Metodologias Sintéticas
1. Síntese de aminoálcoois a partir dos seus respectivos aminoácidos utilizando borohidreto de sódio em metanol
2. Redução de ésteres aromáticos e heteroaromáticos utilizando borohidreto de sódio em metanol
3. Reação de Hantzsch livre de solvente na formação de 2-aminotiazol e 2-aminoselenazol
4. Rearranjo utilizando DCC (diciclo-hexil-carbodiimida) e HOBt (hidroxibenzotriazol)
Ao utilizar o DCC (diciclo-hexil-carbodiimida) como agente de acoplamento e HOBt (hidroxibenzotriazol) como catalizador em condições brandas, mas não foram obtidos os produtos de acoplamento. Em vez disso, foi obtido um produto intermediário resultante do acoplamento do aromático com o DCC, que se mostrou bastante estável. Após análise deste produto por difratometria de raio-X foi descoberto que ocorre um rearranjo, resultando na formação de um derivado diciclohexil uréia, como descrito no esquema. Devido a esta reação inesperada decidimos verificar a estabilidade relativa de substâncias homólogas contendo o átomo de nitrogênio em diferentes posições do anel aromático. Com os resultados obtidos concluímos que a reação empregando-se ácidos aromáticos e heteroaromáticos também proporciona a obtenção de N-acil-N,N’-diciclohexil-uréias via uma reação de rearranjo.
5. Reações de ciclização para a obtenção de sistemas tricíclicos
6. Aceleração de reações químicas utilizando ondas ultrassonoras
Sonoquímica é um método de síntese que permite preparar uma grande variedade de materiais, inclusive nanoestruturados, a partir da radiação do ultrassom. As ondas ultrassônicas situam-se no espectro sonoro em freqüências maiores do que aquelas que o ouvido humano pode detectar, ou seja, acima de 20KHz. O mecanismo causando efeitos sonoquímicos em líquidos é o fenômeno da cavitação acústica.
A. Reação em larga escala da epicloridrina
B. Formação do intermediário chave nitroimina utilizado na síntese de diversos derivados da cânfora.
Trabalhos Realizados em Colaboração com Outros Grupos de Pesquisa
Química Verde: Obtenção de compostos de alta complexidade estrutural a partir do furfural
Este trabalho foi realizado em colaboração no laboratório do professor Emannuel Gras (Laboratoire de Chimie de Coordination – Université de Toulouse – França).
Seguindo uma linha de pesquisa que visava o planejamento e a síntese de novos compostos de alta complexidade baseados nos princípios da Química Verde, um estudo realizado a partir do furfural, um dos produtos de maior importância comercial obtido a partir da biomassa, e seus derivados, teve como objetivo a síntese de derivados bicíclicos diidroisobenzofurânicos e diidroisoindólicos.
Poucas metodologias são descritas na literatura para a obtenção desses anéis bicíclicos a partir de aminas ou alcoóis propargílicos, uma vez que anéis furânicos apresentam limitada reatividade frente a reações de Diels-Alder. Todas as metodologias encontradas na literatura baseam-se na utilização de 5-10 equivalentes de terc-butóxido de potássio (t-BuOK) em terc-butanol sob aquecimento (40-85°C). (HAYAKAMA et al., 1985; LEE et al., 1994; WU et al., 1998)
Assim sendo, o estudo objetivou o desenvolvimento de metodologias sintéticas alternativas para a obtenção desses derivados biclíclicos empregando princípios da Química Verde como a utilização de fontes de matéria-prima renováveis, economia de carbono e de energia e prevenção de resíduos. Essa metodologia representaria, dessa forma, uma síntese de rápida conversão de anéis de cinco membros em anéis de seis membros, podendo ser empregada na síntese de compostos de maior importância e complexidade química como os derivados canabinóides.
