Modificação Química da Poliacrilonitrila com Grupos Imidazol

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
Modificação Química da Poliacrilonitrila com Grupos Imidazol Assistida
por Micro-ondas
Hallan Bruno M. A. Gomes (PG), Ayres G. Dias (PQ), Pedro Ivo C. Guimarães (PQ)*
*[email protected]
Programa de Pós-Graduação em Química/Departamento de Química Orgânica - Instituto de Química, Universidade do
Estado do Rio de Janeiro (UERJ) - Rua São Francisco Xavier, 524, Pavilhão Haroldo Lisboa da Cunha, sala 406,
Maracanã, Rio de Janeiro/RJ, CEP: 20559-900, Tel (21) 2334-7848.
Palavras Chave: Polímeros, micro-ondas, imidazol, modificação química de polímeros.
Introdução
Polímeros contendo anéis heterocíclicos, como o
imidazol, possuem um grande interesse comercial e
científico devido ao seu emprego em diversas
áreas1. Esses polímeros podem ser obtidos pela
modificação química de polímeros comerciais como
a poliacrilonitrila (PAN)2. Geralmente, esse tipo de
reação é realizada por aquecimento convencional
(térmico), e mais recentemente, a irradiação por
micro-ondas (MO) também começou a ser utilizada
como fonte de energia para esse por nosso grupo
de pesquisa3. Nesse trabalho foi estudada a
modificação química da PAN comercial com
etilenodiamina sob ativação de P2S5, empregando
como fonte de aquecimento a irradiação de MO. A
Figura 1 mostra a reação de obtenção do
copolímero de poliacrilonitrila e 2-vinil-imidazol
assistida por MO.
Figura 1 - Síntese do copolímero de PAN e 2-vinilimidazol assistida por MO
Resultados e Discussão
Em um tubo de 10 mL para reação em MO,
foram adicionados 7 mL de uma solução de dimetilsulfoxido contendo 90 mg de PAN, 0,01 mL de
etilenodiamina e 0,2 mg de P2S5. As quantidades
dos reagentes foram calculadas visando uma incorporação de 10% de grupos imidazol ao polímero. A
reação foi conduzida em vaso fechado e sob
agitação magnética, em um reator de micro-ondas
Discover CEM, a 70, 80 e 90ºC, por tempos entre 5
e 20 min e na potência especificada de 50 W. Após
a reação, a mistura foi adicionada a 100 mL de água
gelada, centrifugada a 3.000 rpm por 10 min e os
produtos, após filtragem, secos em estufa a 50ºC
por 24 h. Os produtos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR).
A pressão reacional se manteve em todas as
reações entre 2 e 5 psi.
36a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química
Os copolímeros obtidos apresentaram aspectos
ligeiramente amarelados, totalmente diferentes da
PAN original. Seus espectros de FTIR (Figura 2)
foram similares, apresentando bandas em 3436 cm-1
referentes ao estiramento da ligação N-H existentes
no heterocíclico, em 1635 cm-1, correspondentes
aos estiramentos das ligações C=N do anel do
imidazol e bandas em 953 cm-1 e 764 cm-1 devido à
deformação da ligação C-H para fora do plano do
anel heterocíclico.
74,1
73
72
771
71
541
70
952
69
68
1295
1141
67
66
2940
1632
1373
65
64
63
1739
1237
62
%T
1043
61
2244
1455
60
59
58
57
56
3436
55
54
53
52
51
50
49,3
4000,0
3600
3200
2800
2400
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
450,0
cm-1
Figura 2 - Espectro de FTIR do copolímero obtido
A reação de obtenção desses copolímeros
assistida por MO foi conduzida em um tempo
reacional muito inferior (48 h) e há temperaturas
inferiores ao do aquecimento térmico (120ºC), o que
se mostrou como uma vantagem dessa nova tecnologia, evitando a degradação do polímero. Entretanto, não foi observada uma diferença significativa
nas massas e rendimentos das reações assistidas
por MO em diferentes condições reacionais.
Conclusões
Pelos resultados, verificou-se que a PAN foi
modificada com grupos imidazol de forma eficiente
empregando irradiação de MO e com vantagens
sobre o método térmico.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao LQB/UFRJ e a FAPERJ
pelo apoio financeiro.
____________________
1
Pekel, N.; Rzaev, Z. M. O.; Güven, Macromol. Chem. and Phy., 2004,
205, 1088.
2
Huang, M. R.; Li, X. G; Li, S. X.; Zhang, W. Reactive & Functional
Polymers, 2004, 59, 53.
3
Oliveira, E. A. F. Modificação química da poliacrilonitrila com
grupos tetrazol assistida por micro-ondas. Dissertação de Mestrado,
2011, Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ).