Em 1877, Charles Friedel e James Craft descobriram uma reação química para produzir rapidamente matérias-primas para plásticos, produtos químicos finos e detergentes. Mais de 100 anos depois, em 1994, o americano George Olah ganhou o Prêmio Nobel de Química por compreender o mecanismo por trás dessa importante reação. É assim também que tem sido descrito nos livros didáticos de Química há quase 30 anos. Contudo, recentemente, alguns químicos afirmam que o mecanismo de reação do ganhador do Prêmio Nobel nem sempre se aplica. Agora, Químicos da Universidade de Utrecht refutam essa afirmação. Eles conseguiram detectar os dois intermediários de reação mais importantes do mecanismo de reação de Olah na situação em debate. Olah, que faleceu em março, já recebeu confirmação póstuma.

Os resultados do estudo foram publicados online em Catálise Natural em 20 de novembro.

Os intermediários de reação desse processo são conhecidos como complexo de Wheland e complexo pi. Esses fragmentos moleculares têm vida curta, pois eles são rapidamente convertidos no próximo intermediário de reação no processo ou no produto final. Para entender este processo, ou mais importante, para controlá-lo, é essencial saber se a reação progride por meio desses intermediários de reação.

Rota verde para poliestireno

Os intermediários da reação foram comprovados em um estudo de uma rota 'verde' para a produção do poliestireno plástico comumente usado. "Embora não fosse o objetivo principal de nossa pesquisa, ainda foi incrível que pudemos confirmar a proposta de Olah para o mecanismo de reação, "diz o primeiro autor Abhishek Dutta Chowdhury." Mas os outros resultados foram interessantes, também. Se quisermos usar menos matéria-prima fóssil, então, é essencial que possamos compreender como esses tipos de processos industriais importantes ocorrem no nível molecular. "

Estireno, a base para o poliestireno, é produzido em escala industrial usando a reação de Friedel-Craft de benzeno e etileno derivados do petróleo bruto. A rota verde usa biomassa e bioetanol em vez disso, mas a reação é a mesma. Um elemento crucial deste processo é o desenvolvimento de um catalisador ideal que pode garantir que a reação seja conduzida rapidamente, de forma eficaz e na temperatura e pressão ideais. Nesse caso, o catalisador é um material extremamente poroso denominado zeólita.

Caracterização avançada

A fim de compreender como o processo de reação e o catalisador podem ser otimizados, os pesquisadores acompanharam a reação usando técnicas avançadas de caracterização. Com espectroscopia operando, eles puderam observar a reação nos poros da zeólita em tempo real. Métodos avançados de NMR de estado sólido multidimensional, inicialmente desenvolvido para aplicações em biomoléculas, permitiu aos pesquisadores caracterizar a estrutura molecular dos produtos formados e intermediários, bem como sua mobilidade e interação com o material catalisador.

Os resultados do estudo não deixaram dúvidas:a reação ocorreu exatamente como George Olah propôs no diagrama abaixo. "Isso torna nosso estudo um excelente exemplo de como a pesquisa científica socialmente relevante pode contribuir para o nosso conhecimento fundamental dessa mesma ciência, "diz o professor Bert Weckhuysen, da Universidade de Utrecht, que liderou o projeto de pesquisa junto com seu colega Professor Marc Baldus.