Foram concluídas as sínteses de cinco derivados biclícicos (A, B, C, D, E) (Figura abaixo) a partir das metodologias desenvolvidas para as reações IMDA empregando princípios da Química Verde, sendo quatro (A, B, C, D) a partir do furfural e derivados, contemplando ainda, dois derivados inéditos na literatura (A e D).
As metodologias desenvolvidas apresentaram vantagens frente às metodologias já descritas na literatura (HAYAKAMA et al., 1985; LEE et al., 1994; WU et al., 1998) empregando alguns princípios da Química Verde dentre elas podemos destacar: o uso de solvente de fonte renovável, o uso de solvente líquido a temperatura ambiente o que possibilitou que as reações fossem mantidas a temperatura ambiente e o uso de menos equivalentes de terc-butóxido de potássio.
Com o intuito de dar continuidade aos estudos de transformação do furfural em derivados isoindólicos realizados pelo grupo Gras (CAILLOT et al., 2013) utilizando a sequência reacional Ugi/Diels-Alder, a síntese de novos derivados foi proposta com o objetivo de comparar a metodologia desenvolvida pelo grupo Gras (Esquema abaixo) com a de utilização de irradiação de micro-ondas para a obtenção desses derivados, uma vez que esta demonstrou ser uma metodologia de rápido e eficiente acesso a sistemas bicíclicos fundidos com o total controle estereoquímico. Assim, a metodologia desenvolvida permitiu também o emprego de princípios da Química Verde, como utilização de fontes de matéria-prima renováveis, economia de carbono e prevenção de resíduos, no acesso a derivados isoindolinônicos através de posterior reação de abertura de anel e rearomatização por desidratação.
Através desse estudo, foi possível confirmar que o uso da irradiação de micro-ondas foi capaz de reduzir significativamente o tempo reacional dessas reações, o que demonstrou que essa metodologia é mais eficiente, em termos de economia energética, que a empregada anteriormente. Porém, foi possível verificar que dependendo do aldeído empregado, condições reacionais mais drásticas como a troca do solvente da reação e o aumento da temperatura, são necessárias para que a reação de Diels-Alder ocorra.
A partir das metodologias empregadas foram obtidos, além do aducto da reação de Ugi 8 a partir do aldeído 2, outros dois derivados (6 e 7) também inéditos na literatura (Esquema e Figura abaixo).
Condições reacionais: Para 6: (a) MeOH, 50°C, 72 horas ou (b) MeOH, MO a 50°C por 1 hora e a 120°C por 1,5 hora, 95%; Para 7: (a) MeOH, 50°C, 72 horas ou (b) MeOH, MO a 50°C por 1 hora e a 120°C por 1,5 hora, 95%; (c) DMF, 120°C, 72 horas, 78%.
Sequência reacional Ugi-DA utilizada para a síntese dos derivados 6 e 7.
REFERÊNCIAS
CAILLOT, G.; HEGDE, S.; GRAS, E. A mild entry to isoindolinones from furfural as renewable resource. New Journal of Chemistry, Cambridge, v.37, n.4, p.1195-1200, 2013.
HAYAKAMA, K.; YAMAGUCHI, Y.; KANEMATSU, K. Novel ring transfer reaction of furans via intramolecular Diels-Alder reaction of allene intermediate: a new double annulation reaction. Tetrahedron Letters, Oxford, v.26, n.22, p.2689-2692, 1985.
LEE, M.; MORITOMO, H.; KANEMATSU, K. A new route to the isoindole nucleus via Furan–pyrrole ring-exchange. Journal of the Chemical Society, Chemical Communication, London, v.1994, n.13, p.1535-1535, 1994.
WU, H. J.; YEN, C. H.; CHUANG, C. T. Intramolecular Diels-Alder Reaction of Furans with Allenyl Ethers Followed by Sulfur and Silicon Atom-Containing Group Rearrangement. The Journal of the Organic Chemistry, Easton, v.63, n.15, p.5064-5070, 1998
