p Um químico da Universidade RUDN desenvolveu um método ecologicamente seguro de obtenção de cinamaldeído - um composto com atividade antibacteriana e anticâncer. O cientista usou catalisadores à base de nanopartículas de ferro e paládio para evitar a formação de subprodutos prejudiciais ao meio ambiente. Esta abordagem ecológica pode ser estendida a outros compostos orgânicos da classe dos aldeídos que são importantes para a medicina, agricultura, e a indústria de alimentos. O artigo está publicado na revista Catálise Molecular . p Os métodos tradicionais de oxidação de álcoois em aldeídos e cetonas usando cromo e manganês levam à formação de um grande número de subprodutos prejudiciais que devem ser descartados separadamente. Para evitar isso, pode-se usar oxidantes seletivos macios - por exemplo, peróxido de hidrogênio. Contudo, esta reação requer catálise; sem isso, o rendimento do produto não é superior a 10 por cento. Mas os catalisadores existentes, como fosfato de prata, compostos de platina e paládio, também são tóxicos ou caros. Portanto, a tarefa de encontrar um barato, um catalisador eficiente e ecologicamente correto para a produção industrial de cinamaldeído permanece relevante.

p Os químicos que criam catalisadores podem resolver vários problemas. Em primeiro lugar, é necessário alcançar alta eficiência, isso é, o catalisador deve facilitar a reação da maior proporção de reagentes incorporados na mistura inicial. Em segundo lugar, o catalisador deve ser altamente seletivo - isso significa que a proporção de subprodutos indesejados deve ser mínima. Em terceiro lugar, o catalisador deve ser seguro para o meio ambiente. Todos esses problemas são relevantes para as reações de oxidação de álcoois, que resultam na formação de aldeídos e cetonas - compostos importantes para a síntese orgânica, Medicina, indústria de perfumes ou agricultura.

p A equipe de pesquisa liderada pelo químico da RUDN University, Rafael Luque, propôs um catalisador eficaz e ambientalmente seguro para a síntese de cinamaldeído. Este composto aromático possui atividade antibacteriana e anticarcinogênica e é amplamente utilizado na indústria de alimentos e perfumes como um agente aromatizante, e na agricultura como fungicida. Uma das principais formas de obtê-lo é a oxidação do álcool cinamílico.

p Luque tem proposto o uso de catalisadores à base de nanopartículas de ferro e paládio obtidas pelo método mecanoquímico. Essas nanopartículas catalisam a oxidação seletiva do álcool cinamílico por peróxido de hidrogênio sob irradiação de microondas. Ao mesmo tempo, eles são ambientalmente seguros e relativamente baratos.

p Contudo, para que o ferro e o paládio funcionem como catalisadores, eles devem ser aplicados a uma superfície porosa adequada:sua estrutura e propriedades químicas também determinam a eficácia de todo o sistema catalítico. Como tais matrizes, os químicos usaram vários tipos de substratos de silicato poroso e aluminossilicato, que interagem de maneira diferente com o oxigênio e, portanto, levam à formação de diferentes produtos.

p Para avaliar a eficácia do catalisador, químicos mediram o grau de conversão, isso é, a proporção de álcool convertido em aldeído. Para testar a seletividade dos catalisadores, os cientistas mediram a proporção de cinamaldeído para um subproduto indesejado - benzaldeído - na mistura final. O catalisador mais eficaz foi um sistema de nanopartículas de ferro em uma matriz de zeólita de aluminossilicato. A taxa de conversão era acima de 80% - mais alta do que a dos catalisadores de paládio e da solução de sais de ferro.

p Nesse caso, o catalisador de nanopartículas de paládio em um substrato de silicato magnético superou a seletividade de todas as outras opções. Depois de usar este catalisador, a proporção de cinamaldeído na mistura final excedeu 60 por cento.

p Para entender por que os catalisadores à base de ferro são mais eficazes e os catalisadores à base de paládio são mais seletivos, os autores estudaram o mecanismo subjacente. Eles descobriram que a oxidação do álcool cinamílico formou um produto intermediário com um grupo epóxi, -por causa disso, catalisadores mais eficientes aceleram simultaneamente a reação de oxidação com a destruição da cadeia de carbono e a formação de moléculas mais curtas de benzaldeído, o que reduz a seletividade.

p Apesar de a alta eficiência dos sistemas catalíticos estudados estar associada a uma diminuição da seletividade, catalisadores consistem em nanopartículas de ferro em matrizes de zeólita têm ambos os indicadores altos o suficiente para uso potencial na produção industrial. Os autores acham que, devido à alta atividade desses catalisadores - principalmente à base de nanopartículas de ferro - ele pode ser usado para oxidar não apenas o álcool cinamílico, mas também outros compostos com estrutura química semelhante.