UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QMC 5510
RELATÓRIO DE ESTAGIO CURRICULAR
ESTUDOS VISANDO A SÍNTESE DE FEROMÔNIOS
DE FORMIGAS ATRAVÉS DA REAÇÃO DE
BAYLIS-HILLMAN
ALUNO: LUCIANO FERNANDES
ORIENTADOR: Prof. MARCUS CESAR MANDOLESI SA
D.
Portorfa
FLORIANÓPOLIS, DEZEMBRO DE 1999
TCC
UFSC
QMC
0058
ELI BSCFM
044/CFM/99
SUM ARI O
1 -RESUMO
2
2-INTRODUÇÃO
3
2. 1-FEROMÔNIOS
3
2.2- MANICONA E OUTROS FEROMONIOS DE FORMIGAS
5
2.3- REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN
7
ESQUEMA
1
3- OBJETIVOS
7
9
4- RESULTADOS E DISCUSSÃO
10
ESQUEMA 2
10
3
11
ESQUEMA 4
12
ESQUEMA 5
13
5- PARTE EXPERIMENTAL
15
5.1 -REAGENTES E INSTRUMENTAÇÃO
15
5.2- PROCEDIMENTO GERAL PARA AS REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN
15
5.2.1- Síntese de 3-Hidroxi-2-metilenobutanoato de Metila 12
16
Utilizando-se Cu (Ac) 2, ZnBr2 e AlC1 3:
16
5.2.2- Reações de Controle na Presença e na Ausência de Cu(A02:
17
5.2.3- Preparaçãode 3-Hidroxi-2-metileno-3-(2-naftil)-propanoato de Met -da 13-
17
5.2.4- Preparaçãodo 2-Metilbutiraldeido:33
18
5.2.5- Preparação do 3-Hidroxi-2-metileno-4-metilhexanoato de Melia 14-
19
6- CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS
20
7- REFERÊNCIAS
21
ESQUEMA
2
1- RESUMO
Através de reações de Baylis-Hillman utilizando como reagentes acrilato de
metila e aldeidos, procurou-se desenvolver uma nova metodologia para esta reação,
utilizando-se metais como ácidos de Lewis, tais como ZnBr2, Cu(Ac)2 e AlC13. Esta
metodologia está sendo empregada como urna etapa na rota de síntese de alguns
feromônios de formigas. Neste trabalho descreve-se a síntese de alguns produtos da
reação de acrilato de metila com acetaldeido, 2-naftaldeído e com 2-metilbutiraldeido.
Esta última reação descrita é feita com o objetivo de futuramente utilizá-la como uma
etapa na síntese dos feromonios manicona 4 e ácido 2,4-dimetil-2-hexenóico 9.
3
2-INTRODUÇÃO
2.1-FEROMÔNIOS
Feromônios [do grego pherein (= transferência) + hormon (=excitar)} são
substâncias excretadas por organismos vivos e detectadas por outros individuos da
mesma espécie, produzindo mudanças de comportamento especificas. 1 Estes compostos,
portanto, atuam na comunicação intraespecifica (entre membros de uma mesma espécie).
Como exemplos, podem ser citados os feromônios sexuais (provocam a atração entre
macho e fêmea), os feromônios de alarme (produzem estado de alerta pela aproximação
de algum predador natural)
e os feromônios de trilha e oviposição (demarcam,
respectivamente, o caminho até uma fonte de alimentos e o local onde os ovos foram
depositados).
Já as substâncias químicas empregadas na comunicação entre espécies
diferentes (interespecificas) são chamadas de alomônios (favorecem a espécie emissora),
cairomônios (favorecem a espécie receptora) e sinomônios (ambas são favorecidas). Os
alomônios geralmente são compostos utilizados para a defesa da espécie, enquanto os
cairomônios são as substâncias produzidas por uma presa e que são percebidas pelo
predador. 1 '2 Estas substâncias químicas utilizadas para a comunicação (ferombnios,
alombnios, cairomônios, etc.) são denominadas genericamente por semioquimicos [do
grego semion (= marca ou sinal)] e estão apresentadas na Figure 1. 1.2
SEMIOQUiMICOS
ALELOQUiMICOS
FEROMÔNIOS
- SEXUAL
- AGREGAÇÃO
- DISPERSA0
COMPORTAMENTO:
- ALARME
- TERRITORIALIDADE
- TRILHA
- OVIPOSIÇÃO
- OUTROS
ALOWNIOS
CAIROMONIOS
SINO MÔN I OS
Figura 1
O comportamento sexual dos animais e insetos, em especial a atração
exercida pelas fêmeas sobre os machos de uma mesma espécie, sempre despertou a
4
curiosidade de pesquisadores das mais diversas areas do conhecimento. O interesse
científico pela comunicação olfativa
evidenciou-se na década de 50, através do
isolamento e identificação química do primeiro feromônio sexual de inseto." Em um
trabalho realizado ao longo de vinte anos e utilizando milhares de insetos para este fim,
os pesquisadores extraíram cerca de 12 mg de um feromônio da mariposa do bicho-daseda Bombyx mor. A substância foi identificada como sendo o álcool olefínico aquiral 1
(bombicol, Figura 2), e é produzida pela mariposa-fêmea para atrair os machos para o
acasalamento.
