Preparação de quitosanas modificadas para a adsorção dos íons metálicos Cu2+ E CrO42- em solução aquosa e para catálise heterogênea em reação de henry.

Abstract

O crescente interesse em processos químicos mais sustentáveis e menos prejudiciais ao meio ambiente tem aumentado a utilização de materiais naturais de baixa ou não toxicidade que sejam capazes de substituir substâncias químicas com boa eficiência. A quitosana é um exemplo de polissacarídeo natural que, devido as suas características como, não toxicidade e biodegradabilidade, tornou-se um material de interesse em diversas áreas de pesquisa. Esse trabalho descreve a síntese dos materiais Q1 e Q2 a partir da modificação química da quitosana com 2-piridinacarboxaldeído e 6-metilpiridina-2-carboxaldeído, respectivamente. O biomaterial Q1 foi utilizado em duas grandes áreas de pesquisa: em engenharia ambiental, como adsorvente alternativo em processos de adsorção de metais pesados em águas contaminadas, e em química fina, como organocatalisadores na síntese de produtos enantiomericamente puros através da catálise assimétrica. O material Q2, assim como Q1, foi empregado em química fina como organocatalisador. A caracterização de Q1 e Q2 foi feita utilizando as técnicas de FTIR e RMN 13C, além disso, Q1 também foi caracterizado pelas técnicas de análise elementar, MEV, EDX, e PCZ. Estudos de adsorção em função do pH, tempo de contato e concentração inicial de adsorvato foram realizados para avaliar a capacidade de adsorção de Q1 tanto para cátions metálicos, quanto para oxiânions, em processos mono e bicomponente. Os dados cinéticos foram modelados por regressão não linear empregando os modelos PPO, PSO e modelo de Corsel. Os dados referentes às isotermas foram modelados empregando as isotermas de Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Sips e RAST-SIPS. Os biomateriais Q1 e Q2 foram utilizados como ligantes na formação de complexos com metais de transição usados como catalisadores em reações assimétricas de Henry. Nesse estudo as variáveis reacionais: tempo, temperatura, utilização de base de Brönsted, tipo de metal de transição e de substrato, foram analisadas a fim de encontrar a condição reacional na qual se tem o maior excesso enantiomérico (ee). As capacidades de adsorção obtidas foram de 1,80 mmol/g para Cu2+ e 3,86 mmol/g para Cr6+, sendo o modelo PSO o que melhor se ajustou aos dados cinéticos e os modelos de Langmuir e Sips os que melhor se ajustaram aos dados da isoterma de Cu2+ e Cr6+, respectivamente. Os estudos de adsorção bicomponente mostraram que Q1 possui capacidade de adsorver cátions e oxiânions em um mesmo sistema, sendo os modelos de Corsel e RAST utilizados para modelar os dados experimentais de cinética e isoterma, respectivamente. Na síntese de compostos enantiomericamente puros, a utilização do complexo Q1-Cu2+ resultou no melhor valor de ee encontrado para a reação entre o nitrometano e o benzaldeído, valor igual a 23%, com 97% de rendimento. O complexo Q2-Cu2+ obteve melhor ee quando utilizado na reação entre o nitrometano e p-metoxibenzaldeído, ee igual a 23% e 40% de rendimento.