síntesis de los complejos C1 y C2 fue reproducida exitosamente. Mediante el análisis comparativo de las bandas entre 1650 cm-1 y 1300 cm-1 , en los espectros FT – IR de las especies moleculares C1 y C2, versus los nanocompositos derivados NC1 y NC2, se determinó que los complejos fueron anclados exitosamente a soporte XII de arcilla. El análisis por DRS UV – vis complementó los resultados de FT – IR. Las transiciones electrónicas observadas en los nanocompositos NC1 y NC2 se correspondieron con las de los complejos C1 y C2, respectivamente. Además, se observó un leve desplazamiento hipsocrómico. Los resultados de DRS UV – vis determinaron que una posible reducción parcial del complejo tuvo lugar y que la hidrazina no redujo completamente los complejos a especies metálicas. Los resultados de microscopía SEM – EDS, mediante el mapping superficial de los materiales NC1, NC2, NC1P y NC2P, mostró una distribución superficial homogénea del cobre. Complementariamente, XPS permitió demostrar que la nuclearidad de los complejos C1 (complejo mononuclear) y C2 (complejo binuclear), en los nanocompositos NC1 y NC2, se mantuvo luego de la síntesis. El estudio textural mediante fisisorción con N2 mostró una disminución del área superficial específica de la arcilla Al – PILC al incorporar los complejos C1 y C2 mediante anclaje supramolecular. También se observó que el área específica de los catalizadores NC1P y NC2P aumentó respecto de los nanocompositos NC1 y NC2, asociado a la destrucción de una fracción de los complejos anclados. En el contexto de la evaluación catalítica de los materiales NC1P y NC2P, se observó un cambio en la selectividad. Los productos principales de la reacción de conversión de glicerol del catalizador NC1P fueron 1,2 – PDO, acetol y piruvaldehído, mientras que los productos principales de la reacción de conversión XIII de glicerol del catalizador NC2P fueron 2 – propanol y acetol, lo cual implica que un mecanismo distinto de reacción ocurrió en el catalizador derivado del complejo binuclear C2. Finalmente, mediante un ajuste a una cinética de primer orden, se determinó que el catalizador NC2P fue el más activo (k = 0.0007 min-1 para NC1P y 0.0015 min-1 para NC2P).
Determinación de elementos esenciales y tóxicos en alforfón (Fagopyrum esculentum) por espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente = Determination of essential and toxic elements in buckwheat (Fagopyrum esculentum) by inductively coupled plasma mass spectrometry.
(Universidad de Concepción., 2022) Riffo Acuña, Matías; Pérez Rivera, Mónica; Peña Farfal, Carlos
El presente trabajo tuvo como finalidad la determinación de los niveles de minerales por parte del alforfón o trigo sarraceno (Fagopyrum esculentum) según las características del suelo donde fue sembrado. Esto, con el fin de promoverlo como uno de los pseudocereales más importantes en la dieta de la población que convive con reacciones alérgicas al gluten, o al sector de la población que, por decisión propia prefiere vivir con una dieta enfocada al veganismo por su alto valor nutricional enfocados cantidad de proteínas, fibras, vitaminas y minerales esenciales. La técnica empleada fue Espectrometría de Masas por Plasma de Acoplamiento Inductivo, conocida ampliamente como ICP-MS que permite la detección y cuantificación multielemental y simultánea de elementos a nivel de trazas y ultra trazas, mientras que para elementos con concentración sobre 1 mg/kg, se utilizó la técnica de absorción atómica con llama. De esta forma se logra determinar cuantitativamente concentraciones de algunos elementos trazas y algunos ultra trazas, pudiendo compararse estos valores con los encontrados en otros alimentos tipo cereal o pseudocereal de manera efectiva siendo menores a las dosis recomendadas para elementos como Cr, Ni, Pb y Bi por debajo de los 2 mg/kg. B, Mn, Cu, Sr, Ba entre 5 y 20 mg/kg. Fe y Zn entre 25 y 75 mg/kg. Na, Mg, K y Ca entre 1 y 7 g/Kg. Li, Co, Ga, Ag, Cd e In por debajo de 1 µg/kg de muestra
Resinas amino- aldehído modificadas, síntesis, caracterización y potenciales propiedades de remoción de metales contaminantes.
