Dissertação de Mestrado o vas Metodologias em Química ... · Reações de Barbier com Haletos...

UFPE

U�IVERSIDADE FEDERAL DE PER�AMBUCO

Centro de Ciências Exatas e da �atureza

Departamento de Química Fundamental

Programa de Pós-Graduação em Química

Dissertação de Mestrado

�ovas Metodologias em Química Verde para

Reações de Barbier com Haletos Orgânicos e

Selenilação de Compostos Carbonílicos

Hércules Santiago Silva

Recife-PE Brasil

Agosto / 2009

U�IVERSIDADE FEDERAL DE PER�AMBUCO CE�TRO DE CIÊ�CIAS EXATAS E DA �ATUREZA DEPARTAME�TO DE QUÍMICA FU�DAME�TAL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

�ovas Metodologias em Química Verde para

Reações de Barbier com Haletos Orgânicos e

Selenilação de Compostos Carbonílicos

Hércules Santiago Silva*

Dissertação apresentada

ao Programa de Pós-

Graduação em Química

da UFPE como parte dos

requisitos para a

obtenção do título de

Mestre em Química.

Orientador: Prof. Dr. Lothar Wilhelm Bieber

*Bolsista C�Pq

Recife-PE Brasil

Agosto / 2009

Catalogação na fonte Bibliotecária Joana D’Arc L. Salvador, CRB 4-572

Silva, Hércules Santiago. Novas metodologias em química verde para reações de Barbier com Haletos Orgânicos e selenilação de compostos carbonílicos / Hércules Santiago Silva. - Recife: O Autor, 2009. viii, 83 f.: fig. tab. Orientador: Prof. Lothar Wilhelm Bieber. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Pernambuco. CCEN. Química, 2009. Inclui bibliografia. 1.Sintese orgânica. 2.Catálise. 3.Selênio. I. Bieber, Lothar Wilhelm (orientador). II. Título. 547.2 (22. ed.) FQ 2011-043

A Deus por me guiar sempre pelo o melhor caminho,

a meu avô Severino Pereira da Silva (in memorium),

minha avó e minha mãe pelo exemplo de vida digna e correta.

AGRADECIME�TOS

Agradeço ao Prof. Dr. Lothar Bieber, por sua competente orientação e eterna paciência.

A meus irmãos pela força e por sempre acreditarem em mim.

A minha esposa pela paciência, confiança no meu potencial e principalmente por suas

orações.

A meus amigos pela força e confiança.

Aos meus familiares que torcem sempre pelo meu sucesso.

Aos companheiros de laboratório: Renato, Nelho, André, Jeferson, Airon, Ronny e

Margarete.

Aos professores do DQF pela competência, compreensão e atenção dada durante todo o

curso.

Aos amigos e funcionários do DQF.

A Eliete, Ceça, Ricardo pelo apoio.

A Maurílo e Patrícia da pós- graduação pelo apoio ajuda e prestação de serviços de

excelente qualidade.

À secretaria de pós-graduação pela compreensão e apoio.

À Central Analítica pelos eficientes serviços prestados.

Ao CNPq pelo apoio financeiro.

A todos que de alguma colaboraram para a realização deste trabalho.

“... “... “... “... Deus nos fez simples e corretos, mas nós complicamos tudo...”Deus nos fez simples e corretos, mas nós complicamos tudo...”Deus nos fez simples e corretos, mas nós complicamos tudo...”Deus nos fez simples e corretos, mas nós complicamos tudo...”

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i

SUMÁRIO

SUMÁRIO......................................................................................................................... i

LISTA DE ESQUEMAS ................................................................................................ iv

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... vi

LISTA DE TABELAS .................................................................................................. vii

LISTA DE SIGLAS ...................................................................................................... vii

RESUMO ......................................................................................................................... 1

ABSTRACT .................................................................................................................... 2

CAPITULO 1: Reações de Barbier com Compostos Aromáticos.................................... 3

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 3

1.1. Química Verde ...................................................................................................... 3

1.2. Histórico ............................................................................................................... 5

1.2.1. Reagentes de Grignard ................................................................................... 9

1.2.2. Renascimento da Reação de Barbier ............................................................ 10

1.3. Reações do tipo Barbier com haletos não-alílicos .............................................. 13

2. Objetivos .................................................................................................................... 15

3. Resultados e Discussão .............................................................................................. 16

4. Conclusões e Perspectivas ......................................................................................... 25

5. Parte Experimental .................................................................................................... 27

5.1. Materiais ............................................................................................................. 27

5.1.1. Reagentes e Solventes .................................................................................. 27

5.1.2. Aparelhagem ................................................................................................. 27

5.2. Metodologia ........................................................................................................ 28

5.2.1. Procedimento para a tentativa de Reação de Barbier de 4-iodotolueno com

benzaldeído..................................................................................................................... 28

5.2.2. Grau de eficiência de catalisadores na redução do 4-iodotolueno a

tolueno............................................................................................................................ 28

5.2.3. Procedimento para a tentativa de acoplamento de 4-iodotolueno com haletos

alquílicos e cloreto de alila..............................................................................................29

5.2.4. Procedimento para a tentativa de Reação de Barbier de 4-iodotolueno com

1,2-epoxibutano ............................................................................................................. 29

ii

5.2.5. Procedimento para a síntese de 3-fenilpropionitrila via Reação de

Barbier............................................................................................................................ 29

5.2.6. Procedimento para a tentativa do uso de outros haletos na reação com

acrilonitrila ..................................................................................................................... 30

6. Referências Bibliográficas.......................................................................................... 31

CAPITULO 2: Selenilação de Compostos Carbonílicos................................................ 34

1. Introdução .................................................................................................................. 34

1.1. Reações radicalares ............................................................................................. 37

1.1.1.. Fenilselenoeterificação e fenilselenolactonização via eletroquímica .......... 37

1.1.2. Perfluoroalquil-selenilação de olefinas ........................................................ 37

1.2. Eletrosíntese de α-ceto-acetais catalisadas por difenildisseleneto a partir de aril-

metil cetonas .................................................................................................................. 38

1.3. As reações de adição eletrofilica com organoselênios ....................................... 39

1.3.1. Adição de selenofenol a alenos .................................................................... 39

1.3.2. Adição de haletos de fenilselenetos a olefina ............................................... 39

1.3.3. Adição de fenilselenetos a alcoóis alílicos ................................................... 40

1.3.4. Selenilação de ésteres e lactonas.................................................................. 40

1.3.5. Selenilação de ésteres utilizando haletos de fenilselenil ...............................40

1.3.6. Selenilação de aldeídos e cetonas ................................................................. 41

1.3.7. Selenilação de cetonas por oxidação com oxigênio atmosférico ................. 42

2. Objetivos ................................................................................................................... 44

3. Resultados e Discussão .............................................................................................. 45

3.1. Selenilação da Acetofenona ................................................................................ 45

3.2. Oxidações promovidas por salcomina ................................................................ 48

3.3. Identificação do Produto da reação de selenilação com acetofenona

........................................................................................................................................ 52

3.4. Aplicação do método para diferentes cetonas .................................................... 54

3.4.1. Selenilação da cicloexanona ......................................................................... 54

3.4.2. Identificação do Produto da reação de selenilação com a cicloexanona

........................................................................................................................................ 56

3.5. Selenilação da 1,4-tetralona ................................................................................ 58

3.6. Identificação do produto da reação de selenilação com 1,4-

tetralona.......................................................................................................................... 60

3.7. Selenilação da 3-metilbutan-2-ona ..................................................................... 62

iii

3.8. Identificação do produto da reação de selenilação com 3-metilbutan-2-

ona.................................................................................................................................. 64

3.9. Análise do Cromatograma da selenilação da 3-metilbutan-2-ona ...................... 68

3.10. Selenilação da butanona ................................................................................... 69

3.11. Identificação do produto da reação de selenilação com a

butanona.......................................................................................................................... 71

4. Conclusões e Perspectivas ......................................................................................... 74

5. Parte Experimental .................................................................................................... 76

5.1. Materiais ............................................................................................................. 76

5.1.1. Reagentes e Solventes .................................................................................. 76

5.1.2. Aparelhagem ................................................................................................. 76

5.2. Metodologia ........................................................................................................ 77

5.2.1. Procedimento para a selenilação da acetofenona ......................................... 77

5.2.2. Procedimento para a selenilação da cicloexanona .........................................78

5.2.3. Procedimento para a selenilação de 1,4-tetralona ........................................ 78

5.2.4. Procedimento para a selenilação da 3-metilbutan-2-ona .............................. 79

5.2.5. Procedimento para a selenilação da 2-butanona ........................................... 79

6. Referências Bibliográficas.......................................................................................... 81

iv

LISTA DE ESQUEMAS

Esquema 1 – Síntese de Wöhler ...................................................................................... 5

Esquema 2 – Obtenção do Dietilzinco por Frankland ..................................................... 6

Esquema 3 – Reação de formação de ligação C-C promovida por metal de WURTZ.... 6

Esquema 4 – Reação de cloretos de ácidos carboxílicos com dialquilzinco ................... 7

Esquema 5 – Alquilação de Saytzeff com Zn/Na ............................................................ 7

Esquema 6 – Reação de Reformatsky ............................................................................. 7

Esquema 7 – Reação de Barbier com magnésio .............................................................. 8

Esquema 8 – Algumas das principais aplicações dos reagentes de Grignard ................. 9

Esquema 9 – Alilação de D-glucose utilizando Sn como mediador ..............................11

Esquema 10 – Reação de Barbier mediada por índio .....................................................11

Esquema 11 – Reação de Barbier mediada por magnésio ..............................................12

Esquema 12 – Estabilização de intermediários alílicos ..................................................13

Esquema 13 – Estabilização de cargas em intermediários aniônicos propargílicos,

benzílicos e α-halocarbonilicos ..................................................................................... 13

Esquema 14 – Reação de síntese do 3-fenil-1-p-toluilpropan-1-ol via reação de

Barbier.............................................................................................................................16

Esquema 15 – Reação de Barbier de 4-iodotolueno com benzaldeído ..........................18

Esquema 16 – Tentativa de reação de acoplamento entre o 4-iodobenzeno e haletos

alquilicos e cloreto de alila..............................................................................................18

Esquema 17 – Tentativa de reação do 1,2-epoxibutano com o 1,4-iodobenzeno via

reação de Barbier.............................................................................................................19

Esquema 18 – Reação de síntese do 3-fenilpropionitrila via reação de Barbier.............19

Esquema 19 – Principais fragmentos do espectro de massas do 3-fenilpropionitrila ....21

Esquema 20 – Teste de eficiência do solvente na síntese do 3-fenilpropanonitrila....... 21

Esquema 21 – Uso de outro haletos na reação com acrilonitrila.................................... 24

Esquema 22 – Reações com oxido de selênio.................................................................34

Esquema 23 – Reação com selenóxidos ........................................................................ 35

Esquema 24 – Selênio como nucleófilo ........................................................................ 35

Esquema 25 – Selênio como eletrófilo .......................................................................... 36

Esquema 26 – Síntese dos pseudohaletos (RSeX) ........................................................ 36

v

Esquema 27 – Fenilselenoeterificação e fenilselenolactonização via eletroquímica......37

Esquema 28 – Perfluoroalquil-selenilação de olefinas .................................................. 37

Esquema 29 – Eletrosíntese de α-ceto-acetais catalisada por difenildisseleneto a partir

de aril-metil cetonas ....................................................................................................... 38

Esquema 30 – Adição de Selenofenol a alenos ............................................................. 39

Esquema 31 – Adição de haletos de fenilselenila a olefina ........................................... 39

Esquema 32 – Adição de fenilselenil a alcoóis alílicos.................................................. 40

Esquema 33 – Selenilação de ésteres utilizando fenilselenil-halogenetos .................... 40

Esquema 34 – Selenilação de aldeídos e cetonas .......................................................... 41

Esquema 35 – Selenilação de aldeídos e cetonas .......................................................... 41

Esquema 36 – Selenilação de aldeídos e cetonas com PhSeSePh ................................. 41

Esquema 37 – Selenilação eletroquímica de cetonas com PhSeSePh ........................... 42

Esquema 38 – Selenilação de aldeídos e cetonas promovidas por PhSeCl3................... 42

Esquema 39 – Preparação de alquinil selenetos a partir alcinos terminais ................... 43

Esquema 40 – Selenilação da acetofenona..................................................................... 45

Esquema 41 – Oxidação catalítica do álcool veratrílico promovida por salcomina .......48

Esquema 42 – Esquema de fragmentação da acetofenona ............................................ 53

Esquema 43 – Selenilação da cicloexanona .................................................................. 54

Esquema 44 – Esquema de fragmentação do produto da selenilação da

ciclohexanona.................................................................................................................57

Esquema 45– Selenilação da 1,4-tetralona..................................................................... 58

Esquema 46 – Esquema de fragmentação do produto da selenilação da 1,4-

tetralona.......................................................................................................................... 61

Esquema 47 – Selenilação da 3-metilbutan-2-ona ........................................................ 62

Esquema 48 – Esquema de fragmentação da3-metil-1-fenilselenilbutan-2-ona............ 66

Esquema 49 – Esquema de fragmentação da 3-metil-3-fenilselenilbutan-2-ona. ......... 67

Esquema 50 – Selenilação da butan-2-ona .................................................................... 69

Esquema 51 – Esquema de fragmentação da 3-fenilselenilbutan-2-ona ....................... 72

Esquema 52 – Esquema de fragmentação da 1-fenilselenilbutan-2-ona ....................... 73

vi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Espectro de RMN H1 do extrato bruto da reação de síntese do 3-

fenilpropionitrila via reação de Barbier ......................................................................... 20

Figura 2 – Espectro de massas do 3-fenilpropionitrila .................................................. 20

Figura 3 – Estrutura da Salcomina ................................................................................ 48

Figura 4 – Espectro de RMN¹H do1-fenil-2-(fenilselenil)etanona (Produto 1) e de 1-

fenil-2,2-di(fenilselenil)etanona (Produto 2).................................................................. 52

Figura 5 – Espectro de Massas do1-fenil-2-(fenilselenil)etanona (Produto 1)............... 53

Figura 6 - Espectro de RMN¹H do produto da Selenilação da ciclohexanona............... 56

Figura 7 - Espectro de Massas do produto da Selenilação da ciclohexanona................ 57

Figura 8 - Espectro de RMN¹H do produto da Selenilação da 3,4-dihidro-1(2H)-

naftalenona..................................................................................................................... 60

Figura 9 - Espectro de Massas do produto da Selenilação da 3,4-dihidro-1(2H)-

naftalenona. .................................................................................................................... 61

Figura 10 - Espectro de RMN¹H dos produtos da selenilação da 3-metilbutan-2-ona... 64

Figura 11 - Espectro de Massas da 3-metil-1-fenilselenilbutan-2-ona........................... 65

Figura12 - Espectro de Massas 3-metil-3-fenilselenilbutan-2-ona ................................ 67

Figura 13 – Cromatograma da selenilação da 3-metilbutan-2-ona ................................ 68

Figura 14 – Espectro de RMN¹H do produto da Selenilação butan-2-

ona...................................................................................................................................71

Figura 15 - Espectro de Massas da 3-fenilselenilbutan-2-ona. .......................................72

Figura 16 - Espectro de Massas 1-fenilselenilbutan-2-ona ............................................73

vii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Grau de eficiência de catalisadores na redução do 4-iodotolueno a

tolueno............................................................................................................................ 17

Tabela 2 – Eficiência dos solventes na reação de síntese do 3-fenilpropionitrila via

reação de Barbier............................................................................................................ 22

Tabela 3 – Eficiência do aditivo na reação de síntese do 3-fenilpropionitrila via reação

de Barbier....................................................................................................................... 23

Tabela 4 – Selenilação da acetofenona utilizando bases orgânicas................................ 46

Tabela 5 – Selenilação da acetofenona utilizando bases inorgânicas ou sem bases....... 47

Tabela 6 – Selenilação da Acetofenona utilizando DBU .............................................. 50

Tabela 7 – Efeito da quantidade de salcomina na selenilação da acetofenona............... 51

Tabela 8 – Variação das bases e catalisadores na selenilação da cicloexanona............. 55

Tabela 9 – Variação de base e catalisador na selenilação da 3,4-dihidro-1(2H)-

naftalenona...................................................................................................................... 59

Tabela 10 – Variação do tempo e da base da reação selenilação da 3-metilbutan-2-

ona.................................................................................................................................. 63

Tabela 11 – Variação de DBU, salcomina e outras bases na selenilação da butanona...70

viii

LISTA DE SIGLAS

CG/EM – Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas

DBU – 1,8 – diazobiciclo [5.4.0] undec – 7 – eno

DMF – Demetilformamida

DMSO – Dimetilsulfóxido

EM – Espectrometria de massas

HMPT – Hexametilfósforotriamida

RMN – Ressonância Magnética Nuclear

SALEN – N, N'-bis (salicilidene) etilenodiamina

1

RESUMO

Neste trabalho foram estudadas reações tipo-Barbier em meio aquoso com

haletos orgânicos em presença de zinco e reações de selenilação de compostos

carbonílicos.

