Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Verde
TÍTULO: SÍNTESE DE DERIVADOS AZALACTÔNICOS EMPREGANDO RADIAÇÃO DE MICRO-ONDAS
AUTORES: Rosa, M.F. (UNIOESTE) ; Soder, M.N. (UNIOESTE) ; Vieira, R.F. (UNIOESTE) ; Araujo, A.G. (UNIOESTE) ; Lobo, V.S. (UTFPR)
RESUMO: Este trabalho relata a síntese de derivados azalactonicos empregando radiação de micro-ondas de um aparelho de uso doméstico. A metodologia utilizada consistiu em misturar intimamente ácido hipúrico, um aldeído aromático, anidrido acético, em quantidade reduzida, e um catalisador (acetato de cálcio ou acetato de sódio) e submetê-los a radiação de micro-ondas por no máximo cinco minutos. Os resultados obtidos foram muito satisfatórios, com rendimentos variando de 30% a 90%. Apesar da metodologia clássica de Plöchl-Erlenmeyer também apresentar bons rendimentos, o tempo necessário de reação por este método é de no mínimo duas horas, e o work-up da reação demorado. Este experimento demonstra a potencialidade da técnica na síntese orgânica e em especial a síntese de heterociclos.
PALAVRAS CHAVES: quimica verde; heterociclos; oxazolonas
INTRODUÇÃO: O desenvolvimento tecnológico proporcionou aos químicos orgânicos sintéticos o emprego de novas metodologias que tornaram as reações mais rápidas,limpas e com a minimização da utilização de solventes.
A partir da década de 80,com os artigos pioneiros de Gedye et al. (1986) e Giguere et al. (1986),que utilizaram fornos de micro-ondas domésticos para a irradiação,o número de trabalhos que utilizam esta radiação eletromagnética em síntese orgânica cresceu quase exponencialmente.
Os benefícios mais comuns da utilização da radiação de micro-ondas são:
a) reações muito mais rápidas,freqüentemente na escala de poucos minutos; b) alto grau de pureza dos produtos,devido principalmente ao curto tempo de residência em altas temperaturas e c) rendimentos geralmente melhores,obtidos em tempos menores,com produtos mais puros e com menor utilização de solventes,tornando as reações mais limpas, seguras e fáceis de fazer (LOUPY, 2004).
Uma das áreas que mais tem se beneficiado com a utilização da radiação de micro-ondas é a síntese de heterociclos,em especial aqueles que apresentam ação farmacológica (WATHEY et al.,2002; BOUGRIN;LOUPY;SOUFIAOUI,2005; MAVANDADI;PILOTTI,2006). Dentre os heterociclos de interesse do nosso grupo estão as azalactonas (ROSA;SAVARIZ,2005; ROSA,LOBO,SAVARIZ,2007),obtidas pelo método clássico de Plöchl-Erlenmeyer. Na literatura existem poucos registros da síntese desta família de compostos utilizando radiação de micro-ondas com bons rendimentos em curtos períodos de tempo (PAUL et al.,2004; CHANDRASEKHAR et al.,2007; CONWAY et al.,2009). Estes resultados nos encorajam a tentar iniciar no curso de Química da Unioeste a linha de pesquisa em síntese orgânica utilizando metodologias ambientalmente amigáveis
MATERIAL E MÉTODOS: A reação de Plöchl-Erlenmeyer é o método clássico de síntese de azalactonas. Ela se processa pela mistura de uma glicina N-acilada (ácido hipúrico ou acetilglicina), um aldeído aromático, anidrido acético e acetato de sódio (ou cálcio).O ácido hipúrico e a acetilglicina empregados neste trabalho foram sintetizados no nosso laboratório de acordo com os métodos descritos na literatura (FURNISS et al., 1989). Os aldeídos (3-carboxaldeídoindol, 4-nitrobenzaldeído, 4-(N,N-dimetilamino)benzaldeído, 4-metoxibenzaldeído e benzaldeído),anidrido acético, acetato de sódio e acetato de calcio eram todos grau PA e foram utilizados sem purificações adicionais. A proporção molar dos reagentes (glicina N-acilada:aldeído:anidrido acético:acetato) foi de 1:1,1:20:0,2. Os reagentes sólidos foram previamente pulverizados, e em seguida pesados. Em um béquer de 100 mL os reagentes foram reunidos e misturados intimamente com auxílio de um bastão de vidro. O aquecimento em micro-ondas (ESMALTEC EM19) foi realizado em intervalos de 1 minuto até o tempo total de 5 minutos. Visualmente pode-se acompanhar o progresso da reação pela alteração da coloração do produto.Após o resfriamento do meio reacional foi adicionado água e clorofórmio, o produto foi extraído e seco com sulfato de sódio anidro. Todos os produtos foram submetidos a cromatografia em camada fina (CCF), tendo como eluente uma mistura de acetato de etila:hexano (2:1). No caso da acetilglicina foi necessária uma etapa de cromatografia em coluna (kieselgel 0,05-0,2 mm) empregando-se a mesma mistura eluente para maior purificação do produto. Os produtos foram caracterizados por ponto de fusão, espectroscopia nas regiões do infravermelho médio (Nicolet Magna IR) e ultravioleta-visivel (Shimadzu 1601PC).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Até o momento foram preparados cinco derivados azalactônicos, representados na Tabela 1 abaixo.
