63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica

FUNCIONALIZAÇÃO SELETIVA DO GRUPAMENTO AMINO DO COPOLÍMERO QUITOSANA-EPICLORIDRINA (QSSE) COM HISTIDINA E ESTUDO DA ADSOÇÃO DO ÍON Cu (II)

Luclecia Dias Nunes 1 Hernane de Toledo Barcelos 2 Edésio Fernandes da Costa Alcântara 3

1. Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada a Educação - CEPAE/UFG 2. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás - IFG 3. Prof. Dr./Orientador - Instituto de Química – IQ/UFG

INTRODUÇÃO:

A quitosana é um polissacarídeo linear, que ocorre naturalmente na parede celular de alguns fungos. A quitosana pode ser definida como um copolímero de 2-amino-2-desoxi-D-glicopiranose e 2-acetamido-2-desoxi-D-glicopiranose, de composição variável em função do grau residual de acetilação, cujas unidades estão unidas por ligações β-(1→4)1. Ela apresenta duas hidroxilas (-OH), nas posições C-3 e C-6, e um grupamento amino (-NH2) na posição C-2. No entanto, o grupamento amino da quitosana é mais reativo que os grupamentos hidroxilas, o que possibilita uma série de reações neste grupamento. Um dos reagentes utilizados para a reação com o grupo amino é a epicloridrina, pois esta possui duas extremidades reativas, o que permite a funcionalização da quitosana com outras substâncias, aumentando a interação desta com uma variedade de íons metálicos melhorando a sua capacidade de adsorção. Neste trabalho, utilizou-se a epicloridrina ligada na quitosana pelos grupamentos amino como precursor para a reação de funcionalização com o aminoácido histidina, que apresenta propriedades de se coordenar com metais pesados, principalmente com os íons Cu (II). A histidina é um aminoácido que apresenta além dos grupos (-NH2) e (-COOH) comum a todos os aminoácidos, um anel imidazol.

METODOLOGIA:

Reação de funcionalização de QSSE pela histidina - Cerca de 2,0 g de quitosana modificada na posição C-2 com epicloridrina (QSSE) foram suspensas em 30 mL de DMF. Nesta suspensão foi adicionada uma mistura de 1,0 g de histidina-metilada (H), 10 mL de água e 3 mL de trietilamina. A mistura foi aquecida a 40 ºC por 24 h. A quitosana funcionalizada (QSSEH), foi separada por filtração e lavada com água, etanol, acetona e éter etílico. Adsorção de íons Cu (II) em solução aquosa pela QSSEH em função do pH - Pesou-se cerca de 30 mg QSSEH e adicionou-se 50 mL de solução obtida com 25 mL de solução de Cu (II) 0,005 mol/L e de 25 mL da solução de cada tampão (pH 3 - 10). As misturas foram colocadas em um sistema de batelada contendo um banho termostatizado a 25 ºC, sob agitação por 17 h. Posteriormente, separou-se a fase sólida do sobrenadante, o qual foi analisado por titulação complexométrica com EDTA, quanto à quantidade de Cu (II). Determinação do teor de nitrogênio de QSSEH - A quantidade de nitrogênio em QSSEH foi determinada pelo método de Kjeldhal. Para tal análise utilizou-se 0,1 g de QSSEH. Espectroscopia na região de Infravermelho - Os espectros de IV de QSSE e QSSEH foram registrados em um espectrofotometro Bomem na região de 4000 a 400 cm-1.

RESULTADOS:

A análise de nitrogênio na amostra de QSSEH revelou que está contém 0,62% de nitrogênio o que equivale a 0,146 mmol. Este valor refere-se aos mols de nitrogênios provenientes da molécula de histidina funcionalizada na quitosana e está em concordância com a quantidade de epicloridrina presente na quitosana modificada que é de 0,300 mmol. Ou seja, tem-se cerca de 50 % de funcionalização da quitosana com histidina. Quando se comparou o espectro da quitosana modificada QSSE com da funcionalizada QSSEH pôde-se observar o aparecimento de novas bandas. As bandas situadas em 613 e 1118 cm-1 são atribuídas às deformações angulares de N-H e C-H do anel imidazólico e dos modos vibracionais do acoplamento (NC e NH do anel imidazólico e de CN, C-O-CH3 e CH da histidina), respectivamente. O que evidencia a funcionalização com a histidina. O estudo das isotermas de adsorção dos íons Cu (II) em QSSEH em função do pH mostrou que em pH 8 tem-se a maior adsorção de Cu (II) no total de 1,423 .10-4 mol de Cu (II) /g de QSSEH sendo este o pH ótimo para este sistema. Este valor está em concordância com a quantidade de histidina funcionalizada na quitosana, o que sugere uma adsorção eficaz.

CONCLUSÃO:

A determinação de nitrogênio e as análises espectrais de IV evidenciaram a ocorrência da reação de funcionalização de QSSE com a histidina, formando QSSEH. Este material funcionalizado foi estudado quanto a sua capacidade de adsorver íons Cu (II), em solução aquosa em função do pH do meio. As isotermas obtidas no equilíbrio para os materiais, mostraram que o processo de adsorção na interface, é de monocamada, seguindo o modelo de Langmuir e que o pH 8 é o ótimo para a adsorção dos íons Cu (II). Comparando-se a quantidade em mol de nitrogênio da histidina funcionalizada, com o valor em mol de íons Cu (II) adsorvidos por grama de QSSEH verificamos que estes valores estão próximos o que sugere que a coordenação metal-ligante (M-L) ocorre na estequiometria molar de 1:1. Portanto, pode-se observar nos estudos realizados através deste trabalho, que os processos de preparação, caracterização e adsorção de Cu (II), envolvidos na funcionalização da quitosana modificada pela histidina, fornecem perspectivas de novas aplicações destes materiais, para as mais diversas áreas da ciência e da tecnologia. 1. YI, H.; WU, L. Q.; BENTLEY, W. E.; GHODSSI, R.; RUBLOFF, G. W.; CULVER, J. N.; PAYNE, G. F. Biofabrication with Chitosan. Biomacromolecules, v.6, n.6, p. 2881-2894, 2005.

Palavras-chave: Quitosana, Histidina, Cobre.