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A formação de ligação carbonocarbono em anéis aromáticos é um dos procedimentos mais importantes na síntese de muitos produtos naturais e drogas. A substituição eletrofílica aromática é o procedimento mais comum na formação de ligações CC em anéis aromáticos. Esta prática tem por finalidade a realização da síntese do 3nitrobenzaldeído utilizando esta metodologia, usando o benzaldeído, o ácido nítrico e o ácido sulfúrico como reagentes.
Tipologia: Resumos
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Antônio Augusto Soares Paulino Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, 50740540 Recife, Brasil , Tel.: 21267444; Email: [email protected] Entregue em 17 /06/ Resumo: A formação de ligação carbonocarbono em anéis aromáticos é um dos procedimentos mais importantes na síntese de muitos produtos naturais e drogas. A substituição eletrofílica aromática é o procedimento mais comum na formação de ligações CC em an éis aromáticos. Esta prática tem por finalidade a realização da síntese do 3nitrobenzalde ído utilizando esta metodologia, usando o benzaldeído, o ácido nítrico e o ácido sulfúrico como reagentes. Introdução O LSD (Lysergic acid diethylamide) é uma droga potente capaz de causar ilusões sensoriais, fazendo com que seus usuários tenham dificuldades em distinguir entre a realidade e a fantasia.^1 Várias rotas sintéticas para esta droga foram desenvolvidas, mas em uma delas uma etapa chave envolve a formação de uma ligação carbonocarbono atrav és de uma substituição eletrofílica aromática.^1 Diversas metodologias são conhecidas para a formação de ligações carbonocarbono. 2 A substituição eletrofílica aromática (SEAr) é uma metodologia eficiente na formação de anéis aromáticos funcionalizados com boa regiosseletividade, sendo seu mecanismo geral mostrado no esquema 1.^3 Esquema 1. Mecanismo geral para SEAr. A regiosseletividade da substituição eletrofílica aromática vêm desde fatores espaciais como a repulsão entre grupos volumosos até mesmo por fatores eletrônicos. Os substituintes no anel tem importante papel na regiosseletividade, pois as estruturas de ressonância formadas neste tipo de reação podem ser favorecidas ou desfavorecidas de acordo com a contribuição dada pelo grupo substituinte do anel aromático. Nesta prática será utilizada a reação de substituição eletrofílica aromática para síntese do 3nitrobenzalde ído. Procedimento Num Erlenmeyer de 125 mL com barra magnética foi adicionado ácido sulfúrico concentrado (9,34 mL, 17,5 g, 175 mmol), deixandose esfriar num banho de gelo. Em seguida adicionouse ácido nítrico concentrado 65% (1,25 mL, 1,89 g, 30 mmol) gota a gota sob agitação constante mantendose o banho de gelo. Após 5 minutos adicionouse benzalde ído (2,6g, 2,5 mL, 25 mmol) deixandose a mistura reacional sob agitação constante por 10 minutos. Após esse tempo a mistura foi despejada sob alguns pedaços de gelo e levouse o produto ao freezer. O sólido residual foi filtrado e lavado com água (3x 15 mL) e etanol gelado (1x 2mL). Recristalizouse o produto obtido em etanol/água. Resultados e discussão Como já citado anteriormente, os substituintes no anel aromático possuem um importante papel na seletividade da reação de substituição eletrofílica aromática. O experimento realizado, utilizandose apenas o mecanismo descrito no esquema 1 levaria à formação de três possíveis produtos (esquema
Esquema 2. Possíveis produtos formados numa SEAr. No entanto, somente um dos produtos é favorecido e, neste caso o composto B é o majoritário. Este fato pode ser explicado através das estruturas de ressonância apresentadas nesta reação (esquema 3 ). Vale a pena ressaltar que o grupo substituinte aldeído é um desativador do anel aromático, pois a carbonila deficiente em elétrons retiraos do anel benz ênico por efeito indutivo (figura x). Figura 1. Efeito desativador promovido pelo grupo aldeído. Proposta mecanística O mecanismo para a nitração numa SEAr basease primeiramente na forma ção do íon nitrônio (NO 2 +), que age como um eletrófilo. Os elétrons л do anel agem como nucleófilo atacando o íon NO 2 +^ (esquema 3 ). Esquema 3. Mecanismo para a formação do 3 nitrobenzaldeído. Como já dito anteriormente, o grupo aldeído é um desativador do anel, assim podese observar que o produto majoritário (substituído em meta) é formado em virtude das estruturas de ressonância geradas, uma vez que se o carbocátion fosse formado no carbono α carbonílico seria altamente desestabilizado. Por esta razão os produtos orto e para são desfavorecidos neste caso. Observando o espectro de infravermelho do produto obtido (figura 2 ) podese identificar as principais bandas que evidenciam o sucesso da prática. Em 3368 cm^1 podese observar uma pequena banda que representa a harmônica do estiramento C=O. Entre 30963066 cm 1 podese observar as bandas correspondentes aos estiramentos CH dos carbonos sp 2 do anel aromático. Em 2879 cm^1 é possível notar a banda correspondente ao estiramento CH do grupo aldeído e também em 1705 cm^1 podese observar a banda correspondente ao estiramento C=O. Em 1615 cm^1 aparece também a banda do estiramento conjugado C=C do anel. A banda forte em 1351 cm^1 é uma evidência do estiramento CN. As bandas entre 933729 cm 1 evidenciam o produto metasubstitu ído, uma vez que coincidem com a literatura.^4 Conclusão A síntese do 3nitrobenzalde ído através de uma reação de substituição eletrofílica aromática utilizando o benzaldeído e ácido nítrico ocorreu com sucesso. O composto obtido foi caracterizado por espectroscopia de Infravermelho sendo identificadas as bandas características do produto metasubstitu ído. O rendimento da reação foi de 73 %, revelando o sucesso da prática. Referências (^1) Smith, J. G. Organic Chemistry, Mc Graw Hill, 2th Edition, pag. 640. 2 (^3) Smith, J. G. Organic Chemistry, Mc Graw Hill, 2th Edition, pag. 643. (^4) Paiva, D. L., et. al., Introdução à espectroscopia – tradução da 4ª edição norteamericana, CENGAGE, p ág.