Todas as reações foram realizadas empregando-se a potencia 350W (50% da potencia nominal do forno), e apresentaram rendimentos que variaram de bons a ótimos (50% a 90%), com exceção do produto AZA15, cujo rendimento foi de 30%. Entretanto tentativas anteriores de se obter este derivado não apresentou rendimento detectável.
Todos os produtos foram caracterizados por ponto de fusão, que apresentaram valores compatíveis com os constantes na literatura e por espectroscopia na região do infravermelho, apresentando bandas características do anel azalactônico (C=O 1782-1795 cm-1; C=N 1639-1651 cm-1; =C-H 3039-3064 cm-1).
Os espectros de absorção foram obtidos em solvente orgânico apolar (n-hexano ou tolueno) e todos apresentaram banda intensa variando da região próxima do visível ao visível(375 nm - AZA8; 457 nm - AZA2).
Todos os produtos apresentaram intensa fluorescência, mesmo quando observados na cromatografia em camada fina, por este motivo estão sendo repurificados para se obter os espectros de fluorescência.
Novos derivados estão sendo sintetizados por esta metodologia e também serão estudadas as suas propriedades fotofísicas, visando a aplicabilidade destes derivados como sondas fluorescentes.
Figura 2
Espectros de absorção de alguns derivados azalactonicos
Tabela 1
Derivados azalactonicos sintetizados e seus respectivos Rf's (AcOEt-hexano 2:1)
CONCLUSÕES: O método de síntese de azalactonas empregando radiação de micro-ondas apresentou-se como uma ótima alternativa para a síntese desta classe de compostos heterocíclicos quando comparado ao método clássico de Plöchl-Erlenmeyer, visto que as reações são rápidas, apresentam bom rendimento e o work-up é de fácil realização. A redução do tempo reacional e da quantidade de solvente empregada caracterizam esta metodologia como ambientalmente amigável (environmental friendly).
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem o auxílio financeiro dado pela UNIOESTE (bolsa IC para Mariane Soder) e a Fundação Araucária.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BOUGRIN, K.; LOUPY, A.; SOUFIAOUI, M. Microwave-assisted solvent-free heterocyclic chemistry. J. Photochem. Photobiol. C, vol. 6, pp. 139-167, 2005.
CHANDRASEKHAR, S.; KARRI, P. Erlenmeyer azlactone synthesis with aliphatic aldehydes under solvent-free microwave conditions. Tetrahedron Lett., vol. 48, pp.785-786, 2007.
CONWAY, P. A.; DEVINE, K.; PARADISI, F. A simple and efficient method for the synthesis of Erlenmeyer azlactones. Tetrahedron, vol. 65, pp.2935-2938, (2009).
GEDYE, R.; SMITH, F.; WESTAWAY, K.; ALI, H.; BALDISERA, L.; LABERGE, L.; GIGUERE, R. J.; BRAY, T. L.; DUNCAN, S. M.; MAJETICH, G. Application of commercial microwave ovens to organic synthesis. Tetrahedron Lett., vol. 27, pp. 4945-4948, 1986.
LOUPY, A. Solvent-free microwave organic synthesis as an efficient procedure for green chemistry. C. R. Chimie, vol. 7, pp. 103-112, 2004.
MAVANDADI, F.; PILOTTI, A. The impact of microwave-assisted organic synthesis in drug discovery. DDT, vol. 11, pp. 165-174, 2006.
PAUL, S.; NANDA, P.; GUPTA, R.; LOUPY, A. Calcium acetate catalyzed synthesis of 4-arylidene-2-phenyl-5(4H)-oxazolones under solvent-free conditions. Tetrahedron Lett., vol. 45, pp. 425-427, 2004.
ROSA, M. F.; SAVARIZ, F. C. Síntese e estudo da fotoestabilidade de derivados azalactônicos encapsulados em b-ciclodextrina Eclet. Quim., vol. 30, p. 75-81, 2005.
ROSA, M. F.; LOBO, V. S.; SAVARIZ, F. C. Fotodegradação da 4-((4-N,N-dimetilamino)-benzilideno)-2-fenil-oxazolona em diferentes solventes orgânicos. Acta Sci. Technol., vol. 29, p. 2007.
WATHEY, B.; TIERNEY, J.; LIDSTRÖM, P.; WESTMAN, J. The impact of microwave-assisted organic chemistry on drug discovery, DDT, vol. 7, pp. 373-380, 2002.