Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: PRODUÇÃO DE ÉSTERES ACRÍLICOS VIA CATÁLISE HETEROGÊNEA UTILIZANDO HETEROPOLIÁCIDOS COMO CATALISADOR
AUTORES: Moreira Araújo, D. (UESB) ; Rodrigues Farias, R. (UESB) ; Lomanto Couto, A. (UESB) ; Brito S. Santos, G. (UFBA) ; Augusto Martins Cardoso, L. (UESB) ; Matos O. Neto, N. (UESB) ; S. Brito Lira, L. (UESB) ; Oliveira, F.A. (UESB)
RESUMO: Foi estudado o comportamento catalítico do ácido fosfotúngstico (HPW) suportado em sílica 30% na reação de esterificação do 1-butanol com ácido acrílico na presença de tolueno como solvente, pois o HPW é solúvel em meio polar. Com isso, foi observada a formação do acrilato de butila com seletividade de aproximadamente 85% e uma conversão média de 100% depois de 4 horas de reação.Após a reação, o catalisador sólido foi filtrado e facilmente separado do meio reacional, mostrando ser uma boa alternativa no desenvolvimento de uma química sustentável.
PALAVRAS CHAVES: Heteropoliácidos; Catálise; Ésteres acrílico
INTRODUÇÃO: O acrilato de butila é uma das matérias-prima mais utilizada na fabricação de
tintas, adesivos e argamassa. A demanda por ácido acrílico e acrilato de butila
está em crescimento, com isso, as indústrias produtoras anunciaram expansões em
suas plantas atuais e construção de novas plantas (MILANI, 2012). Através deste
trabalho, empregaremos a catálise heterogêneana produção de ésteres acrílicos
utilizando como catalisador os heteropoliácidos (HPAs) do tipo Keggin os quais
encontra-se o ácido fosfotúngstico (HPW). Estes compostos apresentam forte
acidez de Brönsted, com valores próximos dos superácidos (ácido mais forte que o H2SO4 100%). A forte acidez de Brönsted dos heteropoliácidos pode ser atribuída ao tamanho do ânion e ao grande número de átomos de oxigênio disponíveis para deslocalizar a carga desse ânion (MIZUNO e MISONO, 1994). Os acrilatos apresentam grande aplicabilidade na industria química.
Por isso, a importância de estudar o comportamento do ácido fosfotúngstico (HPW)suportado em sílica 30% na reação de esterificação do 1-butanol com ácido acrílico usando catalisadores ácidos sólidos como precursores de uma química sustentável (PRADO, 2003).
MATERIAL E MÉTODOS: A reação de esterificação do 1-butanol com ácido acrílico foi realizada da
seguinte forma:
Num balão de vidro Pyrex de 100 mL conectado a um condensador de refluxo (Allinh)
em aquecedor com agitação magnética (700rpm) e temperatura de 110°C, foi
adicionado ao sistema reacional os reagentes e o catalisador (as condições foram
colocadas na legenda da figura). Foram retiradas alíquotas em intervalos de tempo
pré-determinado para posterior análise no cromatógrafo a gás CG-3800 VARIAN
CHROMPACK. Os produtos foram caracterizados através de análise no CG-MS SHIMADZU,
e comparado pela biblioteca do aparelho NIST 11.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na (Figura 1) observamos que depois de 240 minutos de reação a conversão do sistema com catalisador na temperatura de 110°C foi de 100%, já no sistema sem catalisador (não catalítico) e com sílica pura no mesmo tempo de reação foi de aproximadamente 17%. Com isso, o catalisador HPW suportado em sílica 30% mostrou-se muito ativo e eficaz nas reações de esterificação.
Já na (Figura 2) é mostrado o perfil de seletividade da formação do produto acrilato de butila, podemos observar que, ao aumentar a quantidade do ácido acrílico, a seletividade do produto desejado diminiu, sendo assim, as melhores condições de trabalho para obtenção do éster acrilato de butila é com excesso de 1-butanol.
Figura 1:
Perfil de conversão versus o tempo em minutos com (A) catalisador suportado em sílica, (B) sílica e (C) reação sem catalisador.
Figura 2:
Perfil de seletividade para o produto acrilato de butila em função da concentração do ácido acrílico.
CONCLUSÕES: O catalisador HPW suportado em sílica 30% mostrou-se muito ativo, com boa estabilidade química, seletivo e robusto, sendo uma boa alternativa na produção de ésteres acrilatos. Este sistema oferece vantagens tais como, simplicidade na preparação do catalisador, conversão significativa, alta seletividade e reutilização do catalisador.
AGRADECIMENTOS: UESB, CNPq, CAPES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. MILANI, Fernanda S. Corrida rumo ao ácido acrílico verde. (São Paulo), 21 Set de 2012. Disponível em: http://quimicaverdeinfo.blogspot.com.br/2012_09_01_archive.html. Acessado em: 05 Jul 2013.
2. MIZUNO, N. e MISONO, M., Heteropolyanions in catalysis, J. Mol. Catal., v. 86, p. 319 – 342, 1994.
3. PRADO, A.G.S. Química Nova, Vol. 26, No. 5, 738-744, 2003.