Síntese de Hidrazonas a partir de Metodologia Verde

ÁREA

Química Orgânica

Autores

Miranda de Farias, P.H. (UFPE) ; Medeiros de Lima Filho, N. (UFPE)

RESUMO

Hidrazonas são uma classe de substâncias formadas comumente pela reação de condensação de aldeídos ou cetonas com a hidrazina. Por ser um grupo funcional muito empregado no desenvolvimento de fármacos, sua síntese vem sendo realizada em todo o mundo. Atualmente, a síntese de hidrazonas é convencionalmente realizada em um meio com solvente orgânico, podendo ser eles etanol, tetra-hidrofurano (THF), diclorometano, (metilsufinil)metano, dentre outros. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver uma síntese de hidrazonas mais verde, por meio de uma reação de sulfato de hidrazina e um aril aldeído, em meio aquoso. Os rendimentos variaram de 74-98%. A pureza foi observada por cromatografia em camada delgada e a estrutura confirmada por meio de análises de RMN de ¹H e ¹³C.

Palavras Chaves

Hidrazina; Hidrazona; Química Verde

Introdução

A química verde vem se debruçando em diversas áreas a fim de tornar os processos menos agressivos ao ser humano e ao meio ambiente. O conceito de química verde tem como base 12 pilares [LENARDÃO, et al, 2003], entretanto, muitas das substâncias de importância comercial continuam sendo sintetizados por rotas pouco preocupadas com o meio ambiente. Convencionalmente, as hidrazonas são obtidas por meio de uma reação de condensação entre a hidrazina e uma carbonila, podendo esta ser de um grupo aldeído ou cetona [ARRUDA, et al, 2020]. No entanto, essas metodologias utilizam-se de solventes orgânicos, como etanol, Tetra-hidrofurano,diclorometano, (metilsufinil)metano, dentre outros. Além disso, após a reação, o posterior tratamento pode incluir outros processos para purificação, como extração, cristalização ou separação por cromatografia em coluna, gerando, assim, resíduos da síntese. Essa classe de substâncias vem sendo sintetizada em todo mundo devido a alguns fatores fundamentais, como vasta atividade biológica, facilidade de síntese e resistência à hidrolise [GUIMARÃES, et al, 2017]. Há diversos relatos de grupos hidrazonas com atividades antifúngica, anti-inflamatória, antiviral, antidepressiva, para o combate da tuberculose, antioxidante, antileshmania, bioestimulantes dentre outros [GUIMARÃES, et al, 2017; SOUZA, et al, 2020; MOREIRA, FINGE e OLHER, 2019]. Tendo em vista todas essas aplicações, e levando em consideração o nível de toxicidade da síntese e dos seus processos posteriores, é fundamental realizar uma rota sintética para esta classe de substâncias de forma mais verde. A síntese desenvolvida nesse trabalho se contrapõe às metodologias convencionais por se preocupar com os seguintes aspetos: prevenção, síntese de produtos menos perigosos, solventes e auxiliares mais seguros, busca pela eficiência de energia, minimização da formação de derivados e química intrinsecamente segura para a prevenção de acidentes.

Material e métodos

Para a realização do trabalho, foi utilizado água destilada, sulfato de hidrazina (MERCK, >99%), brometo de tetrapropilamônio, TPAB, (MERCK, >99%), benzaldeído (SIGMA ALDRICH, >97%), p-clorobenzaldeído (SIGMA ALDRICH, >97%), p- hidroxibenzaldeído (MERCK, >98%) e uma chapa agitadora. Em um balão de fundo redondo, foram adicionados 2 equivalentes do sulfato de hidrazina (2mmol, 0,260g) e 10 ml de água destilada. Esse sistema foi posto em agitação magnética até a solubilização do sal da hidrazina. Posteriormente, foi adicionado o catalisador de transferência de fase, o TPAB, 0,1 equivalente (0,1mmol, 0,0266g). Após a dissolução do catalisador, foi adicionado 1 equivalente do respectivo aldeído (1mmol). Após a adição lenta do aldeído, o tempo de 30 minutos de reação foi medido. O precipitado foi filtrado a vácuo, e lavado com água destilada. O precipitado foi então seco e armazenado para as posteriores caracterizações. Para todos os produtos obtidos foram feitas cromatografias de camada delgada, com o eluente numa proporção de 8:2 (Hexano:Acetato de etila), a fim de verificar a pureza do produto.

