Síntese de propionato de benzila via catálise heterogênea assistida por pervaporação

Abstract

Visando apresentar uma alternativa aos processos convencionais de síntese de ésteres, este trabalho teve como objetivo a obtenção de propionato de benzila, importante precursor de aromas para diversas aplicações, via emprego de catalisador ambientalmente amigável montmorilonita K10 (MMT) modificada com Cu2+ e comparação dos resultados com resina de troca iônica comercial, Amberlyst-15. Além disso, a integração da pervaporação usando membrana de PVA também foi estudada como alternativa para aumento da conversão em éster. A MMT modificada não se mostrou como um catalisador promissor na síntese do propionato de benzila, nas condições reacionais utilizadas por esse trabalho, devido às baixas conversões obtidas. Entretanto, mais estudos são requeridos a fim de maximizar a troca de cátions entre a argila e o metal. Amberlyst-15 promoveu uma conversão de 91% em 24 h, com razão molar entre ácido e álcool de 1:3 a 70 °C, sendo assim, escolhida para testes acoplando o sistema de pervaporação ao reator. Uma membrana seletiva de PVA reticulada com glutaraldeído foi sintetizada e utilizada na pervaporação em reações de esterificação para síntese do propionato de benzila. A integração de processos foi responsável pelo aumento em 316% da conversão de ácido propiônico, atingindo-se uma conversão de 98% em 8 h foi encontrada, comparando com sistema sem pervaporação. A integração da pervaporação ao reator se apresentou versátil e com grande potencial para a síntese de propionato de benzila.

Abstract: As an alternative to conventional ester synthesis processes, this work aimed to obtain benzyl propionate, an important precursor of aromas for various applications, using an environmentally friendly catalyst montmorillonite K10 (MMT) modified with Cu2+ and comparison of the results with commercial ion exchange resin, Amberlyst-15. In addition, the integration of pervaporation using PVA membrane was also studied as an alternative to increase the ester conversion. The modified MMT did not show to be a promising catalyst for the synthesis of benzyl propionate, in the reaction conditions used in this study due to the low conversions obtained. However, further studies are required in order to maximize the cation exchange between clay and metal. Amberlyst-15 promoted a conversion of 91% in 24 h, with a molar ratio between acid and alcohol of 1:3 at 70 °C, thus being chosen for tests coupling the pervaporation system to the reactor. A selective membrane of PVA cross-linked with glutaraldehyde was synthesized and used in pervaporation in esterification reactions for the synthesis of benzyl propionate. Process integration was responsible for a 316% increase in propionic acid conversion, reaching a conversion of 98% in 8 h, compared to a system without pervaporation. The integration of pervaporation to the reactor proved to be versatile and with great potential for the synthesis of benzyl propionate.