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Título: Cachaça como solvente alternativo em reações multicomponentes
Título(s) alternativo(s): Cachaça as an alternative solvent in multicomponent reactions
Autor : Carvalho, Fabiana Moreira de
Lattes: https://lattes.cnpq.br/5065510865666232
Primeiro orientador: Thomasi, Sérgio Scherrer
Primeiro membro da banca: Bellete, Barbara Sayuri
Segundo membro da banca: Silva, Maria Cristina
Palavras-chave: Cachaça
Solventes alternativos
Reações multicomponentes
Síntese orgânica
Catálise
Alternative solvents
Multicomponent reactions
Organic synthesis
Catalysis
Data da publicação: 3-Out-2024
Agência(s) de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal do Nível Superior (CAPES)
Referência: CARVALHO, Fabiana Moreira de. Cachaça como solvente alternativo em reações multicomponentes. 2024. 82 p. Dissertação (Mestrado Acadêmico) – Universidade Federal de Lavras, Programa de Pós-Graduação em Agroquímica, Lavras, 2024.
Resumo: A cachaça é uma bebida alcoólica amplamente conhecida, utilizada na preparação de diversos drinks. Ela é produzida por meio da destilação do mosto fermentado da cana-de-açúcar, em um processo dividido em três etapas: fração cabeça, fração coração e fração cauda. As frações cabeça e cauda são descartadas, frequentemente direcionadas à produção de etanol. Esse contexto histórico reflete a importância da cana-de-açúcar na economia brasileira, sendo uma das primeiras indústrias globalizadas. Os principais componentes da cachaça são água e etanol, mas ela também contém outros elementos que influenciam seu sabor e aroma, como compostos heterocíclicos. Estudos têm mostrado que a cachaça e sua fração cabeça podem ser usadas como solventes em sínteses industriais, destacando seu potencial econômico e ambiental. Compostos heterocíclicos, que contêm heteroátomos na cadeia carbônica, são relevantes na química orgânica e na pesquisa de novos fármacos. Neste trabalho, o objetivo foi produzir compostos como 1,4-diidropiridina, 3,4-diidropirimidinona e hexaidroquinolina, utilizando diferentes solventes: etanol absoluto, acetonitrila (solventes convencionais), fração cabeça de cachaça e cachaça (solventes alternativos). Também se investigou o uso do nitrato de bismuto pentahidratado como catalisador. As sínteses foram realizadas por meio de reações multicomponentes (RMCs), onde os reagentes foram misturados em um único frasco reacional com o solvente e catalisador sob refluxo. Os reagentes utilizados incluíram aldeído aromático, acetoacetato de etila e acetato de amônio para a 1,4-diidropiridina; aldeído aromático, acetoacetato de etila, cicloexa-1,3-diona e acetato de amônio para a hexaidroquinolina; e aldeído aromático, acetoacetato de etila e uréia para a 3,4-diidropirimidinona. A caracterização dos produtos foi realizada por calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN de 1H e 13C) e espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados mostraram que as sínteses usando fração cabeça de cachaça e cachaça como solventes foram bem-sucedidas, com a presença de precipitados e resultados de caracterização satisfatórios. A metodologia otimizada favoreceu a produção da hexaidroquinolina com melhores rendimentos. Notou-se que os rendimentos obtidos com solventes alternativos superaram os de solventes convencionais. O uso de 0,4% de nitrato de bismuto pentahidratado como catalisador foi eficaz. A fração cabeça de cachaça se destacou como uma alternativa ambientalmente vantajosa, oferecendo rendimentos superiores ao etanol. Embora ainda haja espaço para pesquisas sobre as condições ideais das reações, os resultados indicam que os componentes da cachaça influenciam diretamente o rendimento das RMCs, evidenciando seu potencial na indústria química. A possível utilização da cachaça e sua fração cabeça como solvente alternativo em sínteses orgânicas no Brasil, onde a produção de cana-de-açúcar representa 45,72% da produção global, não apenas reduz custos ao substituir o etanol absoluto, mas também promove impactos sociais e econômicos positivos, valorizando a cultura local e aproveitando um resíduo frequentemente descartado, fortalecendo assim comunidades e práticas sustentáveis.
Abstract: Cachaça is a widely known alcoholic beverage used in the preparation of various drinks. It is produced through the distillation of fermented sugarcane must, in a process divided into three stages: the head fraction, the heart fraction, and the tail fraction. The head and tail fractions are discarded, often directed towards ethanol production. This historical context reflects the importance of sugarcane in the Brazilian economy, being one of the first globalized industries. The main components of cachaça are water and ethanol, but it also contains other elements that influence its flavor and aroma, such as heterocyclic compounds. Studies have shown that cachaça and its head fraction can be used as solvents in industrial syntheses, highlighting their economic and environmental potential. Heterocyclic compounds, which contain heteroatoms in the carbon chain, are relevant in organic chemistry and in the research of new pharmaceuticals. The objective of this work was to produce compounds such as 1,4-dihydropyridine, 3,4-dihydropyrimidinone, and hexahydroquinoline using different solvents: absolute ethanol, acetonitrile (conventional solvents), and head fraction of cachaça and cachaça (alternative solvents). The use of bismuth nitrate pentahydrate as a catalyst was also investigated. Syntheses were conducted through multicomponent reactions (MCRs), where the reagents were mixed in a single reaction flask with the solvent and catalyst under reflux. The reagents used included aromatic aldehyde, ethyl acetoacetate, and ammonium acetate for 1,4-dihydropyridine; aromatic aldehyde, ethyl acetoacetate, cyclohexanone, and ammonium acetate for hexahydroquinoline; and aromatic aldehyde, ethyl acetoacetate, and urea for 3,4-dihydropyrimidinone. Product characterization was performed using differential scanning calorimetry (DSC), nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H and 13C NMR), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). The results showed that the syntheses using head fraction of cachaça and cachaça as solvents were successful, evidenced by the presence of precipitates and satisfactory characterization results. The optimized methodology favored the production of hexahydroquinoline with better yields. It was noted that yields obtained with alternative solvents surpassed those with conventional solvents. The use of 0.4% bismuth nitrate pentahydrate as a catalyst proved effective. The head fraction of cachaça stood out as an environmentally advantageous alternative, offering yields superior to ethanol. Although there is still room for research on the optimal conditions for these reactions, the results indicate that components of cachaça directly influence the yield of MCRs, demonstrating its potential in the chemical industry. The potential use of cachaça and its head fraction as an alternative solvent in organic syntheses in Brazil, where sugarcane production accounts for 45.72% of global output, not only reduces costs by replacing absolute ethanol but also promotes positive social and economic impacts, enhancing local culture and utilizing a frequently discarded byproduct, thereby strengthening communities and sustainable practices.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59540
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções:DAE - Administração - Mestrado (Dissertações)



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