Aproximadamente 5% das emissões globais de carbono são atribuíveis à produção de produtos químicos essenciais à vida moderna. A criação de uma solução sustentável para uma reacção química em particular – a autooxidação de aldeídos – tem desafiado os investigadores há décadas.



Agora, em um estudo publicado na Green Chemistry , pesquisadores da Universidade de Osaka, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Shizuoka e parceiros colaboradores resolveram esse problema. Através da cinética de reação e modelagem matemática, eles estudaram os principais detalhes da autooxidação de aldeídos em vários solventes, condições atmosféricas e fontes de luz. As condições de reação ambientalmente corretas identificadas podem servir de inspiração para melhorar outras sínteses químicas industrialmente comuns.

A autoxidação refere-se simplesmente à oxidação no ar em temperaturas típicas, sem entrada de chama ou faísca. Por exemplo, a autooxidação de uma molécula comum conhecida como aldeído produz uma molécula conhecida como perácido.

Os perácidos são incrivelmente úteis porque podem catalisar a conversão de uma ampla gama de moléculas por meio de uma química bem estabelecida. Infelizmente, as condições de reação comumente usadas para produzir perácidos são um desperdício, requerem aditivos perigosos ou apresentam outras complicações fundamentais. Otimizar a sustentabilidade da autooxidação de aldeídos foi o objetivo do estudo da equipe de pesquisa.

“Em nosso trabalho, estudamos exaustivamente a reação química que sustenta a autooxidação de aldeídos em perácidos ou ácidos carboxílicos”, explica Mohamed Salem, principal autor do estudo. "A configuração experimental é simples e adequada para sínteses em escala gramatical."

Os pesquisadores relatam 18 exemplos de reações rápidas de vários aldeídos em perácidos, em atmosfera de oxigênio puro. Estas condições suprimiram a reação contínua em ácidos carboxílicos.

Além disso, eles relatam 32 exemplos de reações lentas de vários aldeídos em ácidos carboxílicos através de intermediários perácidos, em atmosfera normal. Algumas dessas 50 reações ocorreram melhor sob a luz solar ou, alternativamente, sob uma luz LED.

Todas as reações ocorreram aproximadamente à temperatura ambiente e em solventes seguros. Este trabalho é a primeira vez que perácidos foram sintetizados a partir de aldeídos usando apenas luz solar e oxigênio.

“Estamos entusiasmados porque nossa pesquisa resolve um problema de longa data de síntese de perácidos na química verde”, dizem Shinobu Takizawa e Masayuki Kirihara, autores seniores. "Nossos estudos abrangentes ajudarão os pesquisadores a compreender a química única transmitida por diferentes grupos funcionais no material de partida."

Este trabalho é um passo importante na resolução de um problema anteriormente incômodo na síntese de perácidos que limitou a sustentabilidade ambiental da produção de tais moléculas.

As condições otimizadas da reação de autooxidação identificadas neste estudo são aplicáveis ​​a uma ampla gama de materiais de partida químicos comuns. Como os procedimentos são seguros e baratos, as aplicações práticas em diversas sínteses devem ser simples.

A equipe de pesquisa está atualmente fortalecendo sua colaboração com a MANAC Chemical Partners Co., Ltd. para comercializar esses resultados de pesquisa.

Mais informações: Mohamed S. H. Salem et al, Autooxidação induzida por luz de aldeídos em perácidos e ácidos carboxílicos, Green Chemistry (2023). DOI:10.1039/D3GC02951D
Informações do diário: Química Verde

Fornecido pela Universidade de Osaka