Uma pesquisa inovadora no Instituto Max Planck transformou a segurança química ao desenvolver um novo protocolo de síntese que combina etapas para prevenir acúmulos de produtos químicos perigosos, reduzindo assim os riscos de explosão e os custos de produção. Crédito: SciTechDaily.com
A indústria química tem utilizado uma reação com produtos químicos explosivos há mais de 100 anos – agora os cientistas de Mülheim descobriram uma alternativa mais segura.
Explosões e envenenamento. Lesões graves e até mortes. Na história da indústria química, ocorreram repetidos acidentes, às vezes fatais, muitas vezes causados por produtos químicos perigosos e explosivos necessários para determinadas reações.
Os sais de arildiazônio, usados há 140 anos, são esses produtos químicos. São muito reativos e, portanto, extremamente úteis para a produção de outros compostos – corantes, por exemplo. No entanto, a elevada reactividade significa que os sais de arildiazónio isolados não são muito estáveis e podem, portanto, reagir involuntariamente e por vezes de forma explosiva. Em 23 de dezembro de 1969, ocorreu uma explosão particularmente grave envolvendo estes produtos químicos na Ciba AG em Basileia. Um prédio foi destruído e pedaços pesados do reator voaram pelo ar. Três trabalhadores perderam a vida e 31 ficaram gravemente feridos. Apesar desses relatos horríveis, o trabalho continua com os sais de arildiazônio.
Inovações em Segurança Química
Uma equipe liderada pelo Prof. Tobias Ritter, diretor do Instituto Max Planck de Kohlenforschung, conseguiu agora tornar a química arriscada com sais de arildiazônio significativamente mais segura. O Protocolo de Mülheim não só torna a utilização destes compostos menos perigosa, mas também abre potencialmente oportunidades para o desenvolvimento de novas reações.
“Normalmente, o uso dos sais de diazônio ocorre em duas etapas: primeiro você isola ou acumula o sal de diazônio, que é perigoso, e depois o converte no produto desejado em uma segunda etapa. Em nosso projeto, combinamos as duas etapas de síntese e chegamos ao produto desejado sem acumular o sal de diazônio, o que reduz significativamente o risco de explosão”, explica Tim Schulte, aluno de doutorado do grupo de Tobias Ritter.
Javier Mateos (esquerda), Tim Schulte e Tobias Ritter discutem seu projeto no laboratório. Crédito: Gombert/MPI KOFO
Novos métodos de síntese e suas implicações
Tradicionalmente, os sais de arildiazônio são sintetizados a partir de anilinas com nitroso ácido, ou com compostos de nitrito, uma reação que sofreu pouca inovação ao longo dos anos. A reação deve ser realizada em baixas temperaturas (abaixo de 5 °C) porque os sais de arildiazônio são instáveis em temperaturas mais altas. No entanto, Javier Mateos, pesquisador de pós-doutorado do grupo, e Tim Schulte descobriram um novo método que permite a presença de diferentes nucleófilos na mistura reacional.
A nova estratégia baseia-se na utilização de um processo natural, a redução de nitratos, que é realizado nas plantas. Os pesquisadores conseguiram imitar o processo natural em um tubo de ensaio e combiná-lo com a química do aril diazônio para desenvolver um método de síntese mais seguro. Desta forma, as limitações acima mencionadas associadas aos métodos tradicionais, tais como a sensibilidade à temperatura e a necessidade de ácidos fortes, podem ser evitadas.
Como os investigadores combinam vários passos no seu novo protocolo, não surgem grandes concentrações da substância perigosa. E isso não foi tudo que os cientistas de Mülheim descobriram: “Para o nosso método de síntese, utilizamos produtos químicos que são utilizados em grandes quantidades nas indústrias de fertilizantes e combustíveis e, portanto, são baratos”, diz Tim Schulte. Isso poderia tornar a rota de síntese extremamente interessante para empresas da indústria química, pois significa menores custos de produção.
“A solução para o problema poderia, na verdade, ter sido encontrada há 100 anos, mas a reação, tal como foi descoberta agora, provavelmente não teria sido planeada da mesma forma”, diz Tobias Ritter. “A combinação de produtos químicos que acaba por produzir bons resultados foi descoberta por acaso enquanto trabalhávamos noutro projeto”, revela Javier Mateos. Embora os reagentes utilizados sejam conhecidos há muito tempo, o seu potencial para a química do diazónio tinha sido simplesmente ignorado até agora.
O novo método também é interessante cientificamente porque novas abordagens químicas podem agora ser buscadas, o que não seria facilmente possível com o método clássico devido ao alto risco de explosão e instabilidade das conexões.
Referência: “A redução de nitrato permite uma química mais segura do arildiazônio” por Javier Mateos, Tim Schulte, Deepak Behera, Markus Leutzsch, Ahmet Altun, Takuma Sato, Felix Waldbach, Alexander Schnegg, Frank Neese e Tobias Ritter, 25 de abril de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.adn7006