H3C.„
OH
BOMBICOL
CH3
2 EXO-BREVICOMINA
Figura 2
3 PERIPLANONA-E
No final da década de 60 foram isolados e identificados os primeiros
feromonios quirais, como por exemplo o acetal cíclico 2 (exo-brevicomina, Figura 2),
feromônio de agregação do besouro Dendroctonus brevicomis. Desde então, centenas de
feromonios têm sido isolados e caracterizados, com estruturas que vão desde álcoois e
hidrocarbonetos aquirais, até compostos polifuncionais
mais complexos, como a
periplanona-E, feromônio sexual da barata Peripianeta americana (3, Figura 2)."
Além de promover uma melhor compreensão dos mecanismos de
comunicação entre os insetos,
o interesse crescente pelo estudo dos feromônios
possibilita outras aplicações interessantes. A classificação taxonômica de várias espécies
(em gênero, família, etc.) tem sido revisada, tomando-se por base a produção de
semioquimicos da espécie. Além disso, a aplicação de feromonios na agricultura, seja
como forma de monitoramento populacional ou em armadilhas de captura de insetos, é
hoje uma realidade cada vez maior na busca por formas racionais de controle de
pragas. 2.3
Entretanto, a grande dificuldade no estudo de feromônios (isolamento,
identificação e aplicações especificas) reside no fato de que essas substâncias naturais
são produzidas pelos organismos em quantidades extremamente baixas e junto com
vários outros compostos inativos, mas quimicamente semelhantes. Além disso, na maioria
dos casos os feromônios são substâncias voláteis de difícil manipulação. 3 Técnicas
analíticas sofisticadas têm sido empregadas para determinar a estrutura de vários
S
feromônios em escala de nanogramas, destacando-se a cromatografia a gas acoplada a
outros instrumentos (espectrômetro de massas, infravermelho e ultravioleta).
A síntese de feromônios em laboratório é hoje uma area em expansão na
Química Orgânica, permitindo não so a caracterização total dos feromônios naturais
isolados (através da comparação de propriedades físicas e químicas conhecidas), mas
também fornecendo material em quantidades suficientes para estudos entomológicos e na
agricultura. 1-3
2.2 MANICONA E OUTROS FEROMÔNIOS DE FORMIGAS
-
As secreções provenientes das glândulas mandibulares de formigas são
ricas em feromônios. Estes compostos voláteis têm
um papel importante nos
comportamentos de alarme e defesa de várias espécies de formigas. A composição
química dessas glândulas é especifica para cada espécie, e muitas vezes pode ser
utilizada para distinguir espécies similares morfologicamente. 4
A formiga Manica rubida Latr. (Hymenoptera: Formicidae, Myrmicinae) tem
sido classificada no gênero Myrmica durante muito tempo. Contudo, as secreções das
glândulas mandibulares de M. rubida possuem odor significantemente diferente daquele
proveniente das glândulas de outras espécies de Myrmica. Dessa forma, investigações
detalhadas recentes suportam a mudança do gênero Myrmica para o gênero Manica.