(Universidad de Concepción., 2022) Martínez Contreras, Esteban Andrés; Rivas Quiroz, Bernabé
Se evaluó con pruebas exploratorias las propiedades de absorción de metales utilizando ion Cu(II) en fase acuosa por el método batch a 2 tipos de resinas: urea-formaldehído (UF), y melamina- formaldehído (MF). Se investigó modificar los polímeros en las reacciones de adición y policondensación creando enlaces covalentes de amidas (-CONH-) entre los grupos amino (-NH-, -NH2) de las resinas y los ácidos carboxílicos del H4EDTA. Los grupos funcionales amino (-(-)N-) y ácido carboxílico (-COOH) en el H4EDTA tienen capacidad de quelación de iones metálicos, como Cu(II), Cd(II), Zn(II). Los polímeros sintetizados fueron caracterizados por espectroscopía FT-IR, 1H-RMN, 13C-RMN y TGA. El contenido de iones fue determinado por espectroscopia de absorción atómica. La retención de Cu+2 en las resinas UF y MF con y sin modificación fue menor al 5%, el FT-IR no detecto la formación de carbonilo de las amidas (C=O 1650 cm 1 ) lo que se explicaría por ausencias de formación de enlaces o baja concentración en el polímero de EDTA, sin embargo, se observó un carácter acido que se debería por liberación del H4EDTA ocluido. Al aumentar el contenido de aminas primarias libres por exclusión del HCHO y aumentar el tiempo de reacción de condensación de 30 min a 5 horas se favoreció la adición de melamina y H4EDTA obteniendo una melamina modificada, que permitió sintetizar una resina MF que aumento su capacidad de retención de cobre a un 50% respecto a la resina MF sin modificar.
Deshidratación del glicerol en catalizadores de Cu dispersados en SBA-15 conteniendo especies de aluminio incorporadas: estudio de la variación de la relación molar Si/Al.
(Universidad de Concepción., 2022) Gajardo Parada, Jorge Arnoldo; José Chimentão, Ricardo; Sepúlveda Muñoz, Catherine
En este trabajo se plantea el estudio de la deshidratación catalítica del glicerol hacia hidroxiacetona en fase líquida con catalizadores a base de cobre soportados sobre materiales mesoporosos del tipo SBA-15 con aluminio insertado en su estructura. La variación de las relaciones molares Si/Al (∞, 2, 10 y 15) en los catalizadores regularon las propiedades fisicoquímicas del sistema catalítico. La reacción se realizó en un reactor batch a 220 °C en atmósfera inerte (N2) con una presión de 20 bar alimentado con una solución al 80% m/m de glicerol con agua y 300 mg de catalizador previamente reducido ex-situ, y una agitación de 800 rpm durante 5 h. La incorporación de Al en la estructura generó cambios en las propiedades texturales, estructurales, acidez y electrónicas en los catalizadores. Estos efectos fueron parámetros descriptores en la deshidratación selectiva del glicerol hacia la hidroxiacetona. El catalizador Cu/SBA-15 SiAl 15 fue el que exhibió el mejor desempeño catalítico, mostrando una velocidad inicial específica de consumo de glicerol de 6,3×10-3 (molglicerol gcat -1 min-1 ) y un porcentaje de selectividad hacia la hidroxiacetona de un 84%.
Propiedades ácido-base SrTiO3 y su efecto sobre la adsorción de dioles de derivados de la biomasa.
