Quitosana-EDTA como catalisador heterogeneizado bifuncional para a reação de condensação de Knoevenagel

The Knoevenagel condensation reaction is known in Organic Chemistry as an efficient reaction for the synthesis of new C-C bonds, being originally catalyzed in a homogeneous medium. However, the growing search for less polluting systems has provided the expansion of the production of easily separated catalysts, such as heterogeneous or heterogenized. In this context, chitosan has shown to be very promising for the immobilization of several molecules for use in heterogeneous catalysis. It is already known that chitosan functionalized with EDTA is an excellent adsorbent of transition metals and rare earth ions in the treatment of effluents, but its use as a catalyst is still little explored. Thus, chitosan with low molecular weight (QPB) and medium (QPM) was modified with EDTA and applied to the Knoevenagel reaction as a bifunctional heterogenized catalyst at room temperature between various aldehydes/ketones and active methylene compounds. QPB, QPM, QPB-EDTA-24h, QPM-EDTA-24h, and QPBEDTA-72h were characterized by infrared absorption spectroscopy, powder X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, and differential thermal analysis. The estimation of the amount of EDTA functionalized to chitosan was performed indirectly through an adapted method of UVVis absorption spectrophotometry using ninhydrin. This, in turn, showed that QPB-EDTA-72h presents a greater amount of functionalized EDTA at the polymer surface than the others synthesized, indicating that the longer functionalization time increases the number of modified amino groups. In addition, QPB-EDTA-72h enabled the completion of the reaction in short times (0.5-120 min) with good isolated yields (78-98%), being recovered and reused for 6 cycles. In general, QPB-EDTA-72h presented itself as a good reusable bifunctional heterogenized catalyst in the Knoevenagel condensation reaction. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A reação de condensação de Knoevenagel é conhecida na Química Orgânica como uma reação eficiente para a síntese de novas ligações C-C, sendo originalmente catalisada em meio homogêneo. No entanto, a crescente busca por sistemas menos poluentes tem proporcionado a ampliação da produção de catalisadores de fácil separação, como os heterogêneos ou heterogeneizados. Neste contexto, a quitosana tem se mostrado bastante promissora para a imobilização de várias moléculas para uso na catálise heterogênea. Já se sabe que a quitosana funcionalizada com EDTA é um ótimo adsorvente de metais de transição e íons terras raras no tratamento de efluentes, mas seu uso como catalisador ainda é pouco explorado. Dessa forma, quitosanas de pesos moleculares baixo (QPB) e médio (QPM) foram modificadas com EDTA e aplicadas à reação de Knoevenagel como catalisador heterogeneizado bifuncional à temperatura ambiente entre variados aldeídos/cetonas e compostos de metileno ativo. As QPB, QPM, QPB-EDTA-24h, QPM-EDTA-24h e QPB-EDTA-72h foram caracterizadas por espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios-X de pó, análise termogravimétrica e análise térmica diferencial. A estimativa da quantidade de EDTA funcionalizado as quitosanas foi realizada indiretamente por meio de método adaptado de espectrofotometria de absorção no UV-Vis utilizando ninidrina. Este por sua vez, mostrou que a QPB-EDTA-72h apresenta uma quantidade de EDTA funcionalizado a superfície do polímero maior que as demais sintetizadas, indicando que o maior tempo de funcionalização aumenta o número de grupos aminos modificados. Além disso, a QPB-EDTA-72h possibilitou a finalização da reação em tempos curtos (0,5-120 min) com bons rendimentos isolados (78- 98%), sendo recuperada e reutilizada por 6 ciclos. De modo geral, a QPB-EDTA-72h se apresentou como um bom catalisador heterogeneizado bifuncional reutilizável na reação de condensação de Knoevenagel.