Desenvolvimento de membranas catalíticas poliméricas bifuncionais: aplicações à síntese da cânfora

Abstract

Os terpenos, constituintes primários dos óleos essenciais de plantas aromáticas são amplamente usados como componentes activos de drogas e ingredientes de aromas e fragrâncias de elevado valor acrescentado, como o canfeno, o isoborneol e a cânfora. Este trabalho tem como objectivo desenvolver membranas catalíticas bifuncionais aplicáveis à síntese da cânfora a partir do canfeno. Pretendendo-se estudar, em primeiro lugar, a hidratação do canfeno e, em segundo lugar a oxidação do isoborneol. A hidratação do canfeno foi estudada na presença de catalisadores sólidos ácidos baseados em zeólito beta, ácido dodecamolibdofosfórico, carvões activados sulfonados e membranas catalíticas poliméricas sulfonadas, estudando-se as actividades catalíticas e a selectividade para o isoborneol. As reacções de oxidação dos álcoois empregam, tradicionalmente, solventes orgânicos e quantidades estequiométricas de reagentes oxidantes, como os óxidos de Cr(IV), que geram efluentes com grandes cargas de compostos orgânicos e de metais pesados. Tendo em conta os princípios da “Química Verde” em que é essencial a utilização de sistemas catalíticos alternativos mais limpos e mais seguros, tem-se assistido durante a última década ao desenvolvimento de várias técnicas para a fixação de catalisadores homogéneos em suportes sólidos tais como carvões activados, zeólitos ou materiais mesoestruturados. Neste trabalho, a reacção de oxidação do isoborneol foi estudada, utilizando-se catalisadores de oxidação com funções TEMPO ancoradas em suportes sólidos mesoestruturados do tipo SBA-15 e MCM-41. De modo a perceber o desempenho dos catalisadores, estudou-se, previamente, a oxidação de outros álcoois. Os catalisadores demonstraram ser activos e selectivos na oxidação do isoborneol, com boas conversões e estabilidade. Finalmente prepararam-se membranas catalíticas bifuncionais, comportando funções ácidas e de oxi-redução, constituídas por heteropoliácidos, complexos de cobalto e catalisadores de TEMPO imobilizados em matrizes poliméricas. Obtiveram-se boas conversões e verificou-se o aumento da selectividade, evidenciando o papel fundamental desempenhado pelo uso de matrizes poliméricas na selectividade de reacções de terpenos.