Figura 3
o
o
O
4 MANICONA
5 HOMOMANICONA
6 BISOMOMANICONA
o
OH
7 NORMANICONA
9
8
Para a elucidação estrutural dos constituintes da glândula mandibular de M
rubida, várias cabeças da espécie foram cortadas e as glândulas foram isoladas e
analisadas por técnicas de cromatografia a gas e espectrometria de massas. Deste
estudo, quatro cetonas a,13-insaturadas 4 7 foram identificadas, 4 sendo a manicona 4 a
-
substância encontrada em maior proporção (Figura 3). Outros compostos também foram
6
identificados em menor proporção, como as cetonas 8 (R = H, CH 3, C2H5), acetaldeido,
isobutiraldeido, acetona, álcool benzine° e isopentanal, entre outros. Técnicas de microderivatizações associadas â síntese enantiosseletiva da manicona 4 confirmaram a
estrutura proposta e a configuração absoluta do carbono metinico como sendo (S) (Figura
3) . 4-1 6
É interessante destacar que o ácido 2,4-dimetil-2-hexenóico 9 (Figura 3),
contendo estrutura similar â manicona 4, é um dos principais constituintes das glândulas
mandibulares de algumas espécies de formigas-carpinteiras do gênero Camponotus,
diferindo, portanto, do gênero Manica 17 O ácido a,3-insaturado 9 é produzido pelas
formigas-macho e é um dos componentes principais do feromônio responsável pelo vôo
de acasalamento entre machos e fêmeas. Dentre as cinco espécies de formigas do
gênero Camponotus estudadas, somente duas produzem o ácido 9 (C. rasilis e C.
nearcticus), além de outros compostos como 6-metilsalicilato de etila e antranilato de
meti la (Tabela 1). 17 A síntese em laboratório do ácido 2,4-dimetil-2-hexenóico 9 confirmou
a estrutura proposta, possuindo estereoquimica da dupla ligação (E) e a configuração
absoluta do centro estereogênico como sendo (S) (Figura 3). 12-18
Tabela 1: substâncias voláteis das glândulas mandibulares de machos da espécie Camponotus.
ESPÉCIE
9
6-MSM
AM
C. nearcticus
+
++
+
C. rasilis
+
-++
++
--
C. subbarbatus
C. noveboracensis
--
++
C. pennsylvanicus
--
++
(++: componente majoritário; +: componente secundário;
--não detectado; 6-MSM: 6-metil
salicilato de metila; AM: antranilato de metila)17
7
2.3- REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN
A formação de ligações carbono-carbono é uma das operações sintéticas
mais importantes em Química Orgânica, sendo a responsável pela construção do
esqueleto carbônico de qualquer composto a ser sintetizado. Geralmente essas reações
requerem a intermediação de espécies carbaniônicas ou organometalicas, na presença
de um carbono eletrofilico.
Uma notável exceção a esta regra é a reação de Baylis-Hillman, envolvendo
um composto carbonilado a,p-insaturado e urn aldeido, e catalisada por uma amina
terciária fortemente nucleofilica, como 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano (DABC0). 19-32 A
reação de Baylis-Hillman produz derivados de acrilatos densamente funcionalizados (10),
a partir de reagentes simples, baratos e sob condições brandas (Esquema 1). A reação
também apresenta alta versatilidade, podendo-se utilizar outros alcenos ativados (como
acrilonitrila, cetonas a,3-insaturadas, etc.) e outros eletrófilos (detonas, 'minas, etc.).
Todos estes fatores elevaram a reação de Baylis-Hillman a uma categoria de destaque na
19-21 e publicações22-32 na
Síntese Orgânica, evidenciado pelo grande número de reviews
última década descrevendo aspectos importantes desta reação, e também pela utilização
dos hidroxiacrilatos 10 como intermediários na síntese de Produtos Naturais e outras
substâncias de importância biológica. A possibilidade de resolução química e enzimática
do centro estereogenico carbinálico em 10 expande ainda mais a versatilidade dos adutos
de Baylis-Hillman como intermediários sintéticos. 32
41.-)
0 0
o
R'3N
, NR3
11.
L4,
OR
OR
OR
0
H)L R"
10
ESQUEMA 1
Entretanto, um problema comum associado as reações de Baylis-Hillman diz
respeito aos tempos de reação reportados, que podem variar de várias horas até dias ou
mesmo semanas. Dentre os eletráfilos pouco reativos estão vários substratos
importantes, como detonas, aldeidos alifaticos ramificados, aldeidos aromáticos ricos em
8
elétrons, etc., causando com isso tempos de reação tediosos, possibilidade de formação
de produtos secundários e menores rendimentos.
Devido à importância sintética da reação de Baylis-Hillman, numerosos
esforços buscando condições que acelerem a reação têm sido relatados. Estes estudos
passam necessariamente pelo melhor entendimento dos mecanismos de reação
envolvidos e incluem várias mudanças nas condições reacionais, como concentração dos
reagentes, efeito de solventes, temperatura e pressão, utilização de outros catalisadores,
aplicação de técnicas de ultra-som, micro-ondas e alta pressão. 19-29 Apesar de induzirem
a aceleração da reação, esses métodos geralmente apresentam alguma desvantagem
associada, como menores rendimentos, pouca generalidade e reagentes e condições
pouco acessíveis.
