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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Juliana Ribeiro Gabriel
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2009
Orientador
Banca examinadora
Chierice, Gilberto Orivaldo (Presidente)
Froner, Izabel Cristina
Ionashiro, Massao
Lanças, Fernando Mauro
Rocha, George Jackson de Moraes
Título em português
Estudo da hidrólise de carboidratos em meio neutro, utilizando uma mistura de ésteres derivados do óleo de mamona
Palavras-chave em português
Carboidrato
Hidrólise
Óleo de mamona
Resumo em português
A sacarose é o dissacarídeo mais abundante na natureza, encontrado na forma pura. É formada pela ligação da hidroxila do C1 da α-D-glicose com a hidroxila do C2 da β-D-frutose. Sua hidrólise em meio ácido produz 1 mol de glicose e 1 mol de frutose. O mecanismo envolve a presença de um intermediário, que corresponde à etapa lenta da reação de hidrólise. A sacarose foi hidrolisada em meio neutro, utilizando-se uma mistura de ésteres derivados do óleo de mamona, produzida pelo Laboratório de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros (GQATP). O mecanismo da hidrólise em meio neutro, se assemelhou com o mecanismo da hidrólise ácida, apresentando também um complexo aquoso, que determinou a velocidade da reação.
Uma solução de sacarose 0,1 mol L-1 foi hidrolisada pela mistura de ésteres dando como produtos finais 0,019 mol L-1 de glicose e 0,017 mol L-1 de frutose. Verificou-se que a produção dos monossacarídeos foi possível depois do oitavo dia de reação.
Soluções de sacarose com diferentes concentrações de cloreto de sódio (NaCl) também foram hidrolisadas, uma vez que este estudo foi importante para se observar a influência da força iônica na velocidade da reação de decomposição. Uma solução de sacarose 10 -3 mol L-1, que apresenta força iônica igual a 5,0 x 10 -4 mol L-1, ao reagir com a mistura de ésteres, apresentou uma quantidade igual a 9,99 x 10 -4 mol L-1 de açúcares redutores formados, ou seja, 99% de sacarose foi hidrolisada. Mesmo com uma maior velocidade de reação, ainda houve a formação de um complexo aquoso, pois a reação não foi instantânea. Com valores de forças iônicas maiores, houve uma menor produção de glicose e frutose.
Já a celulose é um polissacarídeo composto de moléculas de D-glicose, unidas por ligações glicosídicas β-1,4, sendo o principal material estrutural das plantas. O mecanismo da hidrólise da celulose em meio ácido assemelha-se à hidrólise ácida da sacarose, em que, antes de se chegar aos produtos finais da reação, ocorre a formação de um complexo intermediário. A celulose também foi hidrolisada em meio neutro utilizando-se a mistura de ésteres, e foi possível observar a presença de um complexo aquoso, antes de se chegar aos produtos finais de sua decomposição, ou seja, celobiose e/ou glicose. Partindo-se de uma solução 0,2 g L-1 de celulose, chegou-se a formação de 0,14 g L-1 de açúcares redutores. Isso corresponde a 70% de celulose hidrolisada. Com relação ao estudo cinético de decomposição da celulose, comprova-se que se trata de uma reação de segunda ordem, e que o tempo de meia-vida da celulose na mistura de ésteres é de 15,29 dias. Como não se sabe a proporção da mistura de ésteres que reage com a celulose, tanto o tempo de meia-vida quanto a lei de velocidade, foram calculadas somente com relação à celulose.
Título em inglês
Study of carbohydrates hydrolysis in neutral medium, using a mixture of esters derided from castor oil
Palavras-chave em inglês
Carbohydrate
Castor oil
Hydrolysis
Resumo em inglês
Sucrose is the most abundant disaccharide in nature, found in pure form. It is formed by binding the C1 hydroxyl of the α-D-glucose with the hydroxyl of the C2 of β-D-fructose. Hydrolysis in acid produces 1 mol of glucose and 1 mol of fructose. The mechanism involves the presence of an intermediary, which is the slow step of the hydrolysis reaction. Sucrose was hydrolyzed in neutral, using a mixture of esters derived from castor oil, produced by the Laboratory of Analytical Chemistry and Technology of Polymers (GQATP). The mechanism of hydrolysis in neutral medium, resembled the mechanism of acid hydrolysis, and also provides an aqueous complex, which determined the rate of reaction.
A solution of sucrose 0,1 mol L-1 was hydrolyzed by the mixture of esters giving as final products 0,019 mol L-1 glucose and 0,017 mol L-1 of fructose. It was found that the production of monosaccharides was possible after the eighth day of reaction. Sucrose solutions with different concentrations of sodium chloride (NaCl) were also hydrolysed, since this study was important to observe the influence of ionic strength on reaction rate of decomposition. A sucrose solution 10-3 mol L-1, which represents the ionic strength equal to 5,0 x 10-4 mol L-1 and reacted with a mixture of esters, showed a count of 9,99 x 10-4 mol L-1 of reducing sugars formed, ie, 99% sucrose was hydrolyzed. Even with a higher speed of reaction, there was still the formation of an aqueous complex, because the reaction was not instantaneous. With values higher ionic strengths, there was a lower production of glucose and fructose.
Since cellulose is a polysaccharide composed of molecules of D-glucose, linked by glycosidic β-1,4, and the main structural material of plants. The mechanism of hydrolysis of cellulose in an acid similar to the acid hydrolysis of sucrose, in which, before reaching the final products of the reaction causes the formation of an intermediate complex. Cellulose was also hydrolyzed in neutral solution using a mixture of esters, and we observed the presence of an aqueous complex, before we get to the final products of decomposition, ie, cellobiose and/or glucose. Starting from a solution of 0,2 g L-1 of cellulose, it was the formation of 0,14 g L-1 of sugars. This corresponds to 70% of hydrolyzed cellulose. Regarding the kinetics of decomposition of cellulose, we find that it is a second-order reaction, and that the half-life of the mixture of cellulose esters is 15,29 days. As we do not know the proportion of mixed esters which reacts with the cellulose, both the half-life as the rate law, were calculated only with respect to cellulose.
 
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Data de Publicação
2010-08-17
 
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