ESTUDO DA REAÇÃO MULTICOMPONENTE DE BIGINELLI APLICANDO OS CONCEITOS DA QUÍMICA VERDE

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Verde

Autores

Clemente Brandão Marques, B. (IFRJ) ; Canuto, A. (INEA) ; Muza Aversa, T. (IFRJ) ; Rodrigues de Almeida, Q.A. (IFRJ)

Resumo

As reações conhecidas como multicomponentes são estratégias, no que diz respeito a busca por transformações eficientes partindo de materiais simples e de fácil acesso. Esses processos vem ganhado cada vez mais interesse acadêmico, econômico e ecológico, estando ligado ao campo da Química Verde, que é o uso de metodologias que reduzam o uso de reagentes, solventes, e que eliminem a geração de produtos ou subprodutos e resíduos prejudiciais. Neste trabalho sintetizou-se produtos oriundos da reação do tipo Biginelli, obtendo produtos em ótimos rendimentos, sem a necessidade do uso de solventes e com tempos de reação que variaram em torno de 10 minutos com o uso de uma fonte alternativa de energia, o micro-ondas. Essas reações são úteis na síntese de compostos com alta complexidade.

Palavras chaves

Química Verde; Reações Multicomponentes; Biginelli

Introdução

A crescente demanda pelo desenvolvimento de métodos ambientalmente seguros e sustentáveis é uma tendência importante tanto no setor produtivo quanto na esfera acadêmica (WILSON et. al 2009; HUTCHINGS, G. J.; 2007). A cada dia é necessário que se tenham pesquisas que estejam fundamentadas nos princípios da Química Verde e estas pesquisas incluem, entre outros, a utilização de materiais de partida atóxicos e oriundos de fontes renováveis, além da escolha apropriada das condições reacionais e da readequação das etapas de tratamento e purificação com o objetivo de diminuir a geração de resíduos prejudiciais ao meio ambiente(ANASTAS, P. T.; WARNER, J. 2000). As reações multicomponentes (RMCs) são métodos de síntese orgânica úteis e eficazes. Suas principais vantagens em relação a metodologias usuais são: os altos rendimentos, conversões, seletividade, facilidade de purificação e o uso de moléculas simples como percussoras, gerando moléculas altamente complexas e importantes na área medicinal(Rogério, K. R. et al. 2016; HUANG et. al 2005; MUTHUSAMY et. al 2004). Elas foram conhecidas a partir de 1850 com a publicação da reação de Strecker (Strecker, A. 1850). Após isso, inúmeras reações foram reportadas, tais como as reações de Hantzsch (Hantzsch,A. 1882),Biginelli (Biginelli, P. 1893), Passerini (Passerini, M. 1921), Ugi (Ugi, I. et al 1959) entre outras(Powner et. al 2012;Jacobine et. al 2011) (Figura 1). O Objetivo deste trabalho é o estudo e melhoramento das RMCs do tipo Biginelli, utilizando os conceitos da Química Verde, a partir de reações que não usem solventes, com o uso de aditivos mais eficientes, diminuição do tempo reacional com o uso de uma fonte alternativa de energia, o micro-ondas e ainda aumentando o rendimento destas importantes reações.

Material e métodos

Na primeira etapa deste trabalho foi feito o levantamento bibliográfico necessário para o estudo das reações multicomponentes. O Objetivo desta etapa era a escolha das reações que seriam modificadas, abrangendo os conceitos da Quimica Verde, discutindo quais os principais pontos que deveriam ser abordados experimentalmente e quais as metodologias que poderiam ser utilizadas para o melhor uso da pratica da química limpa. Na segunda etapa do trabalho, com a reação de Biginelli escolhida para iniciar o estudo, foram elaborados os experimentos com as mudanças necessárias para que essas práticas pudessem ser feitas com o do uso do micro-ondas caseiro. Na terceira etapa, com os experimentos realizados, foi feito um estudo para o descarte e tratamento dos resíduos, quando houvesseβ, já que as reações em micro-ondas geram poucos ou quase nenhum resíduo. Foram sintetizados di-hidropirimidinonas a partir de aldeídos aromáticos, ureia, um composto β-dicarbonilado, sem a necessidade do uso de solventes, em um metodologia “one pot”. Testou-se ainda o uso de um catalisador barato e eficiente para este tipo de reação, o cloreto de amônio (NH4Cl).

Resultado e discussão

As reações descritas ocorreram de 5 a 10 minutos em micro-ondas e seus resultados e a comparação dos mesmos com a literatura disponível estão na tabela a seguir (Figura 2). Na literatura, reações semelhantes foram conduzidas sob refluxo à 100°C em tempos que variam de 2 a 3h, os rendimentos obtidos foram medianos e foram utilizados ainda aditivos e solventes (Marques et. al 2012). Em nosso trabalho os rendimentos obtidos com o uso do micro-ondas sem o uso de aditivo e qualquer solvente são bons e quando utilizado NH4Cl em 40%mol como aditivo de baixo custo e fácil manipulação, os rendimentos são ótimos. O uso da fonte alternativa de energia utilizada nesse trabalho, foi importante, reduzindo consideravelmente os tempos de reação. Todos os produtos foram analisados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-MS), com fragmentos condizentes com a estrutura dos produtos esperados. E ainda, infra vermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C, apresentando dados que corroboram com as estruturas propostas para os produtos obtidos. Foi possível a realização de procedimentos que originaram uma menor quantidade de produtos potencialmente tóxicos ao meio ambiente, com altos rendimentos e sem a necessidade do uso de solventes.

Reações Multicomponentes descobertas no século XIX e XX


Reações estudadas e sua comparação com os dados da literatura

Conclusões

As reações multicomponente do tipo Biginelli propostas neste trabalho, foi uma ferramenta extremamente útil na síntese de compostos com alta complexidade estrutural, sendo de grande importância na obtenção de compostos bioativos. Esse tipo de reação estudada é de grande utilidade na síntese de fármacos já encontrados no mercado. A Química verde é um enorme desafio para aqueles que procuram aplicar os seus princípios, seja na indústria, educação ou pesquisa. Os desafios trazidos por essa prática criaram grandes oportunidades para a descoberta e aplicações de novas tecnologias químicas.

Agradecimentos

Cnpq, IFRJ, INEA

Referências

ANASTAS, P. T.; WARNER, J. Green Chemistry: Theory and Practice. Oxford University Press: Great Britain, cap. 9, p. 94-95, 2000.

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