0 mecanismo proposto para a reação de Baylis-Hillman passa pela
formação de um intermediário zwiteriônico 11 (Esquema 1), e é considerada a etapa lenta
do processo. Este fato leva a postular que qualquer espécie que produza uma ativação no
carbono carbonflico do eletrófilo, exerça uma maior aproximação entre acrilato e eletrófilo
e estabilize o intermediário 11 deve induzir uma aceleração da reação. Apesar de ácidos
de Lewis preencherem estes requisitos, 6 surpreendente constatar que a utilização de
metais como espécies aceptoras de elétrons em reações de Baylis Hillman foi
negligenciada até bem recentemente. Em principio, a presença de uma base nitrogenada
co-existindo com um ácido de Lewis poderia levar à formação de um complexo aminaácido de Lewis e assim provocar uma desaceleração na reação, pois o ácido de Lewis
estaria desativado e restaria menos amina disponível para a catálise. Entretanto, a
utilização de Lantanideos como aceleradores da reação mostrou que este processo pode
ser viável, graças ao caráter oxofílico dos Lantanídeos e à sua capacidade de aceitar
múltiplas coordenações, podendo se coordenar com DABCO e ainda manter um caráter
de espécie aceptora de elétrons. 25
Uma outra constatação importante envolvendo a reação de Baylis-Hillman
está relacionada ao seu emprego ainda bastante reduzido na síntese de feromônios. 26.27
A grande maioria dos feromônios são substâncias contendo funções oxigenadas (álcoois,
cetonas, ésteres), 1 que poderiam ser obtidas através de manipulações seletivas sobre a
molécula polifuncional 10. De fato, metodologias envolvendo transformações como a
redução do grupo carboxilato e da dupla ligação, sustituições nucleofilicas e adição de
Michael têm sido desenvolvidas, 19-22,26-31 e um campo de aplicações ainda vasto está para
ser explorado.
9
3- OBJETIVOS
- Desenvolver novas metodologias visando a aceleração das reações de
Baylis-Hillman, principalmente através do emprego de ácidos de Lewis;
- Aplicar esta metodologia na síntese de alguns feromônios de formigas,
como o ácido 2,4-dimetil-2-hexendico 9 e a manicona 4 (Figura 3).
10
4- RESULTADOS E DISCUSSÃO
Uma rota de síntese proposta para a produção de ferombnios, é utilizando
reações de Baylis-Hillman. Um dos muitos feromõnios possíveis de serem sintetizados
desta forma é o ácido 2,4-dimetil-2-hexenoico 9, partindo de acrilato de metila e reagindo
com 2-metilbutiraldeido, o qual é preparado a partir da oxidação do álcool 2-metilbutanol,
conforme apresentado no Esquema 2.
O
O
rILOCH3
DABCO
klETAL
HO
O
14
0
[H]
KOH
ffi.).L OH
9
ESQUEMA 2
Através da literatura, obtivemos a informagão de que a reação típica de
Baylis-Hillman, utilizando aldeídos substituidos na posição a-, deve levar em torno de
semanas para reagir. Resolvemos então utilizar alguns metais na forma de ácido de
Lewis, na tentativa de diminuir este tempo de reação, tornando desta forma a rota de
síntese proposta mais atrativa para fins da preparação de feromõnios.
Foram escolhidas reações-modelo, utilizando-se acrilato de metila
e
acetaldeido com catálise de DABCO e na presença de ZnBr2, AlC13 e Cu(Ac)2. (Esquema
3). Conforme descrito na literatura, 19-21 esta reação (na ausência de ácidos de Lewis) é
completada após sete dias, com um rendimento de 95%. Fizemos então três reações
simultâneas com adição dos três metais em forma de sais, respectivamente. Após quatro
dias de reação, foi efetuado o tratamento das reações (conforme descrito no
procedimento B, item 5.2 , Parte Experimental), e foram então obtidos os espectros de
-
infravermelho para que pudéssemos analisar os resultados. Com os três espectros de
infravermelho, notamos que apenas duas das reações haviam resultado no possível
produto esperado, mais precisamente as reações que continham ZnBr2 e Cu(Ac)2. A
reação realizada com AlC13 nos mostrou desde o inicio do processo que poderíamos não
obter sucesso na reação, sendo que já no momento da adição do sal, observou-se uma
reação exotérmica e com uma mudança na coloração, fato este que não ocorreu com os
11
outros dois sais. A análise do espectro de infravermelho desta reação indicou que a
formação do produto esperado 12 deveria estar sendo acompanhada de sub-produtos,
além de ter fornecido um rendimento baixo.