(Universidad de Concepción., 2022) Bernales Medina, Gabriel Tomas; Delgado Ramírez, Eduardo José; Pecchi Sánchez, Gina
El objetivo de este trabajo de tesis fue estudiar mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT), y en un modelo clusterizado, la influencia de las terminaciones superficiales SrO y TiO2 de la perovskita SrTiO3, en la adsorción de los dioles derivados de la biomasa etilenglicol, propilenglicol y 2,3-butanodiol. Los complejos adsorbidos en cada superficie, y sus respectivas energías de adsorción, fueron obtenidos mediante la optimización del mínimo global de cada diol sobre un cluster de SrTiO3, usando el software gaussian16. Para complementar la discusión de los resultados teóricos, una perovskita comercial fue sometida a un flujo de 5%O2/He a 550°C para enriquecer la superficie con la terminación SrO. Por otro lado, la perovskita comercial fue también tratada con una solución acuosa de 0.2 M HNO3 a temperatura ambiente, con el fin de enriquecer la superficie con la terminación TiO2. La perovskita comercial y pretratadas fueron caracterizadas por las técnicas, DRX, isotermas de adsorción de N2 a 77 K, FTIR, TPR, DTP O2, DTP-CO2, DTP-NH3, XPS. Los resultados teóricos mostraron que el modo de adsorción para los dioles sobre la terminación SrO, contempla una interacción por enlace de hidrogeno entre un grupo hidroxilo y un oxígeno superficial asociado a una interacción del tipo ácido-base de Brønsted (⁓1,22 Å), además de una interacción oxigeno-metal entre el grupo hidroxilo y estroncios superficiales, asociados a una interacción del tipo ácido base Lewis (⁓2,85 Å). Por el contrario, sobre la terminación TiO2 solamente se observó interacciones del tipo ácido base de Lewis entre los oxígenos de los grupos hidroxilos de los dioles y titanios superficiales (⁓2,10 Å). Esta diferencia en los modos de adsorción se debe a las diferencias de acidez y basicidad que presentaron estas dos terminaciones, diferencias que están respaldadas por los resultados experimentales que mostraron una correlación entre la relación superficial Sr/Ti y su carácter acido y base; a mayor Sr/Ti aumenta la basicidad del material y disminuye su acidez, indicando que la terminación SrO posee una mayor carácter básico que la terminación TiO2.
Complejos de RU II conteniendo Acilhidrazonas organometálicas: síntesis, caracterización y evaluación inhibitoria de la enzima anhidrasa carbónica.
(Universidad de Concepción., 2021) Peña Méndez, Luis Ignacio; Arancibia González, Rodrigo Sebastián
En el presente trabajo de investigación se diseñaron, sintetizaron y caracterizaron complejos heterobimetálicos del tipo half sandwich de RuII , provistos de ligandos acilhidrazonas organometálicas de ciretreno y ferroceno que contienen en su estructura un grupo sulfonamida. Los complejos half sándwich de rutenio del tipo [(p-cimeno)Ru((η 5 -C5H4CH=N NH-CO-(C6H4-4-SO2NH2))-MLn)Cl] (1a,2a) y [(p-cimeno)Ru((η 5 -C5H4CH=N-NH CO-(CH2)2NH-(C6H4-4-SO2NH2))-MLn)Cl] (1b,2b), donde MLn = FeCp, Re(CO)3, fueron sintetizados mediante la reacción entre los ligandos acilhidrazonas organometálicas previamente reportadas por nuestro grupo de investigación, y el dimero de rutenio [Ru(η6 -cimeno)Cl2]2. Todos los compuestos fueron aislados y purificados mediante técnicas de recristalización. La caracterización de los complejos se llevó a cabo mediante las técnicas espectroscópicas de FT-IR, RMN 1D 1H y 13C, como también 2D HSQC y HMBC. Además, de forma preliminar se midieron las propiedades electroquímicas mediante ensayos de voltametría cíclica para todas las especies sintetizadas. Finalmente, todos los complejos fueron evaluados como agentes inhibidores de la enzima anhidrasa carbónica (CAIs). Estos estudios se llevaron a cabo en colaboración internacional con el Dr. Supuran de la Universidad de Florencia, Italia. Los complejos obtenidos demostraron un efecto sinérgico contra la isoforma hCA I, como también un interesante perfil inhibitorio frente a las isoformas II, IX, XII. Además, se demostró una posible dependencia entre el comportamiento electroquímico de los fragmentos organometálicos combinados y su actividad inhibitoria, abriendo una nueva ventana de diseño a compuestos heterobimetálicos con potenciales aplicaciones farmacológicas como CAI’s.
