Estudo da fixação e ativação da molécula de dióxido de carbono com bases nitrogenadas

Resumo

Este projeto tem como objetivo a implementação de uma nova linha de pesquisa em química orgânica, compondo uma das ações que vêm sendo tomadas pela faculdade visando ao apoio dos novos cursos de química e engenharia ambiental que foram implementados há três anos. Pretende-se iniciar uma linha de pesquisa na área de química orgânica envolvendo síntese e caracterização estrutural de novos compostos orgânicos a partir da utilização do dióxido de carbono como material de partida. O desenvolvimento de tecnologias para utilização do CO2 tem na atualidade uma relevante importância visando a dois objetivos fundamentais; a diminuição do CO2 emitido para atmosfera, o que tem uma conotação ambiental devido ao efeito estufa, e a substituição de tecnologias que utilizam reagentes altamente tóxicos como o fosgênio (considerado arma química) para preparação de compostos orgânicos usados como pesticidas, fármacos, e em outras aplicações industriais, como é o caso dos carbamatos (poliuretanos) e carbonatos orgânicos (carbonatos cíclicos e policarbonatos). O uso do CO2 em síntese requer a ativação da molécula de CO2, que pode ser realizada com bases orgânicas. Para tal fim, deve-se fazer um estudo experimental e teórico das bases propostas (amidinas, guanidinas e aminas em geral, alcóxidos, fenóxidos etc.) que gere conhecimento sobre os fatores que governam a reatividade dessas bases frente à molécula de CO2, permitindo a otimização dos processos de ativação. Nesse sentido, serão estudadas a formação dos complexos [Base orgânica – CO2] e as possíveis correlações da reatividade das bases com parâmetros físico-químicos destas, determinados por meio da utilização de programas de computação utilizados em química teórica. Um aspecto de particular importância é a seletividade da reação da base com a molécula de CO2, ainda na presença de outros ácidos de Lewis, assim como o comportamento preferencial dessas bases como nucleófilos quando estão na presença do CO2. Para este estudo, serão determinadas as energias dos orbitais de fronteira para as moléculas na suas conformações de mínima energia. Com esses resultados, pode-se aplicar o principio Hard-Sof Acid and Bases (HSAB) de Pearson e comparar as durezas relativas das bases para determinar a sua reatividade frente à molécula de CO2. Esses resultados teóricos serão correlacionados com a reatividade determinada experimentalmente e com a atividade de transferência da molécula de CO2 frente a outras bases nucleofílicas. Assim, será determinado o caráter reversível da fixação de CO2 pelas bases experimentadas e as condições para a saída do CO2. Esse aspecto está relacionado com a atividade mimética da anidrase carbônica e pode conduzir a estudos interessantes de caráter farmacológico. Será estudada a viabilidade da utilização do CO2 em condições de alta pressão (estado supercrítico) para a substituição de solventes orgânicos nas reações com as bases. (AU)