UFPE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química Fundamental
Programa de Pós-Graduação em Química
Dissertação de Mestrado
Estudo da Regiosseletividade da Reação de
Barbier de Aldeídos com Haletos Alílicos
Substituídos Mediada por Estanho
Dimas José da Paz Lima
Recife-PE Brasil
Junho / 2005
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FUNDAMENTAL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Estudo da Regiosseletividade da Reação de
Barbier de Aldeídos com Haletos Alílicos
Substituídos Mediada por Estanho
Dimas José da Paz Lima
Dissertação
apresentada
ao
Programa de Pós-Graduação em
Química da UFPE como parte
dos requisitos para a obtenção
do título de Mestre em Química.
Orientadora: Profa. Dra. Ivani Malvestiti
*Bolsista CAPES/CNPq
Recife-PE Brasil
Junho / 2005
Quando chamado a responsabilidades no setor científico, superar limitações
e preconceitos, sem perder a simplicidade e a modéstia.
Não há sabedoria real sem humildade vivida.
Waldo Vieira
Em memória de voinha
Ayres Lima
Dedico este trabalho a minha linda
sobrinha Diana Lívia
Agradecimentos
A Deus, pelo dom da vida.
Aos meus queridos pais, Dirson e Socorro, os quais amo muito, pelo constante incentivo e
apoio durante toda minha vida,
Avó Maria e todos meus familiares que torcem por mim,
A Deysinha e Dayaninha e de uma forma muito carinhosa a Neia por sempre cuidar de mim
como se fosse uma segunda mãe,
As amigas: Alda, Hilda, Lizandra e Bia,
A Ivani, minha sincera gratidão, por mais de cinco anos de convivência, pela forma
prazerosa e contagiante com que passa seus conhecimentos, estando sempre disponível a
ajudar no que for possível, a ela dedico toda minha admiração,
Ao professor Fernando Hallwass, pela importante contribuição que enriquece este trabalho,
Ao professor Lothar W. Bieber, pelas idéias, sugestões neste trabalho,
Ao professor Ricardo Longo, pela realização dos estudos computacionais,
Ao professor Paulo H Menezes, pela co-orientação e pelos ensinamentos na área de
química orgânica,
A Ricardo e Ana Paula, pelas idéias, sugestões e delicadeza em fazer a revisão deste
trabalho,
Aos funcionários do DQF, em especial Eliete, seu Lúcio, Bio, Ricardo, Maurílio e Patrícia.
Aos amigos colegas da Pós-graduação: Roberta, Andréa (amiga), Idália, Ayron, Juliana
(Julix), Juliana Alves, Wagner, Débora, Mari, Gilmara, Robson, Clésia, Ana Carolina,
Victor, Aderivaldo, Clésio, João, Sidney e Shalon.
A Válber, Rosanne e Patrícia (Zinha), pela amizade e momentos de descontração,
Aos companheiros de Laboratório: Ricardo, Ana Paula, Margarete, Kelly, Beth, Natália,
Patrícia (Zinha), Ruth, Caio, André, Jorge e Marieta,
A Capes, pelo suporte financeiro,
A todos aqueles que não foram citados aqui, um agradecimento muito especial.
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Sumário
Resumo .................................................................................................................................. 3
Abstract ................................................................................................................................. 5
Lista de Esquema.................................................................................................................. 7
Lista de Figuras .................................................................................................................... 9
Lista de Espectros............................................................................................................... 10
Lista de Tabelas .................................................................................................................. 13
Lista de Abreviaturas......................................................................................................... 14
Capítulo 1 ............................................................................................................................ 16
Introdução ........................................................................................................................... 17
1.1 Reações de adição a carbonila mediadas por metais ou sais metálicos. ........................... 17
1.2 Ressonância Magnética nuclear de compostos de estanho................................................ 37
1.3 Objetivos ................................................................................................................................ 40
Capítulo 2 ............................................................................................................................ 41
Resultados e Discussões...................................................................................................... 42
2.1 Reações de Alilação............................................................................................................... 42
2.1.1 Reação com 4-bromocrotonato de etila............................................................................ 45
2.1.2 Reação com brometo de crotila ........................................................................................ 56
2.1.3 Reação com brometo de alila ............................................................................................ 68
2.2 Reação de formação de alilestananas.................................................................................. 72
Capítulo 3 ............................................................................................................................ 87
Experimental....................................................................................................................... 88
3.1 Geral....................................................................................................................................... 88
3.2 Reação de 4-bromocrotonato de etila com benzaldeído .................................................... 89
3.3 Reação de 4-bromocrotonato de etila com 3-metoxi-benzaldeído, heptanal,
hidrocinamaldeído, cinamaldeído e 3-formil-cromona. .......................................................... 91
3.4 Reação de brometo de crotila com benzaldeído ................................................................. 95
3.5 Reações de brometo de alila com benzaldeído, 3-metoxi-benzaldeído, cinamaldeído,
heptanal e 3-formil-cromona. .................................................................................................... 98
3.6 Preparação do tetralilestanho (44) .................................................................................... 102
3.7 Preparação do dibrometo de dialilestanho (42) ............................................................... 103
3.8 Preparação do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42) ......... 103
3.9 Preparação das espécies alilestananas usando Sn granulado ......................................... 104
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Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
3.10 Formação das espécies brometo de trialilestanho (43), dibrometo de dialilestanho (42)
e tribrometo de alilestanho (45) a partir da espécie tetralilestanho (44). ............................ 104
3.11 Formação das espécies cloreto de trialilestanho, dicloreto de dialilestanho e tricloreto
de monoalilestanho a partir da espécie tetralilestanho (44).................................................. 104
3.12 Procedimento experimental para a síntese do alil-fenil-sulfeto (37) ............................ 106
3.13 Procedimento experimental para a síntese de alil-fenil-sulfona (38)............................ 106
3.14 Procedimento experimental para a síntese de 3-bromo-1-fenilsulfonil-1-propeno (39)
.................................................................................................................................................... 107
Capítulo 4 .......................................................................................................................... 108
Conclusões ......................................................................................................................... 109
Perspectivas....................................................................................................................... 111
Capítulo 5 .......................................................................................................................... 113
Referências Bibliográficas ............................................................................................... 114
Apêndice ............................................................................................................................ 120
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Dissertação de Mestrado
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Resumo
Este trabalho descreve as tentativas de otimização da reação tipo Barbier com 4bromocrotonato de etila e brometo de crotila com aldeídos mediada por estanho em meio
aquoso e orgânico, visando a formação do regioisômero α. Diversas condições
experimentais foram testadas, sendo avaliada o efeito do solvente, tempo de reação, pH do
meio reacional e uso de aditivos.
Os resultados obtidos na reação de 4-bromocrotonato de etila com aldeídos
aromáticos e alifáticos mediada por Sn na presença de CeCl3.7H2O em meio aquoso levou a
formação regioespecífica do aduto α em rendimentos de moderados. Onde para a reação do
4-bromocrotonato de etila com benzaldeído foi observada a formação do (E) 5-hidroxi-5fenilpent-2-enoato de etila em 45% de rendimento. Na reação de 4-bromocrotonato de etila
com aldeídos α,β-insaturados foram observados a formação regioespecífica do aduto γ em
rendimentos moderados como uma mistura dos diastereoisômeros syn/anti na proporção de
1:1. Sendo para a reação do 4-bromocrotonato de etila com cinamaldeído a formação do
(E)-3-hidroxi-5-fenil-2-vinilpent-4-enoato de etila com 35% de rendimento.
Quanto à reação de brometo de crotila com benzaldeído em meio aquoso foi
observado somente o aduto γ o 2-metil-1-fenilbut-3-en-1-ol em bons rendimentos. Em
contrapartida, a regiosseletividade em meio orgânico foi bastante influenciada pelos
solventes e aditivos utilizados. Por exemplo, em acetonitrila ou dioxano foi observada uma
mistura de regio- e diastereoisômeros, cuja proporção variou com o tempo reacional.
Estudos mais detalhados desta reação através do acompanhamento por RMN 1H da
reação em diversos intervalos de tempo mostraram a formação do aduto α o (E,Z)-1-fenil3-penten-1-ol em poucos minutos de reação. Enquanto que o aduto γ foi formado em
intervalos de tempo maiores e com diferentes diastereosseletividade. A mesma reação
também foi analisada diretamente do sistema reacional sem o tratamento prévio das
alíquotas. A análise destas alíquotas em diversos intervalos indicaram a necessidade de
aditivos ácidos, para levar a formação dos adutos.
A reação também foi testada em metanol ou dimetilsulfóxido, nestas reações não
foram necessários aditivos ácidos, pois foi observada somente a formação do aduto γ como
uma mistura na proporção 1:1 dos isômeros syn/anti.
Estudo via RMN 1H e RMN 119Sn, visando determinar as espécies organoestanho
geradas durante as reações, foram iniciados para a reação de brometo de alila com estanho
metálico em meio aquoso. Os resultados obtidos, após extração com CDCl3, em diferentes
intervalos tempos revelaram a formação inicial da espécie tetralilestanho e com o passar do
tempo esta espécie sofre uma possível reação de despropocionamento gerando as espécies
brometo de trialilestanho e dibrometo de dialilestanho. Após 12 horas de reação apenas a
espécie dibrometo de dialilestanho foi observada.
Experimento 2D EXSY foi realizado com uma amostra contendo a mistura das
espécies tetralilestanho, brometo de trialilestanho e propeno, sendo observado sinais de
cruzamento entre as espécies tetralilestanho e brometo de trialilestanho, entre
tetralilestanho e propeno, indicando assim um despropocionamento entre estas espécies.
Outro ponto importante na formação das espécies é o pH do meio reacional, onde
foi observado com 12 horas de reação em água destilada pH ≅ 1 apenas a espécie dibrometo
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Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
de dialilestanho. No entanto, quando a reação foi realizada em pH ≅ 12 ou em uma solução
tampão com pH ≅ 7 apenas a espécie tetralilestanho foi observada.
A partir da adição de HBr(aq) a uma solução de tetralilestanho em CDCl3 foi
possível obter as seguintes espécies: brometo de trialilestanho, dibrometo de dialilestanho,
tribrometo de alilestanho e propeno. A adição de HCl(aq) ao tetralilestanho permitiu obter
apenas duas espécies: cloreto de trialilestanho e dicloreto de dialilestanho.
A reação de brometo de alila e estanho também foi investigada em D2O, sendo
observado em diferentes intervalos de tempo apenas duas espécies organoestanho, o
dibrometo de e uma nova espécie, que após extração com CDCl3, apresentou sinais de
RMN de 1H e 119Sn consistente com a espécie brometo de trialilestanho.
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Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Abstract
The aqueous tin mediated reaction of aromatic and aliphatic aldehydes with ethyl 4bromocrotonate in the presence of CeCl3.7H2O led exclusively to the α adduct in
moderated yields. The best was obtained with the reaction of benzaldehyde and ethyl 4bromocrotonate which led to the (E) 5-hidroxi-5-phenyl-pent-2-enoic acid ethyl ester in
45% yield.
On the other hand, when the reaction of ethyl 4-bromocrotonate with α,βunsaturated was performed only the γ adduct was obtained as 1:1 mixture of syn/anti in
moderated yields. For example, in the reaction of cinnamaldehyde with ethyl 4bromocrotonate led to the 5-Hydroxy-7-phenyl-hepta-2,6-dienoic acid ethyl ester in 35%
yield.
The regioselectivity was also investigated for the tin mediated reaction of
benzaldehyde and crotyl bromide in aqueous and organic media. In aqueous medium it was
observed only the γ adduct the 2-methyl-1-phenyl-but-3-en-1-ol in good yields and 1:1
syn/anti diastereoselectivity. In organic medium the regioselectivity was influenced by the
solvent and the presence of additives. When the reaction was performed in acetonitrile or
dioxane a mixture of the regio- and diasteroisomers was observed, whose ratio,
interestingly, changed with the reaction time. One of the most unexpected result was the
formation of the α adduct the (E,Z)-1-phenyl-pent-3-en-1-ol in just a few minutes of
reaction. While the γ adduct was formed with long reaction time and different
diastereoselectivity. The reaction in organic media was followed by 1H NMR without any
pre-treatment or work up at sevaral time intervals and the results suggest the need of
additives to obtain the addition products. The reaction was also tested in methanol and
dimethylsulfoxide (DMSO-d6) no additive was formed as a mixture of the 1:1 syn/anti.
In order to better understand the tin mediated allylation of carbonyl compound, a 1H
RMN and 119Sn study of the organotin species formed during the reaction were performed
using allyl bromide. The results obtained, after extration with CDCl3, have shown initially
the formation of tetrallyltin in low concentration and with longer reaction time the species
triallyltin bromide and diallyltin dibromide were observed.
A 2D EXSY experiment was performed with a sample containg a mixture of
tetrallyltin, triallyltin bromide and propene and it was observed cross coupling signals
between tetrallyltin and triallyltin bromide, between tetrallyltin and propene. Another
correlation was observed between the hydrogens of the double bond, which suggest a
fluxional process in the organotin species.
Another important aspect determining the nature of the organotin species was the
pH reaction medium, where in pure water and pH ≅ 1 after 12 hours only the diallyltin
dibromide was observed. However, when the reaction was performed in aqueous solution
with pH ≅ 12 or buffer solution with pH ≅ 7 only the tetrallyltin was obtained.