Influencia de la rigidez de matrices de colágeno en la fluidez de la membrana celular.
(Universidad de Concepción., 2020) Aguilar Cuenca, Joao; Sánchez Donoso, Susana; Urbano Cantillana, Bruno
En el presente trabajo se buscó ampliar el conocimiento con respecto al efecto de la rigidez del medio extracelular sobre la fluidez de la membrana celular. Para ello se utilizaron matrices de colágeno de rigidez variable y se midió la fluidez de las membranas celular de la línea celular NIH 3T3 crecidas sobre y dentro de las matrices. Se fabricaron a partir de colágeno tipo I de cola de rata (5 mg/mL) matrices de colágeno de concentraciones 0,5; 1; 2 y 4 mg/mL y se gelificaron durante 1 y 3 días. Se determinó la rigidez de las matrices mediante reología, la forma y diámetro de sus fibras mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y se obtuvo la fracción de volumen ocupado por las fibras mediante microscopía de segunda harmónica (SHG). Se cultivaron fibroblastos NIH 3T3 sobre y dentro de colágeno durante 1 y 3 días. Para la medición de su fluidez de membrana se marcó las células con la sonda fluorescente LAURDAN (6-dodecanoil-2-dimetilaminonaftaleno) y se determinó su función polarización generalizada (GP) utilizando imágenes obtenidas por microscopia de fluorescencia de dos fotones. Finalmente, para comprobar la biocompatibilidad del colágeno con las células se utilizaron las sondas fluorescentes Sytox Orange y RedNuc para determinar el porcentaje de viabilidad celular. Los resultados mostraron que a mayor concentración de colágeno aumenta la rigidez de la matriz y disminuye el volumen libre para el crecimiento de las células. Esta rigidez afecta de mayor manera a las membranas de las células que se cultivaron sobre colágeno las cuales mostraron un aumento es su fluidez luego de tres días de cultivo. Por otro lado, las células que se cultivaron dentro de colágeno muestran una fluidez independiente de la concentración de colágeno del medio que las rodea. Y al pasar más tiempo en cultivo hay una diminución en su fluidez, lo cual puede indicar una mayor adherencia a la matriz.
Estudio de MOF’s basados en ligandos del tipo piridincarbohidracidas derivadas de acilpirazolonas como potenciales adsorbentes de colorantes.
(Universidad de Concepción., 2021) Ripoll Rascheya, Gerardo Gustavo; Jiménez Águila, Claudio; Urbano Cantillana, Bruno
En este trabajo se sintetizaron tres nuevos ligandos derivados de pirazolona (4a, 4b y 4c) a partir de reactivos comerciales simples y de bajo costo. A partir de estos ligandos se sintetizaron tres MOFs de Zn(II) (MOF-4a, MOF-4b y MOF-4c) usando la técnica de síntesis solvotermal. Los MOF-4b y MOF-4c resultaron ser isoestructurales y los tres comparten características texturales similares (SBET en torno a los 800 m2 /g, volumen de poro aproximado de 0.46 cm3 /g y tamaño de poro de 2.28 nm). Se estudiaron las capacidades de adsorción de los colorantes azul de metileno y anaranjado de metilo de los MOF-4b y MOF-4c en soluciones acuosas. Se observó una cinética de adsorción de pseudo primer orden para el caso de MOF-4c y una cinética de pseudo segundo orden en el caso del MOF 4b. Ambos MOFs se ajustan al modelo de isoterma de Langmuir, el MOF-4b tuvo una capacidad de adsorción máxima de 18.10 y 21.51 mg/g para azul de metileno y anaranjado de metilo, respectivamente, mientras que el MOF-4c tuvo una capacidad de adsorción máxima de 40.71 y 22.37 mg/g para azul de metileno y anaranjado de metilo, respectivamente. Estos resultados permitieron establecer una relación estructura-capacidad de adsorción, de tal modo que la presencia del grupo metoxilo (dador de densidad electrónica) favoreció la afinidad hacia el colorante catiónico azul de metileno más de lo que lo hizo el grupo nitro (sustractor de densidad electrónica).
