Química verde na síntese orgânica: catálise heterogênea na abertura de epóxidos via mecanoquímica

Abstract

A química verde busca otimizar processos químicos, substituindo reagentes tóxicos por substâncias mais seguras e tornando reações mais brandas. Fundamentada em 12 princípios, a química verde abrange questões vitais como catálise e redução de resíduos, que são destacados no presente trabalho. Neste estudo, foram utilizados métodos mecanoquímicos para promover reações de abertura de epóxidos, com o intuito de minimizar a geração de resíduos. Catalisadores heterogêneos, como a Montmorillonita K-10 (MMT K-10) e a Amberlyst-15 (A-15), foram também empregados para reforçar o caráter verde da metodologia. Inicialmente, investigou-se a reação de abertura do epóxido do ciclo-hexeno, uma molécula simétrica que, ao reagir, não gera isômeros. Ao utilizar a argila MMT K-10 e metanol como nucleófilo, foi obtida uma conversão de 75% para o 2-metóxiciclo-hexanol, o produto desejado, e 25% de um subproduto de maior massa molecular. Na abertura do 1,2- epoxidodecano via mecanoquímica apenas 12% do epóxido foi consumido. Em contrapartida, a A-15 em sua forma wet (úmida), empregando água como nucleófilo, proporcionou uma conversão de 100% para o produto majoritário esperado, o 1,2-ciclo-hexanodiol. No entanto, utilizando metanol como nucleófilo foi observado uma mistura do 2-metóxiciclo-hexanol e 1,2-ciclo-hexanodiol. Ao fazer uso da A-15 dry (seca), com metanol como nucleófilo, obteve-se uma conversão de 94% no 2-metóxiciclo-hexanol. Na abertura do 1,2-epoxidodecano, molécula não-simétrica, com a A-15 dry foi observado 90% de conversão do epóxido, mas não mostrou regiosseletividade, gerando uma mistura 50:50 do que acredita-se ser os regioisômeros. Métodos quimiométricos, como planejamento fatorial completo e fracionário, foram utilizados na otimização das condições reacionais da abertura do epóxido do ciclo-hexeno com MMT-K10 e com a A-15. A mecanoquímica apresenta grande potencial como técnica verde para reações orgânicas, sendo observados resultados mais promissores com a A-15 (dry) para a reação de abertura de epóxidos.