The following species triallyltin bromide, diallyltin dibromide, allyltin tribromide
and propene was observed by 1H and 119Sn NMR when HBr(aq) was added slowly to a
tetrallyltin solution in CDCl3. Whereas, the addition of HCl(aq) to a tetrallyltin solution in
CDCl3 allowed the observation of only two organotin species, namely, triallyltin chloride
and diallyltin chloride.
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Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
The reaction of allyl bromide and tin was also performed in D2O and followed by
H NMR and 119Sn NMR at several reaction times. In these experiments only two species
was detected, the diallyltin dibromide and another compound which after extraction with
CDCl3 has shown NMR signals of 1H and 119Sn consistent with the triallyltin bromide.
1
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Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Lista de Esquema
Esquema 1.1 Reação de Reformatsky de aldeídos aromáticos e α-halo-ésteres.
18
Esquema 1.2 Reação do tipo Barbier de haletos alílicos e compostos carbonilados.
18
Esquema 1.3 Transferência de um elétron (SET) do metal para o composto
carbonílico.
19
Esquema 1.4 Transferência de um elétron (SET) do metal para o haleto alílico.
20
Esquema 1.5 Reação de brometo de alila com estanho, índio e antimônio em meio
aquoso.
21
Esquema 1.6 Quimiosseletividade na Reação do tipo Barbier.
21
Esquema 1.7 Regiosseletividade na Reação do tipo Barbier.
22
Esquema 1.8 Reação de alilação mediada por sais metálicos com diastereocontrole.
22
Esquema 1.9 Reação α-regiosseletiva de espécies alilbário com aldeídos e cetonas.
23
Esquema 1.10 Reação α-regiosseletiva promovida por AlCl3 com compostos
carbonílicos.
24
Esquema 1.11 Reação de alilação α-regiosseletiva promovida por tricloreto de
cério.
Esquema 1.12 Reação de álcool homoalílico com benzaldeído na presença de sais
de estanho em meio orgânico.
25
Esquema 1.13 Reação α-regiosseletiva promovida por triflatos de estanho.
Esquema 1.14 Crotilação assimétrica via um auxiliar quiral crotil doador.
27
Esquema 1.15 Crotilação assimétrica de cis-álcoois homoalílico via um auxiliar
quiral.
Esquema 1.16 Reação de isobutiraldeído com brometos alílicos substituídos
mediada por índio em meio aquoso.
Esquema 1.17 Espécies alilíndio formadas nas reações de alilação de aldeídos.
Esquema 1.18 Crotilação de aldeídos promovidas por SnBr2 em sistema bifásico.
29
32
Esquema 1.19 Mecanismo da crotilação de aldeídos promovidas por SnBr2.
32
Esquema 1.20 Reação α-regiosseletiva promovida por Sn na presença de NaBF4.
33
Esquema 1.21 Mecanismo da regiosseletividade proposto por Wang e
colaboradores.
33
Esquema 1.22 Reação de alilação α-regiosseletiva promovidas por In, Sn e Zn.
34
26
28
30
31
7
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Esquema 1.23 Mecanismo da regiosseletividade proposto por Loh e colaboradores.
35
Esquema 1.24 Reação de trineofenilestanho com 3-octin-2-ona.
Esquema 1.25 Reação de aldeídos com 4-bromocrotonato de etila ou brometo de
crotila mediada por Sn em meio aquoso.
Esquema 2.1 Reação de Barbier entre o benzaldeído e brometo de crotila.
39
Esquema 2.2 Reação de Barbier entre o benzaldeído e haletos alílicos substituídos.
44
Esquema 2.3 Reação de Barbier entre o benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
46
Esquema 2.4 Reação de Barbier entre o benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila em
solução de KF.
48
Esquema 2.5 Reação de alilação de aldeídos por aliltributilestanho.
49
Esquema 2.6 Síntese do 3-bromo-1-fenilsulfonil-1-propeno (39).
55
Esquema 2.7 Reação de Barbier entre o benzaldeído e brometo de crotila em
diferentes solventes.
56
Esquema 2.8 Reação de Barbier entre aldeídos e brometo de alila.
70
Esquema 2.9 Formação do dibrometo de dialilestanho (IV) em água deuterada.
73
Esquema 2.10 Formação do brometo de trialilestanho e dibrometo de dialilestanho
em água destilada.
76
Esquema 2.11 Influência do tempo reacional na formação das espécies
organoestanho.
79
Esquema 2.12 Adição de HBr(aq) nas espécies brometo de trialilestanho e dibrometo
de dialilestanho.
82
Esquema 2.13 Adição de HBr(aq) ao tetralilestanho.
83
40
42
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Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Lista de Figuras
Figura 1.1 Deslocalização da dupla ligação de espécies crotilcério por
infravermelho.
Figura 2.1 Gráfico da regiosseletividade versus o raio iônico do sal de
25
43
lantanídeo.
Figura 2.2 Espectro da reação de benzaldeído com brometo de crotila mediada
59
por estanho em dioxano: a) 30 minutos de agitação b) 7 horas de agitação c) 24
horas de agitação.
Figura 2.3 Espectro da reação de benzaldeído com brometo de crotila e ácido p-
60
toluenosulfônico mediada por estanho em dioxano com 30 minutos de agitação.
Figura 2.4 Espectro da reação de benzaldeído com brometo de crotila mediada
62
por estanho em acetonitrila deuterada com 25 minutos de agitação.
Figura 2.5 Estruturas otimizadas com o método B3LYP.
65
Figura 2.6 Otimizações com o método B3LYP, partindo-se do modo η1 leva ao
66
modo η3.
Figura 2.7 Estrutura otimizadas com o método B3LYP.
66
Figura 2.8 Cargas atômicas de Mulliken calculadas com o método B3LYP.
67
Figura 2.9 Principais distâncias de ligação (Å) calculadas com o método
67
B3LYP.
Figura 2.10 Espectro EXSY das espécies tetralilestanho e monobromo de
77
trialilestanho
Figura 2.11 Formação das espécies tetralilestanho e brometo de trialilestanho
78
com 40 minutos de reação.
Figura 2.12 Formação das espécies tetralilestanho, brometo de trialilestanho e
80
dibrometo de dialiestanho em intervalos de tempos diferentes.
Figura 2.13 Formação das espécies brometo de trialilestanho, dibrometo de
83
dialilestanho, tribrometo de alilestanho e propeno pela adição de HBr(aq) ao
tetralilestanho.
9
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Lista de Espectros
Espectro 1 RMN 1H do aduto α (30) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato 121
de etila.
Espectro 2 RMN 13C do aduto α (30) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato 121
de etila.
Espectro 3 RMN 1H do aduto γ (31) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato de 122
etila.
Espectro 4 RMN 13C do aduto γ (31) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato 122
de etila.
Espectro 5 RMN 1H do aduto α (34) da reação de 3-metoxi-benzaldeído e 4- 123
bromocrotonato de etila
Espectro 6 RMN 13C do aduto α (34) da reação de 3-metoxi-benzaldeído e 4- 123
bromocrotonato de etila.
Espectro 7 RMN 1H do aduto α (32) da reação de heptanal e 4-bromocrotonato de 124
etila.
Espectro 8 RMN 13C do aduto α (32) da reação de heptanal e 4-bromocrotonato de 124
etila.
Espectro 9 RMN 1H do aduto γ (35) da reação de cinamaldeído e 4-bromocrotonato 125
de etila.
Espectro 10 RMN 13C do aduto γ (35) da reação de heptanal e 4-bromocrotonato de 125
etila.
Espectro 11 RMN 1H do aduto γ (36) da reação de 3-formil-cromona e 4- 126
bromocrotonato de etila.
Espectro 12 RMN 13C do aduto γ (36) da reação de 3-formil-cromona e 4- 126
bromocrotonato de etila.
Espectro 13 RMN 1H do aduto α (33) da reação de hidrocinamaldeído e 4- 127
bromocrotonato de etila.
Espectro 14 RMN 1H do aduto α (40) da reação de benzaldeído e brometo de crotila.
127
Espectro 15 RMN 1H do aduto γ (41) da reação de benzaldeído e brometo de crotila.
128
Espectro 16 RMN 13C do aduto γ (41) da reação de benzaldeído e brometo de crotila.
128
Espectro 17 RMN 1H do produto 46 da reação de benzaldeído e brometo de alila.
129
Espectro 18 RMN 13C do produto 46 da reação de benzaldeído e brometo de alila.
129
10
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Espectro 19 RMN 1H do produto 47 da reação de 3-metoxi-benzaldeído e brometo 130
de alila.
Espectro 20 RMN 13C do produto 47 da reação de 3-metoxi-benzaldeído e brometo 130
de alila.
Espectro 21 RMN 1H do produto 49 da reação de cinamaldeído e brometo de alila.
131
Espectro 22 RMN 13C do produto 49 da reação de cinamaldeído e brometo de alila.
131
Espectro 23 RMN 1H do produto 50 da reação de 3-formil-cromona e brometo de 132
alila.
Espectro 24 RMN 1H do produto 37 da reação de tiofenol e brometo de alila.
132
Espectro 25 RMN 1H do produto 38 da reação de oxidação do alil-fenil-sulfeto.
133
Espectro 26 RMN 1H do produto 39 da reação de bromação do alil-fenil-sulfona.
133
Espectro 27 RMN 1H do tetralilestanho (44).
134
Espectro 28 RMN 119Sn do tetralilestanho (44).
134
Espectro 29 RMN 1H do dibrometo de dialilestanho (42).
135
Espectro 30 RMN 119Sn do dibrometo de dialilestanho (42).
135
Espectro 31 RMN 1H do tetralilestanho (44) e brometo de trialilestanho (43).
136
Espectro 32 RMN 119Sn do tetralilestanho (44) e brometo de trialilestanho (43).
136
Espectro 33 RMN 1H do tetralilestanho (44), brometo de trialilestanho (43) e 137
dibrometo de dialilestanho (42).
Espectro 34 RMN 119Sn do tetralilestanho (44), brometo de trialilestanho (43) e 137
dibrometo de dialilestanho (42).
Espectro 35 RMN 1H do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho 138
(42).
Espectro 36 RMN
dialilestanho (42).
119
Sn do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de 138
Espectro 37 RMN 1H do dibrometo de dialilestanho (42) e tribrometo de alilestanho 139
(45).
Espectro 38 RMN
alilestanho (45).
119
Sn do dibrometo de dialilestanho (42) e tribrometo de 139
Espectro 39 RMN 1H do dibrometo de dialilestanho (42) em D2O.
Espectro 40 RMN
119
Sn do dibrometo de dialilestanho (42) em D2O.
140
140
Espectro 41 RMN 1H do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho 141
(42) em D2O.
11
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Espectro 42 RMN 119Sn do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de 141
dialilestanho (42) em D2O.
Espectro 43 RMN 1H do tetralilestanho (44), cloreto de trialilestanho e dicloreto de 142
dialilestanho.
Espectro 44 RMN
de dialilestanho.
119
Sn do tetralilestanho (44), cloreto de trialilestanho e dicloreto 142
12
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Lista de Tabelas
Tabela 2.1 Resultados da Reação de Barbier entre o 4-bromocrotonato de etila e
aldeídos aromáticos, alifáticos e α,β-insaturados em meio aquoso.
50
Tabela 2.2 Distâncias de ligação (pm) para os complexos [Ln(η1-/η3C3H5)(H2O)6]2+.
65
Tabela 2.3 Reação de Barbier entre o brometo de alila com aldeídos aromáticos,
alifáticos e α,β-insaturados em meio aquoso.
69
Tabela 2.4 Dados de RMN 1H e 119Sn descritos na literatura e dados de RMN de
119
Sn observados para as espécies alilestananas.
84
Tabela 3.1: Resultados da Reação de Barbier entre o 4-bromocrotonato de etila e
aldeídos aromáticos, alifáticos e α,β-insaturados em meio aquoso.
92
Tabela 3.2 Reação de Barbier entre o brometo de alila com aldeídos aromáticos,
alifáticos e α,β-insaturados em meio aquoso.
99
Tabela 3.3 Dados de RMN 1H e RMN
CDCl3
105
119
Sn para as espécies alilestananas em
Tabela 3.4 Dados de RMN 1H e RMN 119Sn para as espécies alilestananas em D2O
105
13
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Lista de Abreviaturas
SET
Transferência de um elétron
Sn(OTf)2
Triflatos de Estanho
m-CPBA
Ácido metacloroperbenzóico
TsOH
Ácido p-toluenosulfônico
MTBH2
monotiolbinafitol, 2-hidroxi-2-mercapto-1,1-binafitil
14
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
15
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Capítulo 1
16
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Introdução
1.1 Reações de adição a carbonila mediadas por metais ou sais
metálicos.
A busca por novas metodologias que visam a otimização de reações de formação de
ligação carbono-carbono tem sido um dos principais pontos de estudo da Química Orgânica
Moderna. Dentre essas metodologias podemos destacar reações realizadas em meio aquoso,
tais como: Diels-Alder [1], rearranjo de Claisen, adições nucleofílicas, oxidações, reduções
e outras [2]; bem como reações de compostos organometálicos também tem apresentado
bons resultados na presença de água [3].
