Estudo comparativo de sistemas de epoxidação do óleo de soja

Abstract

Óleos vegetais representam uma fonte renovável interessante para a produção de produtos químicos úteis e novos materiais. Todavia, sua reatividade necessita ser melhorada pela introdução de outras funcionalidades nas moléculas de ácidos graxos. Assim, uma variedade de reações químicas e bioquímicas tem sido realizadas para convertê-los em produtos de maior valor agregado. Entre estas reações, a epoxidação tem um papel importante. Usualmente os processos que têm sido utilizados para preparar óleos vegetais epoxidados envolvem ácidos peroxicarboxílicos, especialmente o ácido peracético devido à sua disponibilidade, baixo custo e razoável estabilidade à temperatura ambiente. No entanto, este processo é demorado, apresenta baixa seletividade, tem riscos associados com seu manuseio em escala industrial e, também, envolve problemas ambientais de efluentes. No presente trabalho, a epoxidação do óleo de SOJa foi investigada usando três diferentes sistemas: o sistema catalítico bifásico metiltrioxorênio(MTO)-CH2Clv1-h02, o sistema catalítico VO(acac)2/hidroperóxido de terc-butila e o sistema estequiométrico tricloroacetonitrila(TCAN)-CH2Ch/H202. As reações foram realizadas em diferentes condições (temperatura, tempo e proporção de reatantes). Os óleos de soja epoxidados foram caracterizados pelas análises titulométricas padrão (índice de iodo, oxigênio oxirânico e índice de peróxido), pelas técnicas espectroscópicas (IV, RMN de 1H and 13C) e por viscosidade. Os melhores resultados (conversão, grau de epoxidação e seletividade) foram obtidos para o sistema MTO-CHzCh/H202. A estabilidade do óleo de soja epoxidado guardado em diferentes coi)dições foi acompanhada durante 29 dias. A melhor condição encontrada foi quando o produto foi guardado no escuro e à baixa temperatura.

Vegetable oils represent an interesting renewable source for the production of useful chernicals and new materiais. Nevertheless, their reactivity needs to be enhanced by the introduction of additional functionalities into the fatty acid molecules. Therefore a variety of chemical and biochernical reactions have been used for their conversion to value-added products. Among those reactions, the epoxidation plays an important role. Usually the processes that have been used to prepare epoxidized vegetable oils involve peroxycarboxylic acids, specially the peroxyacetic acid because of its easy availability, Iow price and reasonable stability at ordinary temperature. Nevertheless, this process is time consuming, presents a low selectivity, has hazards associated with handling peroxyacids in industrial scale and also involves effluent problems. In the present work, the epoxidation of the soybean oi! was investigated using three different systems: the catalytic biphasic methyltrioxorhenium(MTO)-CH2Ch/H20z system, the catalytic VO(acac)z/terc-butylhydroperoxide system and the stoichiometric trichloroacetonitrile(TCAN)-CH2C}z/H20 2 system. Reactions were carried out under different conditions (temperature, time, and reactant proportions). The epoxidized soybean oils were characterized by standard titration analyses (iodine value, oxyrane oxygen, and acid value), by spectroscopic techniques (IR, 1H and 13C NMR) and by viscosimetry. The best results (conversion, epoxidation degree, and selectivity) were obtained with the methyltrioxorhenium system. The stability of the epoxidized soybean oil kept under different conditions was followed during 29 days. The best condition tumed out to be keeping the oil in the dark and at low temperature.