Pesquisadores da North Carolina State University desenvolveram uma técnica mais rápida e menos dispendiosa para a produção de aminas impedidas – uma classe de produtos químicos usados ​​como blocos de construção em produtos que variam de produtos farmacêuticos e agroquímicos a detergentes e diodos emissores de luz orgânicos.
"As aminas impedidas são usadas em uma enorme variedade de produtos, mas todas as técnicas existentes para produzir essas aminas são complicadas e caras", diz Milad Abolhasani, autor correspondente de um artigo sobre a nova técnica e professor associado de engenharia química e biomolecular no estado do NC. "Nós nos propusemos a desenvolver um método melhor para sintetizar essas aminas impedidas, e fomos bem sucedidos."

Uma das técnicas menos dispendiosas para a produção de aminas impedidas é a hidroaminometilação, ou HAM. No entanto, a indústria química evitou amplamente o uso de HAM, porque há muitas maneiras pelas quais as coisas podem dar errado - deixando os produtores com produtos químicos indesejáveis ​​em vez das aminas funcionalizadas que eles estavam tentando fabricar. Os pesquisadores melhoraram o processo HAM ao longo dos anos. Mas todas as técnicas para evitar subprodutos indesejáveis ​​significaram estender o prazo do processo HAM, de modo que leva horas para realizar todas as reações necessárias. Até agora.

"Desenvolvemos uma técnica HAM que faz uso de tecnologias de reator de fluxo contínuo para produzir aminas impedidas de forma mais eficiente", diz Abolhasani. "Nosso processo HAM leva menos de 30 minutos na maioria dos casos. Os únicos produtos são aminas impedidas e água. E podemos reciclar o catalisador primário, ródio/N-Xantfos, o que reduz ainda mais os custos."

O sucesso da nova técnica é possível por duas coisas. Primeiro, usando um reator de fluxo contínuo que permite o fluxo contínuo de gases e líquidos em um formato de fluxo segmentado, os pesquisadores conseguiram tornar a cinética da reação muito mais eficiente. Em segundo lugar, a nova técnica faz uso de um co-catalisador – ácido benzóico fluorado – que reduz a quantidade de energia necessária para realizar algumas das reações necessárias no processo HAM.

Em última análise, essa técnica reduz o custo de produção de aminas impedidas usando matéria-prima barata, permitindo que os usuários as produzam mais rapidamente e sem subprodutos tóxicos.

"Ao projetar um sistema de catalisador cooperativo, demonstramos que a taxa de reações HAM em nosso sistema pode ser 70 vezes maior do que os processos de última geração existentes", diz Malek Ibrahim, primeiro autor do artigo e um ex-pesquisador de pós-doutorado na NC State. "Este processo também é um bom exemplo de como as plataformas de química de fluxo podem melhorar a frequência de rotação do catalisador, o que é cada vez mais importante à medida que o preço dos catalisadores de ródio aumenta".

A nova técnica é particularmente atraente para operações de fabricação descentralizadas, uma vez que o tamanho reduzido do equipamento necessário e sua escalabilidade permitem que os usuários produzam aminas impedidas de forma eficiente no local e sob demanda.

“Além disso, a mesma técnica também pode ser usada para produzir enaminas – que são outros componentes químicos – sob demanda, simplesmente ajustando os solventes que usamos no reator de fluxo”, diz Ibrahim. "Você pode literalmente alternar entre a produção de aminas e enaminas sem ter que interromper o processo de produção, pois a única coisa que você está mudando é a mistura de solventes."

Os pesquisadores registraram uma patente provisória sobre a nova técnica e agora estão procurando parceiros industriais para colocar a técnica em uso generalizado.

O artigo, "Recyclable Cooperative Catalyst for Accelerated Hydroaminomethylation of Hindered Amines in a Continuous Segmented Flow Reactor", será publicado em 4 de maio na revista Nature Communications . + Explorar mais

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