É sabido que uma das maiores restrições ao uso dos reagentes organometálicos está
na necessidade de exclusão de umidade do meio reacional, o que implica num tratamento
cuidadoso de reagentes e solventes. Outra limitação é a existência de prótons ácidos nos
reagentes ou solventes, o que gera a necessidade de etapas adicionais de proteção/
desproteção dos grupos funcionais, acarretando etapas extras na rota sintética. Entretanto, a
substituição dos solventes orgânicos por água em tais reações vem oferecer consideráveis
vantagens [3a]:
a)
Redução do uso e manipulação de solventes tóxicos e inflamáveis;
b)
Utilização
de
reagentes
orgânicos
sem
a
necessidade
de
etapas
de
proteção/desproteção de grupos funcionais;
c)
Utilização de compostos solúveis em água sem a necessidade de derivatização. Este
é um ponto de particular de interesse na química de carboidratos;
d)
A estereoquímica resultante das reações organometalicas em meio orgânico pode
mudar quando a mesma reação é realizada em meio aquoso o que leva a novas
oportunidades em síntese orgânica.
Somado a estes fatores está à preocupação com o meio ambiente, que tem levado os
profissionais em química a reduzir ou mesmo evitar cada vez mais o uso de solventes
orgânicos, impulsionado pelos princípios da Química Verde [4].
17
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Dentre as reações organometalicas estudadas em meio aquoso podemos destacar a
de Reformatsky [5], que tem sido estudada com aldeídos aromáticos e α-halo-ésteres na
presença de Sn e Zn metálico (esquema 1.1).
R3
R4
R3
O
OR5
M
HO
H2 O
R1
R4
OR5
+
X
R1
R2
O
O
Esquema 1.1 Reação de Reformatsky de aldeídos aromáticos e α-halo-ésteres.
A outra classe de reações organometalicas que vem sendo amplamente explorada
em meio aquoso são as do tipo Barbier [6], que envolve haletos alílicos e compostos
carbonilados levando à formação de álcoois homoalílicos que são subunidades versáteis em
síntese orgânica devido à facilidade de conversão em outros grupos funcionais (esquema
1.2).
OH
R
R1
O
R2
+
R
R1
X
M
R2
H2O
OH
R1
R2
R
Esquema 1.2 Reação do tipo Barbier de haletos alílicos e compostos carbonilados.
Até o momento, vários metais têm sido usados em reações de Barbier, sendo os
resultados mais significativos obtidos com o uso de zinco [7], estanho [8], índio [9] e
bismuto [10], no entanto, catalisadores ácidos, aquecimento ou sonicação são necessários
para ativação da superfície do metal, a fim de induzir as reações [11].
Vários mecanismos têm sido propostos para as reações de Barbier em meio aquoso,
só que nenhum foi, até o momento, totalmente confirmado. Luche e colaboradores
18
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
propuseram que a reação poderia ocorrer por um mecanismo radicalar [12]. Entretanto,
Wilson investigou o mesmo mecanismo e não conseguiu observar os intermediários
radicalares [13].
Chan e Li, no entanto, observaram dois possíveis mecanismos dependendo do metal
utilizado [3a e 3d]. No caso onde zinco metálico é utilizado, a reação não ocorre pela
formação do organozinco, pois esse intermediário reage instantaneamente com água. O
mecanismo proposto envolve a transferência de um elétron (SET) do metal para o
composto carbonílico gerando o intermediário ânion radical A. Este acopla com o haleto
alílico formando o alcóxi radical B, o qual é reduzido em outra etapa pela transferência de
um elétron do metal para dar o ânion alcóxido C. Este por sua vez é protonado pela água
formando o álcool homoalílico (esquema 1.3). Este mecanismo pode também levar a
formação de produtos laterais como pinacol, através do acoplamento do ânion radical A.
-.
O
SET
O-
OH
O
+
O-
M
A
OH
Pinacol
.
M+
X
SET
B
X-
O.
O-
C
M+
.
H2O
álcool homoalílico
OH
Esquema 1.3 Transferência de um elétron (SET) do metal para o composto carbonílico.
19
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Um outro caminho provável consiste no haleto alílico reagir na superfície do metal
através da transferência de um único elétron (SET) dando o ânion radical D. Esse ânion
acopla com o composto carbonílico levando á formação do alcóxi radical B, o qual é
reduzido pelo metal levando ao álcool homoalílico. Caso o ânion radical D reaja com o
haleto alílico, é observado o produto de acoplamento Wurtz [3a e 3d] (esquema 1.4).
X
-.
SET
X
+
X
M
D
M+
.
O
Acoplamento Wurtz
SET
B
O.
-
O
X
C
M+
-
.
H2O
Álcool homoalílico
OH
Esquema 1.4 Transferência de um elétron (SET) do metal para o haleto alílico.
Por outro lado, Chan e Li propuseram as espécies alilmetal quando a reação foi
mediada por estanho [14], índio [15] e antimônio [16] metálico com haletos alílicos em
meio aquoso (esquema 1.5).
20
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr
4- n
Sn
Br
n
InBr
In
3- n
n
Sb
SbBr
3- n
n
Esquema 1.5 Reação de brometo de alila com estanho, índio e antimônio em meio aquoso.
Os intermediários de cada um dos diferentes organometálicos observados são
relativamente estáveis em água e suficientemente reativos frente a compostos carbonílicos.
Contudo, esses resultados não eliminam a possibilidade de processos paralelos como ânion
radical ou via radical.
Independentemente por qual mecanismo a reação de Barbier venha a ocorrer, tem-se
observado uma alta quimiosseletividade, onde aldeídos são alilados seletivamente frente a
cetonas [17] (esquema 1.6).
O
O
+
Ph
O
OH
X
+
Ph
M ou MX
H2O
Ph
Ph
Esquema 1.6 Quimiosseletividade na Reação do tipo Barbier.
Em relação à regiosseletividade, reações de Barbier em meio aquoso entre haletos
alílicos substituídos na posição γ e compostos carbonílicos ocorrem com formação da
ligação carbono-carbono preferencialmente na posição γ. Este efeito pode estar relacionado
a impedimento estérico e eletrônicos [9b] (esquema 1.7).
21
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
OH
O
R2
γ
β
+
R1
Br
+
M
α
H2O
R2
R1
R1
R3
R2
R3
majoritário γ
R3
minoritário α
Esquema 1.7 Regiosseletividade na Reação do tipo Barbier.
Porém, em alguns casos essas reações têm sido descritas com diastereocontrole
dependendo das condições utilizadas. Aqui é destacado os estudos realizados por
Masuyama e colaboradores para alilações carbonilícas γ-regiosseletiva usando sais de
estanho (SnCl2) sendo observada uma diastereosseletividade anti [18]. Ao passo que o uso
de SnI2 procede com diastereosseletividade syn [19] (esquema 1.8).
H3C
I2BrSn
Br
OH
H
R
H 3C
H
SnX2
R
X=I
H3C
SnBrX2
O
F- acíclico antiperiplanar
Syn γ
RCHO
X=Cl
OH
H
SnBrCl2
H3C
R
O
R
E-cíclico de 6-membros
Anti γ
Esquema 1.8 Reação de alilação mediada por sais metálicos com diastereocontrole.
A seletividade anti observada com SnCl2 ocorre via formação de um estado de
transição cíclico de 6-membros E entre o but-2-enilbromodicloroestanho e o aldeído, pois o
22
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
estanho do intermediário formado atua como um bom ácido de Lewis. Em contraste, a
seletividade syn com SnI2 não ocorre via formação de um estado de transição cíclico, mas
através de um estado de transição acíclico antiperiplanar F, onde o estanho do intermediário
formado é um fraco ácido de Lewis. Isto se deve à baixa eletronegatividade do iodo, o que
desfavorece a formação do estado de transição cíclico de 6-membros.
Embora existam numerosos exemplos da reação de Barbier γ-regiosseletiva em
meio aquoso [20], poucos são os dados para a reação α-regiosseletiva. Mesmo que haja
poucos dados na formação do aduto α, estes são descritos na literatura principalmente na
presença de solventes orgânicos como meio reacional. Entre essas reações, podemos
enfatizar os estudos feitos por Yamamoto e colaboradores [21], onde espécies de alilbário
substituído na posição γ reagem com aldeídos e cetonas em excelentes rendimentos
(esquema 1.9).
Ba
Cl
BaCl
THF
O
R2= fenil, n-C5H11, cicloexil
R1= H, CH3
R1
R2
R1
R2
aduto
α
OH
90-98%
Esquema 1.9 Reação α-regiosseletiva de espécies alilbário com aldeídos e cetonas.
Kim e colaboradores [22] mostraram que AlCl3 também promove regiosseletividade
α nas reações de compostos carbonílicos utilizando crotil Grignard. O mecanismo da
reação pode ocorrer por duas rotas: na primeira, o reagente de crotil Grignard pode sofrer
uma reação de transmetalação com alumínio resultando no metilalilalumínio α G que reage
23
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
com o composto carbonílico levando a formação do aduto α. Na segunda rota, o reagente
de crotil Grignard forma um intermediário de quatro membros H com o alumínio, o qual
forma com o composto carbonílico um estado de transição cíclico de 6-membros I, levando
a formação do aduto α (esquema 1.10).
MgX
RCHO
X2Al
G
AlCl3
R
OH
X
aduto α
Mg
X
Mg
X
Al
X
H
X
RCHO
H
C
X
R
Al
X
O
I
X
Esquema 1.10 Reação α-regiosseletiva promovida por AlCl3 com compostos carbonílicos.
Mais recentemente, reações de crotil Grignard com compostos carbonílicos na
presença de sais de lantanídeos têm sido estudadas por Matsukawa e colaboradores [23].
Eles observaram que a regiosseletividade da reação pode estar baseada no aumento do
número atômico do lantanídeo no sal, sendo observado um alto nível de regiosseletividade
α com sais de lantanídeos leves como La, Ce, Pr e Nd. Enquanto que uma mistura dos
adutos α e γ foram observados com sais de lantanídeos de Gd, Tb, Dy e Ho. Em contraste,
uma alta regiosseletividade γ foi observada com sais de lantanídeos contendo elementos
pesados como Er, Tm, Yb e Lu. O sal YbCl3 levou exclusivamente ao aduto γ.
Matsukawa e colaboradores propuseram um mecanismo para a formação do aduto α
onde o reagente de crotil Grignard, na presença do CeCl3, sofre uma reação de
transmetalação levando à formação da espécie alilcério. Essa espécie foi caracterizada por
espectroscopia de infravermelho, que revelou bandas em 1540 cm-1 e 1560 cm-1, as quais
são compatíveis com a deslocalização da dupla ligação carbono-carbono em complexos de
alillantanídeos (figura 1.1).
24
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
CeCl2
CeCl2
v. 1540 cm-1
v. 1560 cm-1
Figura 1.1 Deslocalização da dupla ligação de espécies crotilcério por infravermelho.
Essas espécies de alilcério transmetalada reagem com benzaldeído levando à
formação do aduto α em 86% de rendimento (esquema 1.11).
CeCl3
THF
+
MgCl
CeCl2
PhCHO
O
Ce
H
Ph
OH
Ph
trans-aduto α , 86%
Esquema 1.11 Reação de alilação α-regiosseletiva promovida por tricloreto de cério.
Entretanto, nenhuma banda referente às espécies alillantanídeos foi observada
quando o reagente de crotil Grignard foi tratado com YbCl3, o que condiz com a formação
exclusiva do aduto γ.
A formação do regioisômero α também foi observada em reações de álcoois alílicos
com compostos carbonílicos na presença de sais de estanho em meio orgânico. Tais reações
têm sido estudadas por Masuyama e colaboradores na presença de ultra-som [24]. Foi
proposto que o (E)-2-buten-1-ol 1 pode reagir com sais de estanho catalisado por paládio
via formação do intermediário (E)-2-buteniltricloroestanho 2. Este por sua vez reage com
25
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
aldeído através de um estado de transição cíclico de 6-membros levando ao aduto α
(esquema 1.12).
OH
SnCl3
Pd-2SnCl2
Meio orgânico
1
2
Sn-X
PhCHO
Cl
Cl
OH
Sn
Ph
Cl
Cl
Cl
Sn
X
Cl
O
Ph
aduto α
Esquema 1.12 Reação de álcool homoalílico com benzaldeído na presença de sais de
estanho em meio orgânico.
Nokami e colaboradores perceberam que adutos γ obtidos da reação de crotil
Grignard com acetona reagem com compostos carbonílicos na presença de quantidades
catalíticas de Sn(OTf)2, levando exclusivamente à formação do aduto α em bons
rendimentos [25] (esquema 1.13).
26
Dissertação de Mestrado
R1
Dimas J. P. Lima
R1
R2
R2
4 RCHO
Sn(OTf)2
OH
O
CH2Cl2
HO
3
5
R
"- OH-"
R1
R1
R2
R1
R2
R2
+
'-OH-"
O
O
+
O
6A
R
6B
R
+
6C
R
R1
OH
R2
R1
R
O
HO
R
7
R2
O
8
E, aduto α
70-97%
Esquema 1.13 Reação α-regiosseletiva promovida por triflatos de estanho.
