Síntese e estudo das propriedades em meio aquoso do sistema quitosana/vanilina para possível aplicação como biopesticida

Abstract

Vanilina e quitosana são substâncias obtidas a partir de fontes naturais e que apresentam grande potencial no desenvolvimento de biopesticidas. Ambas as substâncias tem efeitos sobre bactérias e formam uma imina através da reação de Schiff. Nosso trabalho visou à formação dessa espécie a fim de que sua liberação pudesse ser controlada pelo pH do meio. Nesse trabalho foi desenvolvida a síntese verde de dois biopesticidas a base de quitosana funcionalizada com vanilina, com duas razões molares entre os grupos reagentes de cada substância: amina, da quitosana, e aldeído, da vanilina. A amostra com razão 1:1 foi chamada de QV1 e com a razão 1:2 chamada de QV2. Os grupos funcionais das amostras sintetizadas foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho (FT-IR) e por ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C em estado sólido. Pela análise de RMN de 13C em estado sólido, picos característicos da quitosana e da vanilina foram identificados em ambas amostras, mas sem a presença do pico relativo ao aldeído em 190 ppm, indicando que esse grupo reagiu com a amina formando uma imina, identificada por um novo pico em 166 ppm. A QV1 teve uma conversão dos grupos amina em imina de 18%, determinada através de RMN de 13C em estado sólido, enquanto o biopesticida sintetizado com a razão 1:2, com excesso de vanilina, teve uma conversão de 46%. Em solução ácida, a vanilina foi liberada de forma mais lenta na presença do surfactante catiônico CTAB. O surfactante formou agregados, identificados por espalhamento de luz dinâmico (DLS), que dificultam a difusão da vanilina no meio, promovendo uma liberação controlada do ingrediente ativo.

Vanillin and chitosan are substances obtained from natural sources and have great potential in the development of biopesticides. Both substances have effects on bacteria and form an imine through the Schiff reaction. Our work aimed at the formation of this species so that its release could be controlled by the pH of the medium. In this work, the green synthesis of two biopesticides based on chitosan functionalized with vanillin was developed, with two molar ratios between the reagent groups of each substance: amine, from chitosan, and aldehyde, from vanillin. The sample with a 1:1 ratio was called QV1 and with a 1:2 ratio called QV2. The functional groups of the synthesized samples were characterized by infrared spectroscopy (FT-IR) and solid-state 13C nuclear magnetic resonance (NMR). By 13C NMR analysis in solid state, characteristic peaks of chitosan and vanillin were identified in both samples, but without the presence of the peak related to aldehyde at 190 ppm, indicating that this group reacted with the amine forming an imine, identified by a new peak at 166 ppm. QV1 had a conversion of amine to imine groups of 18%, determined by 13C NMR in solid state, while the biopesticide synthesized with a 1:2 ratio, with excess vanillin, had a conversion of 46%. In acid solution, vanillin was released more slowly in the presence of the cationic surfactant CTAB. The surfactant formed aggregates, identified by dynamic light scattering (DLS), which hinder the diffusion of vanillin in the medium, promoting a controlled release of the active ingredient.