ISOMERIZAÇÃO DO b-PINENO CATALISADA POR ARGILA ESMECTÍTICA ATIVADA

Antoninho Valentini¹ (PG), Edson Luiz Foletto² (PG), Luismar Marques Porto² (PQ),

Luiz Fernando Dias Probst¹ (PQ)

¹ Departamento de Química - QMC

² Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos - EQA

Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC

Caixa Postal 476 - 88040-900, Florianópolis, SC

Palavras-chave: b-pineno, esmectita, isomerização.

O b-pineno é um monoterpeno encontrado na natureza em quase todas as plantas e amplamente empregado na obtenção de aromas e fragrâncias. Reage na presença de um catalisador ácido gerando uma variedade de isômeros tais como a-pineno, canfeno, limoneno, entre outros em menor proporção. Um produto de importância industrial é o canfeno, que é um intermediário da síntese da cânfora, usada principalmente como ingrediente na preparação de produtos farmacêuticos, como repelentes de traças, aromatizantes, flavorizantes e em uma variedade de produtos de consumo [1]. Muitos estudos da izomerização, principalmente do a-pineno, com o uso de diversos tipos de catalisadores têm sido reportados na literatura [2] visando a seletividade do canfeno. Alguns trabalhos da cinética da reação envolvendo o a-pineno em fase líquida são abordados [2,3], entretanto foi observada a carência de estudos cinéticos da reação de isomerização do b-pineno, em fase gasosa.

No presente trabalho teve-se por objetivo obter dados cinéticos quantitativos da reação de isomerização do b-pineno a a-pineno, canfeno e limoneno, utilizando como catalisador, argila esmectítica proveniente da Província de Mendoza, Argentina.

O catalisador foi preparado utilizando-se uma amostra de argila esmectítica natural como material de partida. A argila previamente seca e moída foi peneirada até se obter frações menores que 200 mesh (0,075mm); sua ativação foi realizada utilizando-se uma relação argila/ácido (m/m) igual a 1/10. O material foi agitado em solução de ácido sulfúrico na concentração de 20 % em peso, a 90 °C durante 3,5 horas. Após, foi lavado com água destilada até não se observar reação de sulfatos com cloreto de bário nos filtrados. O material foi posto para secar a 55 °C e moído novamente até passar totalmente por peneira 200 mesh. A composição química do catalisador, obtida por fluorescência de raio-X, foi de 72,47 % SiO₂, 14,80 % Al₂O₃, 0,15 % CaO, 3,49 % Fe₂O₃, 0,64 % K₂O, 0,66 % MgO, 0,29 % Na₂O, 0,41 % TiO₂ e 7,09 % H₂O.

O teste catalítico foi realizado em fase gasosa a pressão atmosférica num reator diferencial de leito fixo e fluxo contínuo, acoplado a um cromatógrafo (SHIMADZU GC-14B), coluna CBP1, detetor de ionização de chama, através de uma válvula de injeção de seis vias. Para o levantamento do dados cinéticos, ativou-se previamente a amostra catalítica (0,0034 g) a 115 °C sob fluxo de N₂ (20 cc/min). A conversão reacional manteve-se abaixo de 13 %, sendo as mesmas obtidas após a reação ter atingido o estado estacionário.

Figura 1: (A) Variação da conversão de b-pineno em função do fator tempo; e (B) relação de Arrhenius das velocidades iniciais (V₀) para os diferentes isômeros.

Observou-se, a partir dos dados de conversão inicial, que a seletividade em canfeno é superior a 55 %, sendo a conversão de b-pineno de 100%, a 98 ºC e fator tempo igual a 25 gh/mol. Após 12 horas de reação, o estado estacionário foi atingido com 40 % de conversão do reagente, com a seletividade em canfeno de 40 %. Os valores de energia de ativação aparente (Ea) para a-pineno, canfeno e limoneno foram 29,2 kj/mol, 25,6 kj/mol e 20,3 kj/mol respectivamente. Observou-se uma variação da seletividade relativa para os produtos da reação com o aumento do tempo de contato, sendo a seletividade para o canfeno acrescida com o tempo de contato.

1 – Kirk, R.E. and Othmer, D.F. Encyclopedia of Chemical Technology, 3^a Ed., v. 22, John Wiley & Sons, New York, 1983, 709-762, 1983.

2 – Findik, S., Gündüz, G. J. Am. Oil Chem. Soc., v. 74, n. 9, 1145-1151, 1997.

3 – López, C. M., Machado, F. J. et al, Appl. Catal. A: Gen., 173, 75-85, 1998.

CAPES