65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 7. Química Orgânica

Influência do solvente na obtenção de carbonatos cíclicos com alto valor de mercado.

Luan da Palma Santos - Depto. de Tecnologia - UEFS Heiddy Márquez Alvarez - Profa. Dra./Orientadora – Depto. de Exatas - UEFS

INTRODUÇÃO:

A síntese dos carbonatos cíclicos tem sido muito estudada. O carbonato de glicerina é um produto com aplicações diversas, podendo ser usado como solvente industrial e monômero na preparação de policarbonatos, poliésteres, poliuretanas e poliamidas. Uma das rotas mais utilizadas de produção deste composto envolve a reação do glicerol com carbonatos cíclicos, como o carbonato de etileno e propileno (Mouloungui et al., 1996). Estes últimos são normalmente produzidos pela reação do CO2 com óxido de etileno ou propileno. O desenvolvimento de sistemas reacionais catalisados por enzimas, como as lipases, em meios reacionais favoráveis e em condições reacionais brandas são de grande interesse industrial pelo baixo consumo energético e menor risco ambiental. A utilização de lipases (triacilglicerol acil hidrolases, E.C. 3.1.1.3) provenientes do fungo Thermomyces lanuginosus, comercializadas sob a denominação de Lipozyme TL tem sido citada em diversos trabalhos relacionados à obtenção de ésteres (Skoronski, 2006). Comumente as rotas químicas tradicionais de obtenção de carbonatos cíclicos envolvem a utilização de solventes orgânicos, catalisadores químicos e em condições reacionais muitas vezes consideradas drásticas, que divergem da tendência atual da chamada química verde, que preconiza o desenvolvimento sustentável, preserva o meio ambiente e com menor custo energético.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Avaliar as condições reacionais como: tipo de solvente, razão molar poliálcool:ureia, tipo do biocatalisador (enzima), tempo e temperatura de reação, a fim de otimizar o processo de obtenção de carbonatos cíclicos.

MÉTODOS:

Inicialmente o parâmetro analisado foi a razão molar do propilenoglicol (2.4mmol) e uréia (3.8mmol) para diferentes solventes e tempos de reação, mantendo fixa as outras condições iniciais. Posteriormente foi avaliado a quantidade de substância do propilenoglicol (3mmol) e da uréia (3mmol) nas mesmas condições de reação. Utilizou-se a lipase imobilizada lipozyme TLIM (lipase Thermomyces lanuginosa) como biocatalisador. As reações foram conduzidas sob aquecimento convencional em banho termostatizado com agitação orbital em reatores hermeticamente fechados. Em frascos pequenos de 20 mL de capacidade foram adicionados o propilenoglicol (3 mmol, 0,228 g) e a uréia (3mmol, 0,180 g). Posteriormente foi adicionado 6 mL do solvente. Após estabilização da temperatura desejada (60°C) no shaker, se adicionaram 0,15g da enzima Lipozyme TLIM. Decorrido o tempo reacional, as enzimas foram retiradas por filtração a gravidade. O filtrado foi analisado por cromatografia gasosa para determinar a conversão do processo. A identificação dos produtos foi realizada padrões de carbonatos comerciais. As misturas de reação foram analisadas num cromatógrafo CG-MS QP2010 da SHIMADZU, com coluna capilar CP-WAX (Polar) com dimensões de 25mx0,25mmIDx0,20μm. Tomou-se 2 mL da amostras diluídas no solvente da reação, que foram injetadas utilizando-se relação de Split. A temperatura do injetor foi 240°C e do detector a 240°C. A temperatura inicial foi de 50°C, elevando-se 10°C por minuto até 250°C.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Através dos resultados obtidos nesse trabalho, no que se refere a conversão (%) dos carbonatos, podemos observar que as reações com a razão molar propilenoglicol:ureia 3:3 foi maior que 2,4:3,8, isso ocorreu devido uma maior quantidade de reagentes nesta proporção molar e quando as reações foram agitadas e quanto maior foi o tempo de reação, maior foi a conversão dos carbonatos. Foi verificado que o tipo de solvente influencia muito na conversão dos carbonatos. Solventes polares dificultam a formação do carbonato. Tudo parece indicar que acontece uma desativação da enzima. Estes resultados diferem aos obtidos por Kim e colaboradores que afirmam que o tetrahidrofurano é um excelente solvente para realizar este tipo de reação. Com um planejamento experimental satisfatório é possível por meio de parâmetros caracterizar as melhores condições reacionais, para otimização do processo de obtenção de carbonatos cíclicos a partir de propilenoglicol com uréia em meio solvente orgânico catalisada pela enzima Lipozyme TL IM.

CONCLUSÕES:

Quanto maior o tempo de reação (24-120h), proporção molar (propilenoglicol:ureia) e agitação, maior é a formação do carbonato de propenila, ou seja maior a conversão (%) do carbonato. A polaridade influencia muito na reação, o melhor solvente na conversão do carbonato foi o tolueno, estes resultados diferem aos obtidos por Kim e colaboradores que afirmam que o tetrahidrofurano é um excelente solvente para realizar este tipo de reação.

Palavras-chave: Carbonato cíclico, Lipozyme TL IM, propilenoglicol.