HO
1AOCH3
DABCO
METAL
OCH 3
12
ESQUEMA 3
Com os sais de ZnBr2 e Cu(Ac)2, obtivemos espectros de infravermelho
(anexo Al) semelhantes característicos do produto esperado, para ambos os casos,
caracterizado peio aparecimento de uma banda de deformação axial em 1716 cm -I
característico de ligações C=0 de ésteres conjugados. Outra evidência é o aparecimento
de uma banda large na região de 3438 cm -1 resultado da deformação axial de 0-H.
Outras duas bandas características nos deram motivos para acreditar que tínhamos
conseguido o produto em menos tempo que o descrito na literatura, foram as bandas em
2980 cm -1 característico da deformação axial de C-H de metila e a banda em 1632 cm -1
característico da deformação axial de C=C de olefinas conjugadas.
O rendimento obtido destas reações foi de 19% para AlC13, 39% para ZnBr2
e de 68% para Cu(Ac)2. Como o rendimento da reação com Cu(Ac)2 foi melhor que o da
reação com ZnBr2, e sendo, aparentemente o mesmo produto, foi feito um espectro de
RMN I H para confirmação do produto.
Analisando o espectro de ressonância magnética nuclear (anexo A2),
encontramos um dubleto centrado em 1,39 ppm com uma constante de acoplamento de
6,5 Hz, em região característica de protons de grupos CH3. Analisando o espectro em
campo mais baixo, nota-se a presença de um multipleto centrado em 4,64 ppm, em região
característica de protons carbinglicos H-C-0. 0 espectro apresenta também um singleto
centrado em 3,79 ppm em região característica de protons de grupos metoxila (CH30).
Ainda aparecem mais dois singletos centrados em 5,83 ppm
e em 6,22 ppm,
característicos de protons ligados a carbonos olefinicos. Como resultado desta análise,
obteve-se uma integração de [1: 1: 1: 3: 3], concordando com os dados da literatura 30 e
definindo a estrutura do composto como sendo a que nos esperávamos, ou seja, a do 3hidroxi-2-metilenobutanoato de metila 12 (Esquema 3).
Desta forma, decidimos então, com base no rendimento bruto obtido na
reação de Cu(Ac)2, fazer novas reações utilizando este acido de Lewis, por alguns
12
motivos como por exemplo, não ser tão reativo quanto AlC13 e nem higroscopico como no
caso do ZnBr2, além de ter nos dado um rendimento maior.
Foram feitas então duas reações, uma utilizando Cu(Ac)2 e outra como
sendo reação de controle sem o acido de Lewis. Após dois dias de reação, tratou-se as
reações conforme os procedimentos A e B (Parte Experimental). Efetuamos então a
analise de infravermelho e de RMN 1 H, e os resultados espectroscopicos foram os
mesmos encontrados anteriormente. 0 rendimento bruto desta vez foi de 96% na reação
com Cu(Ac)2 e de 58% de controle.
Assim, para que pudéssemos fazer alguma comparação na eficiência ou não
da utilização de um acido de Lewis neste tipo de reação, decidimos então utilizar outro
aldeído, desta vez usamos um aldeido aromático, o 2-naftaldeido. A decisão na utilização
deste aldeído foi devido a ele ser barato e comercialmente disponível, além de ser solido,
pois desta forma poderíamos ter uma massa exata de aldeído na reação, e assim precisar
a eficiência da utilização de Cu(Ac)2 neste tipo de reação. Cabe salientar que a reação de
Baylis-Hillman entre o 2-naftaldeido e acrilato de metila ainda não esta descrita na
literatura (Esquema 4).
0
r("L OCH3
DABCO
OCH3
METAL
13
ESQUEMA 4
Foram realizadas então duas reações, uma utilizando Cu(Ac)2 e outra como
controle, sem o metal. Após três dias de reação, tratamos ambas as reações
simultaneamente (Parte Experimental), e partimos para a caracterização do possível
produto através de espectros de infravermelho e de RMN 1 H.
