Estudo de reações de eterificação da biomassa terebentina em presença do ácido hexafluoroantimônico

Abstract

A terebentina é uma substância extraída das árvores pináceas, que possui em sua composição o a-pineno e o ß-pineno, que são matérias primas para diversos produtos da química fina, dentre elas, está o a-terpenil metil éter, que é um composto químico muito utilizado nas indústrias de aromas, fragrâncias e farmacêuticas. Atualmente, o a-terpenil metil éter é produzido industrialmente através da alcoxilação do a-pineno via catálise ácida, porém esse processo possui diversas desvantagens ambientais e operacionais, visto que tal processo é realizado em 8 horas de reação e os catalisadores utilizados são prejudiciais ao meio ambiente. Diante desta problemática, o estudo de novas rotas sintéticas torna-se interessante. Portanto, o presente projeto tem como objetivo estudar a reação de eterificação da terebentina catalisada pelo ácido hexafluorantimônico. Inicialmente, estudou-se o efeito da concentração do catalisador na reação, a influência da temperatura no meio, assim como o efeito da molaridade, partindo-se como solvente inicial, o metanol. As concentrações de estudos foram 1 mol%, 5 mol% e 10 mol%, temperatura de 50°C e 65°C, molaridade de 0,5 mol/L, 1 mol/L e 2 mol/L Em seguida, estudou-se o efeito do ultrassom na reação, na qual variou-se a amplitude de onda em 20, 40 e 60 para as mesmas condições de concentrações e molaridade estudadas no método convencional. Estudou-se a influência do nucleófilo na reação, variando-se os tipos de álcoois, sendo eles: metanol, álcool etílico, álcool isopropílico, butanol e terc-butanol. Todas as amostras foram analisadas através de um cromatógrafo a gás acoplado a um espectrômetro de massas (CG/EM). A melhor condição obtida no meio convencional foi a reação em 65°C com metanol a 0,5 mol/L e 5 mol% de catalisador, sendo 97,3% de conversão e seletividade do a- terpenil metil éter de 58,1% . Nos resultados em ultrassom a melhor condição obtida foi a reação com metanol a 1 mol/L, 5 mol% de catalisador e 40 de amplitude, sendo 97,3% de conversão e seletividade do a-terpenil metil éter de 57,7%, cujo tempo reacional foi de 30 minutos. Os testes com os álcoois de cadeias maiores tiveram resultados de conversão e seletividade baixos, devido as reações de eliminação e paralelas que aconteceram ao longo do processo. Portanto, o melhor resultado obtido foi a reação com metanol a 1 mol/L, 5mol% de catalisador e 40 de amplitude, sendo 97,3% de conversão e seletividade do a-terpenil metil éter de 57,7%, cujo tempo reacional foi de 30 minutos

Turpentine is a substance extracted from pinaceae trees, which has in its composition a-pinene and ß-pinene, which are raw materials for several fine chemical products, among them is a- terpenyl methyl ether, which is a chemical compound widely used in the aroma, fragrance and pharmaceutical industries. Currently, a-terpenyl methyl ether is industrially produced through the alkoxylation of a-pinene with acid catalysis, but this process has several environmental and operational disadvantages, because this process takes out in 8 hours of reaction and the catalysts used are harmful to the environment. Facing this problem, the study of new synthetic routes becomes interesting. Therefore, this project aims to study an etherification reaction of turpentine catalyzed by hexafluorantimonic acid. Initially, studied of the effect of catalyst concentration in the reaction, the effect of the temperature on the reaction and the effect of molarity, using methanol as the initial solvent. The concentrations studies were 1 mol%, 5 mol% and 10 mol%, temperature of 50°C and 65°C, molarity of 0.5 mol/L, 1 mol/L and 2 mol/L. Then, the effect of ultrasound on the reaction was studied, in which the wave amplitude was varied in 20, 40 and 60 for the same conditions of concentrations and molarity studied in the conventional method. The influence of the nucleophile in the reaction was studied, varying the types of alcohols: methanol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol and terc-butanol. All samples were analyzed using a gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (CG/MS). The best condition obtained in the conventional method was the reaction with at 65°C with 0,5 mol/L methanol and 5 mol% of catalyst, with 97,3% conversion and selectivity of a-terphenyl methyl ether of 58,1%. In the ultrasound results, the best condition obtained was the reaction with methanol at 1 mol/L, 5 mol% of catalyst and 40 spread, with 97,3% conversion and selectivity of a-terpenyl methyl ether of 57,7%, whose reaction time was 30 minutes. The tests with alcohols with longer chains had low conversion and selectivity results, due to the elimination and parallel reactions that took place throughout the process. Therefore, the best result was the reaction with methanol at 1 mol/L, 5mol% of catalyst and 40 spread, with 97.3% conversion and selectivity of a-terpenyl methyl ether of 57.7%, whose reaction time it was 30 minutes