Nuevos rotores moleculares basados en monoporfirinatos de lantanido(III) y ligandos bidentados disimétricos, con potenciales aplicaciones en maquinaria molecular y óptica no lineal.
(Universidad de Concepción., 2021) Matamala Cea, Edison Javier; Novoa Serrano, Néstor
El desarrollo de nuevas entidades de coordinación que involucran porfirinas con iones lantánidos trivalentes ha atraído la atención de varios campos de investigación en el área científica y tecnológica, en particular en el diseño de nuevas máquinas moleculares. La presente tesis de investigación expone resultados preliminares para la síntesis y caracterización de nuevos complejos mono-nucleares de Itrio(III), del tipo monoporfirinato, que contienen ligandos bidentados dipolares del tipo β-dicetona y pirazolona, de fórmula general: [{Porfirinato(meso-A4)- -N}{CH3OH--O}{4-MeO-C6H4-C(O)CHC(O)-C6H4-CN- -O}Y] y [{Porfirinato(meso-A4)- -N}{CH3OH--O}{(1-C4H9)-(3-CH3)-ciclo-N2C3- 4-C(4-MeO-C6H4)=O-5-O- O}Y], así como de los ligandos y complejos precursores de estas entidades. La síntesis de estos nuevos complejos, se ha llevado a cabo utilizando un método de síntesis basado en un reactor de microondas, nunca antes reportado para este tipo de compuestos y su caracterización se ha llevado a cabo mediante FT-IR, espectrofotometría UV-Vis y Análisis Elemental. La caracterización de los ligandos y complejos precursores involucrados en la síntesis, se ha llevado a cabo mediante técnicas estándar en la química de coordinación. Los resultados aquí presentados no nos han permitido autentificar categóricamente la estructura molecular de los complejos, pero presenta un primer avance en un nuevo método de síntesis que permite proyectar la continuación del presente tema de investigación en el futuro.
Hidrogenación de hidrógeno carbonato de sodio utilizando catalizadores de Pd soportados en carbón activado.
(Universidad de Concepción., 2017) González Dumont, Edelmira Paz; Sepúlveda Muñoz, Catherine
En esta investigación se estudió primero la conversión de NaHCO3 a HCO2Na utilizando catalizadores de M (Pd, Ni y Re)/CA (Serie 1). Luego, el efecto de los grupos funcionales del soporte en catalizadores de Pd/CA (Serie 2) en la selectividad y actividad catalítica en la reacción mencionada. Se empleó como soporte para la Serie 1 carbón activado comercial DARCO, y para la Serie 2 carbón activado comercial Norit CGRAN, al cual se le realizó tratamiento térmico (500 y 850 °C) y modificación con HNO3 (3 y 6 mol L-1), con el fin de modificar la concentración de grupos funcionales oxigenados superficiales para la preparación de cinco catalizadores. Posteriormente, obtenida la actividad catalítica de estos catalizadores, se varió el contenido metálico del más activo entre 2.0 a 7.0% en masa de Pd (Serie 3). Todos los catalizadores se caracterizaron a través de adsorción/desorción de N2 a -196 °C, Reducción Térmica Programada (RTP), Microscopía Electrónica de Transmisión (MET), Espectroscopía Fotoelectrónica de rayos X (XPS) y Difracción de Rayos X (DRX). Las medidas de actividad catalítica se llevaron a cabo en un reactor de vidrio semicontinuo de 200 mL, utilizando 100 mL de NaHCO3 1 mol L-1, 0.5 g de catalizador, flujo de H2 de 50 mL min-1 y 25 °C de temperatura durante 48 h. Los productos líquidos fueron analizados por HPLC y los gaseosos mediante cromatografía gaseosa (GC). Los catalizadores con una menor cantidad de grupos funcionales superficiales, proporcionan una mayor actividad catalítica en la reacción de hidrogenación de NaHCO3, debido a un menor tamaño de partícula metálica que favorece la dispersión de Pd sobre el soporte. Respecto al contenido metálico de catalizadores Pd(x)/C500, se observa que un 5.0% en masa de metal, muestra mayor conversión a HCO2Na. Este resultado podría ser atribuido a que las especies de Pd con este porcentaje estarían mejor dispersas facilitando el proceso de formación de producto, y a contenidos mayores la posible formación de partículas de mayor tamaño disminuiría la actividad catalítica.
