Economia de átomos, engenharia molecular e catálise organometálica bifásica: conceitos moleculares para tecnologias limpas

Abstract

Recebido em 25/11/99; aceito em 18/4/00 ATOM ECONOMY, MOLECULAR ENGENEERING AND BIPHASIC ORGANOMETALLIC CA-TALYSIS: MOLECULAR CONCEPTS FOR THE GENERATION OF "GREEN" TECHNOLOGIES.For economical and ecological reasons, synthetic chemists are confronted with the increasing obligation of optimizing their synthetic methods. Maximizing efficiency and minimizing costs in the production of molecules and macromolecules constitutes, therefore, one of the most exciting challenges of synthetic chemistry. The ideal synthesis should produce the desired product in 100% yield and selectivity, in a safe and environmentally acceptable process. In this highlight the concepts of atom economy, molecular engineering and biphasic organometallic catalysis, which address these issues at the molecular level for the generation of "green" technologies, are introduced and discussed.Keywords: green chemistry; atom economy; molecular engineering; biphasic catalysis. DIVULGAÇÃO INTRODUÇÃONeste final de milênio, por razões econômicas e ambientais, a química tem a obrigação de otimizar os seus métodos de síntese 1 . Maximizar a eficiência e minimizar custos constituise em um dos maiores desafios da química de síntese moderna. A indústria química, na maioria de seus processos, produz uma quantidade maior do que aceitável de subprodutos. Por exemplo, cada quilograma de metil-hidroquinona produzido (maté-ria prima para a produção de vitaminas K-3) é acompanhado de 18 kg de rejeitos aromáticos e sais de cromo, além de necessitar uma quantidade apreciável de solventes orgânicos no processo de purificação (Esquema 1).Uma síntese ideal deve, em princípio, gerar o produto desejado com 100% de rendimento e seletividade através de uma reação e um processo seguro e ecologicamente aceitável 3,4,5 . Os problemas inerentes aos processos reacionais tem, primariamente, sua origem a nível molecular, isto é, se a reação não for eficiente (rendimento, seletividade, emprego de solventes, separação de produtos e reagentes, etc.) dificilmente o processo poderá ser rentável. A seguir, discutiremos os conceitos de economia atômica 3,4,5 e engenharia molecular 6 que abordam a eficiência máxima de um processo químico do ponto vista molecular. Além disso, apresentaremos e discutiremos os conceitos da catálise bifásica organometálica que vem demonstrando ser uma das melhores abordagens para a geração de processos com eficiência máxima. Neste artigo o termo organometálicos se refere a qualquer composto que contenha um fragmento orgânico ligado a um centro metálico. Esta definição é amplamente empregada em catálise uma vez que durante o ciclo catalítico há, na imensa maioria dos casos o envolvimento de uma ligação metal-carbono, mesmo que o precursor não seja um complexo organometálico clássico 7,8 . ECONOMIA ATÔMICA E ENGENHARIA MOLECULARDo ponto de vista estritamente reacional a "eficiência sinté-tica" está relacionada não somente com o rendimento e seletividade (químio, régio, diastéreo e enantiosseletividade) mas também, com a economia de átomos, isto é, com a maximizaçã...

Catálise assimétrica no Brasil: desenvolvimento e potencialidades para o avanço da indústria química brasileira

“…Nos últimos anos, a preocupação com estes inconvenientes vem aumentando, havendo uma pressão crescente sobre as indústrias químicas, tanto por parte da sociedade civil, como das autoridades governamentais, no sentido de aprimorar o desenvolvimento de processos que sejam cada vez menos prejudiciais ao meio ambiente. 6 Como consequência, diversas oportunidades em química fina na preparação de intermediários enantiomericamente puros ou enriquecidos por métodos mais sustentáveis deverão surgir, podendo mudar o mapa atual de produção global.…”

Epoxidação do óleo de soja com o sistema catalítico [MoO2(acac)2]/TBHP EM [bmim][PF6]

“…Estes materiais, principalmente os derivados da associação do cátion 1,3-imidazólio e ânions fracamente coordenantes (Figura 1), possuem propriedades atrativas. 11 Os líqui-dos iônicos possuem elevada densidade, o que facilita a separação entre os produtos e a solução catalítica e alta polaridade, que os qualifica como solventes para complexos de metais de transição. 11,12 Além disto, são ecologicamente aceitáveis, pois possuem elevada estabilidade térmica e eletroquímica e baixa pressão de vapor.…”

“…11 Os líqui-dos iônicos possuem elevada densidade, o que facilita a separação entre os produtos e a solução catalítica e alta polaridade, que os qualifica como solventes para complexos de metais de transição. 11,12 Além disto, são ecologicamente aceitáveis, pois possuem elevada estabilidade térmica e eletroquímica e baixa pressão de vapor. 13 Os lí-quidos iônicos à temperatura ambiente são considerados substituintes promissores e atrativos de solventes orgânicos voláteis e largamente procurados para o emprego na filosofia da Química Verde.…”

“…15 O estudo da imobilização de líquidos iônicos é importante devido à fácil separação, na quase totalidade os produtos são separados por simples decantação, e a fase iônica contendo o catalisador pode ser reutilizada para novas bateladas e, também, a pequena quantidade de líquido iônico usada. 11,16 Existem muitos estudos referentes ao uso de líquidos iônicos com catalisadores metálicos nas reações de epoxidação de alquenos. 6 ] a 20 ºC, foram obtidas altas conversões e rendimentos em epóxidos (> 98%).…”

Michael additions of thiocompounds to α, β-unsaturated carbonyl compounds in aqueous media: stereoselectivity with unambiguous characterization by NMR

“…[2][3][4][5][6][7][8] The objective of Green Chemistry is the development of methodologies that generate and use the lowest possible amounts of possibly toxic substances for the production of chemical compounds. [2][3][4][5][6][7][8] Today, the study of organic reactions using water as a solvent is considered an important strategy in the area of Green Chemistry. Water is an innocuous solvent that is also abundant and inexpensive.…”