Química Verde. Parte 1: Reagentes usados nos laboratórios de pesquisa

A Química Verde se define como o ramo da química que estuda todos os processos sustentáveis, para que aconteçam de maneira segura e não contaminem o meio ambiente, ou que reduzam substancialmente a contaminação em comparação com outros processos que obtêm os mesmos produtos. Para desenvolver processos com essas características, os pesquisadores precisam otimizar os procedimentos para consumir uma quantidade mínima de reagentes e reduzir o desperdício, o quanto seja possível.

A partir do momento em que se percebeu que usar regentes químicos pode provocar danos quando o processo é feito de maneira incorreta, iniciou-se o lançamento do embasamento do que mais tarde foi chamada de Química Verde. Este ramo cobre todos os processos de produção assim como os procedimentos que requerem o uso de reagentes, seja para a pesquisa da doença de Alzheimer, ou pesquisa sobre o câncer, para mencionar alguns. Além disso, reagentes para o tratamento de resíduos ou qualquer outra aplicação.

Com o passar dos anos, estabeleceram-se os princípios que um processo deve seguir para estar de acordo com os parâmetros da Química Verde:

• Processos econômicos, que exigem o mínimo de investimento para se desenvolverem, sem contar que sempre representam uma diminuição de custos do ponto de vista meioambiental.

• Uso mínimo de materiais, reciclar tudo o que for possível e evitar usar matérias-primas virgens ou que são escassas.

• Projetar métodos de síntese onde não sejam usados, nem sejam gerados compostos químicos nocivos à saúde e ao meio ambiente, e caso não seja possível evitar seu uso, tentar minimizar os danos.

• Redução das substâncias residuais, sempre que seja possível, tentar estabelecer métodos onde os reagentes de partida se combinem para originar o produto. Estar ciente de que é melhor não haver desperdícios do que tentar reciclar os mesmos.

• Evitar o uso de solventes e outras substâncias consideradas auxiliares em um processo químico, e se forem usadas, devem ser de baixa toxicidade, em poucas quantidades e deve-se tentar reciclá-las.

• Projetar novos produtos químicos que cumpram a função desejada, com a menor toxicidade possível.

• Desenvolver os processos com um consumo mínimo de energia, com temperatura e pressão ambiente ideais.

• Reduzir o número de derivados sintetizados em etapas intermediárias das reações e o número de passos para a obtenção dos produtos finais.

• O uso de catalisadores seletivos, quando for possível, é muito melhor se for possível reciclá-los.

Para que se consiga cumprir esses requisitos é necessário remodelar muitos procedimentos e quando se começa em uma nova linha de pesquisa ter em conta todos esses fatores. Os laboratórios onde são feitas as pesquisas das reações sustentadas nos princípios da Química Verde precisam de reagentes comuns e outros mais específicos para esses processos. A empresa Wako conta com uma grande variedade de reagentes e acessórios úteis para as pesquisas em Química Verde. Neste artigo mencionaremos alguns dos reagentes dos seguintes grupos:

Líquidos iônicos

São considerados líquidos iônicos os compostos formados por íons, que não são voláteis, têm uma alta condutividade iônica e atividade catalítica. Podem ser utilizados como solventes, que servem como meio no qual ocorre uma síntese química, por exemplo, uma reação de Diels-Alder, reação muito utilizada na síntese orgânica. A vantagem de usar os líquidos iônicos como meio de reação é que eles são menos prejudiciais para o meio ambiente que os solventes orgânicos tradicionais, suportam altas temperaturas (as reações podem acontecer em uma ampla gama de temperaturas, sem que volatizem como os solventes orgânicos mais comuns) e podem ser recuperados do meio de reação e serem reutilizados. A Wako disponibiliza aos pesquisadores uma ampla lista de líquidos iônicos, entre eles:

• cloruro de 1-alil-3-metilimidazólio
• cloruro de 1-butil-3-metilimidazólio (também o hexafluorofosfato, o tetrafluoroborato, entre outros)
• hexafluorofosfato 1-butil-1-metilpirrolidina (o mesmo cátion com outros contra-íons também)
• bis(trifluorometanosulfonil)imida de 1-butil-1-metilpirrolidina
• cloruro de 1-butilpiridina (e com outros ligantes unidos ao cátions piridina e outros contra-íons)
• bromuro de tretrabutilamônio (e o de tetraoctil e tetrapentil também)
• tetrafluoroborato de tetrabutilfosfônio
• e outros líquidos iônicos que podem ser encontrados nos catálogos.

Reagentes fluorados

Estes reagentes ganharam muita popularidade nos últimos anos, tanto para serem usados como solventes das reações, como para a separação e purificação dos compostos. Sua vantagem é que eles podem ser extraídos a partir do meio reacional muito facilmente e que permitem o uso de diferentes técnicas para a caracterização dos produtos. Exemplos destes reagentes:

• O reagente de Mukaiyama fluorado, que age como ativador do carboxilato nas reações de obtenção de ésteres e amidos. Os produtos colaterais das reações usando este reagente são fáceis de separar e bons rendimentos são obtidos.

• Wakopak® Fluofix x-II 120E, coluna empacotada sílica gel unida a cadeias fluorocarbonadas. Estas colunas realizam separações usando a técnica de HPLC em fase reversa. Possuem uma grande capacidade de retenção e se obtém melhor separação que em outras colunas empacotadas com sílica não fluorada. São colunas especialmente úteis quando algumas das substâncias que se quer separar é um composto halogenado.

Oxidações

O reagente de Dess-Martin permite realizar oxidações de maneira fácil e eficiente. Ao utilizar esse reagente, podem-se converter alcoóis primários em aldeídos e alcoóis secundários em cetonas. A diferença de outros reagentes que são utilizados como oxidantes neste tipo de reação, é que o reagente de Dess-Martin permite desenvolver o processo em pouco tempo, facilmente e usando pouca quantidade, além disso, é solúvel nos solventes orgânicos mais comuns.

Ao contrário do que tem sido falado muitas vezes, trabalhar seguindo os princípios da Química Verde não representa um gasto econômico extra, pelo contrario, é comum constatar que o processo feito segundo estes princípios é mais econômico, e tem a vantagem de ser seguro para a saúde e para o meio ambiente. Além disso a intenção de cumprir os princípios da Química Verde promove a inovação, e novos conhecimentos foram alcançados graças aos pesquisadores que se preocupam em colocar em prática esses princípios.

Bibliografia:

1) Anastas, P. T.; Warner, J. C., Green Chemistry: Theory and Practice, Press: New York, 30, 1998.

2) K. Shimizu, A. Satsuma, Energy Environ. Sci., 4, 3140, 2011.

OUTROS REAGENTES PARA LABORATÓRIO:

Série de padrões de frutooligossacarídeos	VA 044