No espectro de infravermelho (anexo B1) obtido foram observadas bandas
características da deformação axial de 0-H na região de 3312 cm -1 . Observou-se também
uma banda característica da deformação axial do grupamento C=0 de ésteres
conjugados em 1718 cm -1 . Uma outra banda característica é a da ligação C=C de olefina
cuja deformação axial ocorreu em 1632 cm -1 . Como um dos reagentes era o aldeido
aromático, encontramos também bandas características de ligações C-H de anéis
aromáticos em 3056 cm -1 . Estes dados indicaram a formação do produto esperado 3hidroxi-2-metileno-3-(2-naftil)-Propanoato de metila 13 (Esquema 4).
13
Para se definir a estrutura esperada, obtivemos um espectro de RMN 1 H
(anexo B2), encontrando um singlet° em 3,71 ppm característico de protons de
grupamentos -OCH3. Em campo mais baixo observaram-se dois multipletos centrados em
7,47 ppm e 7,83 pprn, característicos de prótons de grupamentos aromáticos. Ainda foram
notados mais dois singietos, centrados em 5,87 ppm e em 6,37 ppm respectivamente,
característicos de prótons ligados a carbonos olefinicos. Encontra-se também centrado
em 5,73 ppm um singlet° característico de protons carbinólicos (H-C-0).
Finalmente, obteve-se uma integração de 14: 3: 1: 1: 3], sendo desta forma
caracterizada a estrutura que nos esperávamos, ou seja, 3-hidroxi-2-metileno-3-(2-naftil)propanoato de metila 13.
Os rendimentos obtidos nestas duas reações foram de 81% para a reação
de controle, e de 90% para a reação com Cu(Ac)2
Assim, com os resultados conseguidos nas reações anteriores, decidiu-se
então realizar a primeira etapa da rota sintética na tentative de obtenção do acido 2,4dimetil-2-hexanoico (Esquema 2). Para isto procedemos á oxidação do 2-metil-1-butand
para o 2-metilbutiraldeido 33 e, em seguida realizaram-se as reações com acrilato de
metila, uma na presença de Cu(Ac)2, e outra sem o Cu(Ac)2 (Esquema 5). Após dez dias
de reação, trataram-se ambas as reações (Parte Experimental), partindo então para a
caracterização por intermédio de espectros de infravermelho e de RMN 1 H.
HO
-71--
0CH3 "4-
DABCO
METAL
OCH3
14
ESQUEMA 5
Pelo espectro de infravermelho, observa-se uma banda de deformação axial
em 1718 cm-1 característica de ligações C=0 de ésteres conjugados. Outra banda
eminente no espectro é a que se apresenta em 3452 cm -1 característica da deformação
axial de 0-H. Observa-se também bandas em 2962 cm -1 e 2878 cm-1 , características da
deformação axial de C-H de carbonos sp 3 . Urna outra banda aparece em 1630 cm" 1
evidenciando deformação axial de C=C. (anexo D1)
No espectro de RMN 1 H (anexo D2),
podem ser notados os sinais
característicos do produto de reação esperado, 3-hidroxi-4-metilexanoato de metila 14.
Observam-se os dois sinais característicos, referentes aos protons olefinicos (5,7-6,3
14
ppm), além dos sinais referentes à metoxila (3,77 ppm) e a porção alifatica do composto
(0,8-1,7 ppm). Ainda, o espectro apresenta sinais para os protons carbinolicos (4,08 e
4,30 ppm). É interessante notar que todos Os sinais estão duplicados, indicando a
formação de um par de diastereoisômeros. Entretanto, a ocorrência de outros sinais
alheios ao do composto 14 evidenciam a formação de sub-produtos, e por esse motivo o
produto não pôde ser totalmente caracterizado.
15
5 - PARTE EXPERIMENTAL
5.1- REAGENTES E INSTRUMENTAÇÃO
Foram utilizados reagentes
e solventes
de grau P.A. encontrados
comercialmente. As análises de Infravermelho (IV), foram feitas na região de 4000 cm -1 a
400 cm-1 , realizadas em pastilha de KBr para produtos sólidos e em filme para compostos
liquidos, em urn espectrofotômetro PERKIN ELMER modelo FT 16 PC. As análises de
RMN 1 H foram realizadas em um equipamento Brucker modelo AC-200F usando TMS
como padrão interno e CDCI3 como solvente.
5.2- PROCEDIMENTO GERAL PARA AS REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN
A) Reações de Baylis-Hillman na ausência de ácidos de Lewis:
A um balão de 10 mL foram adicionados acrilato de metila, o aldeido
correspondente e DABCO, e esta solução foi deixada à temperatura ambiente sob
agitação magnética Após 2-10 dias, a reação foi diluída corn CH2Cl2, a fase orgânica
lavada com H20, HCI 5% e novamente corn H20, foi então seca com Na2SO4 e
concentrada até que a massa se mantivesse constante.
