Fenolatos zwitteriônicos com diferentes grupos catiônicos : síntese e aplicação para captura de co2 - Flach, Helen Sarah Hahn (2025)
Diante do aumento da concentração de gases responsáveis pelas mudanças climáticas, surge a necessidade de reduzir as emissões dessas substâncias. Nesse contexto, consolida-se o mercado de carbono, no qual um dos pilares é o investimento em pesquisas e tecnologias capazes de oferecer metodologias mais eficientes para captura de CO2. Diversos compostos já foram desenvolvidos e aplicados para esse fim, destacando-se as soluções de aminas. Apesar de eficientes e de baixo custo, essas soluções apresentam importantes desvantagens, relacionadas à manutenção do sistema, toxicidade e necessidade de reposição do solvente. Nesse contexto,as Bases Zwitteriônicas (BZs) contendo fenolatos e cátions 1,3-dimetilimidazólio têm se mostrado candidatas promissoras em substituição às aminas tradicionais. O objetivo principal da dissertação é explorar diversos aspectos relacionados à síntese das BZs, visando o aumento de escala e da eficiência do processo de captura de CO2. O trabalho envolveu duas abordagens complementares: i) Otimização da síntese das bases 1,3-dimetil-2-(4-oxifenil) imidazólio (p-Im) e 1,3-dimetil-2-(3-oxifenil) imidazólio (m-Im) e ii) síntese de novos fenolatos zwitteriônicos com maiores rendimentos globais. Realizou-se um estudo para otimizar a obtenção do p-Im através da síntese em uma etapa do sal cloreto de 1,3-dimetil-2-(4-hidroxifenil) imidazólio em uma reação one-pot acompanhando os produtos de reação por RMN 1H. Nesse estudo foi observado que o baixo rendimento da síntese do zwitterion com cátion imidazólio provavelmente é devido à hidrólise da imina quando o glioxal é adicionado. Também foi avaliada a influência do ânion na regeneração da resina de troca iônica, onde se encontrou que o íon cloreto seria o melhor para a síntese das BZs. Em adição aos estudos de otimização, foram sintetizados seis compostos zwitteriônicos contendo fenolato, variando-se os cátions piridínio, amônio, triazólio e imidazolínio. Quatro desses compostos foram obtidos em duas etapas, com rendimentos globais entre 38% e 75%. O composto contendo triazólio foi preparado em cinco etapas, alcançando rendimento global de 69%. Por fim, o derivado de imidazolínio foi obtido por uma metodologia distinta das demais, evitando as etapas de alquilação e troca iônica, com rendimento global de 70%. Todos os fenolatos avaliados apresentaram atividade de captura de CO2 comparável aos fenolatos com cátion 1,3-dimetilimidazólio, com exceção do derivado de piridínio. A capacidade de captura pôde ser correlacionada com os valores de basicidade (pKaH), evidenciando a relação direta entre a característica química do composto e sua aplicação.