Desidratação de frutose visando produtos de interesse industrial utilizando pirocloro de ácido antimônico (H3O)2Sb2O6·nH2O
DOI:
https://doi.org/10.33414/rtyc.49.37-46.2024Palavras-chave:
5-Hidroximetilfurfural, Pirocloro, BiomassaResumo
Pirocloro (H3O)2Sb2O6·nH2O (H2Sb) foi sintetizado tratando óxido de antimônio (III) (Sb2O3) com peróxido de hidrogênio (H2O2), para ser avaliado na desidratação de frutose a 5-hidroximetilfurfural (HMF) em sistema bifásico FA/ FO (H2O/MIBK:2butanol). Os testes catalíticos foram realizados em reator tubular de vidro (15 mL) com fio de Teflon. O reator foi carregado com 1,5 ml de solução concentrada de frutose (30% p/p), 3,5 ml de solvente extrator MIBK: 2 butanol (7:3) e 50 mg de catalisador. O objetivo foi estudar o efeito de fatores como tempo de reação e temperatura na formação do produto de interesse, alcançando uma conversão de substrato de 93% e um rendimento de HMF de 79%, após 90 min de reação a 120 °C. Mais importante ainda, este sistema catalítico foi muito eficiente, alcançando um elevado rendimento de HMF, superior aos relatados quando se utilizam soluções concentradas de frutose (30% p/p). Portanto, o pirocloro H2Sb apresenta-se como um catalisador muito promissor para a obtenção de HMF através de transformações de carboidratos a partir de biomassa.
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Referências
Alonso, J. A., Mayer, S., Falcón, H., Turrillas, X. & Fernández-Díaz, M. T. (2017). Potassium disorder in the defect pyrochlore KSbTeO6: A neutron diffraction study. Crystals, 7(1), 1–7. https://doi.org/10.3390/cryst7010024
Busca, G. (2007). Acid catalysts in industrial hydrocarbon chemistry. Chemical Reviews, 107(11), 5366–5410. https://doi.org/10.1021/cr068042e
Chávez, M. (2019). La biomasa: fuente alternativa de combustibles y compuestos químicos. Anales de Química - RSEQ, 115(5), 399–407. http://analesdequimica.com/115-5/1155-chavez.pdf
Darriet, B., Rat, M., Galy, J. & Hagenmuller, P. (1971). Sur quelques nouveaux pyrochlores des systemes MTO3 WO3 et MTO3 TeO3 (M = K, Rb, Cs, Tl; T = Nb, Ta). Materials Research Bulletin, 6(12), 1305–1315. https://doi.org/10.1016/0025-5408(71)90129-2
García-Serna, J., Piñero-Hernanz, R. & Durán-Martín, D. (2022). Inspirational perspectives and principles on the use of catalysts to create sustainability. Catalysis Today, 387(November 2021), 237–243. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2021.11.021
Hu, Y., Li, H., Hu, P., Li, L., Wu, D., Xue, Z., Hu, C. & Zhu, L. (2022). Promoting the production of 5-hydroxymethylfurfural from high-concentration fructose by creating micro-reactors in a mixed solvent. Green Chemistry, 25(2), 661–670. https://doi.org/10.1039/d2gc04295a
Hu, Y., Li, H., Hu, P., Li, L., Wu, D., Xue, Z., Zhu, L. & Hu, C. (2022). Probing the effects of fructose concentration on the evolution of humins during fructose dehydration. Reaction Chemistry and Engineering, 8(1), 175–183. https://doi.org/10.1039/d2re00324d
Johana, S., Alvarado, D., Jelissa, G., Maldonado, Z., Alfonso, G., Briones, B. & Moreira-mendoza, C. A. (2023). Revista Colón Ciencias , Tecnología y Negocios. 10, 53–73.