B) Reações de Baylis-Hillman na presença de ácidos de Lewis:
A um balão de 10 mL foram adicionados acrilato de metila, o aldeido
correspondente, DABCO e o ácido de Lewis correspondente, deixando-se a suspensão
final sob agitação magnética à temperatura ambiente. Após 2-10 dias a reação foi filtrada
por gravidade (para retirada do excesso do ácido de Lewis), lavando corn H20 e CH2Cl2
As fases foram separadas e a fase orgânica lavada sucessivamente com H20, HCI 5% e
novamente com H20, secando com Na2SO4, e sendo concentrada até que a massa se
mantivesse constante.
16
5.2.1 SÍNTESE DE 3 1-11DROXI 2 METILENOBUTANOATO DE METILA 12
-
-
-
-
UTILIZANDO SE Cu (Ac)2, ZnBr2 e AlC13:
-
O
O
HO
DABCO
METAL
OCH3
12
Foram adicionados 0,50 mL (5,5 mmol) de acrilato de metila, 0,90 mL (16,1
mmol) de acetaldeido e em seguida, 0,50 g (4,5 mmol) de DABCO e 0,5 equivalentes do
acido de Lewis correspondente. Adicionou-se ainda, 0,5 mL de CH2Cl2 em cada uma das
reações, e as suspensões obtidas ficaram em repouso por 4 dias. O tratamento das
reações foi feito conforme o procedimento B, fornecendo os seguintes resultados:
Acido de Lewis
Produtos (óleos)
Massa (mg)
AIC13
alaranjado
140
19
ZnBr2
claro
280
39
Cu(Ac)2
claro
488
68
Rendimento (%)
Anexo Al e A2:
Análises Espectroscópicas do Produto de Reação com Cu(Ac)2 (12):
IV ( filme): 3400 cm -1 (deformação axial de 0-H); 1734 cm -1 (deformação
axial de C=0); 1645 cm -1 (deformação axial de C=C).
RMN 1 H ( CDCI3, 200 MHz, TMS ): 5 1,39 (d, 3H, 6,5 Hz); 2,65 (largo, 1H);
3,79 (s, 3H); 4,64 (m, 1H), 5,83 (s, 1H); 6,22 (s, 1H).
17
5.2.2- REAÇÕES DE CONTROLE NA PRESENÇA E NA AUSÊNCIA DE
Cu ( A c ) 2:
Duas reações foram efetuadas simultaneamente, uma contendo 0,30 mL
(3,3 mmol) de acrilato de metila, 0,50 mL (9,0 mmol) de acetaldeido, 220 mg (2,0 mmol)
de DABCO e 140 mg (0,70 mmol) de Cu(Ac) 2 (procedimento B), e a outra reação
contendo as mesmas quantidades anteriores, mas sem a presença do sal de cobre
(procedimento A).
Após dois dias sob agitação magnética à temperatura ambiente as reações
foram tratadas conforme os procedimentos B e A, fornecendo os seguintes resultados:
Reação
Produtos (óleos)
Massa (mg)
Rendimento (%)
Adição de Cu(Ac)2
amarelo-claro
420
96
Controle sem Cu(Ac)2
incolor
250
58
Análises Espectroscópicas: Os espectros de RMN 1 H e IV forneceram
resultados similares aos apresentados no item 5.2.1.
5.2.3-
PREPARAÇÃO
DE
3-HIDROXI-2-METILENO-3-(2-NAFTIL)-
PROPANOATO DE MET1LA 13:
o
DABCO
METAL
OCH3
13
Foram utilizados 0,30 mL (3,3 mmol) de acrilato de metila, 260 mg (1,6
mmol) de 2-naftaldeido, 60 mg (0,54 mmol) de DABCO e 30 mg (0,15 mmol) de Cu(Ac)2,
conforme o procedimento B. Após três dias de reação a mistura foi tratada da maneira
típica, obtendo-se 290 mg de um solido branco.
Uma reação de controle foi efetuada simultaneamente (na ausência de
Cu(Ac)2), fornecendo (após tratamento da reação conforme procedimento A), 320 mg de
um solido branco.
