Formação do complexo de inclusão entre linalol e ciclodextrinas

Abstract

O objetivo deste trabalho foi o estudo da formação do complexo de inclusão da fragrância linalol em ciclodextrinas. O linalol é uma substância empregada como fixador de perfumes, que possui alta volatilidade e é fracamente solúvel em água. As ciclodextrinas utilizadas neste trabalho foram as naturais, a-, ß-, e y-ciclodextrina, e uma ciclodextrina modificada, a hidroxipropil- ß -ciclodextrina. Após o estudo da viabilidade teórica da capacidade das ciclodextrinas em formar complexos de inclusão com o linalol, observou-se que apenas a a-CD não apresentava a capacidade de incluir o linalol em sua cavidade. As constantes de estabilidade, determinadas pelo diagrama de solubilidade de fases, foram 281,96 M-1; 423,61 M-1 e 286,97 M-1, para os sistemas linalol/?-CD, linalol/?-CD e linalol/HPß-CD, respectivamente. Os diagramas de solubilidade de fases também mostraram que a solubilidade do substrato aumentou linearmente com o incremento da concentração de CD, sugerindo a formação de complexo de 1:1 (linalol:CD), para todos os sistemas estudados. O cálculo da eficiência de formação do complexo de inclusão mostrou que para a ß-CD uma em cada quatro moléculas de ß-CD em solução forma complexo solúvel em água com linalol. A HPß-CD apresentou maior probabilidade de inclusão que a ß-CD (1 em cada 3 moléculas). A ?-CD foi a que apresentou maior probabilidade de formação de complexo de inclusão com a fragrância (57%), ou seja, 1 em cada 2 ou 3 moléculas formam complexo. Os complexos de inclusão foram preparados pelo método de co-precipitação, nas proporções molares de 1:1 e 1:2 (linalol:CD), e caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Prótons (RMN-H1), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Termogravimetria (TGA) e Termogravimetria Derivativa (DTG). Estas técnicas confirmaram a formação do complexo de inclusão entre linalol e CDs. A análise de decomposição térmica permitiu presumir que o processo de decomposição da ß-CD, da ?-CD, da HPß-CD e de seus respectivos complexos são reações simples de primeira ordem. Concluiu-se também que, comparando os complexos de inclusão realizados com a ß-CD, a energia de ativação do suposto complexo de razão molar de preparação de 1:1 é maior que a energia de ativação do complexo de razão molar de preparação de 1:2; já para os complexos de inclusão realizados com a HPß-CD o resultado indicou o inverso. Apesar da ?-CD apresentar melhor eficiência de complexação com o linalol, comparando-se com as outras CDs, o complexo de inclusão preparado com ß-CD apresentou melhores resultados na caracterização dos produtos por FT-IR, DSC, TGA e DTG; além disso, do ponto de vista econômico, a ß-CD apresenta vantagem sobre as demais, pois é a ciclodextrina com menor valor comercial, isto é menor preço em relação às demais

The objective of this work was to study the complexation of linalool fragrance in cyclodextrins. The used fragrance was linalool, a substance applied as a fixer perfumes, that has high volatility and is weakly dissolvable in water. The natural cyclodextrins used in this work was a-, ß- and ?-cyclodextrin, and the modified cyclodextrin hydroxypropyl-ß-cyclodextrin. After study the theorist viability of the cyclodextrins’ capacity to form inclusion complexes with linalool, was observed that only the a-CD doesn’t have capacity to include linalool in its cavity. The stability constants, that was determined using the phase-solubility diagram, were 281,96 M-1; 423,61 M-1 e 286,97 M-1, to the systems linalool/?-CD, linalool/?-CD and linalool/HP ß -CD, respectively. The phase-solubility diagrams also showed that the substract’s solubility presents a linear increase with the CD concentration’s increase, suggesting formation of a 1:1 complex (linalool:CD), to all the systems. The complexation efficiency showed that to the ß-CD one in each four molecules of ß-CD in solution form dissolvable complex in water with linalool. The HPß-CD showed bigger probability of complexation than ß-CD (1 in each 3 molecules). The ?-CD showed the biggest probability to form inclusion complexes with the fragrance (57%), that is, 1 in each 2 or 3 molecules form complexes. viii The inclusion complexes were prepared by co-precipitation method, in molar rates 1:1 and 1:2 (linalool:CD), and characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Nuclear Magnetic Resonance (RMN-H1), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Derivative Thermogravimetric Analisis (DTA). These thecniques confirmed the inclusion complex formation between linalool and cyclodextrins. The thermal decomposition analysis permitted to presume that the process of decomposition of the ß-CD, ?-CD, HPß-CD and their respective complexes are simple first-order reactions. It was concluded also that, comparing the inclusion complexes prepared with ß-CD, the activation energy of the supposed complex in molar rate of 1:1 is bigger than the activation energy of the complex in molar rate of 1:2; the results for the inclusion complexes prepared with HPß-CD showed the inverse. Even though the ?-CD showed better complexation efficiency with linalool, compared with the others CDs, the inclusion complex prepared with ß-CD showed better results in the characterization of the products by FT-IR, DSC, TGA e DTG; besides, from the economic point of view, ß-CD has the advantage of the others, because it is the cyclodextrin with smaller price in the market