SÍNTESE DE UM REAGENTE POLIMÉRICO MAGNETIZADO SEQUESTRADOR DE COMPOSTOS CARBONILADOS

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Pereira, K.A.B. (IFRJ) ; Aguiar, K.L.N.P. (IFRJ) ; Pedrosa, M.S. (IFRJ) ; Silva Neves, M.A.F. (IFRJ)

Resumo

Os reagentes poliméricos reticulados, por serem reativos e insolúveis, podem sofrer modificações tornando-os capazes de capturar substâncias presentes em um meio reacional líquido e promover a separação dos compostos. Diversos polímeros podem ser utilizados como matriz para este fim, necessitando apenas ser inerte, insolúvel e resistir a condições drásticas de reações. Neste trabalho produziu-se o poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno) macroreticular com 20% de divinilbenzeno como agente de reticulação, magnetizado pela incorporação de maghemita durante a polimerização. Em seguida, o reagente polimérico acilhidrazida magnetizado, foi obtido pela reação do grupo acrilato com hidrato de hidrazina por 144h a 100°C, originando o sequestrador de compostos carbonilados.

Palavras chaves

polímeros; acilhidrazida; compostos carbonilados

Introdução

Polímeros reativos são compostos que possuem grupos químicos que podem ser transformados em condições específicas requeridas para uma determinada reação ou aplicação. Existem diversas aplicações para estes polímeros, podendo ser frequentemente classificadas como: catalisadores, reagentes estequiométricos, suportes para síntese em fase sólida e resinas sequestradoras (FERNANDES, 2007). Quando estas resinas possuem grupos funcionais e exibem uma reatividade química específica podem ser também denominadas de polímeros funcionais. Os reagentes estequiométricos e os catalisadores poliméricos, geralmente atuam diretamente em uma reação química de síntese, enquanto que os sequestradores poliméricos são empregados após o término de reações, com objetivo de remover impurezas, subprodutos indesejáveis ou excesso de reagentes presentes, sendo muito utilizados na síntese de numerosos compostos (OLIVEIRA, 2015). As resinas sequestradoras, por serem insolúveis e inertes, permitem realizar separações em fase sólida. Esta técnica apresenta como uma das suas principais vantagens a remoção de resíduos sem modificar quimicamente o produto de interesse em soluções. Esta capacidade de purificação consiste na captura de um determinado componente por meio da reação com um grupo funcional presente na resina que pode ser removida por filtração (KALDOR e SIEGEL, 1997). Para este trabalho, desenvolveu-se a resina polimérica magnetizada poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno) com um teor de ligações cruzadas de 20%. Esta precursora, após a reação com hidrato de hidrazina, originou a resina poli(acrilohidrazida-co- divinilbenzeno), que apresenta a capacidade de sequestrar compostos carbonilados e, por serem magnetizadas, podem ser removidas pela ação de um campo magnético externo.

Material e métodos

A síntese da resina poli(acrilato de etila-co-divinilbenzeno) foi realizada por meio da polimerização em suspensão. Os reagentes monoméricos utilizados neste trabalho são o acrilato de etila e o divinilbenzeno. Como iniciador, foi empregado peróxido de benzoíla, como agente estabilizante o poli(álcool vinílico) e como diluente o tolueno. Para esta matriz polimérica possuir propriedades magnéticas utilizou-se a maghemita durante a polimerização. A purificação do polímero ocorreu através de sua lavagem. Para isto, inicialmente foi realizado um processo de filtração a vácuo e o material sólido foi lavado com água, etanol e metanol, em um becker com agitação. Em seguida, encaminhou-se para estufa, a 60°C, por 48 horas. A matriz polimérica foi caracterizada por análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de fourrier (FTIR), varreduras no microscópio eletrônico, determinação do teor de ferro incorporado por fluorescência de raios X e da força magnética. O reagente hidrato de hidrazina, que é responsável por modificar a matriz polimérica, foi obtido pela reação de neutralização do sulfato de hidrazina pelo hidróxido de potássio. Este produto foi isolado por destilação simples seguido de destilação fracionada e caracterizado por FTIR. A resina precursora foi modificada para conter grupamentos acilhidrazida pela reação com o hidrato de hidrazina com aquecimento e com um tempo reacional de 144 horas. A purificação foi realizada por filtração seguido de lavagens com etanol e água. A secagem do material foi feita em estufa a 60°C por 24 horas.

Resultado e discussão

A massa do produto obtido na reação de polimerização foi de 9,88 g, correspondendo a um rendimento de 81,4%. Através da análise no FTIR foi possível averiguar as bandas características de grupamentos funcionais pertencentes aos monômeros utilizados. Assim, é esperado que a estrutura seja composta de cadeias principais de acrilato de etila unidas por ligações cruzadas de divinilbenzeno. A análise no microscópio eletrônico de varredura permitiriu observar que a resina formou grandes aglomerações com pequenas esferas e um grande quantitativo de esferas poliméricas íntegras, que é um fator positivo em termos comerciais. Além disso, é possível constatar que há ferro incorporado na matriz. As análises de fluorescência de raios X indicou que 1,117% da massa da resina é ferro. Este resultado indica que cerca de 22% da maghemita utilizada foi incorporada pela resina, considerando que foram empregados 5% de maghemita em relação a massa dos monômeros. As medidas de força magnética foram feitas através de um equipamento que mede a força magnética por meio da ação de um campo magnético gerado sobre a amostra. O resultado obtido apresentou um valor de 20,28 gauss/ampére. O espectro de infravermelho do hidrato de hidrazina sintetizado foi comparado com um banco de dados e confirmou-se a obtenção deste reagente. Para a caracterização da modificação por hidrato de hidrazina realizada na matriz polimérica, realizou-se uma análise no infravermelho e foi verificado o surgimento de bandas características de carbonila de grupamento funcional amida, confirmando este processo, já que a hidrazina reage com o grupamento éster do acrilato de etila, liberando etanol e formando grupamentos amidas.

Conclusões

A obtenção da resina demonstrou-se viável já que apresentou elevado rendimento, além das propriedades magnéticas caracterizadas pelo teor de ferro e força magnética. O perfil morfológico observado pelo microscópio eletrônico de varredura deste copolímero mostrou que seus tamanhos de partículas e a integridade das esferas apresentaram resultados satisfatórios. Por fim, a modificação da matriz pelo hidrato de hidrazina foi efetiva. No entanto foi necessário um longo tempo de reação, de 144 horas, para que esta conversão ocorresse.

Agradecimentos

Gostaria de agradecer aos meus orientadores Marcelo Sierpe Pedrosa e Márcia Angélica Fernandes e Silva Neves por todo direcionamento neste trabalho.

Referências

FERNANDES, J. L. Reduções utilizando boroidreto suportado em polímero. 2007. 87f. Dissertação (Mestrado em Química Orgânica) – Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro. 2007.
KALDOR, W. S.; SIEGEL, M. G. Combinatorial chemistry using polymer-supported reagents. CurrentOpinion in ChemicalBiology, vol. 1, n. 1, p. 101-106, 1997.
OLIVEIRA, A. V. B. Síntese e aplicação de resina sequestradora de aldeídos e cetonas em soluções. 2015. 125f. Dissertação (mestrado em ciências). Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2015.