Degradação química e fotoquímica do organofosforado paraoxona

Abstract

This work aimed to study the degradation of an organophosphorus model, the 4- nitrophenyl diethyl phosphate (paraoxon) through photochemical and chemical reactions. The illegal storing, their high toxicity and degradation methods used in the elimination of pesticides have led to the need to find alternative methods for the degradation thereof. Thus, the study photochemical reactions photosensitized type II were employed and the reactive species, singlet oxygen was produced to degrade paraoxon. In parallel to the experiments, the chemical and computational study was conducted to provide information for a possible explanation of the reactivity of the species analyzed. Through the results of calculations performed was possible to analyze the orbital border, which provided valuable information on the inertia of paraoxon against singlet oxygen, suggesting that inductive and resonance effects in the ring have an important role in the reaction mechanism. Already in chemical studies we used hydroxylamine, a nucleophile alpha like through degradation. The method was efficient and high pH dependence of the reaction medium, where the best results for the reactivity of nucleophiles were found in the pH range from 6.27 to 11.49. Studies with different concentrations of nucleophile does not indicate the direct participation of water in the slow step of the reaction mechanism. The thermodynamics of the reaction process very clearly points to an associative mechanism, probably the type SN2 (P). Correlation parameters between pKa of nucleophiles and speed show that paraoxon is insensitive to basicity of the nucleophile, as attested by Brownsted value equal to 0.02 for common nucleophiles. However it is evident the alpha effect presented by hydroxylamine and hydroxylamine methyl. In the presence of hydroxylamine degradation rates increased about 840 times comparing with its spontaneous hydrolysis

Esse trabalho teve como objetivo o estudo da degradação de um organofosforado modelo, o 4-nitrofenil fosfato de dietila (paraoxona), por meio de reações fotoquímicas e químicas. O armazenamento ilegal, sua alta toxicidade e os métodos de degradação utilizados na eliminação de pesticidas levaram à necessidade de encontrar métodos de degradação alternativos para os mesmos. Com isso, no estudo fotoquímico as reações fotossensitizadas tipo II foram empregadas e a espécie reativa, oxigênio singlete, foi produzida a fim de degradar a paraoxona. Em paralelo aos experimentos, o estudo químico-computacional foi realizado a fim de fornecer subsídios para uma possível explicação sobre a reatividade das espécies analisadas. Por meio dos resultados dos cálculos realizados foi possível analisar os orbitais de fronteira, os quais forneceram informações preciosas sobre a inércia da paraoxona frente ao oxigênio singlete, sugerindo que efeitos indutivos e de ressonância no anel têm papel importante no mecanismo de reação. Já nos estudos químicos utilizou-se a hidroxilamina, um nucleófilo alfa, como meio de degradação. O método mostrou-se eficiente e com alta dependência do pH do meio reacional, onde os melhores resultados para a reatividade do nucleófilos foram encontrados na faixa de pH 6,27 a 11,49. Os estudos com diferentes concentrações de nucleófilo indicam que não há participação direta da água na etapa lenta do mecanismo de reação. A termodinâmica do processo reacional aponta com muita clareza para um mecanismo associativo, provavelmente do tipo SN2(P). Parâmetros de correlação entre pKa dos nucleófilos e velocidade mostram que a paraoxona é insensível à basicidade do nucleófilo, como atestado pelo valor de Brownsted igual a 0,02 para nucleófilos comuns. Contudo fica evidente o efeito alfa apresentado pela hidroxilamina e a metil hidroxilamina. Na presença de hidroxilamina a velocidade de...