A Química Somando Forças: Ensino e Pesquisa com Empreendedorismo e Inovação
Cetalisação do glicerol bruto com diferentes cetonas em um meio livre de
solventes: construção de uma biblioteca para estudos de fragmentação de
compostos orgânicos derivados do glicerol
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S.L. Barbosa * (PQ), E. D. Rocha (PG),
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M.C. Santos (PG), G. L. da C. Laje (PG), M.O. Ottone (PG), G. C. Oliveira Júnior (PG), C. D. Lima (PG), M. de
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Souza Freitas (IC), A. C. Vieira Lopes (PG), G. R. Hurtado (PQ), S. I. Klein (PQ).
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Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri - UFVJM. -. Rodovia MGT 367- Km 583 nº 5000 - Alto da Jacuba,
39100-000, Diamantina/MG, Brasil; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected];
[email protected]; [email protected]; [email protected];
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Universidade do Estado de São Paulo – UNESP, Departamento de Engenharia Ambiental, Instituto de Ciência e Tecnologia, Av.
Eng. Francisco José Longo, nº 777, Jardim São Dimas, São José dos Campos, SP, Brasil, CEP 12245-000; e-mail:
[email protected]
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Universidade do Estado de São Paulo – UNESP, Departamento de Química Inorgânica, Instituto de Química, R. Prof. Francisco
Degni s/n, Quitandinha, Araraquara/ SP, Brasil, CEP 14800-900; e-mail: [email protected]
Palavras chave: cetal, cetonas, glicerol, catalisador heterogêneo.
OH
INTRODUÇÃO
O biodiesel, pelas várias vantagens sociais, econômicas
e ambientais que apresenta, é um produto importante no
mercado energético, entretanto, o aumento na produção
de biodiesel tem acarretado um aumento “excessivo” do
volume de glicerol, causando uma saturação da matériaprima no mercado. Como solução, pesquisadores vêm
desenvolvendo tecnologias para converter o glicerol em
novos produtos com aplicações industriais. Derivados de
glicerol, tais como acetal, cetal, éter e éster encontram
aplicações em síntese de cosméticos, plásticos, produtos
farmacêuticos, detergentes, aditivos de combustível e na
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indústria de química fina.
O objetivo neste trabalho foi sintetizar diversos cetais,
tais como o: 1,4 dioxaspiro [4,5] decan-2-il-metanol, cetal
produzido a partir de glicerol bruto, oriundo da reação de
transesterificação de óleos vegetais e diferentes
acetonas, tais como a ciclohexanona, utilizando SiO2 –
SO3H como catalisador.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O método de imobilização de ácidos inorgânicos sobre
suporte sólido tem sido empregado nos últimos anos,
fornecendo alta funcionalidade aos materiais sólidos nas
aplicações catalíticas em diversos processos reacionais,
com a possibilidade sempre frequente do catalisador
poder ser reutilizado várias vezes sem ocorrer perda de
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atividade .
Neste trabalho, o catalisador heterogêneo, SiO2 – SO3H,
foi produzido a partir da imobilização de grupos
sulfônicos em sílica gel previamente sintetizada a partir
de areia e carbonato, aquecida a 400°C, resfriada a
temperatura ambiente e acidificada em H2SO4 e mantida
a 200º C durante 2 horas. Ambos produtos, sílica e o
catalisador foram analisados e determinados por técnicas
analíticas, como: isotermas de adsorção de nitrogênio
(BET), raios-X, IV, TGA e SEM/EDS.
As reações de cetalizacão (Figura 1) do glicerol (0,2 mol)
com diferentes acetonas (ciclohexanona, acetofenona, 2bromo-fenil-metil cetona) (0,4 mol) e SiO2-SO3H (10%
m/m) foram realizadas sob em refluxo, em um meio livre
de
solventes
(tolueno,
clorofórmio,
benzeno)
normalmente empregados em reações de formação de
cetais, afim de se retirar a água do meio reacional a partir
da formação de misturas azeotrópicas e acompanhada
por Cromatografia em Camada Delgada (CCD),
utilizando hexano e acetato de etila como eluente em
uma proporção de 9:1.
OH
HO
O
OH
O
(Ar)R
R´
SiO2-SO3H
(Ar)R
O
R´
Figura 1 - Síntese de cetais.
A mistura reacional foi refluxada durante 4 horas e após
este período extraída em éter dietílico e lavada 3 vezes
com solução saturada de NaHCO3, o solvente foi
rotaevaporado e o produto posteriormente purificado por
destilação.
Na figura acima, omitimos o sub-produto da reação a
molécula de H2O, pois o catalisador heterogêneo por nos
utilizados adsorveu totalmente a água formada
deslocando o equilíbrio reacional para a formação dos
produto. Desta forma, o catalisador se mostrou bastante
efetivo, e os rendimentos obtidos variaram de 80-85%,
todos determinados por CG/EM.
Durante o trabalho experimental, após cada processo
reacional o catalisador foi lavado em hexano, seco a 200º
C durante duas horas e utilizado novamente, se
mostrando efetivo em até 3 repetições reacionais.
CONCLUSÕES
Este trabalho apresenta uma nova rota para a produção
de diferentes cetais a partir do glicerol bruto, estes
produtos poderão futuramente ser empregado como
intermediários na síntese de compostos bioativos ou
mesmo testados como aditivos para combustíveis. Estas
possibilidades de aplicação dos novos produtos
demonstram a riqueza de alternativas que podemos ter
quando aplicamos o glicerol bruto como reagente. Vale
ressaltar, que os novos produtos obtidos foram
inicialmente analisados por CG/EM e este estudo nos
permitirá a construção de uma biblioteca para estudos de
fragmentação de compostos orgânicos, produzidos a
partir da glicerina.
AGRADECIMENTOS
Os pesquisadores agradecem à Fapemig e ao CNPq.
REFERÊNCIAS
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Pawar, R. R.; Jadhav, S.V.; Bajaj, H.C. Chemical Engineering Journal, 2014, 235.
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Nandan, D.; Sreenivasulu, P.; Konathala, L. N. S.; Manoj Kumar, M.;
Viswanadham, N. Microporous and Mesoporous Materials, 2013, 179, 182–190.
XXVIII Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química – MG, 10 a 12 de Novembro de 2014, Poços de Caldas - MG