Como mostrado acima, inicialmente a reação procede pela formação do carbocátion
6A a partir da hemiacetalização de 3 e 4 para formar 5 com auxílio do Sn(OTf)2. Devido à
diferença entre a estabilização das três espécies catiônicas 6A-C, o carbocátion 6A sofre
um rearranjo formando o carbocátion mais estável 6C, o qual em seguida reage com um
equivalente de íons hidroxi gerado in situ para dar o hemiacetal 7, este por sua vez leva a
formação do aduto α 8 juntamente com a acetona.
27
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Baseados nesses resultados, Nokami e colaboradores propuseram a primeira
crotilação assimétrica de aldeídos via um auxiliar quiral crotil doador [26] (esquema 1.14).
MgCl
+
THF
RCHO
TSA.H2O
0°C
CH2Cl2
OH
O
OH
+
O
R
O
"-OH-"
R
O
R
mais estável
R= PhCH2CH2"+OH-"
OH
+
O
(R)-trans
Esquema 1.14 Crotilação assimétrica via um auxiliar quiral crotil doador.
Em contrapartida aos estudos de Nokami, Loh e colaboradores propuseram a transcrotilação assimétrica [27] e a síntese assimétrica de cis-álcoois homoalílicos [28] usando
auxiliares quirais (esquema 1.15).
28
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
+
OH
RCHO
CSA
CH2Cl2
H
H
-" OH-"
- "OH-"
+
O
+
O
R
R
6
6
H
H
L
J
Rearranjo 2-oxonia
[3,3]-sigmatropica
+
+
O
O
R
R
6
6
H
H
minoritário
N
M
+"OH-"
+"OH-"
majoritário
O
OH
OH
R
R
E
Z
Não observado
94% ee, 94% Z
Esquema 1.15 Crotilação assimétrica de cis-álcoois homoalílico via um auxiliar quiral.
29
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Segundo Loh e colaboradores, a reação do álcool homoalílico ligado ao auxiliar
quiral forma com o aldeído, através de catálise ácida, o íon oxônium levando aos dois
possíveis estados de transição. O anti-álcool homoalílico adota o estado de transição J.
Neste estado, há repulsão estérica entre o carbono C-6 do auxiliar quiral com o grupo metil
vinílico, isto explica porque o estado de transição J não ocorre. Ao contrário, o estado de
transição L mostra que o grupo metil do isômero syn esta fixo de maneira a evitar a
repulsão estérica com o carbono C-6 do auxiliar quiral, levando assim ao enantiômero cisálcoois homoalílicos em bons rendimentos.
Embora os resultados apresentados até o momento para α-regiosseletividade sejam
bons em solventes orgânicos, poucos são os estudos dessas reações em meio aquoso. Entre
esses estudos podemos citar o trabalho de Chan e colaboradores para as reações de alilação
de aldeídos mediada por In em meio aquoso [29]. Entretanto, foi observada apenas alta
regiosseletividade α para as reações de isobutiraldeído com os brometos alílicos contendo
os grupos t-butil e silil substituintes ligados na posição γ (esquema 1.16).
OH
O
+
R1
Br
In
R1
H2 O
50 - 87%
R1 = Me3C-, Me3Si ou PhMe2Si
Esquema 1.16 Reação de isobutiraldeído com brometos alílicos substituídos mediada por
índio em meio aquoso.
Essa α-regiosseletividade parece ser governada pelo tamanho do substituinte e não
pelo grau da substituição na posição γ do haleto alílico. Pois, quando brometos de crotila,
cinamila, prenila e 4-bromocrotonato de metila reagiram com aldeídos, somente os adutos γ
são obtidos. No entanto, os adutos γ apresentaram uma boa diastereosseletividade syn/anti.
Essa razão aumentou com o tamanho estérico do substituinte no aldeído, favorecendo o
diastereoisômero anti. A partir destas observações, Chan e colaboradores propuseram um
mecanismo para a reação de acoplamento mediado por índio em meio aquoso (esquema
1.17).
30
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
R1
R1
R2
R2
R2
X
In
R1
In
9B
9A
RCHO
R1
R
H
R2
C
R
O
13
R1
In
R2
C
H
+
O
R2
In
10
In
14
RCHO
R1
H
In
R1
O
H
C
In
R
+
11
R2
O
R2
R1
C
R
12
Esquema 1.17 Espécies alilíndio formadas nas reações de alilação de aldeídos.
Como mostrado acima, as espécies alilíndio 9 são formadas num equilíbrio com o
regioisômero 10. Por causa deste equilíbrio a estereoquímica da dupla ligação pode ser
isomerizada, favorecendo o isômero mais estável. No acoplamento com o aldeído, a reação
procede através do estado de transição cíclico de 6-membros. Nesse caso, quando o γsubstituinte no brometo alílico é volumoso, o estado de transição cíclico preferido é o 11 e
o 12, onde ocorre a diminuição da interação entre o substituinte volumoso e o aldeído,
guiando para o aduto α. No outro caso, os estados de transição cíclicos preferidos são 13 e
14, os quais guiam para o aduto γ. Nesse estado, a diastereosseletividade é governada pelo
efeito estérico do substituinte no aldeído, onde a escolha fica entre a posição equatorial 13
ou a axial 14.
Masuyama e colaboradores [30] observaram que reações mediadas por SnBr2
utilizando sistema bifásico (diclorometano-água) levam à crotilação de aldeídos aromáticos
e alifáticos com boa α-regiosseletividade (esquema 1.18).
31
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
Majotitário
Br
+
SnBr2
RCHO
CH2Cl2
H2O
+
OH
Minoritário
Esquema 1.18 Crotilação de aldeídos promovidas por SnBr2 em sistema bifásico.
O mecanismo proposto por Masuyama e colaboradores envolve a formação
nucleofílica do µ-bromodiestanho 15 o qual reage com brometo de crotila na interface
diclorometano-água levando à formação do intermediário crotil (µ-bromo) diestanho que
reage com o aldeído passando por um estado cíclico de 6-membros 16 formando assim o
aduto α (esquema 1.19).
3 SnBr2
H2O
[Br2Sn-Br-SnBr2]
-
15
+
[SnBr]
Br
H2O-CH2Cl2
RCHO
Br
OH
Br
H
Br
Sn
R
aduto α
Sn
Br
Br
O
R
16
Esquema 1.19 Mecanismo da crotilação de aldeídos promovidas por SnBr2.
Em 2003, Wang e colaboradores descreveram a regiosseletividade α na presença de
NaBF4 e Sn em água [31] (esquema 1.20).
32
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O
O
Br
OH
O
O
PhCHO
Sn/NaBF4
Ph
74%
H2O
OH
Br
Ph
75%
Esquema 1.20 Reação α-regiosseletiva promovida por Sn na presença de NaBF4.
Foi observado que quando a reação é realizada na ausência de NaBF4, tanto os
adutos α quanto o γ são obtidos, o que levou à necessidade de explicar o efeito do NaBF4
no mecanismo da reação (esquema 1.21).
Br
R
R = CH3, CO2C2H5
Sn
+
SnBr
Br
R
+
Sn
PhCHO
-
H
R
Ph
17
-Br-
BF4-
O
OH
20
F
OH
+
+
B
F
F
Sn
R
18
F
Ph
R
PhCHO
aduto γ
R
OH
Sn
F
R
F
Ph
B
Ph
O
F
F
aduto α
19
Esquema 1.21 Mecanismo da regiosseletividade proposto por Wang e colaboradores.
33
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O mecanismo propõe inicialmente a reação do estanho metálico com brometo de
alila γ-substituído formando o intermediário de estanho 17. Em seguida, na presença de
NaBF4 ocorre a coordenação deste com 17 levando ao intermediário 18. Conseqüentemente
este nucleófilo ataca o benzaldeído formando um estado de transição cíclico de 6-membros
que resulta no aduto α.
Já na ausência do NaBF4, cálculos quânticos indicam que a densidade eletrônica do
carbono γ é rica quando R é um grupo éster, o que resulta somente no aduto γ. Quando R
passa a ser um grupo metila, a densidade eletrônica do carbono α é ligeiramente mais alta
em relação à do carbono γ, levando assim a uma mistura dos adutos α e γ. Entretanto, esse é
o único exemplo da literatura em que a reação de alilação de benzaldeído com brometo de
crotila mediada por estanho em água leva à mistura dos adutos α e γ [31].
Dos estudos desenvolvidos na formação do regioisômero α, podemos destacar os
trabalhos de Loh e colaboradores, também publicados em 2003 [32 a 34]. Eles mostraram
uma alta regiosseletividade α nas reações de alilação de aldeídos aromáticos e alifáticos
mediada pelos metais In, Sn e Zn na presença de água [34] (esquema 1.22).
OH
R
R1
aduto γ , minoritário
O
R1
R
H
Br
OH
M, meio aquoso
R1
R
R1 = Me, Ph ou CO2Et
aduto α , majoritário
Esquema 1.22 Reação de alilação α-regiosseletiva promovidas por In, Sn e Zn.
Porém, a formação do aduto α como produto majoritário só foi observada com as
reações utilizando pequenas quantidades de água (6 equivalentes) e utilizando brometo de
crotila e cinamila mediadas por In ou Sn. A reação com o 4-bromocrotonato de etila
também resultou no aduto α quando realizada com cicloexanal e etanal na presença de In, o
34
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
que mostra a eficiência do método. Entretanto, nas reações mediadas por Zn somente o
brometo de crotila foi utilizado, resultando em rendimentos moderados.
Devidos aos poucos dados sobre o mecanismo dessas reações α-regiosseletiva em
meio aquoso e à similaridade das reações mediadas por In, Sn e Zn, um novo mecanismo
foi proposto por Loh e colaboradores. O mecanismo proposto sobre a origem do aduto α
está baseado em estudos de RMN 1H, estudo estereoquímico e rearranjo do aduto γ para o
aduto α para a reação de cicloexanal e brometo de cinamila mediada por In usando
quantidades equivalentes de água (esquema 1.23).
OH
O
R1
Br
R
R
H
Metal
O
R1
21
OH
Caminho A
R1
R
29
H
22
Caminho B
MaBrb
R1
R
R
R
O
O
21
O
R
28
22
OH
H
R
R
23
OH
R1
-H
+
+ H+
R1
R
R
O
+
O
R
OH2
27
+
R
R1
R
R
+ H2O
24
R1
- H2O
+
+
OH2
O
O
R
R
26
25
R1
R1
Esquema 1.23 Mecanismo da regiosseletividade proposto por Loh e colaboradores.
35
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O mecanismo proposto pode ocorrer por dois caminhos: inicialmente ocorre a
alilação do aldeído mediada pelo metal levando à formação do aduto γ 21. Este aduto γ
inicialmente formado sofre uma reação de retroeno, seguido por um rearranjo 2-oxônia
[3,3]-sigmatrópico na presença do aldeído 22 dando o aduto α 29 no segundo estágio. A
segunda etapa é facilitada pela presença de sais metálicos residuais gerados da primeira
etapa. Além disso, o aldeído presente na segunda etapa é proveniente do aldeído gerado in
situ pela clivagem da ligação do aduto γ por sais metálicos (caminho A) ou pela presença
de aldeídos residuais da primeira etapa (caminho B).
Este mecanismo ilustra claramente a importância de quantidades catalíticas de água
na formação do intermediário chave oxônium 25, o qual é rearranjado para o intermediário
26. Porém, o uso de um excesso de água suprime completamente a formação do
intermediário oxônium 25, causando assim a supressão do primeiro estágio, o que resulta
somente na formação do aduto γ. Estes resultados revelam a desvantagem desta
metodologia devido à necessidade do controle da quantidade de água presente, o que requer
um tratamento cuidadoso dos reagentes empregados.
Como mencionado anteriormente Wang e colaboradores também propuseram o uso
de Sn em pó na presença de solução aquosa de NaBF4 [31]. Nesta condição, a
regiosseletividade α está relacionada com a concentração da solução de NaBF4. Neste
caso, foi observado que na ausência desse sal uma mistura dos adutos α e γ com
rendimento de 54% e 22% para o sistema benzaldeído com brometo de crotila,
respectivamente. Esse é o primeiro exemplo da formação do aduto α em água pura, sendo
observado na maioria das reações descritas com diversos metais, inclusive estanho, apenas
a formação do aduto γ [35b]. Este resultado também apresentou uma melhor
regiosseletividade α em relação ao resultado de Loh e colaboradores [34], usando 6
equivalentes de água para a reação de benzaldeído e brometo de crotila mediada por
estanho. Isto sugere que não é preciso o uso de quantidades de equivalentes de água para a
formação do aduto α.
36
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
1.2 Ressonância magnética nuclear de compostos de estanho.
A estrutura de uma molécula determina suas propriedades físicas, reatividade e
atividade biológica, no entanto, as estruturas moleculares são determinadas comumente
através do uso de métodos espectroscópicos. Embora existam outros métodos para
determinar a estrutura de uma molécula, tais como confirmação por uma síntese
independente ou correlação com materiais conhecidos, as ferramentas espectroscópicas são
normalmente mais práticas [36].
A espectroscopia trata do estudo da interação da energia com a meteria. Quando se
aplica energia à matéria ela pode ser absorvida, emitida, causar uma modificação química
ou ainda ser transmitida. Uma das técnicas espectroscópica bastante usada é a
espectroscopia de ressonância magnética nuclear, técnica mais importante para a
investigação a nível molecular, que permite obter informação estrutural e dinâmica para
qualquer estado da matéria. Em particular é um método decisivo na determinação de
estruturas tridimensionais de moléculas no estado líquido. Ocupa, igualmente, um lugar
saliente no campo de análise qualitativa e quantitativa, desde componentes em produtos
alimentares, por exemplo, a fluídos biológicos e metabólitos em tecidos e órgãos de seres
vivos intactos, de modo não invasivo e não destrutivo [37].