Síntesis, caracterización de polímeros con capacidad extractiva de iones metálicos con impacto en el medio ambiente.
(Universidad de Concepción., 2002) Quilodrán Toloza, Benita Hortensia; Rivas Quiroz, Bernabé
La calidad del agua en las zonas costeras y cercanas al litoral constituye un motivo creciente de inquietud, debido a que la contaminación es el mayor problema que afecta a estas zonas. Algunos organismos y substratos marinos presentan una notable capacidad de acumular iones metálicos procedentes del agua de mar, aún en concentraciones extremadamente bajas, lo que dificulta utilizar estas aguas para cultivos de especies marinas.Los agentes quelantes se emplean usualmente en química analítica en la preconcentración de iones metálicos o para separar el analito de la interfase previo a la determinación instrumental; también se emplean en la descontaminación de efluentes, en ríos, y en agua de mar. Por eso, las resinas poliméricas con propiedades quelantes, son de gran interés por su creciente aplicación en la remoción de iones metálicos y como una alternativa más adecuada par a el monitoreo (indicadores de contaminación) de iones metálicos pesados en ambientes acuáticos. En este trabajo se sintetizan resinas con propiedades quelantes de metales a partir de la 4-vinil piridina, del ácido 2-acrilamidoglicólico, del ácido acrílico y de la N -3- (dimetilamino)propil acrilamida. Los monómeros se homopolimerizaron y copolimerizaron vía polimerización radical, usando como iniciador peroxidisulfato de amonio o 2,2´- azoisobutironitrilo (AIBN) y como entrecruzador la N,N’-metilen bis-acrilamida o divinil benceno dependiendo de la solubilidad del monómero. Las resinas obtenidas, la poli(4-vinilpiridina), (PVPi), el poli(ácido acrílico) (PAA), el poli(ácido-2-acrilamidoglicólico), (PAAG) y poliN-3-(dimetilamino)propil acrilamida-co-ácido acrílico, (NDAPA-co-AA) se sintetizaron en una relación de 6% mol entre monómero y entrecruzador y 0,5 % mol para el iniciador. Las resinas se purificaron y caracterizaron por espectroscopía FT-IR y análisis termogravimétrico, TGA.La determinación del ion metálico en la solución se realiza por espectrometría de absorción atómica en horno grafito (EAHG). En todos los ensayos de retención se contactó la resina de la fracción de tamaño entre 180-250 μm con la solución acuosa salina artificial 4,0 μM de los iones Ni(II), Pb(II) Cd(II) y Cu(II) a pH, salinidad y temperatura estudiada. Para los ensayos de retención en mezcla, se contactó 10 mg de la resina con la solución manteniendo la concentración total de la mezcla en 4,0 μM. Finalmente, se estudia las propiedades quelante de las resinas para iones metálicos en agua de mar natural extraídas en la Décima Región en los sectores de Chinquihue, Pargua, Huito y Huelmo de Puerto Montt. Los metales estudiados fueron Ni, Cu, Pb, Cd, por su posible impacto en el medio acuático marino. La retención máxima para los iones individuales a pH 8,0, 17°C y salinidad (S) 28‰ para la resina PAAG fue de 94% para Ni(II), 81% para Pb(II), 85% para Cd(II) y 70% para el Cu(II). Para la resina PAA la retención máxima para los xi iones individuales fue de 70% Ni(II), 74% Pb(II), 88% para Cd(II) y 87% para Cu(II). En mezclas cuaternarias la tendencia es la misma para los iones Ni(II), Pb(II) y Cd(II) observándose una variación significativa menor en la retención del Cu(II). La resina PVPi presenta una retención máxima para el ion individual Cd(II) de 89%, seguida del Pb(II) con 73%, Ni(II) 67% y Cu(II) 62%. Para la resina NDAPA-co-AA las retenciones máximas para iones individuales son para Pb(II) un 88% y Cd(II) un 83% y los más bajos para Ni(II) un 50% y Cu(II) un 61%. En mezcla no hay variación significativa en la retención para la resina PVPi, pero se presenta una variación mayor a un 10% de retención para todo los iones con la resina NDAPA-co AA. En los ensayos de retención en agua de mar natural los porcentajes de retención para las resinas PAAG y PAA son muy similares respecto de aquellos observados para los ensayos realizados en soluciones acuosas salinas artificiales. Hay una variación importante (cercano al 20%) del porcentaje de retención del ion Cu(II) con las resinas PVPi y NDAPA-co-AA.
