A síntese de compostos orgânicos e polímeros está no centro de muitas indústrias manufatureiras. Os novos métodos de "síntese eletrizante" que podem combinar a química sintética convencional com a eletroquímica estão um passo mais perto de um amanhã sustentável. Essas reações não requerem reagentes químicos potencialmente nocivos. Eles alcançam a síntese orgânica simplesmente usando elétrons de uma fonte de energia elétrica para conduzir reações redox.
Além de serem ecologicamente corretas, essas reações também podem ser mais ou menos seletivas por meio do ajuste fino dos potenciais elétricos. No entanto, sua dependência de uma fonte de alimentação limita sua aplicação em locais sem energia, como aeroespacial e em alto mar.

A solução para este problema autocontraditório foi apresentada por uma equipe de pesquisadores liderada pelo Prof. Shinsuke Inagi do Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Japão. Em seu recente estudo publicado em Communications Chemistry , a equipe forneceu uma prova de conceito para polimerização eletroquímica de monômeros aromáticos orgânicos sem uma fonte de alimentação externa. O Prof. Inagi explica:"Vimos um grande salto no desenvolvimento de reatores eletroquímicos para realizar a síntese orgânica, mas a maioria deles requer uma fonte de energia. Queríamos construir um sistema independente de energia para tornar o processo mais acessível. E encontramos a resposta para nossa busca na transmissão de eletroquímica impulsionada pelo potencial."

O que exatamente é esse potencial de streaming que o Prof. Inagi menciona?

Quando um eletrólito flui através de um microcanal, uma diferença de pressão é criada devido a esse movimento. Isso leva a um desequilíbrio de carga, o que dá origem a um potencial de streaming. A equipe usou uma célula personalizada de poliéter éter cetona (ou PEEK) de duas câmaras conectada por fios de platina e um microtubo PEEK para seus experimentos. Este microtubo PEEK foi bem preenchido com algodão para criar uma queda de pressão. Quando eles passavam um eletrólito pelo microtubo, ele gerava um potencial de fluxo que poderia fornecer energia suficiente para conduzir as reações químicas desejadas.

Quando a célula foi operada, os eletrodos na célula de duas câmaras experimentaram o potencial de fluxo a montante e a jusante, o que permitiu que a célula se comportasse como algo chamado de eletrodo bipolar dividido (BPE). Essa configuração de BPE, acompanhada do potencial de fluxo gerado de 2-3 volts, foi responsável por criar condições propícias para as reações redox de monômeros orgânicos.

Para testar as habilidades de polimerização dessa configuração, a equipe escolheu dois compostos orgânicos aromáticos:Pirrole (Py) e 3,4-Etilenodioxitiofeno (EDOT). Ambos os monômeros foram eletropolimerizados com sucesso em polipirrol (PPy) e poli-EDOT (PEDOT), respectivamente, sem o uso de nenhuma fonte de energia externa.

Este novo reator acionado por pressão, ecologicamente correto e independente da fonte de alimentação abre novos caminhos para reações de síntese eletrizantes. Os insights deste estudo também podem ser valiosos ao projetar novos reatores eletroquímicos para a síntese de compostos orgânicos e polímeros úteis. "O mundo inteiro está tentando tornar os processos industriais essenciais mais verdes e limpos. Como a síntese orgânica está no centro de muitas indústrias químicas, tentamos desenvolver um processo de eletrossíntese que exija recursos mínimos e contribua para as metas de desenvolvimento sustentável", conclui o Prof. Inagi. + Explorar mais

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