A técnica de ressonância magnética nuclear consiste, simplesmente, na absorção de
energia por núcleos de alguns isótopos do hidrogênio, do carbono, do estanho e de alguns
outros elementos, que tem propriedades quânticas que lhe fazem se comporta de uma
maneira análoga aos ímãs comuns. Esses núcleos quando colocado em um campo
magnético dezenas de milhares de vezes maior que o campo magnético da terra
proporcionam uma quantidade considerável de informações químicas. Estas informações
são reproduzidas na forma de um espectro característico para o composto, sendo possível
obter informações como deslocamento químico, área do pico (integração), desdobramento
do sinal e constante de acoplamento. É por essas informações e outras que a ressonância
magnética nuclear torna-se uma ferramenta indispensável na caracterização das substâncias
químicas [36].
A ressonância magnética nuclear é umas das técnicas utilizadas na caracterização
dos compostos de organoestanho. Compostos estes que além de possuírem núcleos
37
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
magnéticos tais como 1H e 13C, possuem o núcleo de 119Sn que apresenta momento de spin
½ e abundância natural de 8,68% [38]. A ressonância direta do núcleo
119
Sn permite a
observação de amplos valores de deslocamentos químicos que dependem do substituinte ou
da coordenação com o centro metálico.
Um grande número de compostos de estanho tem sido estudado por RMN 119Sn, tais
como: alquil, aril, alil e vinil organoestanho [39]. Em alguns casos é observada uma
dificuldade em determinar a estrutura do composto organoestanho somente com dados de
deslocamento químico de
119
Sn, 1H e
13
C. Isto ocorre, especialmente, em casos de
determinação configuracional de isômeros [38]. Nestes casos o valor da constante de
acoplamento nJ(Sn H), determinada a partir de RMN 1H, é um dado fundamental para a
determinação configuracional do isômero.
Entre alguns exemplos descritos na literatura usando ressonância de
119
Sn como
ferramenta, merece destaque o trabalho de investigação desenvolvido por Woodward e
colaboradores [40]. Neste estudo, eles perceberam que reações de alilação enantiosseletiva
de cetonas por tetralilestanho na presença do catalisador MTBH2 (monotiolbinafitol, 2hidroxi-2-mercapto-1,1-binafitil) só ocorrem com excesso enantiomérico de 85-92%,
quando foi usado o tetralilestanho contendo impurezas provenientes de sua síntese.
Todavia, quando a mesma reação foi realizada com tetralilestanho purificado ou na sua
forma comercial o álcool homoalílico foi obtido com excesso enantiomérico de 35-50% ee.
Tentando averiguar as impurezas presentes no tetralilestanho, foi realizada a análise
por ressonância de
119
Sn. O espectro apresentou os sinais em –47ppm, –33ppm, 60ppm e
92ppm que foram atribuídos aos seguintes compostos, tetralilestanho, etiltrialilestanho,
cloreto de trialilestanho e cloreto de dialiletilestanho respectivamente. A impureza principal
foi o etiltrialilestanho, sendo a sua formação e a do cloreto de dialiletilestanho justificada
pelo método de síntese do tetralilestanho a partir do alilmagnésio que requer o uso do
brometo de etila como promotor. Todas as espécies foram confirmadas com o material
autentico e com dados de deslocamento de RMN
119
Sn descritos na literatura
respectivamente.
Como já mencionado as constantes de acoplamento nJ(Sn H) pode ser altamente
informativa. Vários problemas de estereo- e regioisômeros foram resolvidos a partir da
determinação dessas constantes.
38
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Uma das aplicações é o trabalho de Podestá e colaboradores [41], na determinação
de estereo- e regioisômeros nas reações de hidroestanação de alquinil cetonas. Um dos
exemplos é a reação de hidreto de trineofenilestanho com 3-octin-2-ona, a qual leva a uma
mistura de isômeros que foram determinados pela constate de acoplamento nJ(Sn H)
(esquema 1.24).
SnCH2CPhMe2
O
SnCH2CPhMe2
Bu
+
AIBN
H
Bu
H
O
Bu
33% (Z)
δ
Sn
ppm
3
J(SnH) Hz
-89,1
118,6
O
67% (E)
δ
Sn ppm
-66,5
J(SnH) Hz
65,2
3
Esquema 1.24 Reação de trineofenilestanho com 3-octin-2-ona.
A ressonância de
119
Sn tem se mostrado uma ferramenta muito útil no estudo de
reações envolvendo espécies organoestanho. No entanto, poucos dados de RMN
119
Sn em
água ou água deuterada estão descritos na literatura [42]. Este fato e o desenvolvimento de
reações mediadas por estanho em água têm despertado o interesse em estudar a formação
de espécies organoestanho em meio aquoso.
39
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
1.3 Objetivos
Reação de alilação do tipo Barbier tem sido descrita na literatura com alta
regiosseletividade e estereosseletividade, porém uma das limitações desta reação é a
dificuldade em obter o aduto α quando a reação é mediada por metais e haletos alílicos
substituídos. Portanto, a síntese do aduto α usando haletos alílicos substituídos, metal e
compostos carbonílicos em meio aquoso tem se tornado um dos desafios da química
orgânica.
Assim com o intuito de desenvolver uma nova metodologia na preparação de
álcoois homoalílico substituídos na posição γ, foi proposto o estudo da reação do tipo
Barbier de aldeído aromáticos, alifáticos e α,β-insaturados com brometo de crotila ou 4bromocrotonato de etila mediada por estanho em meio aquoso (esquema 1.25).
OH
O
+
Br
R
R1
Meio Aquoso
Sn
β
R
α
R1
γ
R = aromático, alifatico e αβ insaturados
R = Metil ou CO2Et
M = Metal
Esquema 1.25 Reação de aldeídos com 4-bromocrotonato de etila ou brometo de crotila
mediada por Sn em meio aquoso.
Estudos das espécies alilestananas geradas durante a reação também estão sendo
propostos visando determinar os fatores que influenciam na regio- e diastereosseletividade
da reação.
40
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Capítulo 2
41
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Resultados e Discussões
2.1 Reações de Alilação
A reação de alilação utilizando compostos carbonílicos tem sido estudada
amplamente. No entanto, o ponto crucial destas reações se encontra na regio- e na
estereosseletividade, uma vez que estas podem levar tanto aos produtos de adição γ quanto
ao α. A literatura tem revelado um número reduzido de trabalhos para a regiosseletividade
α. Assim, o desenvolvimento de uma metodologia eficiente para a preparação do
regioisômero α, bem como o estudo mecanístico da reação, é importante do ponto de vista
sintético, uma vez que a maioria das metodologias descritas leva preferencialmente ao
isômero γ [35].
Nosso grupo vem desenvolvendo nos últimos anos metodologias simples e
eficientes para reações de compostos organometálicos em meio aquoso [43]. Estes estudos
serviram de base para o desenvolvimento de uma metodologia para preparação do
regioisômero α, através da reação de aldeídos com haletos alílicos substituídos.
Desse modo, foi iniciado um estudo sistemático da reação do tipo Barbier de haletos
alílicos substituídos e benzaldeído mediada por metais em meio aquoso.
O uso da água como solvente vem ganhando cada vez mais importância em
metodologias verdes que reduzem a utilização de solventes tóxicos e inflamáveis, o que
torna a água o solvente ideal [4].
Pensando assim, foi iniciado o estudo da reação de alilação do tipo Barbier de
benzaldeído com brometo de crotila mediada por zinco ou estanho somente em água. Foi
observado ao final da reação o benzaldeído de partida, o produto de redução do brometo de
crotila e o aduto γ em baixo rendimento (esquema 2.1).
OH
O
O
Br
+
Ph
Ph
Zn ou Sn
H2O
+
Ph
aduto γ
Esquema 2.1 Reação de Barbier entre o benzaldeído e brometo de crotila.
42
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Esse resultado era esperado em termos de regiosseletividade, pois a condição
testada foi baseada em condições similares para a reação do tipo Barbier em meio aquoso
que conduz somente ao aduto γ [35]. Esta observação serviu como base para definir quais
as condições reacionais que deveriam ser testadas para obtenção do aduto α .
A partir destes resultados, foi iniciado o estudo da reação utilizando benzaldeído
com brometo de crotila na presença de haleto de estanho II em água, que resultou apenas
nos reagentes de partida. Estas condições foram baseadas nos estudos de Masuyama e
colaboradores [30], que obtiveram o aduto α em bons rendimentos através da utilização de
haleto de estanho II em sistema bifásico CH2Cl2/H2O.
Prosseguindo no estudo das condições que permitissem a formação do regioisômero
α foram avaliados os dados descritos por Matsukawa e colaboradores [23] para as reações
regiosseletiva envolvendo reagentes de crotil Grignard e benzaldeído na presença de sais de
lantanídeos. Nestas reações a formação dos adutos α e γ está associada ao lantanídeo
empregado, sendo a regiosseletividade α/γ de 1:99 quando se utilizou YbCl3 e de 86:14
com o CeCl3. A partir dos dados de Matsukawa foi construído um gráfico da
regiosseletividade α versus o raio iônico do sal de lantanídeo, figura 2.1, que apresentou
uma boa correlação (R = 0,89) entre a regiosseletividade e o raio iônico.
100
Seletividade aduto α (%)
Nd
Sm
Eu
80
R = 0.89
Pr
Ce
La
Ho Dy Gd
60
Tb
Er
40
Y
Lu
Tm
20
Yb
Sc
0
70
75
80
85
90
95
100
105
110
Raio Iônico (pm)
Figura 2.1: Gráfico da regiosseletividade versus o raio iônico do sal de lantanídeo.
43
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
A partir de dados de espectroscopia de infravermelho, Matsukawa e colaboradores
[23] propuseram que o reagente de crotil Grignard na presença do sal CeCl3⋅7H2O sofre
uma transmetalação levando à formação da espécie alilcério (figura 1.1 página 25). Essas
espécies reagem com benzaldeído levando à formação dos adutos α e γ numa razão de
86:14 (esquema 1.11 página 25).
A formação in situ do reagente organocério está descrita na literatura através de
reações de transmetalação de organometálicos de lítio e magnésio [23, 44, 47]. Apesar da
importância desses compostos em reações de adição à carbonila, pouco se conhece a
respeito da estrutura dos compostos organocério.
O uso de sais de lantanídeos (ácidos de Lewis) como catalisadores tem crescido
muito nos últimos anos devido à sua estabilidade na presença de água. Esta é uma das
vantagens para a aplicação destes catalisadores em reações realizadas em água [45].
Considerando a influência dos sais de lantanídeos na regiosseletividade em meio
orgânico e a tolerância desses catalisadores na presença de água, foi iniciado o estudo da
reação de haletos alílicos substituídos tais como: 4-bromocrotonato de etila e brometo de
crotila com benzaldeído mediada por estanho em meio aquoso na presença de cloreto de
cério(III) (esquema 2.2)
O
OH
+
R
Ph
Br
Sn
CeCl3 7H2O
H2O
R
Ph
R = Metil, CO2Et
Esquema 2.2 Reação de Barbier entre o benzaldeído e haletos alílicos substituídos.
Inicialmente foi escolhido o estanho devido ao grande número de trabalhos com este
metal em reações de alilação em meio orgânico [46] e aquoso [6]. Dados da literatura
sugerem que reações de alilação com estanho metálico em meio aquoso envolvam espécies
organometálicas [14], tais como dibrometo de dialilestanho e brometo de alilestanho (II). O
uso do Ce(III) foi decorrente das observações descritas na literatura, que sugerem o CeCl3
44
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
como ácido de Lewis, bem como a sua capacidade em transmetalar em meio orgânico [23,
44, 45, 47].
Por outro lado a, reação de transmetalação de espécies organoestanho com íons
lantanídeos tem sido pouco estudada. Brunelli e colaboradores [48] estudaram a reação de
tetralilestanho com sais de lantanídeos e n-butil lítio com a obtenção de complexos
alillantaídeos do tipo LiCe(alil)4.
2.1.1 Reação com 4-bromocrotonato de etila
Os trabalhos na literatura têm descrito, na maioria dos casos, o sistema haletos de
crotila e cinamila para a regiosseletividade α, enquanto que 4-bromocrotonato de etila tem
sido pouco estudado. Até mesmo os trabalhos de Loh e colaboradores [34] limitam o uso
deste haleto para a reação mediada por índio com aldeídos alifáticos como cicloexanal ou
etanal, sendo observada uma boa regiosseletividade α .
Wang e colaboradores [31] estudaram a reação com brometo de crotila e 4bromocrotonato de etila na presença do benzaldeído. Na reação com 4-bromocrotonato de
etila, o uso da solução de 0,25 M de NaBF4 foi essencial na formação do aduto α em 75%
de rendimento como uma mistura dos isômeros Z e E. Por outro lado, Wang e
colaboradores observaram que quando a mesma reação foi realizada apenas em água
ocorreu somente à formação do aduto γ em 58% de rendimento e com uma
diastereosseletividade de 74:26 syn/anti.