Resultado e discussão

A figura 1 ilustra o esquema reacional e os rendimentos dos respectivos produtos. Pode-se observar um bom rendimento para essa nova metodologia em um curto tempo de reação. De acordo com o mecanismo reacional, o ataque nucleofílico dos pares de elétrons da hidrazina à carbonila foi facilitada por substituinte que contém um efeito mesomérico positivo, a hidroxila. Esse grupamento, na posição 4, adiciona, por ressonância, mais elétrons ao anel aromático que, por ressonância, deixa a carbonila mais suscetível ao ataque nucleofílico. Em contrapartida, como o efeito indutivo do substituinte cloro é negativo, ele retira elétrons do anel aromático. Isso torna, devido a sua posição no carbono 4, a carbonila menos reativa, fazendo com que o rendimento da reação seja menor. Como o aldeído não é muito solúvel em água, foi adicionado o catalisador TPAB, Figura 2, para fazer essa transferência das moléculas entre a parte solúvel e a insolúvel, fazendo com que a reação aconteça. Ao observar os espectros de RMN de próton, pode-se observar os picos e seus deslocamentos bem definidos nos hidrogênios dos anéis aromáticos, entre 7-8 ppm, o hidrogênio derivado da carbonila em um deslocamento de 8,5 ppm e os hidrogênios derivados do nitrogênio da hidrazina.

Esquema reacional e seus respectivos rendimentos


Estrutura do catalisador TPAB

Conclusões

O desenvolvimento dessa nova metodologia de síntese apresentou bons rendimentos para a formação de hidrazonas, variando de 74% até 98%, dependendo da substituição do anel aromático. O presente método mostrou-se ser de fácil replicação, pois não há tratamento posterior a síntese. Essa facilidade de purificação, apenas lavar com água destilada, é um fator importante e sugere que essa metodologia seja mais verde e tem um tempo de obtenção do produto final de forma mais rápida.

Agradecimentos

À professora Ivani Malvestiti e ao laboratório de metodologia e síntese (LMS) pela disposição dos equipamentos para realizar a pesquisa. Ao Departamento de Química Fundamental da UFPE, pelas análises.

Referências

GUIMARÃES, D. G. et al. Investigação do Potencial Biológico de Hidrazonas Obtidas Sinteticamente na Última Década (2006-2016): Uma Revisão Sistemática. 2017.

SOUZA, Débora Caroline Marques de et al. Síntese, atividade antileshmania e citotóxica de hidrazonas derivadas de aldeídos naturais. Química Nova, v. 43, p. 50-57, 2020.

ARRUDA, Isabella Elias et al. PREPARAÇÃO DE HIDRAZONA E N-ACILIDRAZONA USANDO FÁRMACOS COMERCIAIS COMO REAGENTES: AULAS PRÁTICAS DE SÍNTESE DE COMPOSTOS BIOATIVOS. Química Nova, v. 43, p. 642-648, 2020.

MOREIRA, Gabrieli Almeida; FINGE, Aline; OLHER, Vanessa Guimarães. SINTESE DE HIDRAZONAS E N-ACILHIDRAZONAS POTENCIALMENTE BIOESTIMULANTES EM ZEA MAYS. 2019.

LENARDÃO, Eder João et al. " Green chemistry": os 12 princípios da química verde e sua inserção nas atividades de ensino e pesquisa. Química Nova, v. 26, p. 123-129, 2003.