Cientistas descobrem alternativa mais segura para reação explosiva usada há mais de 100 anos

A) Configuração de reação para a preparação de NO₂ Cl. B) Um balão de fundo redondo de três bocas de 250 mL foi equipado com um termômetro, um funil de gotejamento de 50 mL, uma barra de agitação e conectado a um frasco Schlenk de 200 mL equipado com um borbulhador. Crédito:Ciência (2024). DOI:10.1126/science.adn7006

A indústria química tem utilizado uma reação com produtos químicos explosivos há mais de 100 anos – agora os cientistas de Mülheim descobriram uma alternativa mais segura. O Grupo Ritter do Instituto Max Planck für Kohlenforschung em Mülheim/Ruhr publicou um artigo intitulado "A redução de nitrato permite uma química mais segura do arildiazônio", sobre o arildiazônio na Ciência .

Explosões e envenenamento. Lesões graves e até mortes. Na história da indústria química ocorreram repetidos acidentes, por vezes fatais, muitas vezes causados por produtos químicos perigosos e explosivos que são necessários para determinadas reações.

Os sais de arildiazônio, usados há 140 anos, são esses produtos químicos. Eles são muito reativos e, portanto, extremamente úteis para a produção de outros compostos – corantes, por exemplo. No entanto, a elevada reatividade significa que os sais de arildiazónio isolados não são muito estáveis e podem, portanto, reagir involuntariamente e por vezes de forma explosiva.

Em 23 de dezembro de 1969, ocorreu uma explosão particularmente grave envolvendo estes produtos químicos na Ciba AG em Basileia. Um prédio foi destruído e pedaços pesados do reator voaram pelo ar. Três trabalhadores perderam a vida e 31 ficaram gravemente feridos. Apesar desses relatos horríveis, o trabalho continua com os sais de arildiazônio.

Uma equipe liderada pelo Prof. Tobias Ritter, diretor do Instituto Max Planck de Kohlenforschung, conseguiu agora tornar a química arriscada com sais de arildiazônio significativamente mais segura. O Protocolo de Mülheim não só torna a utilização destes compostos menos perigosa, mas também abre potencialmente oportunidades para o desenvolvimento de novas reações.

“Normalmente, o uso de sais de diazônio ocorre em duas etapas:primeiro você isola ou acumula o sal de diazônio, que é perigoso, e depois o converte no produto desejado em uma segunda etapa. e chegar ao produto desejado sem acumular o sal de diazônio, o que reduz significativamente o risco de explosão", explica Tim Schulte, aluno de doutorado do grupo de Tobias Ritter.

Tradicionalmente, os sais de arildiazônio são sintetizados a partir de anilinas com ácido nitroso, ou com compostos de nitrito, uma reação que sofreu pouca inovação ao longo dos anos. A reacção deve ser realizada a baixas temperaturas (abaixo de 5°C) porque os sais de arildiazónio são instáveis a temperaturas mais elevadas. Porém, Javier Mateos, pesquisador de pós-doutorado do grupo, e Schulte descobriram um novo método que permite a presença de diferentes nucleófilos na mistura reacional.

A nova estratégia baseia-se na utilização de um processo natural, a redução de nitratos, que é realizado nas plantas. Os pesquisadores conseguiram imitar o processo natural em um tubo de ensaio e combiná-lo com a química do aril diazônio para desenvolver um método de síntese mais seguro. Desta forma, as limitações acima mencionadas associadas aos métodos tradicionais, tais como a sensibilidade à temperatura e a necessidade de ácidos fortes, podem ser evitadas.

Como os investigadores combinam vários passos no seu novo protocolo, não surgem grandes concentrações da substância perigosa. E isso não foi tudo que os cientistas de Mülheim descobriram.

“Para o nosso método de síntese, utilizamos produtos químicos que são utilizados em grandes quantidades nas indústrias de fertilizantes e combustíveis e, portanto, são baratos”, diz Schulte. Isso poderia tornar a rota de síntese extremamente interessante para empresas da indústria química, pois significa menores custos de produção.

“A solução para o problema poderia, na verdade, ter sido encontrada há 100 anos, mas a reação tal como foi descoberta provavelmente não teria sido planeada da mesma forma”, diz Tobias Ritter.

“A combinação de produtos químicos que acaba dando bons resultados foi descoberta por acaso enquanto trabalhávamos em outro projeto”, revela Mateos. Embora os reagentes utilizados sejam conhecidos há muito tempo, o seu potencial para a química do diazónio tinha sido simplesmente ignorado até agora.

O novo método também é interessante cientificamente porque novas abordagens químicas podem agora ser buscadas, o que não seria facilmente possível com o método clássico devido ao alto risco de explosão e instabilidade das conexões.

Mais informações: Javier Mateos et al, A redução de nitrato permite uma química mais segura do arildiazônio, Ciência (2024). DOI:10.1126/science.adn7006
Informações do diário: Ciência

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