Nas reações tipo-Barbier com benzaldeído foram testados iodetos aromáticos,

haletos de alquila e cloreto de alila na promoção do acoplamento. Ainda foi estudado o

acoplamento cruzado de Wurtz e reações com epoxibutano. Nos ensaios do método

foram testados os efeitos do solvente, aditivos e catalisadores no meio reacional, com

destaque para experimentos com DMSO como solvente, carbonato de amônio e

catalisador de rutênio. Os melhores resultados foram obtidos com iodobenzeno em

acrilonitrila.

As reações de selenilação de compostos carbonílicos foram realizadas com

difenildisseleneto na presença de oxigênio atmosférico e outros oxidantes, em

ambientes não anidros, sem controle de temperatura e aproveitando os dois grupos

fenilselenil do reagente de partida. Esta metodologia foi utilizada para várias cetonas,

obtendo melhores resultados nas selenilações catalisadas por salcomin em DMSO e

oxidante no meio. Para algumas cetonas foi observada clara seletividade do grupo

fenilselenil no carbono α à carbonila mais ramificada.

Palavras-chaves: síntese orgânica, catalise, selênio.

2

ABSTRACT

In this work we study Barbier-type reactions in aqueous media with organic

halides in the presence of zinc and selenylation of carbonyl compounds.

In the Barbier-type reactions was used aromatic iodides, alkyl halides and allyl

chloride to promote the coupling with benzaldehyde. Was studied the cross-coupling,

Wurtz reactions and epoxybutane. In testing the method were tested the effects of

solvent, additives and catalysts in the reaction, especially for experiments that used

DMSO as a solvent, ammonium carbonate and ruthenium catalyst. The best results were

obtained with iodobenzene in acrylonitrile.

The selenylation of carbonyl compounds were carried out with

diphenyldiselenides in the presence of atmospheric oxygen and other oxidants in non-

anhydrous, without temperature control and taking advantage of the two group

fenilselenil starting reagent. This methodology was used for various ketones, obtaining

better results in selenylation in DMSO catalyzed with salcomin and oxidant media. A

clear selectivity was observed for ketones on the carbon α of carbonyl more branched.

Key-word: organic synthesis, catalysis, selenium.

CAPITULO 1: Reações de Barbier com Compostos Aromáticos 3

1. INTRODUÇÃO

1.1.Química Verde

Nas últimas décadas houve um grande interesse da população mundial nas questões

ambientais devido ao crescimento da poluição global. A evolução das ciências trouxe ao

planeta emissões de poluentes, provenientes de fábricas, automóveis, resíduos de

agrotóxicos e outros materiais resistentes à degradação natural. A química foi

considerada a grande vilã dos ambientalistas, pois ela é a principal responsável pelos

danos causados pelas indústrias de transformação. Atualmente, as indústrias químicas

têm adotado algumas medidas que reduzam ou previnam a geração de resíduos de

processos industriais1.

Os órgãos de controle ambiental estabeleceram normas rígidas para instalação de

novas indústrias e a permanência das antigas com a fiscalização constante dos

estabelecimentos, demarcação de áreas de proteção ambiental, orientações sobre a

importância da preservação ambiental etc. Alguns organismos internacionais criaram

certificados de gestão ambiental, como o ISO – 14.000 que são concedidos a empresas

comprometidas com as causas ambientais.

A química apontada, quase sempre, como maléfica à questões ambientais dedicou-se

a novas alternativas sintéticas menos danosas ao meio ambiente. Esta parte da química

denominou-se de “Química Verde” que por definição é a parte da química que estuda

novos desenhos, desenvolvimento e implementação de produtos químicos e processos

que reduzam ou eliminem o uso e a geração de substancias perigosas para a saúde

humana ou o meio ambiente2-4.

A química verde obedece a doze princípios básicos que reduzem de forma

significativa os impactos ambientais. Muitas pesquisas atualmente vêm sendo

desenvolvidas a fim de contemplar os doze princípios da química verde ou pelo menos

parte deles, esses doze princípios são descritos abaixo5:

4

1 – Prevenção dos danos no início do processo;

2 – Economia atômica no desenho de métodos que incorporem ao máximo os reagentes

no produto final, diminuindo o número de subprodutos no final da reação;

3 – Desenvolvimento de métodos sintéticos que usem e produzam substâncias pouco

tóxicas;

4 – Planejamento de produtos seguros;

5 – Uso de solventes seguros;

6 – Planejamento para eficiência de energia, usando, se possível, temperatura e pressão

ambiente;

7 – Uso de fontes renováveis para reagentes de partida;

8 – Redução de derivatização desnecessária com uso de grupos protetores;

9 – Uso de catalisadores seguros;

10 – Planejamento para degradação dos produtos químicos;

11 – Análise em tempo real para prevenção de poluição;

12 – Realização de processos totalmente voltados para prevenção de acidentes.

Esta forma de pensar a ciência necessita do interesse de todas as subáreas da

química para que o desenvolvimento sustentável possa garantir a saúde ambiental, sem

a destruição gradativa dos bens naturais, essenciais à vida. Promovendo a redução

progressiva e gradual no uso de substâncias sintéticas designadas especificamente para

serem compatíveis com processos ecológicos e biológicos.

O presente trabalho estudou a possibilidade do desenvolvimento de metodologias

“verdes” em sínteses via Reações de Barbier utilizando haletos aromáticos, no Capitulo

1, e em selenilação de compostos carbonílicos via oxidação atmosférica ou com o uso

de catalisadores que introduzam o oxigênio no meio reacional, no Capitulo 2.

5

1.2. Histórico

A química orgânica é um ramo da química que estuda os compostos extraídos dos

organismos vivos. Essa divisão foi proposta em 1777 pelo químico sueco Torben Olof

Bergman. Em 1807, foi formulada a Teoria da Força Vital por Jöns Jacob Berzelius. Ela

baseava-se na idéia de que a química inorgânica estudava os compostos de origem

mineral e que a química dos compostos orgânicos estudava os compostos obtidos

diretamente dos seres vivos e que precisavam de uma força maior (a vida) para serem

sintetizados, BERZELIUS afirmava que: “a força vital é inerente da célula viva e o

homem não poderá criá-la em laboratório.".

A síntese de compostos orgânicos por matéria inanimada era considerada

impossível, por todos os grandes químicos da época, porém, em 1828, Friedrich

Wöhler, aluno de Berzelius, derrubou a teoria de seu professor sintetizando em

laboratório a uréia (Esquema 1).

Esquema 1 – Síntese de Wöhler

A teoria da força vital sobreviveu ainda durante décadas, mas devido ao enorme

número de sínteses dos compostos orgânicos a partir de inorgânicos, essa teoria perdeu

seu valor e, percebendo que a definição de Bergman para a química orgânica não era

adequada, então, o químico alemão Friedrich August Kekulé propôs a nova definição,

aceita atualmente, que diz: “Química Orgânica é o ramo da Química que estuda os

compostos do carbono”.

6

Ocorriam, em paralelo ao desenvolvimento conceitual da química orgânica, os

primeiros relatos de compostos organometálicos que, de acordo com definições

recentes, são: “compostos orgânicos possuidores de um ou mais átomos de metal

diretamente ligados a átomos de carbono em sua molécula”. Os primeiros relatos de

compostos organometálicos aconteceram no século XVIII, quando Cadet6, em 1760,

sintetizou um composto arsênico com característica liquida, viscosa e de odor

desagradável, denominado cacodil(As2Me4) devido a sua última característica. No

século XIX foi descoberto por W.C. Zeise7 , em 1872, o primeiro sal com ligante

orgânico (K[Pt(H2C=CH2)Cl3]), um complexo de eteno com platina (II) que é

conhecido até hoje como sal de ZEISE em homenagem ao seu criador.

Os compostos organometálicos passaram a ter maior importância a partir da síntese

de compostos alquilzinco descobertos por Frankland8 em 1849. A síntese foi realizada

reagindo iodeto de etila com zinco, sob aquecimento em tubo selado (Esquema 2).

Esquema 2 – Obtenção do Dietilzinco por Frankland

Em 1855, Wurtz9, utilizando uma reação semelhante à de Frankland, mas usando

sódio metálico, descreveu a primeira formação de ligação C-C promovida por metal

(Esquema 3).

2 R-X + 2 Na R-R + 2 NaXsem solvente

Esquema 3 – Reação de formação de ligação C-C promovida por metal de

WURTZ

I Zn

tubo selado

eter,150 C2 + 2 Zn + ZnI2

7

Utilizando o dialquilzinco, Freund, em 1861, realizou o primeiro relato de

acoplamento deste com compostos carbonílicos, utilizando cloretos de ácidos

carboxílicos na reação (Esquema 4)10. No ano de 1865, Frankland, em colaboração com

Duppa11, fez reagir o zinco metálico diretamente com o iodeto de alquila e éster, a fim

de evitar a preparação, muito perigosa, do dialquilzinco.

R2Zn + 2 R`COCl 2 R`COREt2O

Esquema 4 – Reação de cloretos de ácidos carboxílicos com dialquilzinco

No ano 1870, Saytzeff12 sintetizou a butanona utilizando o procedimento “in situ”

quando fez reagir iodoetano com anidrido acético e zinco/sódio (Esquema 5).

I O

O O O

2 + Zn/Na+

Esquema 5 – Alquilação de Saytzeff com Zn/�a

No mesmo laboratório de Saytzeff, em 1887, Reformatsky13 sintetizou, num

processo semelhante ao anterior, ésteres de ácido 3- hidroxialcanoico (Esquema 6). Esta

reação que tem grande representatividade na síntese de compostos organozinco é

conhecida até hoje como reação de Reformatsky, em homenagem a seu criador.

Esquema 6 – Reação de Reformatsky

8

Philippe Barbier14, em1899, fez reagir a 6-metil-5-hepten-2-ona e iodeto de metila

com o magnésio, in situ, sem isolar um reagente organometálico. A essa reação deu-se o

nome de reação do tipo Barbier (Esquema 7).

OHO

+ Mg + CH3I1.Et2O

2.H3O+

Esquema 7 – Reação de Barbier com magnésio

9

1.2.1. Reagentes de Grignard

Victor Grignard15, aluno de Barbier, na tentativa de aperfeiçoar as reações do seu

professor, sintetizou o brometo de etilmagnésio em éter seco e atmosfera inerte,

evitando assim os problemas de reatividade violenta que ocorriam durante o processo

em contato com água, oxigênio e dióxido de carbono. Diferentemente da reação de

Barbier, a reação de Grignard ocorre em duas etapas e rendeu a este o prêmio Nobel de

Química em 1912 (Esquema 8).

Esquema 8 – Algumas das principais aplicações dos reagentes de Grignard

MgBr

O C O

OMgBrO OHO

+H2O

H+

Ref.16

O

OH

+ CH3MgCl Ref. 17

HCOOLi(Na) + ArMgBr(Cl) ArCHO Ref. 18

Ph C N + CH3MgBr Ph C

CH3

NMgBr HidrolisePh C

CH3

O Ref. 19

OLi

O

OLi

R

O-

O

R

OH

HidroliseRMgX Ref.20

10

1.2.2. Renascimento da Reação de Barbier

Embora ignorada durante muito tempo, tem havido nos últimos anos considerável

interesse nas reações de Barbier face aos outros organometálicos nas reações para a

formação de ligação de carbono-carbono, como as reações com estanho21, cobre22,

samário24, gálio e antimônio23. Recentemente, as reações de Barbier, mediadas por

índio, foram utilizadas numa variedade de grupos funcionais dando novo impulso no

estudo dessas reações, os principais grupos estudados foram os aldeídos25, cetonas26,

anidridos27, iminas28, derivados de ácido carboxílicos29, alcenos ativados30,31,

ciclopropenos32, enaminas33.

Nas reações do tipo Barbier ou Grignard, um composto organometálico age como

nucleófilo adicionando a uma carbonila. A geração do organometálico pode ser feita in

situ, como foi feito por Barbier, ou pode ser feita em uma etapa antes da adição do

composto carbonilado, como feito por Grignard. O maior requisito, neste último caso, é

a ausência completa de umidade e hidrogênios ácidos na molécula, visto que estes

intermediários organometálicos são bases e podem abstrair estes prótons. Em 1983,

Nokami e seus colaboradores observaram a aceleração da reação de alilação de

benzaldeido com dibrometo de dialquil-estanho pela adição de água ao meio reacional;

esta observação serviu de inspiração para estudos posteriores com a presença de água na

reação34.

A água possui aspectos muito importantes quando utilizado no meio reacional, pois

apresenta propriedades físico-químicas muito interessantes como alta polaridade,

capacidade de solvatar íons, formar ligações hidrogênio, ela pode agregar moléculas

apolares dissolvidas (efeito hidrofóbico) e é um liquido muito bem estruturado. Além de

suas características físico-químicas interessantes, existem fatores ambientais que

estimulam o estudo dessas reações em água, pois a utilização da água minimiza os

impactos ambientais, além ter baixo custo e apresentar menor periculosidade

operacional35-38.

11

Seguem abaixo alguns exemplos interessantes de reações de Barbier em meio

aquoso:

. A alilação de açucares pode ser feita em água/etanol mediada por estanho sem a

necessidade de proteger as hidroxilas. Nesta reação existe uma diastereosseletividade

treo39.

Esquema 9 – Alilação de D-glucose utilizando Sn como mediador.

