Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Verde
TÍTULO: Emprego do conceito da química verde e do catalisador KF/Al2O3 nas sínteses das gem-dicloroaziridinas.
AUTORES: Meirelis, F.P. (EEL-USP) ; Forcelini, A.B. (EEL-USP) ; Barboza, J.C.S. (EEL-USP) ; Serra, A.A. (EEL-USP)
RESUMO:
As reações de síntese orgânica devem ser guiadas pelo conceito da química
verde.
Está no âmbito da Química Verde estudar estratégias para minimizar problemas com
o meio ambiente, minimizando o uso de solventes orgânicos, maximizando o
rendimento, diminuindo o tempo, empregando temperatura ambiente.
Iminas foram preparadas na ausência de solventes orgânicos com bons rendimentos
e em 5 minutos. A partir de algumas iminas, gem-dicloroaziridinas foram
sintetizadas sob sonicação e sob agitação, com rendimentos entre 89 á 96%,
utilizando como catalisador o KF/Al2O3 que não agride o ambiente.
PALAVRAS CHAVES: gem-dicloroaziridinas; KF/Al2O3; Iminas
INTRODUÇÃO: As reações de síntese orgânica têm se transformado num alvo de preocupação
ambiental. O desenvolvimento do conceito da Química Verde e seus doze princípios
agem como guia para as novas práticas da atividade química, em laboratório ou
escala industrial (ANASTAS et al., 2000). O desenvolvimento do trabalho pauta-se
dentro dos princípios da Química Verde.
O ultra-som é um tipo de transferência de energia a ser abordada, o efeito das
ondas ultra-sonoras é importante em reações em meio aquoso e bifásico, pois há
aumento do rendimento, das velocidades de reações (LENARDÃO et al., 2003),
redução do tempo de reação e da quantidade de catalisadores (ou eliminação
destes), e substituição de grande parte de solventes orgânicos por água (BARBOZA
et al., 1992; FERNANDES et al., 2007).
O foco deste trabalho é a síntese de compostos nitrogenados, em especial de
iminas e gem-dicloroaziridinas. Iminas são compostos obtidos a partir de reações
entre aminas primárias e aldeídos ou cetonas (Figura 1).
As iminas são importantes intermediários para a síntese de produtos
farmacêuticos (SAMUELSSON, 1992).
As gem-dicloroaziridinas são precursores importantes na preparação de composto
com atividade farmacológica; possuem a função orgânica aziridina, caracterizada
por um ciclo heterogêneo de três membros, que contem dois átomos de carbono e um
de nitrogênio.
As gem-dicloroaziridinas foram preparadas a partir da reação das iminas com
diclorocarbeno, preparado in situ a partir do clorofórmio, em presença de
KF/Al2O3 (Figura 2).
O intuito deste trabalho é contribuir com a propagação e a utilização dos
conceitos da Química Verde e, neste sentido, o escopo é estudar a síntese de
iminas e gem-dicloroaziridinas.
MATERIAL E MÉTODOS: Em todas as reações de iminas foram utilizados reagentes na sua forma comercial
(PA). Em um balão de fundo redondo de 50mL, munido de agitador magnético,
colocou-se 5mmol de amina e 5mmol de aldeído e deixou reagir por 5 minutos à
temperatura ambiente, sob agitação magnética. O desaparecimento das aminas foi
acompanhado por cromatografia de camada fina (CCF), utilizando como eluente
isoexano e acetato de etila (10mL:1mL). Foram observados o consumo da amina e a
formação da imina correspondente. Como revelador, foram utilizados luz
ultravioleta e vapores de iodo. Os produtos foram analisados por ressonância
magnética nuclear (RMN) de próton e carbono 13 apt. Para calcular os rendimentos
foram comparados os sinais de próton do aldeído e da imina sintetizada, a área
desses sinais foi integrada e a partir de uma regra de três calculou-se a
proporção de reagentes e obteve-se o rendimento da reação.
