SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE SURFACTANTES A PARTIR DA CELULOSE

Rivelino Verdier Dantas Montenegro (PG), Sandra de Aguiar Soares (PQ)

e Nágila M. P. S. Ricardo (PQ).

Departamento de Química Orgânica e Inorgânica, Universidade Federal do Ceará Campus do PICI, Cx Postal 12200, Fortaleza – Ceará.

palavras-chaves: surfactante, celulose, c.m.c.

Introdução

Surfactantes, ou agentes de superfície ativa, são substâncias que modificam as propriedades superficiais por adsorção preferencial. A maior parte consiste de moléculas assimétricas que possuem duas regiões fisicamente distintas, uma longa cadeia apolar e uma extremidade polar, que atuam de modo a reduzir a diferença de tensão superficial na interface. Grande parte da população está familiarizada com o uso dos surfactantes como agentes de limpeza tais como sabões e detergentes, no entanto é freqüente a sua utilização em processos industriais na preparação de cosméticos, fármacos e produtos alimentícios, além de processos que incluem cromatografia, análise de solos, catálise, etc. Os aspectos econômicos e ambientais exigem, portanto, a preparação de surfactantes que sejam eficientes em sua função e que sejam facilmente degradáveis. Esta preocupação com o meio ambiente é um fator importante que justifica a produção de surfactantes não tóxicos e biodegradáveis. Estes fatores resultaram na preparação de uma nova classe de surfactantes não iônicos denominadas de alquilglicosídeos (AGs). Soluções aquosas destes surfactantes formam agregados e/ou micelas que, ao lado da adsorção, constituem um mecanismo onde os fenômenos interfaciais conferem propriedades emulsificantes que agem diminuindo a tensão superficial. A estreita faixa de concentração acima da qual as soluções de surfactantes mostram uma mudança brusca em suas propriedades é denominada de concentração micelar crítica (c.m.c.) que, entre outros fatores, pode ser afetada pelo tamanho da cadeia hidrofóbica.

Objetivo

Este trabalho tem como objetivo a preparação de surfactantes a partir da celulose (fonte natural renovável) variando-se o tamanho da cadeia hidrofóbica. Para tal fim foram utilizados os seguintes álcoois: octanol, decanol e dodecanol.

Parte Experimental

Materiais. A Celulose de procedência Serva. O octanol da Synth, o Decanol da Prosynth e o Dodecanol da Janssen Chimica. Os demais reagentes de grau analítico foram secos e purificados quando necessário.

Preparação do surfactante. Os procedimentos utilizados na síntese dos surfactantes foram baseados no método utilizado por Ricardo¹. As etapas principais do procedimento incluíram inicialmente a hidrólise, acetilação e brominação da celulose. Posteriormente foi adicionado o álcool correspondente. A hidrólise e acetilação foram realizadas simultaneamente utilizando-se piridina e anidrido acético. O sistema foi aquecido em banho (100 ^oC) sob refluxo por 40 horas seguindo-se das etapas de precipitação, lavagem, purificação e secagem. Na seqüência foi feita a brominação da celulose acetilada utilizando-se de ácido bromídrico saturado (40%) com ácido acético. Após 5 horas de agitação foram realizados os procedimentos de precipitação, filtração e secagem. A acetobromoglicose assim obtida reagiu com o álcool na presença do óxido de prata para dar o acetilalquilglicosídio correspondente. Seguiram-se os procedimentos para a desacetilação, usando-se metóxido de sódio, para finalmente obter-se o alquilglicosídeo em solução. Os surfactantes foram então liofilizados. Vale mencionar que procedimentos cuidadosos, durante as precipitações, filtrações, purificações e secagens, foram indispensáveis na síntese destes compostos. As várias etapas da síntese dos surfactantes foram acompanhadas por FTIR e RMN. Para caracterização destes, além dos métodos espectrométricos citados, utilizou-se medidas de tensão superficial (método do anel de du Noüy), para o cálculo da c.m.c., e análise térmica (DSC).

Resultados e discussão

Foram obtidos os espectros no infravermelho dos produtos resultantes dos vários procedimentos de preparação e síntese dos surfactantes. Analisando-se estes espectros foi possível verificar a eficiência do processo de acetilação através do surgimento da banda em 1750 cm^-1 característica da vibração C=O do grupo acetil e a diminuição das bandas 3000 e 3500 cm^-1 referente às hidroxilas. Os espectros dos surfactantes mostraram os estiramentos próximos de 805 cm^-1 e 1112 característicos da “respiração” do anel glicosídico², indicando que o anel continua preservado na estrutura do surfactante, constituindo a parte hidrofílica do composto. A ausência da banda em 1162 cm^-1, correspondente a ligação glicosídica² C1-O-C4, pode ser uma indicação de que o álcool está ligado a molécula via ligação glicosídica, uma vez rompida a ligação. Na natureza a formação e rompimento das ligações glicosídicas (ex. amido e celulose) são enzimaticamente controladas por glicosidases, fato que é responsável pela biodegradabilidade destes surfactantes. A RNM comprovou a formação dos produtos intermediários. Os deslocamentos esperados para os produtos finais foram mascarados pela presença de ácido acético.

A análise das curvas DSC mostrou que os surfactantes apresentaram pontos de fusão duplos; o primeiro em 58 ºC e o outro em 329 ºC. Este aspecto deve-se à formação de cristais líquidos termotrópicos, que é uma característica de unidades de açúcares ligadas a cadeia de álcoois contendo mais de 6 carbonos.

A tensão superficial (g) de soluções aquosas foi determinada pela medida da força requerida para deslocar o anel de platina da interface líquido-ar. A temperatura do ensaio foi de 30^o C e a g da água foi de 70,60 dyn/cm. Os valores de g encontrados para octil-G, decil-G e dodecil-G foram: 53,74; 49,14 e 40,91 dyn/cm respectivamente. Os valores da c.m.c. correspondentes foram de 0,049, 0,035 e 0,021 moles/L. Este resultado mostrou que o aumento da cadeia hidrofóbica levou à diminuição da tensão superficial e da c.m.c.

Referências bibliográficas

1. Nágila M. P. S. Ricardo, PhD thesis, University of Manchester, UK (1996).

2. R. H. Marchessault and P. R. Sundararajan, The polysaccharides, 2, (1983).

CAPES