Síntese Orgânica Verde (1)

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Síntese Orgânica Verde
1
INTRODUÇÃO
Atualmente, vem surgindo diversas fontes de aproveitamento dos recursos naturais e uma grande preocupação com o meio ambiente.
Terminologias como tecnologia limpa, processo limpo,
 síntese limpa e química verde, tem se tornado frequentes
 na literatura nos últimos anos. 
2
INTRODUÇÃO
3
INTRODUÇÃO
Síntese Orgânica é a ciência de construir moléculas a partir de átomos e de outras moléculas, usualmente mais simples. A molécula a ser construída é designada molécula alvo sintético, e é normalmente constituída por átomos dos elementos C, H, O, N, S, P, Cl, Br, I e B. 
A primeira substância orgânica obtida em laboratório foi a uréia, por Wöhler na Alemanha, em 1828 .
4
INTRODUÇÃO
Um plano de síntese deve atender os requerimentos: 
 - Reações químicas eficientes; 
 - Brevidade; 
 - Materiais de partida baratos ou de fácil obtenção; 
 - Condições reacionais práticas e convenientes; 
 - Ser adaptável para a síntese de outros membros da mesma família estrutural, quer seja alvo sintético um produto natural ou uma molécula não natural; 
- Flexibilidade para permitir modificações.
5
5
OBJETIVOS
Apresentar conceitos e aspectos mais importantes que contribuem para uma síntese orgânica mais limpa e eficiente para o meio ambiente.
6
QUÍMICA VERDE
A Química Verde é definida segundo a IUPAC, como o desenvolvimento e a aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou para eliminar o uso e a geração de substâncias perigosas.
7
Substâncias perigosas: aquelas que prejudicam de algum modo a saúde humana ou o meio ambiente.
7
QUÍMICA VERDE
Os 12 princípios da Química Verde:
1- Evitar a produção de resíduos: é mais barato e eficiente evitar a formação de um resíduo do que tratá-lo após ter sido gerado em um processo.
2- Maximizar a economia de átomos: as reações químicas precisam ser planejadas de modo a maximizar a incorporação dos materiais de partida no produto final. 
3- Reduzir toxicidade: métodos sintéticos e processos devem ser planejados de modo a gerar apenas substâncias que tenham pouca ou nenhuma toxicidade em organismos vivos ou efeito no meio ambiente.
8
Eficiência atômica igual a zero, ou seja, não formar resíduos, todos os reagentes transformados em produtos.
8
QUÍMICA VERDE
4- Desenvolver produtos seguros e eficientes: novos produtos devem ser desenvolvidos de modo que sejam mais seguros (baixa ou nenhuma toxicidade), causem baixo ou nenhum dano ao ambiente e tenham uma baixa persistência (elevada degradabilidade). 
5- Eliminar/ melhorar solventes e auxiliares de reação: deve-se eliminar por completo, reduzir o uso e/ ou a periculosidade de solventes e outros auxiliares de reação. 
6- Otimizar o uso de energia: deve ser feito de forma mais eficiente possível, seja por otimização de processos, uso de equipamentos mais eficientes.
9
reduzir o uso: por meio de otimização, reuso ou reciclagem
Periculosidade: São consideradas atividades ou operações perigosas, aquelas que, por sua natureza ou métodos de trabalho.
Solventes alternativos: reações sem solventes ou reações em água
9
QUÍMICA VERDE
7- Usar fontes renováveis: para possibilitar maior sustentabilidade do processo.
8- Evitar derivados e múltiplas etapas: o uso de protetores ou o acréscimo de etapas por meio da produção de derivados devem ser evitados.
9- Usar catalisadores: catalisadores reaproveitáveis, preferencialmente heterogêneos são preferíveis a reações feitas sem catálise.
10
10
QUÍMICA VERDE
10- Desenvolver produtos degradáveis: é necessário controlar o tempo de persistência de um material no ambiente, por meio de produtos mais degradáveis.
11- Monitorar/ controlar processos em tempo real: afim de evitar geração de subprodutos indesejáveis, desperdício de energia, materiais e outros elementos. 
12- Desenvolver processos seguros: com o objetivo de reduzir o risco inerente, de modo a evitar danos extensivos. 
11
11
SÍNTESE LIMPA
A indústria química tem procurado adotar uma postura de redução, prevenção ou eliminação dos resíduos de processo. A reutilização dos resíduos também faz parte desta postura. 
Para a produção do dimetilcarbonato (DMC) utiliza-se um reagente muito tóxico e corrosivo, o fosgênio (COCl2).
12
O DMC tem sido utilizado como uma alternativa mais amena para o meio ambiente em processos de metilação, carbonilação ecarboximetilação
12
SÍNTESE LIMPA
Como forma de síntese limpa, o CO2, não tóxico e barato, vem substituindo o fosgênio para a produção de DMC. 
13
13
ARTIGO
14
ECONOMIA ATÔMICA
Trost, em 1991, desenvolveu o conceito, digno de prêmio;
Maior eficiência sintética;
Toda massa dos reagentes incorporada nos produtos;
Vantagens: menor geração de resíduo e uma utilização efetiva de matérias-primas limitadas;
Utilização de catalisadores
15
15
ECONOMIA ATÔMICA
Reação de Ritter: produção de t-butilamina
Síntese limpa: catálise
- Menor geração de resíduos, maior seletividade e não são corrosivas
16
16
ECONOMIA ATÔMICA
Síntese do analgésico do ibuprofeno:
17
17
REDUÇÃO DE TOXICIDADE
Policarbonato tradicional: termoplástico.