Aplicación de la fotocatálisis solar en la degradación de antibióticos.
(Universidad de Concepción., 2007) Nieto Juárez, Jessica Ivana; Mansilla González, Héctor
En el siguiente trabajo, se estudió la fotodegradación de antibióticos de uso masivo en la salmonicultura en Chile, con el propósito de evaluar la potencialidad de la fotocatálisis solar, utilizando TIO2 modificado. Los catalizadores de TIO2 modificado fueron preparados con urea (u -TIO2 y tiourea (t - TIO2), incorporando, en su estructura cristalina, impurezas de átomos no metálicos como N y/o S, con el objeto de aumentar la absorción de los catalizadores hacia la región visible, mediante el método de sol-gel. El TIO2 sin dopar se sintetizó por el mismo método (por comparación). La caracterización de dichos catalizadores se efectuó mediante las siguientes técnicas rutinarias: DRS, XRD, FTIR, XPS, y SBET y migración electroforética. Los sustratos que se estudiaron son diferentes estructuras de antibióticos (oxitetraciclina y flumequina). La optimización de las reacciones de fotodegradación se efectuó mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) para cada antibiótico y con catalizador sintetizado con tiourea (t - TIO2), debido a que este presentó la mayor actividad catalítica. Las reacciones fueron efectuadas, utilizando un equipo de simulación solar (Suntest XLS+) como fuente de fotones. La eliminación de los antibióticos, bajo condiciones óptimas, fue monitoreada mediante técnicas rutinarias (espectrofotometría UV-VIS y TOC). Asimismo, se hizo el seguimiento de la actividad antibacteriana de los productos de oxidación formados durante el tratamiento para cada antibiótico. Por otro lado, se estudió el efecto de la concentración inicial mediante el modelo de Langmuir-Hinshelwood, verificando que la fotodegradación de los antibióticos ocurre en la superficie del catalizador.
Conversión catalítica del ácido levulínico sobre catalizadores del tipo perovskitas de Ru/AZrO3 A, Ba, Sr.
(Universidad de Concepción., 2021) Leal Villarroel, Edgardo Adolfo; Sepúlveda Muñoz, Catherine; Pecchi Sánchez, Gina
En el presente trabajo se estudió la conversión catalítica de ácido levulínico, sobre catalizadores de rutenio soportados en zirconatos básicos de bario y estroncio, Ru/SrZrO3 y Ru/BaZrO3, para la obtención de γ-valerolactona. Los soportes SrZrO3, BaZrO3 se prepararon por coprecipitación, empleando oxicloruro de circonilo, citrato de amonio dibásico y los cloruros de los metales, el metal se depositó por impregnación seca y se empleó cloruro de rutenio(III) como precursor. Los materiales se caracterizaron por DRX, fisisorción de N2(g) a -196 °C, DTP-NH3, RTP-H2, quimisorción de H2(g), ReTP-MeOH. Las medidas de actividad catalítica se efectuaron en un reactor Parr tipo batch, con una concentración de ácido de 0.46 mol L-1 , 80 mL de solvente 1,4-dioxano y 250 mg de catalizador reducido-pasivado. Para determinar los parámetros cinéticos, se estudió la conversión a diferentes temperaturas entre 175 °C y 250 °C y presiones de H2(g) entre 10-50 atm. Se determinó que el catalizador Ru/SrZrO3 posee menor energía de activación (87,9 kJ mol-1 ) que Ru/BaZrO3 (134,7 kJ mol-1 ), y que a menor temperatura predomina la cantidad de sitios básicos y a mayor temperatura.