Estes poucos dados descritos para a formação do aduto α usando 4-bromocrotonato
de etila indicam a necessidade de desenvolvimento de novos métodos de síntese desses
intermediários.
Assim foi iniciado o estudo da reação de 4-bromocrotonato de etila com
benzaldeído mediada por estanho em pó na presença de CeCl3.7H2O em água. Foram
testadas diversas condições reacionais (tempo e estequiometria), sendo observado que na
ausência de CeCl3.7H2O foi obtido apenas o produto de redução do 4-bromocrotonato de
etila e o aldeído de partida. No entanto, quando foi testada a reação na presença de 1,5
mmol de CeCl3.7H2O com 1,0 mmol de benzaldeído, 1,15mmol de 4-bromocrotonato de
45
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
etila (75% de pureza) e 1,5 mmol de estanho metálico em 2 mL de água, foi observado
traços do aduto α. Vale salientar que durante o processo de extração com diclorometano
houve formação de uma emulsão que não se desfazia na presença de solução salina de
NaCl. A maior dificuldade encontrada foi à emulsão, o que levou à perda significativa de
rendimento bruto. Foram testados diferentes solventes na extração, tais como: acetato de
etila, clorofórmio e éter etílico, sendo observada a continuidade da emulsão. Sendo assim,
outras diferentes condições de extração foram propostas que resultaram somente na quebra
da emulsão através do uso de solução de HCl 2,0 M (~ 10 mL) e éter etílico como solvente
de extração.
Após a otimização das condições de extração das reações mediadas por estanho na
presença de CeCl3.7H2O, a reação foi repetida várias vezes sendo obtido um rendimento
bruto na faixa de 70-80%, determinado por RMN 1H utilizando uma solução 0,2 M de
acetona em clorofórmio deuterado na amostra bruta.
Foi determinado o rendimento de 45% para o aduto α 30 o (E) 5-hidroxi-5fenilpent-2-enoato de etila considerando a relação entre a integral do sinal dos hidrogênios
da acetona, padrão interno de concentração conhecida, com a integração do multipleto na
região de 2,6ppm correspondente aos prótons Hb, também foi recuperado benzaldeído de
partida em torno de 35% (esquema 2.3).
O
Br
EtO
Sn
CeCl3 7H2O
H2O
30 minutos
PhCHO
4-bromocrotonato de etila
HO
PhCHO
O
Ha
+
Ph
OEt
Hb
Hb
aduto
45%
(30)
Esquema 2.3 Reação de Barbier entre o benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
A amostra bruta foi purificada através de coluna cromatográfica de sílica gel usando
uma mistura de cicloexano e acetato de etila (9:1), sendo observado benzaldeído, o produto
46
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
de redução do 4-bromocrotonato de etila e o aduto α (30). O aduto α (30) puro foi
submetido à espectroscopia de RMN 1H, sendo observado um duplo dubleto em 4,8ppm
(Ha) e um multipleto em 2,60 a 2,70ppm (Hb). Além destes sinais característicos do aduto
α (30), foram observados prótons aromáticos bem como, dos grupos etoxi e alila. Os dados
de RMN 1H estão de acordo com os descritos na literatura [31].
Visando ainda melhorar as condições reacionais, as quantidades estequiométricas no
sistema foram variadas; uma vez que, sempre se observou o benzaldeído de partida ao final
da reação. Esta observação poderia estar relacionada à proporção de 1:1,5 de benzaldeído e
4-bromocrotonato de etila; pois, o reagente 4-bromocrotonato de etila é comercial apenas
com 75% de pureza. Essa percepção poderia de certa forma, justificar a presença do
benzaldeído ao final da reação.
É sabido que algumas reações de alilação descritas na literatura geralmente ocorrem
com um grande excesso do haleto alílico [49]. Em vista disso, foi testada a reação com um
excesso de 1,90 mmol de 4-bromocrotonato de etila para 1,0 mmol de benzaldeído e 1,5
mmol de estanho em pó e 1,5 mmol de CeCl3.7H2O em 2 mL de água, sendo verificado, ao
fim da reação, nenhum produto de adição e sim reagentes de partida e produto de redução
do 4-bromocrotonato de etila.
Como a maioria das reações utilizou quantidades equimolares do 4-bromocrotonato
de etila, Sn em pó e CeCl3.7H2O, foram iniciadas a variação das quantidades de Sn em pó e
do CeCl3.7H2O no sistema reacional. No entanto, estas variações levaram ao aduto α (30)
com rendimentos determinados por RMN 1H entre 15% e 20%.
Dados da literatura também mostram que as concentrações do meio reacional
influenciam nas reações de alilação de compostos carbonílicos [50]. A partir dessas
observações, a reação foi testada, variando o volume de água no sistema reacional. As
concentrações variaram de concentrada até diluída, não sendo observada nenhuma variação
significativa na formação do aduto α (30) na faixa de concentração de 0,5 a 0,05 M.
A fim de melhorar o rendimento, a reação foi testada na presença de KF. Segundo
Chan e Li [51], este sal atua como um bom ativador de metais como antimônio e alumínio
em meio aquoso, pois torna o pH do meio reacional levemente básico. Esperando o mesmo
resultado para a ativação do Sn em pó, foi testado a reação de 1,0 mmol de benzaldeído
para 1,5 mmol de 4-bromocrotonato de etila, estanho metálico e CeCl3.7H2O em 2 mL de
47
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
solução aquosa de KF aproximadamente de 8 M. Foi verificado ao final da reação a
formação dos adutos α (30) e γ (31) o 2-(hidroxi-fenil-metil)-but-3-enoato de etila nas
proporções de 12% e 43%, respectivamente (esquema 2.4).
O
Sn
Br
EtO
solução de KF
HO
CeCl3 7H2O
Ha
OH
+
Ph
Hb
PhCHO
30 minutos
CO2Et
O
Ph
OEt
aduto α (30) em 12%
aduto γ (31) em 43%
Esquema 2.4 Reação de Barbier entre o benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila em
solução de KF.
Observou-se a formação do aduto γ (31) através da análise do espectro de RMN 1H,
sendo observada a presença dos dois diastereoisômeros (anti e syn), cuja proporção ficou na
faixa de 1:1. Os sinais correspondentes ao isômero anti foram em 3,4ppm ( J = 8,3 Hz)
correspondendo ao próton Hb na forma de um tripleto, e um dubleto em 4,9ppm ( J = 8,3
Hz) foi referente ao próton Ha. Para o diastereoisômero syn, foram observados os sinais
referentes ao próton Hb na região de 3,3ppm ( J = 6,4 Hz, J = 8,8 Hz) na forma de um
duplo dubleto e outro sinal em 5,0ppm ( J = 6,4 Hz) referente ao próton Ha na forma de
dubleto. Além desses sinais característicos do aduto γ (31), também foi observado o sinal
referente aos prótons aromáticos, os alílicos e os da etoxila do produto. A caracterização
dos diastereoisômeros foi baseada em dados da literatura da reação de benzaldeído com 4bromocrotonato de etila [31].
Em contrapartida, quando se testou a reação na presença de Sn e KF e na ausência
de CeCl3.7H2O só foi observado ao final da reação apenas benzaldeído e o produto de
redução do 4-bromocrotonato de etila.
48
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Ainda durante o estudo sistemático para a regiosseletividade α, dados de literatura
descreveram um aumento drástico da atividade CeCl3.7H2O pela presença de NaI, que atua
como um co-catalisador [45]. Até mesmo em reações de alilações de aldeídos por
aliltributilestananas em acetonitrila, o sistema CeCl3.7H2O-NaI tem sido utilizado com
excelentes rendimentos na formação do álcool homoalílico [50] (esquema 2.5).
OH
O
+
SnBu3
CeCl3 7H2O, NaI
CH3CN
R
R
Esquema 2.5 Reação de alilação de aldeídos por aliltributilestanho.
Sabendo da importância do co-catalisador NaI para as reações com CeCl3.7H2O, foi
testado a reação de 1,0 mmol de benzaldeído com 1,15 mmol de 4-bromocrotonato de etila
mediada por 1,5 mmol de Sn metálico em presença de 1,5 mmol de CeCl3.7H2O para 0,015
mmol de NaI em 2 mL de água. Nestas condições foi observado apenas o aduto α (30) ao
final da reação com um rendimento na faixa de 40%, resultado similar ao obtido
anteriormente na ausência de NaI.
Igualmente, foi testada a reação em acetonitrila e acetonitrila/água, ambas na
presença e ausência do NaI. As reações realizadas em acetonitrila, em ambas as condições,
apresentaram no final da reação apenas os reagentes de partida e o produto de redução do 4bromocrotonato do etila. Nas reações realizadas em acetonitrila/água (1:1), foram
verificados reagentes de partidas e traços dos adutos α (30) e γ (31) e do produto de
redução do 4-bromocrotonato de etila. Os resultados obtidos em água foram melhores em
termos de rendimento e regiosseletividade dos que os observados em acetonitrila e
acetonitrila/água.
Apesar do rendimento observado para a reação de 4-bromocrotonato de etila com
benzaldeído mediada por Sn em pó na presença de CeCl3.7H2O em água estar na faixa de
45%, a formação do aduto α (30) foi regioespecífica. A metodologia é bastante simples e
não requer o tratamento dos reagentes. O uso do haleto alílico é de aproximadamente 1:1,1
em relação ao aldeído, pois foi utilizado o reagente 4-bromocrotonato de etila com 75% de
49
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
pureza, sendo que as outras metodologias descritas utilizam diferentes excessos do haleto
que variam de 20% a 100% [49].
A metodologia foi estendida para outros aldeídos, onde a reação foi regioespecifica
dependendo do aldeído empregado, porém todos os adutos sintetizados são novos e não
estão descritos na literatura (tabela 2.1).
Tabela 2.1 Resultados da Reação de Barbier entre o 4-bromocrotonato de etila e aldeídos
aromáticos, alifáticos e α,β-insaturados em meio aquoso.
Rendimento
Linha
Aldeído
Aduto α
Aduto γ
17%a (32)
-
20%a (33)
-
38%b (34)
-
-
35%a (35)
-
22%a (36)
O
1
4
heptanal
O
2
hidrocinamaldeído
O
H3CO
3
3-metoxi-benzaldeído
O
4
cinamaldeído
O
O
5
O
3-formil-cromonac
As reações foram realizadas nas quantidades de 1,0 mmol de aldeído para 1,15 mmol de 4bromocrotonato de etila e 1,5 mmol de Sn metálico e CeCl3⋅7H2O em 2 mL de água. a – rendimento
isolado, b – rendimento determinado por RMN 1H utilizando padrão interno, c – Foi utilizado 0,2 mL
de dioxano como co-solvente no sistema reacional.
50
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os produtos da reação realizada com heptanal (tabela 2.1, linha 1) foram purificados
através de coluna cromatográfica de sílica gel, utilizando cicloexano:acetato de etila (9:1).
Foram identificados o heptanal de partida, o produto de redução do 4-bromocrotonato de
etila e somente 17% do aduto α (32) com regiosseletividade α de 100%. Este composto
apresentou-se no espectro de RMN 1H o sinal referente ao próton Ha em 3,7ppm na forma
de quinteto e o próton Hb na região 2,3 a 2,4ppm na forma de multipleto, decisivos na
caracterização do aduto α. Também foram observados os sinais referentes aos prótons
alifáticos e alílicos desse composto.
HO
O
Ha
OEt
Hb
Hb
Aduto α (32) (E) 5-hidroxiundec-2-enoato de etila
Na reação realizada com hidrocinamaldeído (tabela 2.2, linha 2) foram obtidos após
coluna cromatográfica de sílica gel, utilizando cicloexano:acetato de etila (9:1),
hidrocinamaldeído de partida, o produto de redução do 4-bromocrotonato de etila e 20% do
aduto α (33) com regiosseletividade α de 100%. Este aduto α (33) apresentou no espectro
de RMN 1H o sinal em 3,8ppm na forma de quinteto referente ao próton Ha. Também
foram observados os sinais referentes aos prótons alifáticos e alílicos desse composto.
HO
Ha
O
O
Aduto α (33) (E) 5-hidroxi-7-fenilhept-2-enoato de etila
Na reação com 3-metoxi-benzaldeído (tabela 2.1, linha 3) foi observado um
rendimento de 38%, calculado por RMN 1H, onde foi relacionado a integral dos
51
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
hidrogênios da acetona (padrão interno) com o multipleto na região de 2,6ppm referente ao
aduto α (34). Foram identificados também 3-metoxi-benzaldeído de partida e o produto de
redução do 4-bromocrotonato de etila. Foi obtido um rendimento menor para a reação do 3metoxi-benzaldeído quando comparado com a reação do benzaldeído, o que pode ser
justificado pelo efeito doador do grupo metoxila que torna a carbonila do aldeído menos
eletrofílica, esse efeito é consistente com dados da literatura [3d].
Foi caracterizada a formação do aduto α (34) por espectroscopia de RMN 1H, após
coluna cromatográfica de sílica gel usando cicloexano e acetato de etila (9:1). Os principais
sinais desse aduto α (34) são observados no espectro de RMN 1H na forma de duplo
dubleto em 4,8ppm referente ao próton Ha, um multipleto em 2,5-2,6ppm referente aos
prótons Hb e um singleto em de 3,8ppm correspondente aos prótons da metoxila. Além dos
sinais característicos do aduto, foi observado o sinal dos prótons aromático, alílicos e da
etoxila.