Fosgênio
Policarbonato verde:
18
18
SOLVENTES
50 ou mais: processos de extraçao, matéria prima para fabricação de produtos de diversas indústrias e pesquisas.
Solventes ideias: baixa toxicidade, inflamibilidade e limites permitidos.
Causa: maior custo com a recuperação e descarte.
19
19
SOLVENTES
- Barato, não inflamável, não tóxico e não polui o ambiente.
Porém, muitos compostos orgâncos são insloúveis em água e baixa incompatibilidade de intermediários, reagentes e catalisadores.
- Não necessita de proteção/desproteção de grupos funcionais com hidrogênio ácido, por exemplo.
ÁGUA COMO SOLVENTE
20
20
SOLVENTES
- Acilação e sulfonação de aminas e alquilação de cetonas:
ÁGUA COMO SOLVENTE
21
21
SOLVENTES
Supercrítico quando sua pressão e temperatura ultrapassam os valores críticos.
Propriedades intermediárias entre gases e líquidos: ótimos processos de variação de pressão e temperatura.
Ex.: dióxido de carbono  maior polaridade com adição de pouco metanol. Água  condições supercríticas a polaridade é menor (substâncias orgânicas mais solúveis).
SOLVENTES SUPERCRÍTICOS
22
22
SOLVENTES
Famosos usos: descafeinação de grãos de café por CO2; indústrias de alimentos e cosméticos (ausência de resíduos tóxicos); hidrogenação catalítica de precursores de vitamina usando CO2 supercrítico. 
- Síntese de 2-butanol:
SOLVENTES SUPERCRÍTICOS
23
23
SOLVENTES
As mléculas de um cristal estão arranjadas de forma regular e mais juntas.
Reações aceleradas por aquecimento, agitação, maceração...
- Transferência de metileno:
REAÇÕES NO ESTADO SÓLIDO
24
24
SOLVENTES
Um dos reagentes é líquido.
- Reação de Friedel-Crafts de acilação e alquilação:
REAÇÕES SEM SOLVENTES
- Sem solventes e irradiação de microondas: maiores rendimentos, menor formação de subprodutos e tempo reacionais menores.
25
25
FONTES RENOVÁVEIS
Ácido adípido: efeito acidulante.
26
26
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
 Esta transformação consiste na reação entre um composto carbonílico e outro contendo o grupo metileno ativado, resultando na formação do aduto com uma ligação dupla carbono-carbono. 
27
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
 Ácido malônico				ácidos acrílicos beta-substituídos
Podendo formar ácidos acrílicos beta-substituídos quando o ácido malônico é empregado.
O ácido de Meldrum é um derivado cíclico do ácido malônico, muito empregado em síntese orgânica.
28
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Há relatos da condensação de Knoevenagel entre aldeídos e o ácido de Meldrum formando os respectivos arilidenos ; PORÉM são utilizados rotas sintéticas que :
São catalisadas por bases como piridina, amônia ou etóxido de sódio.
Uso de solventes orgânicos, ou mistura
de piperidina e acido acético glacial em benzeno com remoção de água.
29
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Condições e tempo e temperaturas otimizados para usar água como solvente 
Solução verde
30
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Vários produtos a partir da condensação “verde”
31
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Procedimento de obtenção do óleo essencial do cravo-da-índia (Syzygium aromaticum), rico em eugenol - valioso tanto in natura quanto como fonte de intermediários químicos 
Otimizações de etapas reacionais; e principalmente : 
32
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Aproveitamento dos resíduos sólidos da hidrodestilação do cravo da índia 
Furfural 
( insumo químico)
Intermediário
 químico muito versátil em síntese orgânica 
33
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Intermediários preparados a partir do Furfural
34
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Aproveitamento do resíduo sólido; o qual seria descartado
Procedimento para a síntese de furfural
35
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Massa de furfural em função de diferentes amostras de cravo (10 g), tempo de maceração e solvente de extração.
Tempo maior de maceração
Éter etílico
Tempo menor de maceração
Diclorometano
36
APLICAÇÕES DA QUÍMICA VERDE
Óleo essencial e furfural obtidos da mesma amostra (10 g) do cravo-da-índia.
37
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Melhor aproveitamento de recursos naturais e uma menor poluição para o meio ambiente;
Vem gradualmente sendo executada no meio acadêmico e industrial;
Necessidade de novas rotas e tecnologias para aplicação da economia atômica, reações em água, sem solventes, solventes supercríticos, irradiação por microondas.
38
38
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Panorama da química verde no Brasil 
39
39
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1- Sanseverino, A.M. SÍNTESE ORGÂNICA LIMPA. Instituto de Química - Departamento de Química Orgânica - Universidade Federal do Rio de Janeiro. Química Nova, 23(1) (2000).
2- Spiro, T. G., Stigliani, W. M. Química Ambiental, 2ª edição, São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009, p.320-326.
3- Cunha, S., Santana, L.L.B. Condensação de Knoevenagel de aldeídos aromáticos com ácido de meldrum em água: uma aula experimental de química orgânica verde. Quím.Nova, Vol. 35, No.3,642-647,2012.
4- Cunha, S., Lustosa, D. M., Conceição, N.D. Biomassa em aula prática de química orgânica verde: cravo-da-índia como fonte simultânea de óleo essencial e de furfural. Quím.Nova, Vol. 35, No.3,638-641,2012.
40
40
OBRIGADO!
41