. Reações de Barbier em meio aquoso, mediadas por índio (In) foram reportadas por Li

e Chan, sem necessidade de aquecimento, condições ácidas, nem ultra-som41.

Esquema 10 – Reação de Barbier mediada por índio.

OH

HO

OH

OH

OH

OH

Br

OH

HO

OH

OH

OH

HO

CH2

D-glucose 70%(treo:eritro = 6,5)

+ Sn

H2O / EtOH ultra-som 12h

MeO

OMe O

BrMeO

OHOMe

+ In

H2O

70%

12

. Em 1998 Li e Zhang, reportaram uma reação de Barbier mediada por magnésio42:

Esquema 11 – Reação de Barbier mediada por magnésio.

13

1.3. Reações do tipo Barbier com haletos não-alílicos

Os reagentes alílicos estabilizam, via ressonância, os intermediários com cargas

negativas, positivas ou espécies radicalares em reações homolíticas ou heterolíticas.

Está característica faz com que sejam gerados estados de transição ou intermediários de

energia mais baixa que nas reações com haletos saturados. Assim as transformações

ocorrem mais facilmente e com número menor de reações secundárias. Essa

característica fez com que a maioria dos trabalhos recentes sobre reações de Barbier em

meio aquoso utilizassem haletos alílicos (Esquema 12).

Esquema 12 – Estabilização de intermediários alílicos.

Os haletos estabilizados ou ativados por insaturações, devido à estabilização por

ressonância de uma carga negativa, mostram um comportamento reativo muito

semelhante aos compostos alílicos, em haletos propargílicos43, benzílicos40 e α-

halocarbonilicos44. (Esquema 13).

Esquema 13 – Estabilização de cargas em intermediários aniônicos propargílicos,

benzílicos e α-halocarbonilicos.

14

Os haletos alquílicos saturados são reagentes não estabilizados por ressonância e só

foram utilizados com algum sucesso, em meio aquoso, por Luche45, na adição 1,4 a

compostos carbonílicos α, β-insaturados e por Katritzky46, na reação em (alquilamino)

benzotriazóis, prováveis precursores de íons íminio.

15

2. Objetivos

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a possibilidade de:

- Desenvolver uma nova metodologia sintética para a obtenção compostos, via reações

de Barbier, utilizando compostos aromáticos.

- Examinar os efeitos das variáveis: tempo de reação, efeito de catalisadores, tipo de

haletos, acidez e basicidade do meio e solvente.

- Aplicar métodos diferentes para haletos diferentes.

16

3. Resultados e Discussão

Os primeiros experimentos foram realizados com 4-iodotolueno e benzaldeido por

serem reagentes disponíveis comercialmente, relativamente baratos e a saída do haleto é

facilitada, no 4-iodotolueno, se comparada a de bromo e cloro.

O zinco em pó foi utilizado por ser um metal barato e a fim de torná-lo uma opção

ao Índio (In) que é o metal mais utilizado nas reações do tipo Barbier, nos últimos anos,

mas custa mais que o zinco. O carbonato de amônio ((NH4)2CO3) foi utilizado para

ativação do zinco no meio reacional.

Os experimentos foram realizados com variação de solvente; os solventes utilizados

foram o metanol, DMF, DMSO e água, todos com volume de 1,0 mL. O tempo

reacional foi de 4 horas para todas as reações, pois neste período de tempo todo o zinco,

de todas as reações já havia sido consumido por completo. Não foi alcançado sucesso,

pois não foi obtido o produto esperado (Esquema 14) em nenhum dos solventes

testados, o benzaldeido não reagiu e o 4-iodotolueno foi apenas parcialmente reduzido a

tolueno. No entanto foi observada uma maior redução do 1,4-iodotolueno a tolueno no

experimento em que o solvente utilizado foi o DMSO.

Esquema 14 – Reação de síntese do 1-fenil-1-(p-toluil)metanol via reação de

Barbier

Foram feitos experimentos, no mesmo sistema, substituindo carbonato de amônio

por ácido trifuoracético (CF3COOH), fosfato de sódio monobásico (NaH2PO4), e fosfato

de sódio dibásico (Na2HPO4), todos em DMSO e com resultados inferiores que os

experimentos com carbonato de amônio; benzaldeido não reagiu e 4-iodotolueno foi

reduzido parcialmente a tolueno.

CHOIOHH

(NH4)2CO3+ + + Zn +

0,5 mmol 0,5 mmol50mg 0,5 mmol

MeOH

DMF

H2O

DMSO

X

X

X

X

17

De posse das informações obtidas, foi proposto um sistema reacional utilizando o 4-

iodotolueno, carbonato de amônio em DMSO com a utilização de diversos

catalisadores, a fim de chegar a um catalisador que tenha melhor eficiência na redução

do 1,4-iodotolueno a tolueno, o que poderia facilitar a reação de Barbier posterior

(Tabela 1).

Tabela 1 – Grau de eficiência de catalisadores na redução do 4-iodotolueno a

tolueno.

18

Os experimentos mostraram que os catalisadores: VOSO4, CdCl2, RuCl3 e

Ru(PPh3)3Cl2 foram os mais eficientes na redução do 4-iodotolueno a tolueno e

escolhidos para as tentativas posteriores, de síntese, por reação de Barbier utilizando

haletos aromáticos.

Foram realizados novos experimentos com 4-iodotolueno e benzaladeido com

carbonato de amônio em DMSO, agora utilizando os catalisadores mais eficientes na

redução do haleto, mas a tentativa de adição à carboxila, novamente, não teve o

resultado esperado (Esquema 15).

CHOI OHH(NH4)2CO3 DMSO

+ + + Zn +

0,5 mmol 0,5 mmol50mg 0,5 mmol 1,0 mL

VOSO4

CdCl2

RuCl3

X

X

X

+

cat.

Esquema 15 – Reação de Barbier de 4-iodotolueno com benzaldeído.

Novos experimentos foram realizados substituindo o benzaldeido por 1-iodobutano,

1-bromobutano e cloreto de alila (Esquema 16) em reações do tipo acoplamento cruzado

de Wurtz. Assim como nos experimentos anteriores, o zinco foi totalmente consumido,

4-iodotolueno foi parcialmente reduzido a toluenos e os outros haletos provavelmente

foram reduzidos e evaporaram na reação, pois não foram observados nos espectros de

RMN H1 dos extratos brutos.

Esquema 16 – Tentativa de reação de acoplamento entre o 4-iodobenzeno e haletos

alquilicos e cloreto de alila.

I R

(NH4)2CO3 DMSO+ + + Zn +


VOSO4

CdCl2

RuCl3

X

X

X

+

cat.

R-X

19

Usando o mesmo sistema reacional, fez-se reagir o haleto com 1,2-epoxibutano a

fim de obter um álcool a partir da abertura do epóxido e mais uma vez o resultado não

correspondeu às expectativas (esquema 17), 4-iodotolueno foi reduzido a tolueno, zinco

foi consumido e o 1,2-epoxibutano foi degradado.

I(NH4)2CO3 DMSO

+ + + Zn +


VOSO4

CdCl2

RuCl3

X

X

X

+

cat.

O

H

OH

Esquema 17 – Tentativa de reação do 1,2-epoxibutano com o 1,4-iodobenzeno via

reação de Barbier.

Como se observa em nenhum dos experimentos foi obtido o produto esperado,

porém, em todas as reações anteriormente citadas houve sempre maior eficiência do

catalisador de Rutênio na redução de 4-iodotolueno a tolueno.

A fim de testar uma adição do tipo 1,4 utilizando o mesmo sistema reacional

anterior, fez-se reagir iodobenzeno com a acrilonitrila em excesso e o produto esperado

foi identificado por RMN H1, pela presença de picos na região de 2,7 a 2,9 ppm devido

a multipletes dos hidrogênios (Figura 1)47.

O composto 3-fenilpropionitrila foi obtido na reação catalisada por RuCl3 com

rendimento estimado de 50% (Esquema 18). Foram realizados outros experimentos

substituindo o cloreto de rutênio por Ru(PPh3)3Cl2 e o resultado foi praticamente o

mesmo obtido com o cloreto.

I(NH4)2CO3 DMSO

+ + + Zn +


VOSO4

CdCl2

RuCl3

X

X

+

cat.

NCCN

Esquema 18 – Reação de síntese do 3-fenilpropionitrila via reação de Barbier

20

Figura 1 – Espectro de RM� 1H do extrato bruto da reação de síntese do 3-

fenilpropionitrila via reação de Barbier

O espectro de massas de 3-fenilpropionitrila está de acordo com os dados da

literatura47 apresentando como principais picos o m/z =91 (íon tropílio) o pico base, m/z

=65 (perda de acetileno (C5H5+) e o m/z =131 do íon molecular (Esquema 19).

Figura 2 – Espectro de massas do 3-fenilpropionitrila

21

Esquema 19 - Principais fragmentos do espectro de massas do 3-fenilpropionitrila

Como os resultados obtidos na síntese do 3-fenilpropionitrila, quanto ao rendimento,

foram ainda pouco satisfatórios, foram realizadas algumas modificações no sistema

reacional, a fim de aperfeiçoar o método (Esquema 20). A primeira delas foi a

substituição de DMSO por água, DMF, acetonitrila P.A., HMPT, dioxano e por uma

mistura de água com o DMSO, mas como já visto anteriormente, o DMSO produziu o

melhor resultado. Em todos os solventes tanto iodobenzeno quanto o zinco foram

consumidos totalmente e acrilonitrila parcialmente, sendo que a utilização da água como

solvente resultou na ausência do 3-fenilpropionitrila (Tabela 2).

Esquema 20 – Teste de eficiência do solvente na síntese do 3-fenilpropanonitrila.

I(NH4)2CO3 * Solventes+ + + Zn +


RuCl3 +cat.

NCCN

22

Tabela 2 – Eficiência dos solventes na reação de síntese do 3-fenilpropionitrila via


SOLVENTE EFICIÊNCIA*

DMSO +++

CH3CN ++

DMF ++

HMPT +

Dioxano +

DMSO + H2O (1:1) -

H2O -

Condições: T= ambiente (~30°C); Agitação Magnética; Tempo: 20 horas; Solvente: DMSO (0,5 mL).

* Ordem Crescente de eficiência reduditiva: +++ > ++ > + ; Maior parte não reagiu: -

A segunda mudança no meio reacional foi a substituição do carbonato de amônio

por outros aditivos ativadores. Foram usados o ácido trifuoracético(CF3COOH),o ácido

acético (H3CCOOH), o ácido fórmico(HCOOH), o ácido fosfórico (H3PO4), o ácido

sulfúrico (H2SO4), o fosfato de sódio monobásico(NaH2PO4), o fosfato de sódio

dibásico(NaH2PO4), o EDTA dissódico, o carbonato de potássio (K2CO3), o bicarbonato

de sódio (NaHCO3), o cloreto de amônio (NH4Cl), o fluoreto de sódio (NaF) e sem

nenhum aditivo (Tabela 3).

23

Tabela 3 – Eficiência do aditivo na reação de síntese do 3-fenilpropionitrila via


ADITIVO EFICIÊNCIA

CF3COOH P.A (3 gotas) -

H3CCOOH P.A.(1 gotas) -

HCOOH P.A.(1 gotas) -

H3PO4 (conc.) (1 gotas) -

H2SO4 (conc.)(1 gotas) -

�aH2PO4 P.A. (10mg) -

�aHPO4 P.A. (10mg) -

EDTA dissódico P.A. (10mg) -

K2CO3 P.A. (10mg) -

�aHCO3 P.A.(10mg) -

�H4Cl P.A.(10mg) + + +

�aF P.A.(10mg) -

sem aditivo -

Condições: T= ambiente (~30°C); Agitação Magnética; Tempo: 20 horas; Solvente: DMSO (0,5 mL).

* Ordem Crescente de eficiência reduditiva: +++ > ++ > + ; Maior parte não reagiu: -

De todos compostos utilizados o único que apresentou rendimentos semelhantes aos

do carbonato de amônio foi cloreto de amônio, nos outros não houve formação de 3-

fenilpropionitrila.

24

A terceira mudança foi a substituição de iodobenzeno por outros haletos não

aromáticos. Os haletos utilizados foram o iodeto e brometo de t-butila e o iodometano.

O zinco foi consumido na reação, a acrilonitrila reagiu muito pouco, os haletos foram

reduzidos e os produtos esperados não foram obtidos pelo método (Esquema 21).

Esquema 21 – Uso de outro haletos na reação com acrilonitrila.



RuCl3+cat.

NC

Br

I

CH3I



RuCl3+cat.



RuCl3+cat.

NC

CN

CN

CN

X

X

X

25

4. Conclusões e Perspectivas

Apesar de terem sido explorados vários fatores reacionais, as reações de Barbier

com haletos aromáticos não apresentaram os resultados esperados na grande maioria das

reações.

Os catalisadores: VOSO4, CdCl2, RuCl3 e Ru(PPh3)3Cl2 foram os mais eficientes na

redução de 4-iodotolueno a tolueno o que pode, teoricamente, facilitar as reações com

outros substratos. Dos quatro catalisadores, os de rutênio foram os que mostraram

melhores resultados nas reações estudas.

Os catalisadores, brometo de platina IV (PtBr4) e o cloreto de níquel (NiCl2), não

mostraram nenhuma eficiência na redução do 1,4-iodotolueno a tolueno o que, também

é muito interessante, pois é possível que esses catalisadores atuem como inibidores de

tais reduções.

O solvente que apresentou melhor eficiência em todos os sistemas reacionais foi o

DMSO.

Foram testados vários aditivos ativadores do zinco, nas sínteses relatadas neste

trabalho, dentre eles o que mostrou melhores resultados foi o carbonato de amônio e

quase tão eficiente quanto esse foi o cloreto de amônio.

O acoplamento resultante da reação da acrilonitrila com iodobenzeno foi o único

sistema reacional que apresentou o resultado esperado, mas com rendimentos muito

baixos e inferiores aos relatados na literatura48 – 55.

Foram testados outros haletos, em substituição ao iodobenzeno nas reações com

acrilonitrila, porém sem nenhum sucesso.

Seria interessante a continuação do estudo das reações relatadas neste trabalho a fim

de construir um sistema reacional mais propicio a reações de Barbier com haletos

aromáticos em meio aquoso. Como a única reação com sucesso parcial foi a adição 1,4

a compostos aromáticos, mas com rendimentos muito menores que os observados nas

26

principais metodologias descritas na literatura48 – 55 , o interesse pelo novo método é

reduzido.

27

5. Parte Experimental

5.1. Materiais

5.1.1. Reagentes e Solventes

Todos os outros reagentes e solventes foram adquiridos com grau analítico, e

utilizados sem purificação prévia.

5.1.2. Aparelhagem

- Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear VARIAN EM 390 (90MHz);

- Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear VARIAN Unit plus 300 (300Mhz);

- - Cromatógrafo Gasoso acoplado a Espectrômetro de Massa SHIMADZU Mat GCQ

Quadrupolo usando uma coluna capilar DB-5, 30m;

- Agitador Magnético cinco pontos simultâneos IKA.