HO
O
Ha
OEt
Hb
Hb
OCH3
Aduto α (34) (E) 5 hidroxi-5-(3-metoxifenil) pent-2-enoato de etila
Embora tenha sido observada uma boa regiosseletividade α para aldeídos
aromáticos e alifáticos, não foi conseguido o mesmo o para aldeídos α,β-insaturados, como
o cinamaldeído (tabela 2.1, linha 4) e 3-formil-cromona (tabela 2.1, linha 5) onde foi
observada somente a formação do regioisômero γ, ou seja, apenas adição 1,2. Em termos de
quimiosseletividade, somente a função aldeído é alilada frente à função cetona na molécula
bifuncional de 3-formil-cromona. Esta quimiosseletividade está de acordo com o recente
trabalho de Yadav e colaboradores para as reações de alilação na presença de CeCl3.7H2O
[52].
Os produtos das reações com cinamaldeído e 3-formil-cromona foram purificados
em coluna cromatográfica de sílica gel utilizando cicloexano e acetato de etila (9:1), foram
52
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
revelados aldeídos de partida, o produto de redução do 4-bromocrotonato de etila e a
formação dos adutos γ que foram identificados por espectroscopia de RMN 1H, sendo
observados os diasteroisômeros syn e anti numa proporção de 1:1.
Para o aduto γ (35) obtido pela reação de cinamaldeído com 4-bromocrotonato de
etila (tabela 2.1, linha 4), a mistura dos diastereoisômeros syn e anti apresentaram um
multipleto na região de 4,5 a 4,6ppm referente ao próton Ha e outro multipleto na região de
3,2 a 3,3ppm referente ao próton Hb. Além desses sinais, foram observados os sinais dos
prótons aromáticos, alílicos e da etoxila do produto.
HO
Ha
Hb
CO2Et
Aduto γ (35) (E) 3-hidroxi-5-fenil-2-vinilpent-4enoato de etila
Já para o aduto γ (36) obtido pela reação de 3-formil-cromona com 4bromocrotonato de etila (tabela 2.1, linha 5) a mistura dos diastereoisômeros syn e anti
apresentaram um dubleto em 4,8ppm referente ao próton Ha ( J = 7,5 Hz) e um tripleto em
3,8ppm ( J = 8,25 Hz) referente ao próton Hb. Além desses sinais, foram observados os
sinais referentes aos prótons do grupo cromil, alila e da etoxila do produto.
O
HO
Ha
Hb
CO2Et
O
Aduto γ (36) 2-(hidroxi(4-oxo-4H-cromomen-3-il) metil)but-3-enoato de etila
Esses
últimos
resultados
sugerem
que
CeCl3.7H2O
promove
uma
alta
regiosseletividade α para a reação de 4-bromocrotonato de etila com aldeídos aromáticos e
53
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
alifáticos na presença de estanho metálico em meio aquoso. A exceção foi observada para o
3-formil-cromona e o cinamaldeído onde foi observada a formação exclusiva dos adutos γ.
A influência do sal de lantanídeo e a estrutura do aldeído na regiosseletividade ainda
não estão determinadas. Até este momento não se tem dados suficientes para avaliar que
espécie organometálica está participando da reação, se ocorre ou não a transmetalação com
o sal de cério (III), ou se o lantanídeo atua apenas como ácido de Lewis.
Independentemente da espécie organoestanho gerada a partir do 4-bromocrotonato
de etila, o Ce(III) pode formar uma forte, mas ao mesmo tempo flexível ligação com o
oxigênio do grupo carbonila do aldeído e até mesmo com a carbonila do éster.
Contudo, foi verificado também para as reações com aldeídos α,β-insaturados uma
alta regiosseletividade γ que pode estar relacionada à estrutura do aldeído no mecanismo
reacional.
Considerando os resultados obtidos, era interessante avaliar a influência da estrutura
do haleto alílico substituído na posição γ na regiosseletividade da reação com aldeídos
aromáticos e alifáticos na presença de CeCl3.7H2O. Dessa forma, foi iniciada a síntese do
3-bromo-1-fenilsulfonil-1-propeno (39), uma vez que o grupo sulfona na molécula atua
como um bom retirador de elétrons e poderia complexar com o CeCl3.7H2O. Além disso, a
reação desse haleto com aldeído leva à formação de álcool homoalílico com a função
sulfona, este intermediário é importante em síntese orgânica, pois é base de várias
transformações sintéticas.
A síntese dessa molécula está discutida na literatura em três etapas, que consistem
inicialmente na reação de tiofenol com brometo de alila na presença de K2CO3 em CH2Cl2,
levando a formação do intermediário alil-fenil-sulfeto (37). Em seguida, este intermediário
foi oxidado com m-CPBA em CH2Cl2 para a formação do alil-fenil-sulfona (38).
Posteriormente, a alil-fenil-sulfona foi tratada com bromo em CCl4, sendo em seguida
adicionada trietilamina em THF a 0° C, levando ao desejado 3-bromo-1-fenilsulfonil-1propeno (39) [53] (esquema 2.6).
54
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O
K2CO3, CH2Cl2
PhSH
m-CPBA, CH2Cl2
0° C
S
Ph
Br
O
S
Ph
67% (38)
92% (37)
Et3N
Br2, CCl4
O
Hb
O
O
Br
S
1) EtN3
2) THF, O° C
Ph
Hc
O
S
Br
Br
Ph
Ha Ha
75% (39)
Esquema 2.6 Síntese do 3-bromo-1-fenilsulfonil-1-propeno (39).
O produto (39) obtido foi caracterizado por RMN 1H, sendo observado um duplo
dubleto em 4,0ppm (3J = 6,75 Hz, 4J =1,35 Hz) referentes aos prótons Ha, um dublo tripleto
em 6,6ppm (Jtrans = 14,7 Hz, 4J = 1,35 Hz) referente ao próton Hc, um outro duplo tripleto
em 7,0ppm (Jtrans = 14,7 Hz, 3J = 6,57 Hz) referente ao próton Hb e os prótons referentes ao
anel aromático na forma de multipleto na região de 7,5 a 8,0ppm.
Com o 3-bromo-1-fenilsulfonil-1-propeno (39) em mãos, foi realizado a reação de
1,5 mmol desse haleto com 1,0 mmol benzaldeído mediada por 1,5 mmol de Sn em pó na
presença de 1,5 mmol de CeCl3.7H2O em 2 mL de água por 72 horas. Após esse tempo, não
foi observado o consumo do estanho, mas mesmo assim, a reação foi acidificada com 10
mL de HCl 2 M e extraída duas vezes com 15 mL de éter etílico, sendo todo solvente
concentrado. A análise por RMN 1H do extrato bruto apresentou ao final da reação apenas
os reagentes de partida e o produto de redução do 3-bromo-1-fenilsulfonil-1-propeno (39),
o alil-fenil-sulfona. Devido a não observação do consumo do estanho na reação, a mesma
foi testada com 192 horas, onde foi observado o consumo do estanho, porém foi verificado
após extração e análise por RMN 1H a possível formação do produto desejado em pequena
quantidade e em maior quantidade o produto de redução do 3-bromo-1-fenilsulfonil-1propeno (39). Além disso, foram testadas outras condições variando as quantidades dos
reagentes, bem como condições já descritas na literatura envolvendo estanho em meio
55
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
aquoso [6, 31]. Estas reações tiveram como intuito determinar se o 3-bromo-1-fenilsulfonil1-propeno (39) poderia reagir com benzaldeído, no entanto, foram observadas em todas
condições testadas apenas reagentes de partidas e o produto de redução do 3-bromo-1fenilsulfonil-1-propeno (39).
2.1.2 Reação com brometo de crotila
Tentando ainda elucidar o possível efeito do CeCl3.7H2O na reação, foi iniciado o
estudo da reação para sistemas mais simples como brometo de crotila.
Considerando os dados da literatura de regiosseletividade e diastereosseletividade
para as reações de alilação mediadas por estanho [6, 31, 34], foi iniciado o estudo da reação
de brometo de crotila e benzaldeído na presença de CeCl3.7H2O em diferentes solventes,
tais como água, acetonitrila/água, dioxano, dimetilsulfóxido e metanol (esquema 2.7).
HO
Ha
Ph
Hb
CH3
aduto
Br
Sn
CeCl3 7H2O
Solvente
30 minutos
PhCHO
brometo de crotila
(41)
+
HO
Ha
CH3
Ph
Hb
aduto
Hb
(40)
Esquema 2.7 Reação de Barbier entre o benzaldeído e brometo de crotila em diferentes
solventes.
Inicialmente foi testada a seguinte condição reacional: 1,0 mmol de benzaldeído, 1,5
mmol de brometo de crotila, 1,5 mmol de estanho metálico em pó e 1,5 mmol de CeCl3
7H2O em 2 mL de solvente por 24 horas de agitação.
56
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
A reação realizada em água como solvente levou apenas ao aduto γ (41) o 2-metil-1fenilbut-3-en-1-ol em até 80% de rendimento com uma mistura dos diastereoisômeros
syn/anti de 1:1. Foram obtidos resultados similares, em termos de rendimento e
diastereosseletividade, para a reação na ausência de CeCl3.7H2O. O consumo do metal foi
bem mais rápido para a reação realizada na presença de cério (III), indicando que este deve
estar atuando como um ácido de Lewis nestas condições.
Em solvente orgânico, foi iniciado o estudo com dioxano como solvente sendo
observado o consumo do metal após 24 horas. A reação foi extraída, concentrada e a
amostra dissolvida em clorofórmio deuterado contendo anisol como padrão interno. Nestas
condições foi observado o aduto γ (41) em 50% de rendimento e na proporção de 1:1 syn
/anti e o aldeído de partida em 37%. A reação foi repetida nas mesmas condições sendo
obtido um melhor rendimento global, de aproximadamente 98%, mas como uma mistura
dos adutos α (40) e γ (41) na razão de 66:32 e na proporção de 1:1 syn /anti. Novas
tentativas foram realizadas em condições similares, sendo observado novamente os adutos
α (40) e γ (41), porém com diferentes diastereosseletividade.
Nestas reações foi observada a formação de um sólido após a adição de clorofórmio
deuterado, o qual pode estar adsorvendo parte dos produtos levando com isso a uma
variação da concentração dos produtos em solução.
Visando avaliar a influência do sal de lantanídeo na regiosseletividade da alilação, a
reação foi testada também na ausência do sal de cério (III), sendo obtido um rendimento
global de 75%, mas com uma mistura dos adutos α (40) e γ (41) na proporção de 54:21 e na
proporção de 1:1 syn /anti.
A formação dos adutos α (40) e γ (41) foi observada através da análise dos
espectros de RMN 1H. Sendo que o aduto α (40) apresentou o sinal do próton Ha na forma
de um multipleto na região de 4,6-4,7ppm, os prótons Hb na forma de um multipleto na
região de 2,3-2,6ppm e um duplo dubleto referente aos prótons da metila na região de
1,6ppm (J = 6,8 Hz, J = 0,8 Hz). Para o aduto γ (41) foi observado por RMN 1H os dois
diastereoisômeros syn e anti. Sendo os sinais característicos para o isômero syn um dubleto
correspondente a metila em 1,0ppm (J = 6,9 Hz), um multipleto na região de 2,4-2,6ppm
referente ao próton Hb e um dubleto em 4,4ppm (J = 5,7 Hz) referente ao próton Ha. O
isômero anti apresentou os sinais característicos na região de 0,86ppm (J = 7,2 Hz) na
57
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
forma de dubleto referente aos prótons da metila, um dubleto em 4,2ppm (J = 7,8 Hz)
referente ao próton Ha e um multipleto na região de 2,4-2,6ppm referente ao próton Hb.
Além dos sinais decisivos na caracterização dos adutos α (40) e γ (41), foram observados
os sinais referentes aos prótons alílicos e aromáticos desses produtos. Os dados de RMN 1H
estão de acordo com os descritos na literatura [31].
Considerando as dificuldades de reproduzir os rendimentos e principalmente a
seletividade nesta reação, a reação foi avaliada em diferentes intervalos de tempo. A
utilização do cloreto de cério dificulta uma análise direta da amostra por RMN 1H devido às
suas propriedades paramagnéticas.
Primeiramente a reação foi testada usando dioxano como solvente e na ausência de
CeCl3.7H2O, foram retiradas alíquotas da amostra nos seguintes intervalos de tempo: 30
minutos, 1 hora, 2 horas e 30 minutos, 7 horas e a reação foi finalizada com
aproximadamente 24 horas de agitação. Foi adicionado solução aquosa de HCl 2,0 M nas
alíquotas e extraída com éter etílico, a amostra foi concentrada e dissolvida em clorofórmio
contendo um padrão interno e analisada por RMN 1H.
O aduto α (40) foi apresentado em maior proporção nos primeiros 30 minutos de
reação, contudo se observou também o aduto γ (41), aldeído de partida e brometo de crotila.
