Estudos de biopolímeros a base de quitina e quitosana quimicamente transformados para quelação de metais e para a captura e fixação de dióxido de carbono

O presente trabalho descreve modificações estruturais feitas na cadeia lateral do polímero quitosana mediante a N-alquilação com diferentes aldeídos aromáticos, a qual originam bases de Schiff como produtos intermediários, seguido de uma redução com cianoborohidreto de sódio (NaBH3CN). Subsequentemente, reações de acoplamento entre o produto sintetizado N-benzil quitosana e diferentes sais de diazônio foram realizadas para produzir uma nova classe de compostos poli-azóicos a partir deste polímero. Diferentes materiais foram sintetizados para investigar a influencia de diferentes substituintes na complexação de metais e futuros estudos de eficiência biológica. Pela técnica de ressonância magnética nuclear de próton em solução, o grau de substituição dos poli-azo-compostos foi de 46 a 66%. Os compostos foram caracterizados por FT-IR e RMN de 13C no estado sólido e RMN de 15N em solução, que confirmaram a síntese dos derivados poliméricos. Também foi realizado um estudo da interação destes materiais sintetizados com os íons metálicos Cu(II) e Zn(II). Para a caracterização dos complexos, utilizou-se as técnicas de titulação complexométrica, FAAS, MEV, EDS, difratometria de raios X, EPR e TG/DTG. Por titulação complexométrica e FAAS, a quitosana pura mostrou maior capacidade em complexar/adsorver os metais do que seus derivados. A capacidade de adsorver íons Cu(II) foi maior do que íons Zn(II) para todos os compostos. Por MEV e EDS, observou-se que além do cobre coordenado pelos sítios reativos dos materiais, o sal sulfato de cobre foi adsorvido pela superfície polimérica dos mesmos. Assim, foram realizadas reações de complexação utilizando o sal CuCl2.2H2O e os resultados mostraram que esse comportamento não ocorre para este sal. Para os complexos utilizando o sal sulfato de zinco, praticamente não se observa o sal adsorvido na superfície polimérica, devido à baixa capacidade de complexação por esse metal. A difratometria de raios X mostrou uma redução da cristalinidade dos complexos de cobre e zinco formados pela quitosana e o derivado Q1Benzil devido a maior capacidade desses materiais em quelar íons metálicos. Para os complexos de Cu(II) e Zn(II) formados a partir do composto Azo-Anisidina, o índice de cristalinidade aumenta, o que pode estar associado a formação de diferentes ligações de coordenação nesse composto. A formação dos complexos também foi confirmada por espectroscopia Raman. Os espectros de EPR dos complexos de Cu(II) formados a partir do sal CuCl2.2H2O mostram a presença de uma estrutura hiperfina bem resolvida, da mesma forma que foi observado para o complexo Quitosana-CuSO4, na qual a grande maioria dos centros de cobre são monoméricos e provavelmente ligados aos polímeros. As curvas de TG/DTG mostraram que os derivados poliméricos degradam a temperaturas menores que o polímero não modificado, e os complexos com sulfato de cobre apresentaram perfis TG/DTG diferentes dos complexos sintetizados a partir do sal cloreto de cobre. Por fim, tanto a quitosana quanto seus derivados Q1Benzil, Q2Benzil e Q2Benzil utilizando a quitosana de baixo peso molecular se mostraram efetivos na síntese de carbonatos através da captura e fixação de CO2 por estes materiais poliméricos. (AU)