Obtención de celulosa ECF de pino radiata, incorporando una etapa ozono / dióxido de cloro.
(Universidad de Concepción., 2002) Millar Ettori, Héctor Hernán; Baeza Hernández, Jaime; Freer Calderón, Juanita
Se realizaron evaluaciones con pulpa kraft oxigenada de Pinus radiata, con el objetivo de reemplazar el dióxido de cloro (D) utilizado en la primera etapa de una secuencia de blanqueo industrial, por una mezcla de ozono y dióxido de cloro ZD o DZ. El proceso industrial tomado como referencia fue del tipo ECF (libre de cloro elemental), con una secuencia de blanqueo DEopDD (dióxido de cloro -extracción alcalina con oxígeno y peróxido de hidrógeno – dióxido de cloro –dióxido de cloro).Las evaluaciones realizadas permitieron obtener buenos resultados al aplicar una etapa ZD en donde el ozono y el dióxido de cloro fueron adicionados en forma secuencial. El uso de 0.3% de ozono permitió reducir hasta 43% de dióxido de cloro, con blancuras 90% ISO y con valores de propiedades físico mecánicas aceptables. Se evaluó la presencia de ácidos hexenurónicos y su comportamiento en las diferentes secuencias ensayadas, medidos por espectrofotometría UV a 245 nm. Se implementó una novedosa metodología para aislar lignina residual utilizando una hidrólisis enzimática seguida de una segunda hidrólisis ácida suave, lo que permitió obtener lignina con rendimientos de hasta 70%. Se aislaron también ligninas utilizando dioxano ácido clorhídrico, en pulpas tratadas con dióxido de cloro, ozono y mezcla de ozono y dióxido de cloro, todas ellas con contenidos muy bajos de lignina.
Estudio de relación estructura reactividad en la biotransformación de sesquiterpenos derivados del eudesmano por Rhizopus nigricans.
(Universidad de Concepción., 2006) Águila Puentes, Sergio Andrés
A medida que ha avanzado la síntesis química, se ha tendido a buscar nuevas metodologías para obtener reacciones altamente selectivas, ya que la química orgánica convencional ha presentado algunas deficiencias. Como una alternativa para la obtención de compuestos altamente selectivos se han utilizado biotransformaciones a través del uso de microorganismos, células animales, vegetales y enzimas. Las principales ventajas de las biotransformaciones son que el producto final puede ser regio- y estereoselectivo, la reacción puede llevarse a cabo bajo condiciones favorablemente controladas y el producto puede ser preparado por fermentación en cantidades necesarias para una caracterización adecuada y posterior realización de ensayos biológicos. Una de las biotransformaciones más utilizadas son las hidroxilaciones microbiológicas en compuestos de interés, activando sitios pocos reactivos como los carbonos de naturaleza tetraédrica. Tanto las hidroxilaciones, como epoxidaciones y otras oxidaciones biológicas son realizadas por el citocromo P 450, que es un conjunto de enzimas especializadas encargadas de eliminar sustancias tóxicas de los sistemas biológicos. En esta investigación se realizaron transformaciones microbiológicas con Rhizopus nigricans a compuestos del tipo sesquiterpenos eudesmanólidos, previamente sintetizados, con la finalidad de estudiar la regioselectividad de los compuestos frente a las hidroxilaciones y proponer un modelo de estructura reactividad. Los resultados indican que Rhizopus nigricans utiliza diferentes rutas de biotransformación, dependiendo del compuesto que ingresa al sistema celular. Cuando los compuestos poseían hidroxilos en posición C5, estos fueron sometidos a deshidratación, formando carbonilos α, β−insaturados. Después fueron hidroxilados regioselectivamente en C11 del grupo isopropenilo. Sin embargo, cuando los compuestos poseían carbonilos α, β−insaturados, estos fueron hidroxilados regioselectivamente en C6.

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