Síntese de uréia enriquecida com o isótopo 13C e/ou 15N

Abstract

No presente trabalho foi sintetizada a 13 CO(15 NH 2) 2 , enriquecida em 13 C e/ou 15 N, a partir da reação entre 13 CO, 15 NH 3 , S e CH 3 OH (meio líquido), sob baixa pressão e temperatura, com simultânea produção de H 2 S. A reação ocorreu em reator de aço inoxidável, revestido internamente com politetrafluoretileno. Inicialmente, adicionou-se S no interior do reator. Na sequência, esse foi fechado e, sob pressão reduzida (10-3 MPa) e temperatura de 4 ºC, transferiu-se o CH 3 OH, H 2 S, 15 NH 3 e 13 CO. Logo após, o reator foi colocado em um sistema de aquecimento (100 ºC), sob agitação mecânica. Ao final do tempo de reação (150 minutos), desligou-se o aquecimento e o reator foi resfriado (± 25 ºC). Os gases resultantes do processo de síntese como 15 NH 3 e H 2 S foram recuperados em soluções de H 2 SO 4 e H 2 O 2 :NaOH. Em seguida, abriu-se o reator e removeu-se a mistura (13 CO(15 NH 2) 2 , CH 3 OH e S) que foi submetida a procedimentos (filtração à vácuo, purificação química (CH 3 COCH 3) e físicoquímica (resinas catiônica e aniônica)) para retirada de impurezas. Após, a 13 CO(15 NH 2) 2 foi cristalizada (50 ºC) e realizaram-se análises físico-químicas (teor (%) de N, ponto de fusão (ºC), teor (%) de biureto, análise multielementar (mg/kg)), microbiológicas (bactérias, fungos e leveduras) e isotópicas (% em átomos de 13 C e/ou 15 N). As análises isotópicas foram realizadas em um espectrômetro de massas ATLAS-MAT, modelo CH4 (determinações absolutas), com admissão de amostras já convertida na forma gasosa. Desta forma, a obtenção do 13 CO 2 e 15 N 2 foi realizada utilizando o método via seca, onde a amostra de 13 CO(15 NH 2) 2 foi oxidada com CuO à 550 ºC em tubos de vidro (borossilicato), sob vácuo. Em seguida, os gases (15 N 2 , 13 CO 2 e H 2 O), foram conduzidos por uma linha sob baixa pressão (10-3 MPa), acoplada "on line" ao sistema de admissão do espectrômetro. Esse procedimento tem a finalidade de eliminar as impurezas (interferências isobáricas) e vapor de H 2 O, utilizando-se da criogenia, admitindo-se o 13 CO 2 e/ou 15 N 2 ao espectrômetro para análise. Com o sistema proposto, envolvendo a reação entre 15 NH 3 , 13 CO e S (6.13, 1,12 e 1,28 g, respectivamente), tendo ainda, 40 mL de CH 3 OH e 40 mg de H 2 S, foi possível obter, em média, 1,96 g de 13 CO(15 NH 2) 2 (rendimento de 81,97 %). O processo completo, por batelada, demanda de oito a nove horas, dependendo da fonte isotópica. A 13 CO(15 NH 2) 2 sintetizada apresentou boa qualidade físico-química (46,2 % de N, ponto de fusão de 132,5 ºC, 0,55 % de biureto e teor (mg/kg) de elementos abaixo da concentração permitida pelo órgão fiscalizador) e microbiológica (< 10 UFC/g para bactéria, fungos e leveduras). Os resultados obtidos das determinações isotópicas de N e/ou C (% em átomos de 15 N e/ou 13 C) indicam a viabilidade do método analítico, não sendo verificada interferência nos níveis isotópicos. A utilização do sistema "on line" acoplado ao espectrômetro de massa proporcionou maior velocidade analítica e facilidade no preparo das amostras par...