Sintese De Cocoato De Sacarose

1. Introdução

A proposta inicial da disciplina Tecnologia Orgânica Experimental foi a pesquisa por rotas tecnológicas de produção do cocoato de sacarose.

O cocoato de sacarose é um éster de sacarose, que possui diversas propriedades atraentes e pode, por exemplo, ser empregado como surfactante e, ao contrário de outros surfactantes, é biodegradável. Porém, esse tipo de éster possui como desvantagem o fato de ser de difícil produção, e pode-se dizer que essa foi a grande motivação de tentar reproduzi-lo. Ésteres de sacarose não são comumente preparados a partir de uma esterificação direta com um ácido graxo, mas sim a partir da transesterificação com um éster de ácido graxo. Eles podem ser monoéster, diéster, triéster e poliéster, possuindo diferentes propriedades, sendo cada um produzido quando diferentes quantidades de éster e de sacarose são utilizadas.

Escolhida a melhor rota, foi decidido que um dos reagentes principais seria produzido no próprio laboratório, o cocoato de metila. Durante o desenvolvimento dos experimentos, optou-se por produzir o éster de sacarose a partir do próprio biodiesel e também produzir éster a partir do óleo de soja . Então, foram realizadas duas vias, uma podendo ser chamada de one-pot reaction, e a outra uma reação convencional, com tentativa posterior de purificação do produto final.

Esse relatório será, então, dividido em mais três partes. No item 2, será apresentado o que já existe na literatura sobre a produção do cocoato de sacarose, e de ésteres de sacarose. No item 3, será descrita toda a metodologia experimental realizada durante os últimos meses, indicando cada passo e todos os reagentes e materiais utilizados. No item 4, serão apresentados os resultados obtidos e as conclusões, com a proposição de melhorias que poderiam ser implementadas à metodologia experimental.

2. Estado da Arte

Após duas semanas de pesquisa bibliográfica foram encontradas algumas possíveis rotas tecnológicas para a reação do tipo one-pot, as quais serão descritas abaixo:

Rota A:

- James et al publicaram uma patente em que um dos seus objetivos principais era a produção de ésteres de açúcar. Um dos aspectos principais citados por essa patente é a necessidade de uma temperatura maior do que 100oC para que a água seja removida do sistema, auxiliando, assim, o processo de transesterificação, sendo o equilíbrio deslocado na direção de formação de produtos. Uma das vantagens apontadas é a possibilidade de obtenção de relevantes rendimentos em um curto período de tempo. Segundo James et al, cocoato de sacarose poderia ser obtido a partir de 130g de cocoato de metila e 80g de sacarose. Além dos reagentes principais, seria necessária a utilização 7,4g de oleato de potássio para realizar uma pré-mistura com o cocoato de metila, concomitante a um aquecimento até aproximadamente 110oC.Os autores apontam, porém, que a razão pela qual a utilização do sabão de potássio é importante não é conhecida. A patente em questão propõe que a essa mistura seja adicionada a sacarose e 7,4g de metóxido de sódio, com a obtenção após 4 horas de um rendimento de 52%.

Rota B:

- Smith et al publicaram uma patente em que um dos seus objetivos principais era a produção de ésteres de açúcar. Essa patente cita de forma quase que equivalente o que a patente da “Rota A” menciona. No entanto, apresenta uma rota diferente de produção do cocoato de sacarose, a partir de óleo de coco, sacarose, laureato de potássio (C11H23COOK) e carbonato de potássio. A reação ocorreria a 125-135oC, por quatro horas. Dados sobre rendimento não foram divulgados pelos autores.

Rota C:

- Liu et al pesquisaram a influencia do catalisador de sabao alcalino na síntese de ésteres de sacarose. Na síntese, reagiram sacarose com palmitato de metilcarbitil na proporção molar de 2:1 e com 25% peso de catalisador. A reação é realizada a vácuo, 133,32 Pa, e misturado, em um primeiro momento, por 14 minutos em 185°C e então, novas condições, 170°C e 400 Pa, eram impostas ao meio reacional, por mais 10 minutos. Parava-se a reação adicionando gas hélio para remover o vácuo. Os produtos foram dissolvidos em n-butanol e o alcool foi removido por aquecimento em vácuo. Não fica claro como era feito a retirada de um dos produtos para deslocar o equilibrio. Os experimentos mostraram que o catalisador com os maiores rendimentos é o oleato de lítio podendo ser ainda maior utilizando uma mistura com oleato de sódio.

Foi escolhida, então, a Rota A uma vez que apresentava reagentes de mais simples obtenção, mais seguros, e que fizeram com que houvesse um maior rendimento em um menor tempo.

Para a produção do cocoato de metila, necessário como reagente, Burk et al propuseram que 1g de hidróxido de potássio fosse adicionado a 25g de metanol. A solução, então, ficaria em contato durante 1 hora. Concomitantemente, 100g de óleo de coco seriam adicionados a um Becker e, então, aquecidos. As soluções seriam misturadas durante uma noite toda. Feito isso, a mistura seria transferida para um funil de separação para que fosse feita a remoção de glicerol, o produto do topo.

Foi necessária também uma pesquisa sobre os processos de separação do produto final dos rejeitos. A tese de Lambrini Adamopoulus cita que uma das mais desafiadoras etapas na produção de um éster de um ácido graxo é a sua purificação e isolamento. Diversas patentes sugerem uma grande quantidade de solventes orgânicos para a lavagem da mistura final. O autor pesquisou e observou que Wagner et al usou dois passos para a separação do éster do açúcar cru. Primeiro, seria formado um precipitado do éster de sacarose a partir de uma mistura de álcool, agua e açúcar cru. Numa etapa seguinte, a recuperação do éster precipitado seria feita a partir de uma lavagem com um solvente orgânico, o que auxiliaria na recuperação do éster substituído desejado.

3. Metodologia Experimental

3.1 Materiais

- Óleo de Soja

- Metanol

- Metóxido de Sódio

- Carbonato de Potássio

- Cloreto de Sódio

- Sacarose

- Etanol

- Água destilada

- Biodiesel

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