28

5.2. Metodologia

5.2.1. Procedimento para a tentativa de Reação de Barbier de 4-iodotolueno com benzaldeído (Esquema 15):

Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,5 mmol de 4-iodotolueno, 0,5

mmol de benzaldeído, 50 mg de carbonato de amônio, 0,5 mmol de zinco em pó, 1 mL

de DMSO. Após 4 horas de agitação foi adicionado 1 mL de uma solução de HCl 2N e

10 mL de água destilada. O produto foi extraído com 1 mL de CHCl3. O rendimento foi

determinado por RMN 1H fazendo um espectro do extrato bruto em clorofórmio,

contendo 0,05 mmol de cicloexano (padrão interno). Foram realizados três

experimentos (Esquema 15) nas mesmas condições anteriores, adicionando, 5 mg de

VOSO4 no primeiro experimento; 5 mg CdCl2 no segundo e 5 mg de RuCl3 no

terceiro. Outros experimentos foram realizados substituindo o carbonato de amônio por

ácido trifluoracético (3 gotas); por fosfato de sódio monobásico (50 mg) e por fosfato de

sódio dibásico (50 mg), todos sem catalisadores.

A fim de testar a eficiência dos solventes no meio reacional (Esquema 14), nas

mesmas condições reacionais anteriores, sem catalisadores, mas substituindo o solvente

DMSO por metanol (1 mL); por DMF (1mL) e por água (1mL).

5.2.2. Grau de eficiência de catalisadores na redução do 4-iodotolueno a tolueno (Tabela 1) Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,5 mmol de 4-iodotolueno, 50

mg de carbonato de amônio, 0,5 mmol de zinco em pó, 1 mL de DMSO e um

catalisador (Tabela 1). Após 20 horas de agitação foi adicionado 1 mL de uma solução

de HCl 2N e 10 mL de água destilada. O produto foi extraído com 1 mL de CHCl3. O

rendimento foi determinado por RMN 1H fazendo um espectro do extrato bruto em

clorofórmio, contendo 0,05 mmol de cicloexano (padrão interno)

29

5.2.3. Procedimento para a tentativa de acoplamento de 4-iodotolueno com haletos alquílicos e cloreto de alila (Esquema 16):


mmol de um haletos alquílicos ou cloreto de alila, 50 mg de carbonato de amônio, 0,5

mmol de zinco em pó, 1 mL de DMSO, VOSO4 em quantidades catalíticas. Após 4

horas de agitação foi adicionado 1 mL de uma solução de HCl 2N e 10 mL de água

destilada. O produto foi extraído com 1 mL de CHCl3. O rendimento foi determinado

por RMN 1H fazendo um espectro do estrato bruto em clorofórmio, contendo 0,05

mmol de cicloexano (padrão interno). Foram realizados dois experimentos (Esquema

16) em condições semelhantes às anteriores, substituindo o VOSO4 por 5 mg de CdCl2

no primeiro experimento e no segundo por 5 mg RuCl3.

5.2.4. Procedimento para a tentativa de Reação de Barbier de 4-iodotolueno com 1,2-epoxibutano (Esquema 17):


mmol 1,2-epoxibutano, 50 mg de carbonato de amônio, 0,5 mmol de zinco em pó, 1 mL

de DMSO, VOSO4 em quantidades catalíticas. Após 4 horas de agitação foi adicionado

1 mL de uma solução de HCl 2N e 10 mL de água destilada. O produto foi extraído com

1 mL de CHCl3. O rendimento foi determinado por RMN 1H fazendo um espectro do

estrato bruto em clorofórmio, contendo 0,05 mmol de cicloexano (padrão interno).

Foram realizados dois experimentos (Esquema 17) nas mesmas condições, substituindo

o VOSO4 por 5 mg CdCl2 no primeiro experimento e no segundo por 5 mg RuCl3.

5.2.5. Procedimento para a síntese de 3-fenilpropionitrila via Reação de Barbier (Esquema 19): Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,5 mmol de iodobenzeno, 1,5

mmol de acrilonitrila, 50 mg de carbonato de amônio, 0,5 mmol de zinco em pó, 1 mL

de DMSO, 5 mg de RuCl3. Após 20 horas de agitação foi adicionado 1 mL de uma

solução de HCl 2N e 10 mL de água destilada. O produto foi extraído com 1 mL de

CHCl3. O rendimento foi determinado por RMN 1H fazendo um espectro do estrato

bruto em clorofórmio, contendo 0,05 mmol de cicloexano (padrão interno).

30

3-fenilpropionitrila [645-59-0]: RMN 1H 7,47 -7,10 (m, 5 H); 2.91 (m, 2 H);

2.59(m, 2 H); EM: 132 (M +1, 2,4%); 131 (M, 24%); 92 (8%); 91 (100%); 77 (4%); 65

(9.5%); 51 (5.5%); 39 (5.0%).

Na análise da eficiência dos solventes, nas mesmas condições iniciais foram

realizados outros experimentos (Tabela 2), tendo como única mudança a substituição do

DMSO por água; por DMF, por acetonitrila, por HMPT, por dioxano e por uma mistura

de água com o DMSO (1:1), todos com volume de 1mL cada.

Foram realizados três experimentos (Esquema 19) em condições semelhantes às

anteriores, com 1 mL DMSO, substituindo o RuCl3 por 5 mg CdCl2 no primeiro

experimento; no segundo por 5 mg VOSO4 e no terceiro por 5 mg Ru(PPh3)2Cl2.

Foram realizados vários experimentos (Tabela 3) com 5 mg de RuCl3 e, mantendo

as mesmas condições iniciais, tendo como única mudança a substituição do carbonato

de amônio por outros aditivos ativadores. Foram usados o ácido trifuoracético(3gotas),o

ácido acético (1gota), o ácido fórmico(1gota), o ácido fosfórico (1gota), o ácido

sulfúrico (1gota), o fosfato de sódio monobásico(10 mg), o fosfato de sódio dibásico(10

mg), o EDTA dissódico (10 mg), o carbonato de potássio (10 mg), o bicarbonato de

sódio (10 mg), o cloreto de amônio (10 mg), o fluoreto de sódio (10 mg) e sem nenhum

aditivo.

5.2.6. Procedimento para a tentativa do uso de outros haletos na reação com acrilonitrila (Esquema 21):

Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,5 mmol de acrilonitrila, 1,5

mmol de iodeto de t-butila ou brometo de t-butila ou iodometano, 50 mg de carbonato

de amônio, 0,5 mmol de zinco em pó, 1 mL de DMSO, 5 mg de RuCl3. Após 20 horas

de reação foi adicionado 1 mL de uma solução de HCl 2N e 10 mL de água destilada. O

produto foi extraído com 1 mL de CHCl3. O rendimento foi determinado por RMN 1H

fazendo um espectro do estrato bruto em clorofórmio, contendo 0,05 mmol de

cicloexanona (padrão interno).

31

6. Referências Bibliográficas

1 – A.M. Sanseverino, Quim. �ova 2000, 23, 102-107.

2 – S.K. Ritter, Chem. Eng. �ews 2001, 79, 27-34.

3 – T.J. Collins, Chem. Educ. 1995, 72, 965-966.

4 – P. Tundo, P. Anastas, D.S. Black, J. Breen, T. Collins, S. Memoli, J. Miyamoto, M.

Polyakoff,, W. Tumas, Pure Appl. Chem. 2000, 72, 1207-1228.

5 – P.T. Anastas, J.C. Warner, Green Chemistry: Theory and Pratice; Oxford

University Press: New York, 1998.

6 – J.S. Thayer, Organometallic Chemistry, VCH Publishers: New York, 1987.

7 - W. C. Zeise, Mag. Pharm, 1830, 35, 105.

8 - E. Frankland, J. Chem. Soc., 1848–1849, 2, 263.

9 – A. Wurtz, Ann Chem. Phys. 1855, 44, 275; Lieb. Ann Chem. 1855, 96,364.

10 – A. Freund, Lieb. Ann. Chem. 1861, 118, 1.

11 – E. Frankland, B.F. Duppa, Lieb. Ann. Chem. 1865, 135, 25.

12 – A.Z. Saytzeff , f. Chemie 1870, 13, 104.

13 – A. Reformatsky, Ber. 1887, 20, 1210.

14 – P. Barbier, Compt Rend. 1899, 122, 110.

15 – V. Grignard, �obel Lecture 1912, 234-246.

16 – H. Gilman, R.H. Kirby, Org. Synth. I, 1932, 353.

17 – E.R. Coburn, Org. Synth. III, 1955,696.

18 – M. Bogavac, L. Arsenijevic,S. Pavlov, Tetrahedron Lett. 1984, 25, 1843-1844.

19 – E.C. Ashby, L.C. Chaoi, H.M. Neumanm, J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 4896-4904

e 5186-5191.

20 – P.A.Wender, J.M. Erhardt, L.J. Letendre, J. Am. Chem. Soc. 1981,103,2114-2116.

21 – K.K. Majundar, Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8, 2079-2082.

22 – S.H. Kim, E.H. Han Tetrahedron Lett. 2000, 41, 6479-6482.

23 – D. Urban, T. Skrydstrub, J.M. Beau, J. Org. Chem. 1998, 63, 2507-2516.

24 – Y. Butsungan, H. Ito, S. Araki, Tetrahedron Lett. 1987, 28, 3707-3708.

25 – S. Araki, H. Ito, Y. Butsugan J. Org. Chem.,1988, 53, 1831.

26 – S. Araki, S.J. Jin, Y. Idou, Y. Butsugan, Bull. Chem. Sac. Jpn. 1992, 65, 1736.

27 – S. Araki, N. Katsumura, H. Ito and Y. Butsugan Tetrahedron Lett. 1989,30, 1581.

28 – (a). P. Beuchet, N.L. Marrec, P. Mosset Tetrahedron Lett. 1992, 33, 5959. (b). S.-J.

Jin, S. Araki;Y. Butsugan Bull. Chem. Soc. Jpn.1993, 66, 1528. (c). T.P. Loh, D.S.-C.

32

Ho, K.-C. Xu and K.-Y. Sim Tetrahedron Lett. 1997, 38, 865 (d). T.H. Chan , W. Lu

Tetrahedron Lett. 1998, 39, 8605.

29 – (a) T.H. Chan, C.J. Li, M.C. Lee, Z.Y. Wei, Can. J. Chem. 1994, 72, 1181.

(b) T.H. Chan, M.C. Lee, J. Org. Chem. 1995, 60, 4228.

30 – J.C. Li, Tetrahedron, 1996, 52, 5654

31 – M.B. Issac,T.H. Chan,. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995, 1003.

32 – S. Araki, H. Nakano, K. Subburaj, T. Hirashita, K. Shibutani, H. Yamamura, M.

Kawai Y. Butsugan Tetrahedron Lett.1998, 39, 6327.

33 – F. Bossard, V. Dambrin, V. Lintanf, P. Beuchet , P. Mosset Tetrahedron Lett.

1995, 36, 6055.

34 – C. -J. Li; Tetrahedron 1996, 52, 5643

35 – A. Lubineau; J. Augé; Y. Queneau; Synthesis 1994, 741.

36 – J. F. King; R. Rathore; J. Lam; Z. R. Guo; D. F. Klassen; J. Am. Chem. Soc. 1992,

114, 3028.

37 – C. Reichardt, Solvents and solvent effects in organicchemitry, VCH, New York, 2a

ed., 1988, p 534.

38 – D. C Rideout, R. Breslow; J. Am. Chem. Soc. 1980, 102,7816.

39 – W. Schmid; G.M. Whitesides; J. Am. Chem. Soc. 1991,113, 6674.

40 – L.W. Bieber; E.C. Storch; I. Malvestiti; M.F. Silva, Tetrahedron Lett,39,1998,

9393-9396.

41– C. -J. Li; T. H. Chan; Tetrahedron Lett. 1991, 32, 7017.

42 – C. -J. Li; W. –C. Zhang; J. Am. Chem. Soc. 1998,120, 9102

43 – L. W. Bieber, M.F. Silva; R.C. Costa; L.O.S.: Tetrahhedron Lett. 1998, 39, 3655.

44 – L. W. Bieber; I. Malvestiti; E. C. Storch,: J. Org. Chem. 1997, 62, 9061.

45 – J.L. Luche; C. Allavena: Tetrahedron Lett. 1988, 29, 5369; L.A. Sarandeses; A.

Mourinho; J.L. Luche: J. Chem Soc. Chem. Commum. 1992, 798.

46 – A. Chattopadhyay; A. Salaskar: Synthesis 2000, 561.

47– Página:http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi - Acesso:

10/09/2008.

48 – J. Tanuwidjaja, H. M. Peltier, L. B. Schenkel, J. A. Ellman, Synthesis,(21), 3389 –

3389; 2007

49 – H. Horiguchi, H. Tsurugi, T. Saton, M. Miura, J. Org. Chem., 73, 1592 – 1592;

2008.

33

50 – V. N. Telvekar, K. N. Patel, H. S. Kundaikar, H. K. Chaudhari, Tetrahedron Lett.,

49, 2213 – 2215; 2008.

51 – N. M. Callis, E. Thiery, J. L. Bras, J. Muzart, Tetrahedron Lett., 48, 8128 – 8131;

2007.

52 – S. Ilda, H. Togo, Tetrahedron, 63, 8274 – 8281; 2007.

53 – J. M. Brunel, Synlett, (2), 330 – 332; 2007.

54 – S. Burling, B. M. Paine, D. Nama, V. S. Brown, M. F. Mahon, T. J. Prior, P. S.

Pregosin, M. K. Whittlesey, M.J. Williams, J. Am. Chem. Soc., 129, 1987 – 1995; 2007.

55 – D. Gnanamgari, A. Moores, E. Rajaseelan, R. H. Crabtree, Organometallics, 26, 5,

1226 – 1230; 2007.

34

CAPITULO 2: Selenilação de Compostos Carbonílicos

1. Introdução

O selênio foi descoberto em 1817 por Jöns Jacob Berzelius. Ao visitar a fábrica de

ácido sulfúrico de Gripsholm, observou um líquido pardo avermelhado que, ao ser

aquecido com maçarico, desprendia um odor fétido que se considerava até então

característico e exclusivo ao telúrio. O resultado da investigação desse material levou ao

descobrimento de um novo elemento químico e a este novo elemento foi dado o nome

de selênio, termo que deriva do grego selene (Lua), por analogia com o do telúrio, cujo

nome deriva de tellus (Terra). Mais tarde, o aperfeiçoamento de técnicas de análise

permitiu detectar sua presença em diversos minerais, porém sempre em quantidades

extraordinariamente pequenas. Embora a química do selênio e seus derivados tenha sido

muito bem estudada desde a sua descoberta no século XIX, antes de 1970, muitos

químicos orgânicos consideravam os derivados de selênio de pouca utilidade sintética.

Até essa década, as reações, envolvendo selênio, mais conhecidas eram às de oxidação

seletivas em compostos orgânicos utilizando dióxido de selênio. Das oxidações

estudadas as mais importantes eram as das ligações carbono-hidrogênio em α a grupos

ativantes tais como: carbonilas, carboxilas e derivados, olefinas, acetilenos e outros

sistemas insaturados, dentre todas as reações citadas anteriormente, as de maior valor

sintético, devido aos produtos resultantes são as oxidações de compostos carbonilicos e

a oxidação de olefinas na posição alílica56(Esquema 22).

