Reação de Claisen-Schmidt catalisada por carvões ativados de origem vegetal - Catharin, Caroline Winter (2020)
A reação de Claisen-Schmidt permite a síntese de chalconas que apresentam atividades biológicas de grande interesse, como anticâncer, via catálise ácida ou básica. A partir de biomassas vegetais provenientes de resíduos domésticos ou industriais, como mesocarpo externo e casca de pequi, borra de café e bagaço de malte, foram preparados carvões ativados por desidratação com ácido sulfúrico (98%), lavados com água destilada até pH 4 e secos. Uma porção dos carvões preparados foi submetida a um tratamento alcalino com solução de NaOH 2 mol/L e lavados com água destilada até pH 8 e secos. Adicionalmente, carvões ativados de babaçu pulverizado e granulado, obtidos pelo processo industrial de ativação física, foram submetidos ao mesmo tratamento alcalino. Os carvões foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria (TG), análise térmica diferencial (DTA), análise textural, espectroscopia de infravermelho (FT-IV), difração de raios-X (DRX), análise elementar CHNS e determinação de sítios ácidos e básicos pelo método de Boehm. Os carvões preparados foram testados como catalisadores na reação de condensação de Claisen-Schmidt entre acetofenona e 4-nitrobenzaldeído, utilizando-se metanol como solvente a temperatura ambiente por 24 h. A conversão de acetofenona foi avaliada por HPLC. A maior conversão entre os carvões produzidos por desidratação foi obtida para o carvão com características básicas de borra de café, 64,19%. Entre os carvões com características ácidas, a maior conversão foi de 61,70%, para o carvão obtido a partir da casca de pequi. O teste de reuso do carvão ativado proveniente da casca de pequi com características ácidas para a reação em estudo forneceu uma conversão de 46,50%. Já entre os carvões industriais o melhor carvão foi o granulado, alcançando conversão de 69,26%. O estudo cinético da reação de Claisen-Schmidt foi realizado com o carvão industrial granulado tratado, por resultar em maior conversão que o pulverizado e menores dificuldades operacionais em reator contínuo. A cinética da reação de segunda ordem global e as constantes de velocidade foram determinadas a 35°C e 50°C. A energia de ativação calculada para esta reação foi de 18,91 kJ/mol. A conversão em reator contínuo de leito fixo para relação molar de reagentes 1:1, com concentração inicial de 0,05 mol/L de acetofenona e 4-nitrobenzaldeído, alcançou 60,23% em 10 min de reação com fluxo ascendente, mantendo-se neste valor por 90 min. Outra reação de condensação aldólica foi avaliada com o carvão ativado de babaçu granulado tratado com NaOH para obtenção de (1E,4E)-1-(4-nitrofenil)-5-(2,6,6-trimetil-1-ciclohexen-1-il)-1,4-pentadien-3-ona. A reação foi conduzida entre 3 mmol de β-ionona e 2,5 mmol de 4-nitrobenzaldeído a 27°C e 55°C. Após apenas 1 h de reação a 55°C a conversão alcançada em relação ao 4-nitrobenzaldeído foi de 63,95%, enquanto a 27°C foi de 28,87%. As constantes de velocidade específicas e a energia de ativação obtidas para a reação demonstraram que a obtenção deste composto é fortemente afetada pela temperatura. Após 4,5 h de reação o rendimento alcançado foi de 82%, indicando um grande potencial dos carvões ativados de origem vegetal na catálise heterogênea.