Knyazev, A. V., McZka, M. & Kuznetsova, N. Y. (2010). Thermodynamic modeling, structural and spectroscopic studies of the KNbWO6-KSbWO6-KTaWO6 system. Thermochimica Acta, 506(1–2), 20–27. https://doi.org/10.1016/j.tca.2010.04.009
Lima, J. P. V., Campos, P. T. A., Paiva, M. F., Linares, J. J., Dias, S. C. L. & Dias, J. A. (2021). Dehydration of Fructose to 5-Hydroxymethylfurfural: Effects of Acidity and Porosity of Different Catalysts in the Conversion, Selectivity, and Yield. Chemistry (Switzerland), 3(4), 1189–1202. https://doi.org/10.3390/chemistry3040087
Martins, G. V. A., Berlier, G., Bisio, C., Coluccia, S., Pastore, H. O. & Marchese, L. (2008). Quantification of brønsted acid sites in microporous catalysts by a combined FTIR and NH3-TPD study. Journal of Physical Chemistry C, 112(18), 7193–7200. https://doi.org/10.1021/jp710613q
Mayer, S. F., Falcón, H., Dipaola, R., Ribota, P., Moyano, L., Morales-delaRosa, S., Mariscal, R., Campos-Martín, J. M., Alonso, J. A. & Fierro, J. L. G. (2020). Dehydration of fructose to HMF in presence of (H3O)xSbxTe(2-x)O6 (x = 1, 1.1, 1.25) in H2O-MIBK. Molecular Catalysis, 481(January 2019). https://doi.org/10.1016/j.mcat.2018.12.025
Mayer, S. F.; Falcón, H.; Fernández Díaz, M. T.; Alonso, J. A.(2019). REVISIÓN ESTRUCTURAL POR SXRD Y NPD DEL ÓXIDO Sb3O6.5. XV Reunión Anual de La AACr, 70.
Michel, C., Groult, D. & Raveau, B. (1973). Sur de nouveaux pyrochlores ASbWO6 (A = K, Rb, Cs, Tl). Materials Research Bulletin, 8(2), 201–210. https://doi.org/10.1016/0025-5408(73)90173-6
Murillo, P., Emperatriz, S., Galán, L. & Enrique, J. (2020). Desarrollo sostenible y oportunidad de aprendizaje de las biorrefinerías: Una alternativa de la biomasa. Revista de Ciencias Sociales, XXVI(2), 401–413.
Nie, Y., Hou, Q., Bai, C., Qian, H., Bai, X. & Ju, M. (2020). Transformation of carbohydrates to 5-hydroxymethylfurfural with high efficiency by tandem catalysis. Journal of Cleaner Production, 274, 123023. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123023
Parry, E. P. (1963). An Infrared Study of Pyridi. Journal of Catalysis, 2, 371–379.
Pereira, A. P., Woodman, T. J. & Chuck, C. J. (2021). An integrated biorefinery to produce 5-(hydroxymethyl)furfural and alternative fuel precursors from macroalgae and spent coffee grounds. Sustainable Energy and Fuels, 5(23), 6189–6196. https://doi.org/10.1039/d1se01142a
Roa, D., Arevalo, A. & Garcia Alejandre, J. (2023). Valorización de la biomasa por medio de catálisis homogénea. TECNOCIENCIA Chihuahua, 17(2), e1200. https://doi.org/10.54167/tch.v17i2.1200
Román-Leshkov, Y., Chheda, J. N. & Dumesic, J. A. (2006). Phase modifiers promote efficient production of hydroxymethylfurfural from fructose. Science, 312(5782), 1933–1937. https://doi.org/10.1126/science.1126337
Sleight, A. W., Zumsteg, F. C., Barkley, J. R. & Gulley, J. E. (1978). Acentricity and phase transitions for some AM2X6 compounds. Materials Research Bulletin, 13(11), 1247–1250. https://doi.org/10.1016/0025-5408(78)90216-7
Sonsiam, C., Kaewchada, A., pumrod, S. & Jaree, A. (2019). Synthesis of 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) from fructose over cation exchange resin in a continuous flow reactor. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 138(February), 65–72. https://doi.org/10.1016/j.cep.2019.03.001
Woodward, P. M., Sleight, A. W., Du, L. S. & Grey, C. P. (1999). Structural Studies and Order-Disorder Phenomenon in a Series of New Quaternary Tellurates of the Type A2+M4+Te6+O6 and A1+2M4+Te6+O6. Journal of Solid State Chemistry, 147(1), 99–116. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8183
Zuo, M., Wang, X., Jia, W., Zhu, Y., Zeng, X. & Lin, L. (2022). Efficient 5-hydroxymethylfurfural synthesis from carbohydrates and food wastes in aqueous-natural deep eutectic solvent (A-NADES) with robust Al2O3 or Al(OH)3. Fuel, 326(March), 125062. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125062
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