Resumen:
Almidones acetilados con grados de sustitución (GS) en el rango de 0.03 – 2.93 fueron preparados por una novedosa metodología organocatalítica directa y sencilla desarrollada para esterificar almidón. La metodología de acetilación usada involucra el uso de un catalizador no tóxico α-hidroxicarboxílico, y procede con gran eficiencia en ausencia de solventes. En el curso de esta Tesis, se evaluó el efecto del tiempo, temperatura, carga de catalizador, relación másica acilante/almidón (p/p) y humedad inicial del almidón en el grado de sustitución (GS) de los almidones acetilados obtenidos. Los almidones acetilados fueron caracterizados mediante Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), que confirmaron cualitativamente la esterificación; Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), que mostró que la estructura granular del polisacárido fue preservada después de la acetilación; Análisis Termogravimétrico (TGA), que evidenció un aumento en la estabilidad térmica de los almidones altamente sustituidos; y Difracción de rayos X (DRX), que reveló que el tratamiento de acetilación redujo la cristalinidad de los almidones solo para GS superiores a 2.03. Los GS de los almidones esterificados pudieron ser estimados mediante bandas específicas del espectro FTIR y curvas DTG del TGA. La metodología organocatalítica descrita para la síntesis de almidones acetilados mostró el potencial de poder ser fácilmente extendida a la síntesis de otros ésteres de almidón usando una variedad de anhídridos y ácidos carboxílicos como agentes acilantes. Palabras clave: Almidón, Acetilación, Organocatálisis, Caracterización, Acilantes
Abstract:
Starch acetates with degree of substitution (DS) in the range of 0.03–2.93 were prepared by a novel simple direct organocatalytic methodology of starch acetylation. The acetylation methodology used involves a non-toxic biobased α-hydroxycarboxylic acid as catalyst, and proceeds with high efficiency in absence of solvents. Within this Thesis, the effect of time, temperature, catalyst load, acylating/starch weight ratio (w/w), and the initial moisture content of starch on the DS of the acetylated starches obtained was evaluated. Starch acetates were characterized by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), that qualitatively confirmed the esterification; Scanning Electron Microscopy (SEM), that showed that the granular structure of the polysaccharide was preserved upon acetylation; Thermogravimetric Analysis (TGA) which evidenced an increase in thermal stability of highly substituted starches; and X-ray diffraction (XRD), that revealed that the acetylation treatment reduced the crystallinity of starches only for GS higher than 2.03. The DS of starch esters could be estimated by use of specific FTIR bands and DTG curves from TGA. The organocatalytic methodology described for the synthesis of starch acetates showed the potential to be easily extended to the synthesis of other starch esters using a variety of anhydrides and carboxylic acids as acylating agents. Keywords: Starch, Acetylation, Organocatalysis, Characterization, Acylating agents