Esquema 22 – Reações com oxido de selênio

R

O

XR

O O

X

SeO2

X= H, R, OH, OR, OCOR e NH2

R R' R R'

Y

Y= -OH, -OR, -OCOR (depende do solvente)

SeO2

35

Uma descoberta, quase acidental, deu um novo impulso no estudo dos compostos de

selênio quando em 1970 Jones57, estudando as propriedades ópticas de selenóxidos

esteroidais, observou a formação de olefinas a partir desses compostos (Esquema 23).

Essa descoberta foi extremamente importante para a síntese orgânica, pois a introdução

de insaturação em compostos orgânicos, principalmente em sistemas sensíveis, sempre

foi uma tarefa complicada em sínteses com métodos clássicos como58: eliminações de 2ª

ordem (E2), em meio básico, eliminação de 1ª ordem (E1), em meio ácido e eliminações

térmicas que apresentavam varias desvantagens como condensações promovidas por

bases, rearranjos do esqueleto carbônico e competição com substituição.

Esquema 23 – Reação com selenóxidos

Desde aquela descoberta a utilização de reagentes de selênio como nucleófilos e

eletrófilos tem ganhado muito destaque na química moderna. As espécies nucleófilas de

selênio podem ser preparadas por reação de selenóis com hidreto de sódio ou n-butillítio

(em solvente aprótico) ou ainda pela redução do difenildisseleneto com sódio metálico

(THF ou amônia liquida)59-61 (Esquema 24).

Esquema 24 – Selênio como nucleófilo.

HSePh

H

O

ArSeH + NaH

ArSeH + n-BuLi

ArSeSeAr + NaTHF ou �H3

ArSeNa + H2

ArSeLi + n-BuLi

2 ArSeNa

36

Os reagentes eletrofílicos de selênio mais comuns podem ser preparados pela reação

do difenildisseleneto com cloro ou bromo62-64 (Esquema 25):

Esquema 25 – Selênio como eletrófilo.

Outros reagentes são os pseudohaletos RSeX65-73 (Esquema 26).

Esquema 26 – Síntese dos pseudohaletos (RSeX)

Os compostos citados anteriormente podem ser incorporados a moléculas orgânicas

de varias maneiras, seja por reações radicalares, por reações de adição, envolvendo

carbânions estabilizados por selênio ou por reações de substituição. Depois de

incorporados aos compostos orgânicos os grupos aril-(ou alquil-) seleno podem ser

retirados de modo a fornecer a funcionalidade desejada.

PhSeSePhCl 2 o

u SO 2

Cl 2

Br2

2 PhSeCl

2 PhSeBr

37

1.1. Reações radicalares

1.1.1. Fenilselenoeterificação e fenilselenolactonização via eletroquímica:

As fenilselenoeterificação e a fenilselenolactonização são realizadas em uma única

etapa por eletrólise de alcoóis insaturados e ácidos carboxílicos e difenildisseleneto em

solvente orgânico contendo íons haletos como mediadores (Esquema 27).74, 75

Esquema 27 – Fenilselenoeterificação e fenilselenolactonização via eletroquímica.

1.1.2. Perfluoroalquil-selenilação de olefinas:

A perfluoroalquil-selenilação de olefinas são realizadas pela reação de

difenildisseleneto com borohidreto de sódio seguido com perfluoroalquil halogenetos

(RfX) e olefinas em que há transferência eletrônica de ânions para fenilseleneto e RfX,

gerando os radicais perfluoroalquil e fenilselenil (Esquema 28).76

Esquema 28 – Perfluoroalquil-selenilação de olefinas

38

1.2. Eletrosíntese de α-ceto-acetais catalisadas por difenildisseleneto a partir de aril-metil cetonas:

Existe uma via eletroquímica indireta para a conversão de aril-metilcetonas aos seus

correspondentes α-ceto acetais utilizando o difenildisseleneto como mediador (reações 1

e 2) e metanol. Com o difenildisseleneto sendo usado em quantidades catalíticas, pois

ele pode ser reciclado por oxidação do ânion fenilsselenil, que resulta da formação do α

-ceto-acetal (reações 3 e 4).77

Esquema 29 – Eletrosíntese de α-ceto-acetais catalisada por difenildisseleneto a

partir de aril-metil cetonas

39

1.3. As reações de adição eletrofilica com organoselênios

1.3.1. Adição de selenofenol a alenos:

Essa adição é catalisada por Pd(OAc)2 e gera selenetos vinilicos.O produto C é

obtido numa mistura E/Z (Esquema 30)78.

Esquema 30 – Adição de Selenofenol a alenos.

1.3.2. Adição de haletos de fenilselenetos a olefina79:

O haleto de fenilselenil adiciona-se a olefina gerando β-halogeno-selenetos que são

facilmente transformados em éteres ou acetados por solvólise em álcool ou ácido

acético e após oxidação-eliminação fornece éteres ou ésteres alílicos (Esquema 31).

Esquema 31 – Adição de haletos de fenilselenila a olefina

SePh

OAc

OMe OMe

OAc

SePh

PhSeBr, AcOH

AcOK, 4h. t.a.

PhSeBr, MeOH

1 h. t.a.

1 - H2O2 , THF

1 - H2O2 , THF

8 h. , refluxo

2h., t.a.

78%

93%

40

1.3.3. Adição de fenilselenetos a alcoóis alílicos:

Na a adição de cloreto fenilselenil a álccois alílicos é obtida uma mistura

regioisomerica de hidroxifenilselenetos (Esquema 32)80.

Esquema 32 – Adição de fenilselenil a alcoóis alílicos.

1.3.4. Selenilação de ésteres e lactonas:

Os ésteres sofrem selenilação em processo semelhante a cetonas e aldeídos, porém o

enolato é geralmente formado antes da selenilação. O PhSeSePh é também utilizado

nesse processo, pois o equilíbrio químico é mais deslocado para a direita que nos casos

das cetonas o que prejudicava no rendimento do produto final63, 81, 82

Alguns exemplos de selenilação de ésteres e lactonas já foram abordados no tópico

sobre reações radicalares 74,75, a seguir serão apresentados alguns exemplos de reações

não-radicalares.

1.3.5. Selenilação de ésteres utilizando haletos de fenilselenil.

A selenilação foi realizada utilizando o PhSeBr ou PhSeCl em THF, R2NLi à -78º 83.

Esquema 33 – Selenilação de ésteres utilizando fenilselenil-halogenetos.

OH OH OH+

OH SePh

SePh OH

PhSeCl

CH3CN / H2O

64% 36%

R

COOEtR

COOEt

SePh

1. R2NLi, THF, -78º

2. PhSeCl ou PhSeBr

41

1.3.6. Selenilação de aldeídos e cetonas:

O primeiro relato de selenilação direta foi feito por Rheinboldt e Perrier84 e

demonstrava como ArSeSCN reagia com acetona dando origem a α-fenilselenocetonas

(Esquema 34). Posteriormente Sharpless85 fez reagir uma série de aldeídos e cetonas

com PhSeCl em acetato de etila a temperatura ambiente, convertendo-os diretamente em

enonas por oxidação com peróxido de hidrogênio e ácido peracético ou periodato de

sódio com rendimentos que variavam de 34-84% (Esquema 35).

Esquema 34 – Selenilação de aldeídos e cetonas

Esquema 35 – Selenilação de aldeídos e cetonas

Estudos posteriores mostraram uma clara preferência por PhSeCl, pois o PhSeSePh

não mostrou resultados com rendimentos apreciáveis, porém o PhSeSePh apresentou

bons resultados in situ, quando combinado com dióxido de selênio e catalisada por

ácido sulfúrico concentrado (Esquema 36)86 ou através da selenilação de aldeídos e

cetonas por eletrólise com o PhSeSePh, brometo de magnésio, brometo de

tetraetilamônio em solventes polares como metanol ou ácidos concentrados como o

ácido sulfúrico (Esquema 37)87.

Esquema 36 – Selenilação de aldeídos e cetonas com PhSeSePh

O

SeAr

O

+ ArSeSCN

O O O

SePh

PhSeClEtOAc

(H)R

O O

SePh

SeO2

PhSeSePh

H2SO4(H)R

42

Esquema 37 – Selenilação eletroquímica de cetonas com PhSeSePh.

Outra metodologia de selenilação muito citada na literatura88, 89 é a da utilização de

tricloreto de fenilselenil (PhSeCl3) na selenilação de aldeídos e cetonas, como mostra o

Esquema 38:

Esquema 38 – Selenilação de aldeídos e cetonas promovidas por PhSeCl3.

1.3.7. Selenilação de cetonas por oxidação com oxigênio atmosférico

O presente estudo das selenilações de cetonas foi inspirado a partir de um trabalho

que relatou a preparação alquinil selenetos a partir de alcinos 90. O sistema reacional

apresentou varias vantagens a outros métodos como o uso de difenildisseleneto sem

ativação para formação do haleto correspondente, além da utilização dos dois grupos

fenilselenil, otimizando e diminuindo algumas etapas da síntese; outros fatores

interessantes são as condições suaves em que acontecem as reações: meio não anidro,

sem bases fortes e com água como subproduto. Outro aspecto interessante da reação é

que o oxidante não foi o oxigênio atmosférico e sim o DMSO (Esquema 39).

R'

R

O

R' OH

R

R' OH

R

PhSeCl

Cl Cl

PhSeCl

- HCl

- HCl

OR'

RCl2PhSe

OR'

RPhSe

Cl2

R = HR = H

R = HR = H

tioureia

PhSeCl3 PhSeCl Cl2+

CH3CN

R

O O

SePh

PhSeSePh

RMgBr2

Et4N+ Br-

43

Esquema 39 – Preparação de alquinil selenetos a partir alcinos terminais

O fato dos hidrogênios em posição α a carbonila terem caráter ácido assim como o

hidrogênio dos alcinos terminais, incentivou o estudo da selenilação de cetonas pela

mesma metodologia usada na selenilação de alcinos.

A selenilação de cetonas por oxidação com oxigênio atmosférico apresenta muitas

vantagens face às técnicas mais citadas na literatura, como:

- não é necessária a preparação do reagente de selênio eletrofilico 88,91, pois o

difenildisseleneto é usado diretamente na reação e é um reagente disponível

comercialmente;

- não é necessário o controle de temperatura do meio reacional, pois a reação é

realizada a temperatura ambiente;

- a reação ocorre em uma única etapa seguida por uma diluição e uma extração com

solvente orgânico.

R + 0,5 (PhSe)2CuI (cat.)

DMSO25º

R SePh

44

2. Objetivos

O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar a possibilidade de:

- Desenvolver novas metodologias sintéticas de selenilação de compostos carbonílicos

utilizando o difenildisseleneto;

- Examinar os efeitos das variáveis: tempo de reação, efeito de catalisador, efeito de

oxidantes, efeito de bases orgânicas e inorgânicas, solventes e tipo de composto

carbonílico;

- Aplicar métodos diferentes para compostos carbonílicos diferentes;

- Investigar e caracterizar por CG/EM e RMN ¹H possíveis seleno-compostos.

45

3. Resultados e Discussão:

3.1. Selenilação da Acetofenona

Como ponto de partida foi explorada a selenilação da acetofenona, utilizando

difenildisseleneto (PhSeSePh), descrita no Esquema 40, para a obtenção do1-fenil-2-

(fenilseleneto)etanona (produto (1)) e de1-fenil-2,2-di(fenilseleneto)etanona (produto

(2)).

Esquema 40 – Selenilação da acetofenona.

A selenilação da acetofenona para obtenção dos produtos (1), (2) e (3) ocorre

provavelmente por degradação do tipo halofôrmio. Não foi encontrado na literatura

nenhum registro sobre a identificação do produto (2) e (3), porém esses podem ser

deduzidos por estimativas espectroscópicas.

46

A primeira variável estudada foi tipo de sistema reacional, se fechado ou aberto e as

bases. Os resultados descritos na tabela 4 mostram que os melhores resultados foram

obtidos com a diciclohexilamina (exp. 16), com rendimento de 65% de (1), em 72h sem

a presença do produto (2); e com DBU (exp. 3), com rendimentos de 58% de (1), em

20h com a presença do produto (2), ambas em tubo aberto. O sistema com tubo aberto

apresentou, em todos os experimentos, melhores ou iguais rendimentos do produto

pretendido que os experimentos em sistemas fechados (Tabela 4).

Tabela 4 – Selenilação da acetofenona utilizando bases orgânicas.

Tubo Tubo TEMPO Rendimento Rendimento

Experimento Base Quant. Aberto Fechado Produto 1 Produto 2

1 DBU 1 gota --- X 1 dia 18% 0%

2* DBU 1 gota --- X 3 dias 25% 0%

3 DBU 1 gota X --- 20 hs. 58% 4%

4* DBU 3 gotas X --- 20 hs. 25% 0%

5 [(CH3)3Si]2NH 1 gota --- X 20 hs. 10% 0%

5 [(CH3)3Si]2NH 3 gotas --- X 20 hs. 8% 0%

6* [(CH3)3Si]2NH 5 gotas --- X 20 hs. 10% 0%

7 [(CH3)3Si]2NH 1 gota X --- 20 hs. 10% 0%

8* Colidina 1 gota --- X 3 dias 10% 0%

9* Colidina 3 gotas --- X 3 dias 10% 0%

11* Colidina 5 gotas --- X 3 dias 10% 0%

12* Colidina 1 gota X --- 3 dias 10% 0%

13 (C6H11)2NH 1 gota --- X 3 dias 15% 0%

14* (C6H11)2NH 3 gotas --- X 3 dias 20% 0%

15* (C6H11)2NH 10 gotas --- X 3 dias 28% 0%

16 (C6H11)2NH 1 gota X --- 3 dias 65% 0%

17 (C6H11)2NH 3 gotas X --- 3 dias 34% 0%

18* (C6H11)2NH 10 gotas X --- 3 dias 26% 0%

Reação: Acetofenona(0,2mmol) + PhSeSePh(0,1mmol) + DMSO(0,5mL), RT, sem catalisador. Padrão C6H12

* Houve degradação parcial da cetona.

Foram realizados outros experimentos, utilizando bases inorgânicas, mas os

resultados não foram melhores que os observados anteriormente com as outras bases,

47

porém os resultados com hidróxido de sódio foram muito interessantes para a formação

do produto (2), com rendimentos de até 36% (Exp. 28), na Tabela 5.

Tabela 5 – Selenilação da acetofenona utilizando outras bases ou sem bases.

Experimentos Base Quant. TEMPO Rend. Produto 1 Rend. Produto 2

19 LiOH 0,5 mmol 20 hs. 10% 0%

20 K2CO3 0,5 mmol 20 hs. 10% 0%

21 K2HPO4 0,5 mmol 20 hs. 10% 0%

22* Bu4NOH 1 gota 20 hs. 20% 0%

23 (iPr)2Net 3 gotas 20 hs. 20% 0%

24* NEt3 3 gotas 20 hs. 20% 0%

25* NaOH 0,5 mmol 30 min. 20% 20%

26* NaOH 0,5 mmol 1 h. 10% 32%

27* NaOH 0,5 mmol 2 hs. 30% 10%

28* NaOH 1 cristal 20 hs. 18% 36%

29 --- --- 3 dias 15% 0%

30 --- --- 4hs. 0% 0%

Reação: Acetofenona(0,2 mmol) + PhSeSePh(0,1mmol) + DMSO(0,5 mL), RT em tubo aberto. Padrão C6H12

Houve degradação parcial da cetona.

