Avaliação de catalisadores heteropoliácidos na esterificação do ácido levulínico e de seus sais de estanho (II) na transesterificação do óleo da macaúba

Abstract

Os catalisadores são amplamente utilizados na indústria, assim como em laboratórios. Em laboratórios de química, os catalisadores desempenham um papel fundamental nas reações químicas, uma vez que uma reação catalítica é mais rápida do que a versão não catalisada da mesma reação, dado que os catalisadores proporcionam um caminho da reação diferente, com uma menor energia de ativação. Os HPAs são apontados como catalisadores promissores nas reações de esterificação de ácidos graxos e transesterificação de óleos vegetais com diferentes álcoois. Para um melhor rendimento dos produtos desejados, numa determinada reação química, os processos catalíticos exigem o estudo de vários parâmetros para a sua otimização. Neste trabalho, estudou-se as reações de esterificação do ácido levulínico com diferentes álcoois, à temperatura ambiente, catalisadas por HPAs do tipo keggin, em fase homogênea. O catalisador mais ativo foi o H 4 SiW 12 O 40, tendo, nas condições otimizadas atingido excelentes conversões do ácido levulínico em diferentes ésteres (ca. 94%), e com uma boa seletividade do produto de interesse (90-97%). Os principais produtos da esterificação do ácido levulínico foram isolados por cromatografia em coluna e caracterizados usando técnicas como espectroscopia na região do infravermelho e RMN de da 13 C e 1 H. Também estudou-se as reações de transesterificação do óleo macaúba com etanol, catalisadas por heteropoliácidos e sais de heteropoliácidos, onde o sal Sn 1.2 H 0.6 PW 12 O 40 /SO 42- mostrou-se mais ativo e forneceu rendimentos de até 100% em ésteres etílicos, nas condições otimizadas. A técnica de ressonância magnética nuclear foi utilizada para determinar as conversões do óleo da macaúba em ésteres etílicos. Os HPAs e seus sais mostraram atividade catalítica apreciável, tanto para a esterificação do ácido levulínico, como para a transesterificação do óleo da macaúba.

Catalysts are widely used in industry, as well as in laboratories. In chemistry laboratories, catalysts play a key role in chemical reactions, since a catalytic reaction is faster than the uncatalyzed version of the same reaction, since the catalysts provide a different reaction path with lower activation energy. HPAs are indicated as promising catalysts in fatty acid esterification reactions and transesterification of vegetable oils with different alcohols. For a better performance of the desired products, in a given chemical reaction, the catalytic processes require the study of several parameters for its optimization. In this work, the esterification reactions of levulinic acid with different alcohols at room temperature catalyzed by keggin-type heteropolyacids were studied in a homogeneous phase. The most active catalyst was H 4 SiW 12 O 40 , and under optimized conditions achieved excellent conversions of levulinic acid into different esters (ca. 94%), and with a good selectivity of the desired product (90-97%). The main products of the levulinic acid esterification were isolated by column chromatography and characterized using techniques such as infrared spectroscopy and 13 C and 1 H-NMR. The transesterification reactions of macauba oil with ethanol catalyzed by heteropolyacids and heteropolyacids salts were studied, where Sn 1.2 H 0.6 PW 12 O 40 /SO 42- salt was more active and gave yields of up to 100% in ethyl esters under the optimized conditions. The nuclear magnetic resonance technique was used to quantify the conversions of the macauba oil to ethyl esters. HPAs and their salts showed appreciable catalytic activity both for levulinic acid esterification and for macauba oil transesterification.