Síntesis de bajo impacto ambiental de levulinatos con aplicación en pinturas antiincrustantes

Abstract

La fijación y crecimiento de micro y/o macroorganismos sobre estructuras sumergidas (incrustaciones biológicas o biofouling) fabricadas por el hombre suele interferir con sus actividades causando pérdidas económicas importantes [1]. Para ello se sintetizaron compuestos de la familia de los levulinatos (ésteres del ácido levulínico o 4-oxopentanoico) mediante procesos de bajo impacto ambiental para la formulación y elaboración de pinturas antiincrustantes marinas alternativas a las actualmente empleadas (que contienen cobre).

Los levulinatos se prepararon en diferentes condiciones, utilizando métodos tradicionales y métodos de bajo impacto ambiental que involucraron el uso de catalizadores ácidos recuperables y reutilizables, así como también la calefacción por medio de microondas.

La preparación de los ésteres de menor peso molecular (de etilo, propilo, isopropilo, butilo, secbutilo, pentilo e isopentilo) se llevó a cabo mediante un proceso convencional descripto en la literatura empleando ácido sulfúrico concentrado como catalizador sobre una mezcla de ácido levulínico y exceso de alcohol; Para llevar a cabo el aislamiento se evaporó el exceso de alcohol en rotavapor, luego se disolvió el residuo en diclorometano y se neutralizó con solución de bicarbonato de sodio 5% y luego con agua. El extracto orgánico se secó con Na₂SO₄ anhidro y se evaporó el solvente en rotavapor.

Para el caso de los levulinatos de una mayor complejidad (de octilo, bencilo, 2-fenoxietilo, tetradecilo y octadecilo), se empleó un heteropoliácido de estructura Preyssler másico (PWMo). La reacción se llevó a cabo en tolueno como solvente y la relación ácido levulínico/alcohol fue de 2:1. Finalizada la reacción se filtró el catalizador y se neutralizó con solución de bicarbonato de sodio 5%, y posteriormente con agua; finalmente se secó con Na₂SO₄ anhidro y se evaporó el tolueno en rotavapor.

Con el objetivo de obtener procedimientos más amigables con el medio ambiente se estudió para la reacción de ácido levulínico y 1-butanol un procedimiento que utilizó un catalizador ácido con estructura de Preyssler, reemplazando además el calentamiento térmico con el empleo de radiación con microondas para reducir los tiempos de reacción. Los análisis de los rendimientos se llevaron a cabo por cromatografía gaseosa.