Foram realizados experimentos sem base no meio reacional. E houve formação do

produto (1) com rendimentos estimados de 15% com 72 horas de reação, sem a

presença de (2) (Exp.29), em outros tempos de reação, não foi observada a presença dos

produtos desejados (Tabela 5).

48

3.2. Oxidações promovidas por salcomina

A fim de aperfeiçoar a reação de selenilação, foram utilizados, como catalisadores

os oxidantes (Na2O2 e salcomina) e o carbonato de potássio (K2CO3) (Exp.40 e

Exp.41), que favorecessem a oxidação na reação. A salcomina, um complexo de

cobalto, apresentou resultados muito interessantes atuando como catalisador e oxidante

nas selenilações das cetonas estudas.

Complexos de cobalto, como a salcomina, têm sido amplamente utilizados como

catalisadores de oxidação em diversos processos92. A salcomina é complexo de cobalto,

também conhecido como Co (salen) [Salen = N, N'-bis (salicilidene) etilenodiamina]

(Figura 3).

Figura 3 – Estrutura da Salcomina

O complexo salcomina foi estudado como ativador de oxigênio para a oxidação

seletiva de compostos utilizando a água como solvente e oxigênio molecular como

oxidante, como descrito na oxidação catalítica de álcool veratrílico (Esquema 41)93, 94..

Esquema 41 – Oxidação catalítica do álcool veratrílico promovida por salcomina

49

A salcomina é utilizada, também em oxidações de fenóis substituídos95, 96 oxidações

de mercaptanol97, oxidação de alcenos e álcoois98-109, oxidação de aminas primárias110 e

na epoxidação de alcenos111.

A salcomina apresentou os melhores resultados em um tempo reacional bem

pequeno (15 minutos), com rendimentos de 75% do produto (1) (Exp.35), mas com a

presença do produto (2) com 15% de rendimento. As reações que utilizaram o Na2O2

(Exp.42 e Exp.43) ou o carbonato de potássio não apresentaram o produto (2), mas

tiveram rendimentos entre 10 e 15%, apenas do produto (1)(Tabela 6).

Foram realizados experimentos com cinco solventes diferentes (tabela 6), os

melhores resultados foram observados com o DMSO (Exp.35), com 75% de rendimento

do produto (1), com a acetonitrila (CH3CN) apresentando o segundo melhor resultado

(Exp.36), seguida do DMF (Exp.37) com 45% e 30%, respectivamente, de rendimento

do produto (1). As reações que utilizaram o dioxano (Exp.39), que aparece numa faixa

que encobre alguns picos importantes da reação e HMPT (Exp.38) apresentaram os

piores resultados em termos de rendimento, apenas 28% e 15%, respectivamente, do

produto (1).

50

Tabela 6 – Selenilação da Acetofenona utilizando DBU

Catalisador TEMPO Solvente Rendimento Rendimento

Experimentos Base Quant. Cat. Quant. (0,5 mL) Produto 1 Produto 2

31* DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 3 dias DMSO 0% 0%

32* DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 4 hs. DMSO 50% 10%

33 DBU 1 gota Salcomina 1 mg 2 horas DMSO 53% 10%

34 DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 30 min. DMSO 55% 10%

35 DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 15 min. DMSO 75% 15%

36 DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 15 min. CH3CN 45% 10%

37 DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 15 min. DMF 30% 5%

38 DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 15 min. HMPT 15% 5%

39 DBU 1 gota Salcomina 1 mg. 15 min. Dioxano 28% 5%

40* DBU 1 gota K2CO3 10 mg. 3 dias DMSO 10% 0%

41 DBU 1 gota K2CO3 10 mg. 4 hs. DMSO 0% 0%

42* DBU 1 gota Na2O2 10 mg. 3 dias DMSO 15% 0%

43* DBU 1 gota Na2O2 10 mg. 4 hs. DMSO 0% 0%

44 DBU 1 gota --- --- 15 min. DMSO 18% 5%

45 DBU 1 gota --- --- 30 min. DMSO 28% 0%

46 DBU 1 gota --- --- 1 h. DMSO 30% 0%

47 DBU 1 gota --- --- 2 hs. DMSO 38% 4% Reação: Acetofenona(0,2mmol) + PhSeSePh(0,1mmol), RT em tubo aberto. Padrão C6H12

* Houve degradação do produto de partida.

A salcomina, que foi escolhida como o catalisador mais eficiente devidos aos

resultados anteriores, teve sua massa aferida quantitativamente na reação. Estudos

anteriores mostraram que, em quantidades maiores que 1mg de salcomina havia

diminuição dos rendimentos do produto final, assim o estudo da quantidade de

catalisadores no meio reacional, foi feito com base na diminuição de sua quantidade na

reação e a fim de obter melhores rendimentos do produto desejado com quantidades

menores de catalisadores.

Foram feitas soluções de salcomina a 10mg/mL e 1mg/mL, solubilizadas por

DMSO (tabela 4). Foi observado que mesmo concentrações muito pequenas, como

0,1mg de salcomina (Exp.48), apresentam bons rendimentos como o de 52% do produto

(1) deste último caso. Também foi observado que o melhor resultado apresentado

(Exp.50), com 65% do produto (1) e 23% do produto (2), foi com 1,0 mg de salcomina

como apresentado na tabela 6 (Exp.35) anteriormente, mas sempre com importantes

quantidades do produto (2).

51

Foi observado em quantidades menores de salcomina o rendimento do produto (1)

decresce com o aumento do tempo de reação enquanto o rendimento do produto (2)

aumenta com aumento do tempo reacional (Tabela 7) conforme a sequência reacional

do Esquema 40.

Tabela 7 – Efeito da quantidade de salcomina na selenilação da acetofenona.

Exp. TEMPO 0,01mg de Salc. 0,05mg de Salc. 0,1mg de Salc. 0,5mg de Salc. 1,0mg de Salc. 2,0mg de Salc.

48 15 min. p1=43% e p2=10% p1=42% e p2=25% p1=52% e p2=10% p1=33% e p2=8% p1=33% e p2=13% p1=40% e p2=16%

49 30 min. p1=38% e p2=18% p1=40% e p2=29% p1=45% e p2=10% p1=30% e p2=12% p1=51% e p2=16% p1=50% e p2=18%

50 1 hora p1=27% e p2=20% p1=38% e p2=32% p1=40% e p2=16% p1=29% e p2=16% p1=65% e p2=23% p1=58% e p2=21%

51 2 horas ---- ---- p1=43% e p2=30% ---- p1=55% e p2=23% ----

52 4 horas ---- ---- ---- ---- p1=57% e p2=23% ----

Reação: Acetofenona(0,2mmol) + PhSeSePh(0,1mmol) + DMSO(0,5mL), RT .Padrão C6H12

(----) não foi realizado experimento.

52

3.3. Identificação do Produto da reação de selenilação com a acetofenona

O 1-fenil-2-(fenilselenil)etanona (produto (1)) apresenta picos característicos,na

região do espectro de RMN ¹H, em δ 7.95 – 7.75(m, 2H), 7.55 – 7.15(m, 8H),

4.15(s,2H)112.

Figura 4 – Espectro de RM� ¹H do1-fenil-2-(fenilselenil)etanona (Produto 1) e de1-

fenil-2,2-di(fenilselenil)etanona (Produto 2).

53

Os principais picos do espectro de massas desses compostos são o m/z = 105 devido

ao fragmento [C6H5C≡O+] que, também é o pico base e o pico m/z = 77 devido ao

fragmento [C6H5+], além do pico do íon molecular m/z =276 (Esquema 42).

Figura 5 – Espectro de Massas do1-fenil-2-(fenilselenil)etanona (Produto 1)

O

SePh

- CH2SePh

O

m/z = 105 (100%)m/z = 276

m/z = 65

m/z = 51

-S

ePh

m/z = 91

- C2H2

m/z = 77

- CO

- C 2H 2

O

-CO

m/z = 117 (5%)

Esquema 42 – Esquema de fragmentação da acetofenona.

54

3.4. Aplicação do método de selenilação para diferentes cetonas

Depois de encontrados uma boa base (a DBU), um bom solvente (o DMSO), um

bom catalisador (a salcomina) no estudo reacional para a acetofenona, o método foi

aplicado para outras cetonas.

3.4.1. Selenilação da cicloexanona

Nos primeiros testes realizados, com o objetivo da selenilação da cicloexanona a 2-

fenilselenilcicloexanona (produto (4)) de acordo com o Esquema 43, utilizando o

mesmo método usado na selenilação da acetofenona (Exp.35 ,Tab.6 ) não foi obtido o

produto desejado com 15 minutos de reação.

Solvente

base

0,2mmol

0,1mmol

O

PhSeSePh

O

SePh

(4)

Esquema 43 – Selenilação da cicloexanona

A fim de aperfeiçoar a reação foi variada a quantidade de salcomina e de DBU

(Exp. 58 – 60) na reação e o produto (4) foi obtido com melhor rendimento, 36% em 20

horas, no Exp.58.

Ao variar o tempo, mantendo as mesmas quantidades de DBU (1gota) e salcomina

(1mg) utilizadas na selenilação da acetofenona, foi observado o aparecimento do

produto (4) por dados RMN 1H e MS comparados com dados da literatura113, 114.

55

Tabela 8 – Variação das bases e catalisadores na selenilação da cicloexanona.

Experimento TEMPO Salcomina BASE QUANTIDADE RENDIMENTO

53* 20 horas sem salcomina (Me3Si)2NH 3 gotas 4%

54* 20 horas sem salcomina NEt3 3 gotas 0%

55 20 horas sem salcomina K2CO3 10 mg 3%

56 20 horas sem salcomina KHCO3 10 mg 2%

57* 20 horas sem salcomina Bu4NOH 1 gota 44%

58 20 horas 1 mg DBU 1 gota 36%

59 20 horas 1 mg DBU 2 gotas 21%

60* 20 horas 1 mg DBU 4 gotas 0%

61* 20 horas 1 mg Bu4NOH 1 gota 66%



64 4 horas 1 mg Bu4NOH 1 gota 11%

Reação: Cicloexanona (0,2mmol) + PhSeSePh(0,1mmol) + DMSO(0,5mL), RT Padrão C6H12

* Houve degradação do produto e partida.

Foram observados resultados animadores quando da utilização do Bu4NOH como

base, com rendimentos muito maiores que os observados para as outras bases estudadas,

apresentando rendimento de 44% do produto (4) (Exp.57, Tab. 8).

Para aperfeiçoar a reação com a utilização do Bu4NOH, uma base mais forte que a

DBU (1 gota), atuando como base, foi variando o tempo e, novamente os melhores

resultados foram obtidos com o tempo de 20 horas, porém, neste caso foi utilizada a

Salcomina como catalisador obtendo o melhor resultado em termos de rendimento de

(4), estimados em 66% (Exp.61, Tab. 8)

Como descrito na tabela 8, a Salcomina teve um papel de destaque na selenilação da

ciclohexanona, utilizando o Bu4NOH como base, pois a adição desse catalisador fez

aumentar de forma considerável o rendimento do produto (4).

Outra característica importante observada se for comparada a selenilação da

cicloexanona com a selenilação da acetofenona é que a selenilação da cicloexanona é

mais lenta que a da acetofenona.

56

3.4.2. Identificação do Produto da reação de selenilação com a cicloexanona Os principais picos do Espectro de RMN ¹H, observados para o 2 –

fenilselenilciclohexanona (produto (4)) são δ7.55-7.20(5H,m), 3.95-3.80(1H,m), 3.05-

2.85 (1H,m), 1.60(7H,m), descritos na literatura113, 114

Figura 6 - Espectro de RM� ¹H do produto da Selenilação da ciclohexanona.

Os principais picos do espectro de massas do produto da selenilação da

ciclohexanona são m/z = 41 devido ao fragmento [M – SePh]; m/z = 55 devido ao

fragmento [CH2=CH-C=O+]; m/z = 97 devido ao fragmento [-SePh]; o m/z = 158

devido ao fragmento [HSePh+] e o m/z = 69 devido ao fragmento [C5H9+] e íon

molécula m/z = 254 (Esquema 44).

57

Figura 7 - Espectro de Massas do produto da Selenilação da ciclohexanona.

O

SePh

O

O

HSePh

O

- SePh

- CO- C2H4

m/z = 254 m/z = 55

m/z = 41(100%)

m/z = 158

m/z = 97 m/z = 69

-

Esquema 44 – Esquema de fragmentação do produto da selenilação da

ciclohexanona.

58

3.5. Selenilação da 1,4-tetralona

Esquema 45– Selenilação da 1,4-tetralona

A selenilação da 1,4-tetralona (Esquema 45) ocorre exatamente igual à selenilação

da acetofenona, utilizando DBU como base, DMSO como solvente e catalisada por

salcomina, em 15 minutos de reação com rendimento de 65% (Exp.65, Tab. 9). As

outras tentativas de obtenção do Produto 5 (Exp.66 – 69) não obtiveram o mesmo

sucesso, pois o produto desejado (5) foi encontrado em rendimentos inferiores.

Ao trocar a DBU por Bu4NOH como base no meio reacional, o rendimento do

produto desejado caiu para 25%, com 1mg de salcomina (Exp.68, Tab. 9) e 30% sem

salcomina (Exp.69, Tab. 9), com tempo reacional de 8 horas, o produto de partida não

sofre degradação. Em tempos menores não é observada a formação do produto

desejado.

A reação com DBU sem catalisador (salcomina) tem rendimento bem inferior (15%)

e com tempo de reação maior (2 horas) ao com o catalisador (Exp.67, Tab. 9) .

59

Tabela 9 – Variação de base e catalisador na selenilação da 1,4-tetralona

Experimento TEMPO BASE SALCOMINA RENDIMENTO

65 15 min. DBU 1 mg 65%

66 15 min. DBU sem salcomina 0%

67 2 horas DBU sem salcomina 15%

68* 8 horas Bu4NOH 1 mg 25%

69 8 horas Bu4NOH sem salcomina 30%

Reação: 3,4-dihidro-1(2H)-naftalenona(0,2 mmol) + PhSeSePh(0,1 mmol) + DMSO(0,5 mL), RT,Padrão C6H12

* Houve degradação do produto e partida.

60

3.6. Identificação do produto da reação de selenilação com 1,4-tetralona

O produto (5) obtido na selenilação da 1,4-tetralona apresenta picos característicos,

na região do espectro de RMN ¹H, em δ 1.6 – 1.7(m, 2H), 1.8 – 2.1(m, 2H), em δ 2.15 –

2.25(m, 2H), δ 6.6 – 7.85(m, 5H) e em δ 3.8 – 3.85(m, 1H) os dados foram comparados

com os dados da literatura 89 do produto com dois átomos de cloro ligados ao selênio.

Figura 8 - Espectro de RM� ¹H do produto da Selenilação da 1,4-tetralona

Os principais picos do espetro de massas do produto da selenilação da 1,4 –

tetralona são o m/z = 145 devido a perda de [- PhSeH]; o fragmento m/z = 127 devido a

[-PhSeH e H2O] e o m/z = 115 devido a [-PhSeH e CH2O] e íon molecular de m/z = 302

(Esquema 46).