As gem-dicloroaziridinas foram sintetizadas sob sonicação (banho de ultra-som) e
sob agitação,nas mesmas proporções. Em um balão de fundo redondo de 50mL,
atmosfera inerte, colocou-se 5mmol da imina, 3mL de acetonitrila e
adicionou lentamente 1,5mmol de clorofórmio. Deixou reagir por 90 minutos
sob agitação e 30 minutos sob sonicação. O desaparecimento das iminas também
foi acompanhado por CCF, utilizando como eluente isoexano e acetato de etila
(10mL:1mL). Os produtos foram analisados por RMN e seus rendimentos calculados
conforme descrito anteriormente, para as iminas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A primeira etapa do processo consistiu na preparação das iminas a partir da
reação de uma amina primária e composto carbonilado na ausência de solventes,
conforme proposto por Cho e Kang (CHO, KANG, 2005). Embora a preparação das gem-
dicloroaziridinas possa ser realizada sem a necessidade de isolar a imina,
optou-se por isola-las, para determinar o rendimento desta etapa por
espectrometria de RMN. As iminas, N-fenilfenilmetanimina, N-
benzilfenilmetanimina, N-fenilfurilmetanimina, N-furfurilidenofurfurilimina, N-
fenil-(4-metoxi)metanimina e N-benzil-(4-metoxifenil)metanimina foram obtidas
com rendimentos entre 75 e 97%, na ausência de solvente e em curto espaço de
tempo. Abdel-Magid e colaboradores (ABDEL-MAGID et al., 1996) prepararam a N-
fenilfenilmetanimina com 90% de rendimento, em aproximadamente 4 horas
empregando como solvente o 1,2-dicloroetano. A mesma imina foi preparada em 5
minutos, sob agitação, à temperatura ambiente e na ausência de solvente.
Os produtos obtidos (iminas) não passaram por purificação para serem utilizados
nas próximas etapas de reação, pois os espectros de RMN (apt) permitiram
concluir que estão praticamente puros.
As gem-dicloroaziridinas, 2,2-dicloro-1,3-difenilaziridina e 2,2-dicloro-3-
benzil-1-fenilaziridina foram preparadas em 90 minutos, sob agitação, empregando
1g de catalisador. Mihara e colaboradores (MIHARA et al., 2005) prepararam a
2,2-dicloro-1,3-difenilaziridina em 90 minutos empregando 2g de catalisador. As
análises por carbono apt permitiram confirmar a formação do produto.
Figura 1
Síntese de Iminas
Figura 2
Dicloroaziridinização de Iminas
CONCLUSÕES: As iminas previamente preparadas, em ausência de solvente orgânico, foram
utilizadas nas sínteses das gem-dicloroaziridinas correspondentes. As reações
foram realizadas em condições brandas como temperatura ambiente, ausência de
solventes, com altos rendimentos.
As gem-dicloroaziridinas também foram preparadas em condições brandas como
temperatura ambiente, redução da quantidade de catalisador e do tempo reação,
especialmente sob sonicação.
Tanto as iminas quanto as gem-dicloroaziridinas sintetizadas foram caracterizadas
por ressonância magnética nuclear de carbono 13 apt (RMN).
AGRADECIMENTOS: Agradeço a CAPES pela bolsa de mestrado e Escola de Engenharia de Lorena (EEL-
USP).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ABDEL-MAGID, A.F.; CARSON, K.G.; HARRIS, B.D.; MARYANOFF, C.A.; SHAH, R.D. 1996. Reductive Amination of Aldehydes and Ketones with Sodium Triacetoxyborohydride. Studies on direct and indirect reductive amination procedures. The Journal of Organic Chemistry, 61:3849-3862.
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FERNANDES, V.S.; BARBOZA, J.C.S.; SERRA, A.A. 2007. Sonochemical Formation of Iodohydrin and Epoxide from Cyclohexene. Synthetic Communications, 37: 1433-1436.
LENARDÃO, J.E.; FREITAG, A.R.; BATISTA, F.C.A.; DABDOUB, J.M.; SILVEIRA, C.C. 2003. Os 12 Princípios da Química Verde e sua Inserção nas Atividades de Ensino e Pesquisa. Química Nova, 26: 123-129.
MIHARA, M.; ISHINO, Y.; MINAKATA, S.; KOMATSU, M. 2005. Novel Synthesis of gem-dicloroaziridines from Imines via the KF/Al2O3-Promoted Generation of Dichlorocarbene from Cloroform. The journal of Organic Chemistry, 70:5320-5322.
SAMUELSSON, G. 1992. "Drugs of Natural origin", Swedish Pharmaeutical: Stkholm, 214.