18
Anexo 6 1 e B2:
Análises Espectrosccipicas:
IV (KBr): 3330 cm -1 (deformação axial de 0-H); 3045 cm -1 (deformação axial
de C-H aromático); 1734 cm-1 (deformação axial de CO); 1645 cm -1 (deformação axial de
C=C).
RMN 1 H ( CDCI3, 200 MHz, TMS ): 5 3,71 (s, 3H); 5,73 (s, 1H); 5,87 (s. 1H);
6,37 (s, 1H); 7,47 (m, 3H); 7,84 (m, 4H).
5.2.4- PREPARAÇÃO DO 2-METILBUTIRALDEÍDO: 33
o
K,Cr04
OH
H2SO4/H20
ylL
-7-
H
Em um balão de três bocas de 250 mL acoplado a uma coluna de Claisen
para destilação e a um funil de adição contendo uma solução de 14,26 g (73,4 mmol) de
K2Cr0 4, 76,0 mL de H 20 e 10,6 mL (109,2 mmol) de H2SO4, foram adicionados 14,0 mL
(129 mmol) de 2-metil-1-butanol. O balão foi imerso em um banho de Oleo a 110-120 °C,
em seguida a solução sulfocrômica foi adicionada sobre o álcool durante vinte minutos.
O aldeido formado foi sendo destilado por arraste de vapor (temperatura de
destilação em aproximadamente 74 ° C), o destilado foi transferido para um funil de
separação, as fases foram separadas, o aldeido foi seco com Na2SO4, filtrado e o material
destilado novamente (90-92 ° C/760 mmHg) para purificação do produto de oxidação.
2-Metilbutiraldeido foi obtido como urn óleo incolor (52% de rendimento).
Anexo C
Análises espectroscópicas: IV (filme): 2955 cm -1 e 2930 cm-1 (deformação
axial de C-H alifáfico); 1725 cm -1 (deformação axial de C=0).
19
5.2.5- PREPARAÇÃO DO 3-HIDROXI-2-METILEN0-4-METILHEXANOATO
DE METILA 14:
LL
r
0
DABCO
OCH3
O CH3
METAL
14
Foram utilizados 0,70 mL (6,5 mmol) de 2-metilbutiraldeido previamente
destilado (item 5.2.4-), 0,30 mL (3,3 mmol) de acrilato de metila, 0,22 g (2,0 mmol) de
DABCO e 130 mg (0,65 mmol) de Cu(Ac)2, conforme procedimento B. Após dez dias de
reação, a mistura foi tratada da maneira típica, obtendo desta forma um oleo incolor com
massa de 340 mg.
Uma reação de controle foi efetuada simultaneamente, na ausência de
Cu(Ac)2, fornecendo (após o tratamento da reação conforme descrito no procedimento A)
um oleo incolor com massa de 400 mg.
Anexo DI e 0 2:
Análises espectroscópicas:
IV (filme): 3400 cm -1 (deformação axial de 0-H), 2930 cm -1 e 2866 cm -1
(deformação axial de C-H alifatico), 1725 cm -1 (deformação axial de C=0); 1640 cm -1
(deformação axial de C=C).
RMN 1 H ( CDCI3, 200 MHz, TMS ): 6 0,80-1,72 (m, 9H); 2,01 (largo, 1H); 3,77
(s, 3H); 4,08 e 4,30 (m, 1H); 5, 77 e 6,25 (m, 2H).
20
6- CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS
Este trabalho vem ressaltar a importância das reações de Baylis-Hillman em
síntese orgânica, podendo assim demonstrar sua grande versatilidade na produção de
moléculas multifuncionais. Fica aparente que com os resultados obtidos nas sínteses
realizadas, de alguma forma o ácido de Lewis vem atuando de maneira a acelerar a
reação. Foram observados rendimentos altos na maioria dos casos, com um menor tempo
de reação do que os citados na literatura. Entretanto, mais testes devem ser realizados
para se verificar a real atividade catalítica do Cu(Ac)2 promovendo as reações de BaylisHi!man. Especialmente no caso da reação entre o 2-metilbutiraldeido e o acrilato de
metila, essa metodologia deverá ser importante, já que o tempo para esta reação é longo
(cerca de 10 dias), além de fornecer o produto sem um grau de pureza elevada. A
caracterização total do produto desta reação (composto 14) será obtida após purificação
em coluna cromatográfica, sendo realizada neste momenta no laboratório.
Outro fator importante é que o desenvolvimento dessa nova metodologia
poderá ser aplicado na síntese de feromônios de interesse sintético e biológico.
21
7 REFERENCIAS
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