61

Figura 9 - Espectro de Massas do produto da Selenilação da 1,4-tetralona

Esquema 46 – Esquema de fragmentação do produto da selenilação da 1,4-

tetralona

62

3.7. Selenilação da 3-metilbutan-2-ona

Com o objetivo de avaliar a regioseletividade foi estudada a selenilação da 3-

metilbutan-2-ona (Esquema 47), aplicando as mesmas metodologias utilizadas na

selenilação das cetonas anteriores.

Esquema 47 – Selenilação da 3-metilbutan-2-ona

Ao utilizar a metodologia que apresentou melhor resultado na selenilação da

acetofenona (Exp.35 ,Tab.6) foi observado o aparecimento dos produtos a partir de uma

hora de reação (Tabela 10). Um aspecto interessante foi a diminuição do rendimento do

produto (7) com o aumento do tempo da reação enquanto o produto (6) permaneceu

com o mesmo rendimento mesmo após 4 horas de reação (Exp.73 e 74,Tab. 10).

Foi observado que com o aumento do tempo reacional para 20 horas e com o

aumento da quantidade base (DBU), a formação do produto (6) é majoritária e há uma

diminuição acentuada dos rendimentos do produto (7) (Exp.77, Tab. 10).

Não houve degradação dos produtos de partida em nenhum dos experimentos com a

3-metilbutan-2-ona.

63

Tabela 10 – Variação do tempo e da base da reação selenilação da 3-metilbutan-2-

ona

Experimentos TEMPO DBU PRODUTO 6 PRODUTO 7

70 15 min. 1 gota 0% 0%

71 30 min. 1 gota 0% 0%

72 1 hora 1 gota 50% 50%

73 2 horas 1 gota 50% 25%

74 4 horas 1 gota 50% 25%

75 20 horas 1 gota 50% 25%

76 20 horas 2 gotas 60% 18%

77 20 horas 3 gotas 74% 18%

78 20 horas 4 gotas 70% 20%

Reação: 3-metilbutan-2-ona, (0,2mmol) + PhSeSePh(0,1mmol) + DMSO(0,5mL), RT, 1mg de salcomina.

Padrão: C6H12

64

3.8. Identificação do produto da reação de selenilação com 3-metilbutan-2-ona

Os principais picos, de RMN ¹H, observados na identificação do produto (7)

observados na literatura são δ = 7.53-7.45(2H, m), 7.29-7.24 (3H, m), 3.65(2H, s), 2.88

(1H, h, J=6.9 Hz), 1.07 (6H, d, J=6.9Hz) de acordo com dados da literatura114.

No RMN ¹H do produto (6) os principais picos são δ = 7.54-7.21(5H, m), 2.36(3H,

s), 1.50(6H, s) de acordo com dados da literatura 112.

Figura 10 - Espectro de RM� ¹H dos produtos da selenilação da 3-metilbutan-2-

ona.

65

Os principais picos do espectro do produto (7) são o m/z = 43, que é o pico base do

composto, devido ao fragmento [(CH3)2CH+] e a ausência do pico M – 43 que é

característico produto (6), além da presença do pico de m/z = 71 que não aparece nesse

último, o pico do íon molecular é o m/z = 242 (Esquema 48).

Figura 11 - Espectro de Massas da 3-metil-1-fenilselenilbutan-2-ona.

66

- Se

Esquema 48 – Esquema de fragmentação da 3-metil-1-fenilselenilbutan-2-ona.

67

Os principais picos do produto (6) são devidos aos fragmentos m/z = 43 e M – 43

devido à [CH3C≡O+] que nesse composto é o pico base, porém, no espectro do produto

(7)não aparece o pico M – 43 e o seu pico base é devido ao fragmento [(CH3)CH+]. O

pico do íon molecular é o m/z = 242 (Esquema 49).

Figura 12 - Espectro de Massas 3-metil-3-fenilselenilbutan-2-ona.

SePh

O O

SePh

O

PhSe

SePhm/z = 157

O

m/z = 158

HSePh- Se

m/z = 242

m/z = 43 (100%)

m/z = 78

m/z = 242m/z = 199 (M - 43)

-

- CH3CO

Esquema 49 – Esquema de fragmentação da 3-metil-3-fenilselenilbutan-2-ona.

68

3.9. Análise do Cromatograma da selenilação da 3-metilbutan-2-ona

Como os espectros de massas do produto (6) e do produto (7) tem fragmentações

muito parecidas, foi utilizado os dados do cromatograma (figura 13) que confirma a

interpretação espectral anterior (Esquemas 48 e 49; Espectros 8 e 9), pois o pico 3, do

cromatograma, que corresponde ao produto (6) é bem maior que o pico 4, do

cromatograma, do produto (7) mostrando uma clara preferência para o lado mais

impedido das cetonas, preferência confirmada na selenilação da butanona

posteriormente.

Figura 13 – Cromatograma da selenilação da 3-metilbutan-2-ona.

69

3.10. Selenilação da butanona

Com o objetivo de promover a selenilação da butanona (Esquema 50), foi aplicada a

mesma metodologia utilizada na selenilação da 3-metilbutan-2-ona, pois as estruturas se

assemelham e ensaios semelhantes às selenilação da acetofenona (Exp.35 ,Tab.6) e o

da ciclohexanona (Exp.61, Tab. 8).

Esquema 50 – Selenilação da butan-2-ona

Em condições experimentais semelhantes às usadas na selenilação da 3-metilbutan-

2-ona foram obtidos os melhores resultados na selenilação da butanona (Exp.77, Tab.

10), porém a utilização da salcomina (1mg) nesta selenilação produziu rendimentos

menores aos observados na selenilação da 3-metilbut-2-ona (Exp.79 e 81 Tab.11).

Foi observado que o aumento da quantidade de DBU na reação há redução leve dos

rendimentos dos produtos (8) e (9) (Exp.80, 82 e 83,Tab.11)..

Ao variar as bases, na selenilação da butanona, foi observado que ao trocar a DBU

por Bu4NOH houve queda acentuada nos rendimentos dos produtos desejados

(Exp.84,Tab.11), assim como observado na selenilação da 3-metilbutan-2-ona. Foi

realizada a troca da DBU pelo oxidante I2 e observou-se aumento dos rendimentos dos

produtos (8) e (9) (Exp.85,Tab.11).

70

Tabela 11 – Variação de DBU, salcomina e outras bases na selenilação da

butanona.

Experimentos BASE QUANTIDADE SALCOMINA PRODUTO 8 PRODUTO 9

79 DBU 1 gota 1 mg 52% 5%

80 DBU 1 gota sem salcomina 60% 13%

81 DBU 2 gotas 1 mg 35% 4%

82 DBU 2 gotas sem salcomina 57% 12%

83 DBU 4 gotas sem salcomina 56% 11%

84 Bu4NOH 1 gota sem salcomina 23% 7%

85 I2 0,1 mmol sem salcomina 70% 15%

Reação: butan-2-ona a (0,2mmol) + PhSeSePh(0,1mmol) + DMSO(0,5mL), 20 horas, RT Padrão: C6H12

Obs: O I2 não é base e sim um oxidante.

71

3.11. Identificação do produto da reação de selenilação com a butanona

Os principais picos, de RMN ¹H, observados na identificação do produto (9) são δ =

7.45-7.05 (5H, m), 3.47(2H, s), 2.45 (2H, q, J=7.3 Hz), 0.91 (3H, t, J=7.3 Hz) de acordo

com a literatura115.

No RMN ¹H do produto (8) os principais picos são δ = 7.55-7.20(5H, m), 3.78(1H,

q, J=7.0 Hz), 2.28 (3H, s), 1.45(3H, d, J=7.0 Hz) de acordo com a literatura116.

Figura 14 - Espectro de RM� ¹H do produto da Selenilação butan-2-ona

72

Os principais picos presentes no espectro de massas do produto (8) são m/z = 43 e o

M – 43 que são devido ao fragmento [CH3C=O+]; o M – 71 que é devido ao fragmento

[CH3C(=O)CHCH3+] e o fragmento m/z = 77 devido à [C6H5

+] (Esquema 51).

Figura 15 - Espectro de Massas da 3-fenilselenilbutan-2-ona.

SePh

O O

SePh

Se

O

SePh

m/z = 228

m/z = 43

m/z = 185

m/z = 77 m/z = 51m/z = 157

m/z = 105 (100%)

1C2H2

-Se

-

Ph

O

Esquema 51 – Esquema de fragmentação da 3-fenilselenilbutan-2-ona.

73

Os principais picos do produto (9) são o m/z = 57 devido ao fragmento

[CH3CH2C=O+] que é o pico base do composto e não aparece no espectro do produto

(8), além da ausência do pico m/z = 43 e M – 43, que são picos característicos do

produto (8) (Esquema 52).

Figura 16 - Espectro de Massas 1-fenilselenilbutan-2-ona.

Esquema 52 – Esquema de fragmentação 1-fenilselenilbutan-2-ona.

74

4. Conclusões e Perspectivas

As reações de selenilações de cetonas utilizando o difenildisselenetos foram

realizadas com sucesso para todas as cetonas estudas.

O melhor solvente utilizado nas selenilações foi o DMSO, pois além de atuar como

solvente, também, atua como oxidante na reação.

A melhor base utilizada na maioria das selenilações foi o DBU, exceto para a

selenilação da cicloexanona que apresentou melhores resultados com uma base mais

forte a Bu4NOH.

As reações catalisadas por salcomina apresentaram os melhores em todas as

selenilações se comparadas a reações não catalisadas ou sem uso de catalisadores.

A selenilação da acetofenona apresentou seu melhor resultado para rendimento do

produto 1 de 75% com 15% do produto 2 em apenas 15 minutos de reação, de acordo

com o experimento 35. O melhor rendimento do produto 2 foi observado no

experimento 28, com NaOH atuando como base.

Um resultado muito interessante foi o obtido utilizando a (C6H5)2NH na selenilação

da acetofenona, com rendimento de 65% do produto 1 e sem a presença do produto 2,

de acordo com o experimento 16, porém o tempo de reação, de 72 horas é um pouco

longo.

A selenilação da 1,4-tetralona ocorre de forma semelhante ao experimento 35 da

selenilação da acetofenona com rendimento estimado de 65%.

O produto da selenilação da 1,4-tetralona não foi identificado na literatura, sua

identificação foi feita por estimativas espectroscópicas e por comparação com dados da

literatura de um produto similar89, 121 que apresenta dois átomos de cloro ligados ao

átomo de selênio.

75

A selenilação da cicloexanona foi obtida com melhor rendimento, de 66%,

utilizando o Bu4NOH que é uma base mais forte que a DBU.

A selenilação da 3-metilbutan-2-ona foi obtida com melhor rendimento (70% do

produto 6 e 25% do produto 7) de acordo com o experimento 77. O aumento da

quantidade de DBU fez aumentar o rendimento do produto 6 e diminui o rendimento de

7.

A selenilação da butanona apresentou bons rendimentos em dois experimentos, em

um deles a reação foi catalisada pela salcomina e a DBU foi utilizada como base e na

outra reação não foi utilizado catalisador nem base, que foram substituídos por I2 que

atua como oxidante na reação, como descrito nos experimentos 80 e 85.

As metodologias de selenilação da acetofenona descritas anteriormente apresentam

algumas vantagens frente a metodologias descritas na literatura, pois no geral

apresentam rendimentos maiores ou bem próximos dos descritos na literatura, o tempo

de reação é menor que na maioria das metodologias descritas, não precisa de controle de

temperatura, na maioria das metodologias é necessário preparar o reagente de selênio ou

organometálicos86-88, 90, 91, 112-128.

A necessidade de preparar o reagente de selênio aumenta o numero de etapas da

reação, cuidados com umidade, temperatura etc. além de gerar subprodutos no final da

reação o que não ocorre na metodologia descrita nesta tese, pois a reação ocorre de

forma suave sem controle de temperatura, com bases fracas etc. e os dois grupos

fenilsselenil do difenildisseleneto são utilizados na reação.

76

5. Parte Experimental

5.1. Materiais

5.1.1. Reagentes e Solventes

Foi preparada uma solução com 5mg de salcomina em 1 mL de DMSO.

Todos os outros reagentes e solventes foram adquiridos com grau analítico, e

utilizados sem purificação prévia.

5.1.2. Aparelhagem

- Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear VARIAN EM 390 (90MHz);

- Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear VARIAN Unit plus 300 (300Mhz);

- - Cromatógrafo Gasoso acoplado a Espectrômetro de Massa SHIMADZU Mat GCQ

Quadrupolo usando uma coluna capilar DB-5, 30m;

- Agitador Magnético cinco pontos simultâneos IKA.

77

5.2. Metodologia

5.2.1. Procedimento para a selenilação da acetofenona (Esquema 41)

Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,2 mmol de acetofenona, 0,1

mmol de difenildisseleneto, 1 gota de DBU, salcomina(a quantidade variou de 0,01mg

até 2 mg (Tabela 7)), 0,5 mL de DMSO. Após o término da reação (variaram de 15

minutos até 72 horas) foi adicionado 1 mL de uma solução de HCl 2N e 10 mL de água

destilada. O produto foi extraído com 1 mL de CCl4. O rendimento foi determinado por

RMN 1H fazendo um espectro do estrato bruto em clorofórmio, contendo 0,05 mmol de

cicloexano (padrão interno).

1-fenil-2-(fenilselenil)etanona: RMN¹H 7.95 – 7.75(m, 2H), 7.55 – 7.15(m, 8H),

4.15(s,2H)., EM: 276 (M , 10%); 105 (100%); 91 (11%); 77 (60%); 65 (14%); 51

(35%), CCl4, ciclohexano.

Foram realizados outros experimentos em condições semelhantes às anteriores,

substituindo a salcomina por carbonato de potássio (10 mg) e por peróxido de sódio (10

mg) e sem catalisador (Tabela 6)

Na análise da eficiência dos solventes, nas mesmas condições iniciais foram

realizados outros experimentos, substituindo o solvente DMSO por acetonitrila (0,5

mL); por DMF (0,5mL); por HMPT (0,5mL) e por dioxano(0,5mL) com todas as outras

condições reacionais inalteradas (Tabela 6).

Na análise da eficiência das bases, nas mesmas condições iniciais foram realizados

outros experimentos, substituindo DBU por dicicloexilamina (1-10 gotas, 72 horas); por

colidina (1-5 gotas, 72 horas); por hidróxido de sódio P.A. (0,5 mmol, 1-20 horas ); por

[(CH3)3Si]2NH (1-5 gotas, 20 horas); por hidróxido de lítio (0,5 mmol, 20 horas);

carbonato de potássio(0,5 mmol, 20 horas); por fosfato de potássio monobásico (0,5

mmol, 20 horas); por diispropiletilamina (3 gotas, 20 horas); por trietilamina (3gotas, 20

horas) e por Bu4NOH (1gota, 20 horas). Os experimentos foram realizados sem

salcomina, em tubo aberto ou fechado conforme as tabelas 4 e 5.

78

5.2.2. Procedimento para a selenilação da cicloexanona (Esquema 43)

Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,2 mmol de acetofenona, 0,1

mmol de difenildisseleneto, 1 gota de Bu4NOH, 1 mg de salcomina ou sem catalisador,

0,5 mL de DMSO. Após o tempo final de reação (os tempos variaram de 4 horas até 48

horas) foi adicionado 1 mL de uma solução de HCl 2N e 10 mL de água destilada. O

produto foi extraído com 1 mL de CCl4. O rendimento foi determinado por RMN 1H

fazendo um espectro do estrato bruto em clorofórmio, contendo 0,05 mmol de

cicloexano (padrão interno).

2-fenilselenilciclohexanona:RMN¹H, 7.55-7.20(5H,m), 3.95-3.80(1H,m), 3.05-2.85

(1H,m), 1.60(7H,m); EM: 254(M, 52%), 158(51%), 97 (35%) 78 (42%), 69 (55%), 55

(39%), 41 (100%).

Na análise da eficiência das bases, nas mesmas condições iniciais foram realizados

outros experimentos, substituindo DBU por [(CH3)3Si]2NH (3 gotas, 20 horas); por

bicarbonato de potássio(10 mg, 20 horas); por carbonato de potássio (10 mg, 20 horas);

por trietilamina (3gotas, 20 horas) e por Bu4NOH (1gota, 1-20 horas) conforme a

Tabela 8.

5.2.3. Procedimento para a selenilação de 1,4-tetralona (Esquema 45)

Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,2 mmol de 3,4-dihydro-1(2H)-

naphthalenona, 0,1 mmol de difenildisseleneto, 1 gota de DBU ou 1 gota de Bu4NOH, 1

mg de salcomina, 0,5 mL de DMSO. Após 15 minutos de reação foi adicionado 1 mL

de uma solução de HCl 2N e 10 mL de água destilada. O produto foi extraído com 1 mL

de CCl4. O rendimento foi determinado por RMN 1H fazendo um espectro do estrato

bruto em clorofórmio, contendo 0,05 mmol de cicloexano (padrão interno).

2-(fenilselenil)-3,4-dihidronaftalen-1(2H)-ona: RMN¹H, 1.6 – 1.7(m, 2H), 1.8 –

2.1(m, 2H), em δ 2.15 – 2.25(m, 2H) e em δ 3.8 – 3.85(m, 1H), CCl4, cicloexano. EM:

302(M, 8%), 221 (7%), 157 (5%), 145 (100%), 127 (21%), 117 (45%), 91 (31%), 77

(27%), 65 (15%), 51(20%).

79

Foram realizados outros experimentos em condições semelhantes às inicias sem a

salcomina e com DBU (1gota, 15 minutos e 2 horas). E outro experimento com

Bu4NOH e sem salcomina (1gota, 8 horas) conforme a Tabela 9.

5.2.4. Procedimento para a selenilação da 3-metilbutan-2-ona (Esquema 47)

Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,2 mmol de 3-metilbutan-2-

ona, 0,1 mmol de difenildisseleneto, 4 gota de DBU, 1 mg de salcomina, 0,5 mL de

DMSO. Após 20 horas de reação foi adicionado 1 mL de uma solução de HCl 2N e 10

mL de água destilada. O produto foi extraído com 1 mL de CCl4. O rendimento foi

determinado por RMN 1H fazendo um espectro do estrato bruto em clorofórmio,

contendo 0,05 mmol de cicloexano (padrão interno).

3-metil-1-fenilselenilbutan-2-ona: RMN¹H, 7.53-7.45(2H, m), 7.29-7.24 (3H, m),

3.65(2H, s), 2.88 (1H, h, J=6.9 Hz), 1.07 (6H, d, J=6.9Hz), CCl4, cicloexano; EM: 242

(M, 12%), 157(12%), 91 (50%), 77 (31%), 71 (41%), 65 (8%), 43 (100%), 41 (33%).

3-metil-3-fenilselenilbutan-2-ona: 7.54-7.21(5H, m), 2.36(3H, s), 1.50(6H, s),

CCl4, cicloexano; EM: 242 (M, 21%), 199 (78%), 158(15%), 157(29%), 119 (50%), 91

(13%), 78 (48%), 57 (32%), 43 (100%), 41 (75%).

Foram realizados outros experimentos em condições semelhantes às iniciais,

diminuindo a quantidade de DBU para uma gota, com tempo variando de 15 minutos a

4 horas. Também nas mesmas condições experimentais foi variada a quantidade de

DBU, de 1/5 de uma gota até 4 gotas em 20 horas de reação, conforme a Tabela 10.

5.2.5. Procedimento para a selenilação da 2-butanona (Esquema 50)

Em um tubo de ensaio de fundo chato, adicionou-se 0,2 mmol de 2-butanona, 0,1

mmol de difenildisseleneto, 4 gota de DBU, 1 mg de salcomina(ou sem salcomina e

DBU e com I2(0,1 mmol)), 0,5 mL de DMSO. Após 20 horas de reação foi adicionado 1

mL de uma solução de HCl 2N e 10 mL de água destilada. O produto foi extraído com 1

80

mL de CCl4. O rendimento foi determinado por RMN 1H fazendo um espectro do

estrato bruto em clorofórmio, contendo 0,05 mmol de cicloexano (padrão interno).

1-fenilselenilbutan-2-ona: RMN¹H, 7.45-7.05 (5H, m), 3.47(2H, s), 2.45 (2H, q,

J=7.3 Hz), 0.91 (3H, t, J=7.3 Hz), CCl4, cicloexano; EM: 228 (M, 30%), 172 (22%),

171 (20%), 157 (18%), 91 (80%), 77 (43%), 57 (100%), 51 (31%), 39 (12%).

3-fenilselenilbutan-2-ona:7.55-7.20(5H, m), 3.78(1H, q, J=7.0 Hz), 2.28 (3H, s),

1.45(3H, d, J=7.0 Hz), CCl4, cicloexano; EM: 228 (M, 52%), 185 (69%), 157 (51%),

105 (100%), 77 (55%), 65 (13%), 51 (33%), 43 (73%), 39 (22%).

Foram realizados outros experimentos em condições semelhantes às iniciais,

variando a quantidade de DBU de uma gota até 4 gotas, com tempo de 20 horas com e

sem salcomina Também nas mesmas condições experimentais a DBU foi substituída

por Bu4NOH (1gota) e por I2 (0,1 mmol) ambos em 20 horas, conforme a Tabela 11.

81

6. Referências Bibliograficas

56 – N. RabJohn, Organic Reactions, 24, 261, 1976.

57 – D. N. Jones, D. Mundy, R. D. Whitehouse, Chem. Soc., 86, 1970.

58 – J. March, Advanced Organic Chemistry: Reactions Mechnisms and Structure,

McGraw-Hill KogKusha, 2nd. Ed., Tokyo, 1977.

59 – Rheinboldt, Methoden Org. Chem. (Houben-Weyl), 9, 949, 1955.

60 – N. Petragnani, R. Rodrigues, e J. V. Comasseto, J. Organometal. Chem., 114,281,

1976.

61 – D. Liotta, W. Markjewiez, e H. Santiesteban, Tetrahedron Lett., 4365, 1977.

62 – H. J. Reich, M. L. Cohen, P. S. Clack, Org. Synth., 59141, 1979.

63 – H. J. Reich, J. M. Renga, I. L. Reich, J. Am. Chem. Soc., 97, 5434, 1975.

64 – K. B. Sharpless, R.F. Lauer, J. Org. Chem., 39, 429, 1974.

65 – O. Behaghel, W. Müller, Ber., 68, 1540, 1935.

66 – D. L. J. Clive, J. Chem. Soe. Chem. Commun., 695 ,1973.

67 – D. L. J. Clive, J. Chem. Soe. Chem. Commun., 100,1974.

68 – H. J. Reich, J. Org. Chem., 39, 428,1974.

69 – K. C. Nicolaou, D. A. Claremon, W. E. Barnette, S. P. Seitz, J. Am. Chem. Soc..,

101,3704, 1979.

70 – D. G. Garratt, M. D. Ryan, M. Uijainwalla, Can. J. Chem., 57, 2145,1979.

71 – W. J. E. Parr, R. C. Crafts, Tetrahedron Lett., 22, 1371, 1981.

72 – T. Austad, Acta Chem. Scand., Ser. A, 30, 479, 1976.

73 – H. J. Reich, J. M. Renga, J. Org. Chem., 40, 3313, 1975.

74 – S. Konstantinovi , R. Vuki evi , M. Lj. Mihailovi ; Tetrahedron Letters, 28,1987,

6511-6512.

75 – R. Vuki evic, S. Konstantinovic, and M. Lj. Mihailovic, Tetrahedron, 1991, 859-

865.

76 – K. Uneyama, K. Kitagawa, Tetrahedron Letters, 1991, 375-378.

77 – D.S. Smith, J. Winnick, Y. Ding, L.A. Bottomley Electrochimica Acta, 1998, 335-

339.

78 – A. Ogawa, A. Kudo, T. Hirao, Tetrahedron Letters 39 ,1998 5213-5216

79 – K. B. Sharples, R. F. Lanei, J. Org. Chem., 39,429, 1974.

80 – A.M. Cooper, A.D.Ward, Tetrahedron Letters 36 ,1995 2327-2330.

81 – H. J. Reich, I. L. Reich, J. M. Renga, J. Am. Chem. Soc. 95, 5813 , 1973.

82

82 – H. J. Reich, ,J. M. Renga, I. L. Reich J. Org. Chem..39, 2123 , 1974.

83 – L. Lebarillier, F. Outurquin, C. Paulmier, Tetrahedron, 2000, 7483-7493

84 – H. Rheinboldt, M. Perrier, Bull. Soc. Chim. Fr., 17, 759, 1950.

85 – K. B. Sharpless, R.F. Lauer, A. Y. Teranishi, J. Am.. Chem. Soc., 95, 6137, 1973.

86 – N. Miyoshi, T. Yamamoto, N. Kambe, S. Murai, N. Sonoda, Tetrahedron Lett.; 23,

4813, 1982.

87 – S. Torii, K. Uneyama, K. Handa, Tetrahedron Lett.; 21, 1863, 1980.

88 – D. Houllemare, S. Ponthieux, F. Outurquin, C. Paulmier Synthesis, jan.1997, 101-

106

89 – L. Engman, J. Org. Chem., 53, 1988, 4031-4037.

90 – L.W. Bieber, M.F. Silva, P.H. Menezes, Tetrahedron Lett.; 45, 2004, 2735-2737.

91 – J. Wang,, H. Li, B. Lou, D. Xu, H.G. Xie, W. Wang J. Org. Chem., 70, 2005,

5678-5687.

92 – R. Sheldon: R.A. Sheldon, J.K. Kochi (Eds.), Academic Press, New York, 1981, p.

373

93 – K. Kervinen, P. Lahtinen, T. Repo, M. Svahn and M. Leskelä; Catalysis

Today 75 (2002) 183-188.

94 – K. Kervinen, H. Korpi, J.G. Mesu, F. Soulimani, T. Repo, B. Rieger, M. Leskelä,

B.M. Weckhuysen. Eur. J. Inorg. Chem.

95 – A. Nishinaga, T. Funabiki, T., Ed. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht,

Boston, London, 1997, p. 157-194.

96 – L.I. Simándi, Ed. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht 1992, Chapter 5.

97 – V. Iliev, A. Ileva, L.J. Bilyarska,. Mol. Catal. A-Chemical, 1997, 126, 99.

98 – B. Bhatia, T. Punniyamurthy, J. Iqbal,. J.Org. Chem., 1993, 58, 5518.

99 – S. Bhatia, T. Punniyamurthy, B. Bhatia, J. Iqbal, Tetrahedron, 1993, 49, 6101.

100 – T. Punniyamurthy, B. Bhatia, J. Iqbal, Tetrahedron Lett., 1993, 34, 4657.

101 – T. Punniyamurthy, J Iqbal, Tetrahedron Lett., 1994, 35, 4003.

102 – T. Punniyamurthy, J. Iqbal, Tetrahedron Lett., 1994, 35, 4007.

103 – S.J.S. Kalra, T. Punniyamurthy, J. Iqbal, Tetrahedron Lett., 1994, 35, 4847.

104 – T. Punniyamurthy, B. Bhatia, J. Iqbal, J.Org. Chem.,1994, 59, 850.

105 – T. Punniyamurthy, S.J.S. Kalra, J. Iqbal, Tetrahedron Lett, 1995, 36, 8497.

106 – M.M. Reddy, T. Punniyamurthy, J. Iqbal, Tetrahedron Lett., 1995, 36, 159.

107 – T. Punniyamurthy, M. M. Reddy, S. J. S. Kalra, J. Iqbal, J. Pure Appl.

Chem.,1996,619.

83

108 – G.C. Maikap, D. Guhathakurta, J. Iqbal, Syn. Lett.,1995, 189.

109 – J. Iqbal, S. Bhatia, G.C.; M.M. Reddy, Synth. Commun., 1993, 23, 2285.

110 – P.A. Ganeshpure, A. Sudalai, S. Satish, Proc. Indian Acad. Sci.-Chem. Sci.,

1991,103,741.

111 – B. Rhodes, S. Rowling, P. Tidswell, S. Woodward, S.M.J. Brown, Mol. Catal.A-

Chemical, 1997, 116, 375.

112 – R. Baudat, M. Petrzilka Helv. Chim. Acta., 62, 1406, 1979.

113 – L. Ryu, S. Murai, I. Niwa, N. Sonoda, Synthesis, 874, 1977.

114 – N. Petragnani, J.V. Comasseto, R. Rodrigues, T. Brocksom,. J. Organomett.

Chem., 124, 1, 1977.

115 – I. Matsuda, Satã, J. Organomett. Chem., 314,47, 1986.

116 – M.R. Detty, G.P Wood, J. Org. Chem., 45, 1980, 80.

117 – M. H. Yang, H. S. Wang, Y. F. Zheng, C. J. Zhu, Youji Huaxue, 26, 1268 – 1271;

2006.

118 – L. Yu, X. Huang, Synlett, 2136 – 2138; 2006.

119 – R. Chen, W. Su,W. Zhong, J. Chem. Research, 620 – 621; 2005.

120 – P. P. Sun, Y. P. Xiao, B. C. Shi, Chemistry Letters, 34, 1348 – 1349; 2005.

121 - L. Ergman, Tetrahedron Lett., 26, 6385 – 6388; 1985.

122 – J. Cossy, N. Furet, Tetrahedron Lett. 34, 7755 -7756, 1993.

123 – W. S. Shin, K. Lee, D. Y. Oh, Tetrahedron Lett. 33, 5375 -5376, 1992.

124 – M. Tiecco, L. Testaferri, D. Chianelli, D. Bartoli, Tetrahedron Lett. 30, 1417 -

1420, 1989.

125 – A. Ogawa, Y. Nishiyama, N. Kambe, S. Murai, N. Sonoda, Tetrahedron Lett.,28

3271 -3274, 1987.

126 – S. Torii, K. Uneyama, M. Ono, Tetrahedron Lett. 21, 2741 -2744, 1980.

127 – Organic Reactions (Hoboken, NJ, United states), 39, No. pp. given; 1990.

128 – Y. Nishiyama, H. Kawamatsu, S. Funato, K. Tokunaga,N. Sonoda, J. Org. Chem.,

68, 3599-3602; 2003.

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