Algumas alíquotas, como por exemplo, com 1 hora apresentaram um espectro de RMN 1H
bastante complexo e de difícil atribuição. A amostra com 7 horas apresentou um espectro
limpo com os adutos α (40) e γ (41). A diastereosseletividade nesta amostra foi muito alta,
sendo observado praticamente apenas o aduto syn. A última amostra analisada, após 24
horas, apresentou principalmente o aduto γ (41) como uma mistura de 6:4 dos
diastereoisômeros syn e anti, como pode ser visto na figura 2.2 abaixo.
58
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
(a)
OCH3 (anisol)
α (CH3)
dioxano
α (CH=C)
(b)
γ (CH3)
(c)
γ (CH3)
α (CH3)
Figura 2.2 Espectro de RMN 1H da Reação de benzaldeído com brometo de crotila
mediada por estanho em dioxano: a) 30 minutos de agitação b) 7 horas de agitação c) 24
horas de agitação.
Estes resultados são intrigantes, pois sugerem uma conversão do aduto α (40) no γ
(41). Outro ponto interessante é a variação na diastereosseletividade syn/anti, o que indica
59
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
uma interconversão dos isômeros. Apesar do aduto α (40) ter sido observado após certo
tempo e ao final da reação ser observado apenas o aduto γ (41) em mais de um experimento
realizado, estes resultados são controversos, pois a literatura descreve a formação do aduto
γ inicialmente, produto cinético, e sua conversão no aduto α, produto termodinâmico,
através de um rearranjo 2-oxonio [3,3] sigmatrópico [34].
Para melhor avaliar esta reação a análise foi feita por RMN 1H em intervalos de
tempos menores e sem o tratamento da amostra. Os dados de RMN 1H mostraram apenas
material de partida em um intervalo de tempo de três horas, resultado este bem diferente
dos obtidos anteriormente com a finalização da reação com adição de solução 2 M de HCl.
A adição de ácido clorídrico ou ácido p-tolueno sulfônico na reação resultou na
formação do aduto γ (41) com aproximadamente 30 minutos, figura 2.3.
dioxano
γ (CH3)
Figura 2.3 Espectro de RMN 1H da reação de benzaldeído com brometo de crotila e ácido
p-toluenossulfônico mediada por estanho em dioxano com 30 minutos de agitação.
60
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
A reação utilizando acetonitrila como solvente apresentou um comportamento
similar ao observado em dioxano, foi observada no início da reação a mistura dos
regioisômeros α (40) e γ (41) com alta diastereosseletividade syn. No entanto, após 24
horas de agitação foi observado apenas o aduto γ (41) com diastereosseletividade syn/anti
de 6:4.
Então a reação foi testada em acetonitrila, na ausência do sal de Ce(III), sem o
tratamento da amostra. Foi observado apenas material de partida com até duas horas de
reação. Visando acelerar a reação, foi adicionado gotas de HCl(aq) concentrado, seguido da
agitação da amostra por 15 minutos. Após este intervalo de tempo, a amostra foi analisada
por RMN 1H, onde foi observado o consumo do benzaldeído e a presença apenas do aduto γ
(41).
Foram testados outros ácidos, como o ácido trifluoroacético e o ácido ptoluenossulfônico. A reação realizada na presença de ácido trifluoroacético foi avaliada no
intervalo de 1 hora, sendo observado apenas os materiais de partida.
Resultados interessantes foram obtidos com ácido p-toluenossulfônico, com 25
minutos de reação foram observados os adutos α (40) e γ (41), sendo o aduto γ (41) com
diastereosseletividade syn/anti de 8:2, figura 2.4. Com o passar do tempo foi observado um
aumento na formação do aduto α (40) maior do que o aduto γ (41). Em relação à
diastereosseletividade não foi observada uma variação significativa. No entanto, a reação
parece não progredir após 2 horas de agitação. Este resultado deve estar relacionado com a
quantidade de ácido utilizada que, neste caso foi de 0,2 mmol % em relação ao aldeído, o
reagente limitante.
61
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
anisol
α (CH3)
γ (CH3)
Figura 2.4 Espectro de RMN 1H da reação de benzaldeído com brometo de crotila
mediada por estanho em acetonitrila deuterada com 25 minutos de agitação.
A reação também foi avaliada em dimetilsulfóxido deuterado, neste caso foi
utilizado o brometo de crotila como agente limitante. A reação bruta foi avaliada
diretamente por RMN 1H, sem nenhum tratamento. A agitação é de extrema importância
nessas reações, logo não foi observada reação durante a análise por RMN 1H. A primeira
análise com 15 minutos de reação apresentou materiais de partida e traços do aduto γ (41).
Após 30 minutos de agitação foi observado o aduto γ (41) com diastereosseletividade syn/
anti de 7:3, brometo de crotila e benzaldeído. Após 1 hora e 15 minutos praticamente todo
o brometo de crotila foi consumido. A reação foi mantida sob agitação por uma noite e
analisada novamente, sendo observado apenas o aduto γ (41) na proporção 1:1 syn/anti.
Visando avaliar o efeito de um meio prótico nestas reações, foi realizado um teste
inicial com metanol não deuterado. Após 40 minutos de reação não se observou mais o
aldeído de partida e apenas o aduto γ (41) na proporção 1:1 syn/anti.
62
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
A reação em metanol deverá ser repetida utilizando o brometo de crotila como
agente limitante, já que neste solvente o benzaldeído pode gerar o acetal, dificultando a
avaliação do final da reação pelo consumo do aldeído.
Os dados obtidos nos diferentes solventes mostram a complexidade em aperfeiçoar
as condições reacionais em termos de rendimento e principalmente de régio e
diastereosseletividade. A regiosseletividade foi totalmente alterada quando os solventes
utilizados foram o metanol e o dimetilsulfóxido em relação aos dioxano e acetonitrila. A
presença de catálise ácida é importante para a reação quando dioxano e acetonitrila são
utilizados, mas a regiosseletividade é afetada dependendo do ácido e do solvente.
O trabalho de Zhao e colaboradores [54], publicado recentemente, envolvendo a
reação de alilação com tributilalilestananas e aldeídos em acetonitrila apresentaram
resultados muito interessantes e que corroboram com os dados obtidos neste estudo. Estas
reações são catalisadas por ácidos carboxílicos, sendo que o melhor catalisador para a
reação com tributilalilestanana foi o ácido p-nitrobenzóico. Acidez e a solubilidade desses
ácidos carboxílicos são importantes para o controle da regiosseletividade α, sendo o melhor
resultado para a reação de crotilação de aldeídos obtido com o ácido trifluoroacético.
O acompanhamento da reação de brometo de crotila nos diferentes solventes
orgânicos deuterados é importante para se obter melhores espectros de RMN 1H e
principalmente para avaliar quantitativamente o progresso da reação. Esta informação
quantitativa é crucial para se determinar esta possível interconversão dos régio- e
diastereoisômeros.
Apesar dos resultados não estarem concluídos, um dado muito interessante é a
formação do aduto α (40) observado em acetonitrila e em dioxano em um intervalo de
tempo muito menor do que o descrito na literatura [32, 33, 34].
A proposta de Loh [34] descreve a importância do controle da quantidade de água
presente na reação para a formação dos adutos α e γ.
Os solventes foram utilizados sem um tratamento prévio, estando, portanto,
presentes traços de água.
No entanto, a formação do aduto α (40) nos primeiros minutos de reação, em
dioxano ou em acetonitrila, é discordante dos dados da literatura que propõem a formação
63
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
deste regioisômero a partir de um rearranjo do aduto γ na presença de traços de aldeído e
sais metálicos.
O sal de cério (III) foi muito importante para a regiosseletividade α da reação de
alilação em água com o 4-bromocrotonato de etila. No entanto, esta regiosseletividade não
foi observada para a reação com o brometo de crotila, que levou exclusivamente ao aduto γ
(41).
Em contrapartida a utilização de solventes orgânicos para a reação com 4bromocrotonato de etila não levou aos produtos de adição, já para a reação com brometo de
crotila em acetonitrila ou dioxano a mistura dos regioisômeros foi observada na presença
ou não do sal de cério (III).
Estudos mais detalhados destes sistemas se fazem necessário para comprovar os
resultados obtidos e determinar o efeito do sal de lantanídeo na regiosseletividade da reação
de alilação.
Em paralelo aos estudos experimentais, foi iniciada uma colaboração com Professor
Ricardo Longo do Departamento de Química Fundamental com o objetivo de determinar as
estruturas moleculares e as estabilidades relativas dos modos de coordenação de compostos
alil-lantanídeos em meio aquoso e correlacioná-las com a seletividade de reações de
alilação.
Apesar da importância de reagentes organocério em reações de adição à carbonila
pouco se conhece a respeito de estrutura destes compostos [44, 47], bem como da estrutura
de outros alil-lantanídeos.
As estruturas dos complexos [Ln(η1-C3H5)(H2O)6]2+ e [Ln(η3-C3H5)(H2O)6]2+, onde
Ln = Ce e Yb, foram determinadas com o método DFT-B3LYP [55] com as seguintes
funções de bases para os átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio: 6-311+G*, 6-311G* e
6-31-G** [56]. Para os lantanídeos, foram utilizadas funções de base (7s6p5d)/[5s4p3d]
para os elétrons de valência 5s2 5p6 e um potencial efetivo de caroço (ECP- “Effective Core
Potential”) do tipo MWB(Q = 11) que inclui os elétrons 4f n [57]. Todos os cálculos foram
realizados com o programa Gaussian 98 [58] sem nenhuma restrição geométrica, e
utilizando os critérios padrões do programa. As estruturas otimizadas de coordenação η1 e
η3 estão ilustradas na figura 2.5, para o caso de Ln = Ce.
64
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
[Ce(η1-C3H5)(H2O)6]2+
[Ce(η3-C3H5)(H2O)6]2+
Figura 2.5 Estruturas otimizadas com o método B3LYP.
As distâncias Ln-C e Ln-O são em média 20 pm maiores para o íon Ce(III) do que
para o Yb(III), conforme a tabela 2.2.
Tabela 2.2 Distâncias de ligação (pm) para os complexos [Ln(η1-/η3-C3H5)(H2O)6]2+.
Ligação
Ln = Ce / η1
Ln = Ce / η3
Ln = Yb / η1
Ln = Yb / η3
Ln–C
255
272 – 274
239
256 – 259
Ln–O
254 – 267
257 – 265
235 – 247
239 – 247
Estas diferenças são consistentes com as diferenças entre os raios iônicos dos
lantanídeos, isto é, Ce(III) = 103 pm e Yb(III) = 86 pm. Estas diferenças têm conseqüências
importantes na energia de complexação, pois se espera que o Yb(III) tenha uma densidade
de carga positiva muito maior que o Ce(III), tornando as ligações mais iônicas e mais fortes
com os ligantes doadores de elétrons. Além disso, observou-se que a coordenação η3 é mais
estável que η1 para ambos íons, mas esta estabilidade decresce de 42 kJ/mol para 16 kJ/mol
quando o íon lantanídeo muda de Ce(III) para Yb(III).
Similarmente, foram realizadas as determinações da estrutura dos complexos com o
grupo crotila, isto é, [Ln(η1-C4H7)(H2O)6]2+ e [Ln(η3-C4H7)(H2O)6]2+, onde Ln = Ce e Yb.
No caso de Ln = Ce, foram realizadas várias tentativas sem sucesso para a obtenção do
65
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
modo de complexação η1, o qual convergia para o modo η3, conforme ilustrado na figura
2.6.
265 pm
282 pm
otimização
Figura 2.6 Otimizações com o método B3LYP, partindo-se do modo η1 leva ao modo η3.
Para o caso deste complexo com Yb(III) os modos de coordenação η1 e η3 foram
obtidos e estão ilustrados na figura 2.7.
238 pm
244 pm
280 pm
[Yb(η1-C4H7)(H2O)6]2+
[Yb(η3-C4H7)(H2O)6]2+
Figura 2.7 Estrutura otimizadas com o método B3LYP.
Novamente, o modo η3 é mais estável que o η1, mas somente por 11,9 kJ/mol,
indicando uma fluxonalidade desta estrutura.
As densidades eletrônicas, aproximadas pelas cargas atômicas líquidas de Mulliken,
estão apresentadas na figura 2.8 para os átomos de carbono do grupo crotila.
66
Dissertação de Mestrado
–1,10
–0,22
+0,001
Dimas J. P. Lima
+0,13
–1,02
[Ce(η3-C4H7)(H2O)6]2+
–1,27
–0,90
–0,04
–1,15 –0,07
–0,96
–0,27
[Yb(η1-C4H7)(H2O)6]2+
[Yb(η3-C4H7)(H2O)6]2+
Figura 2.8 Cargas atômicas de Mulliken calculadas com o método B3LYP.
Os resultados apresentados na figura 2.8 indicam que há diferenças nas cargas
atômicas, e, por conseguinte na nucleofilicidade, devido ao tipo de complexação η1 × η3,
para os complexos com Yb(III).
Os valores das principais distâncias de ligação das estruturas otimizadas estão
apresentados na figura 2.9.
[Ce(η3-C4H7)(H2O)6]2+
[Yb(η1-C4H7)(H2O)6]2+
[Yb(η3-C4H7)(H2O)6]2+
Figura 2.9 Principais distâncias de ligação (Å) calculadas com o método B3LYP.
Observa-se que devido à assimetria do grupo crotila, existe uma localização de
densidade eletrônica na ligação entre os átomos de carbono próximos ao grupo metila,
tornando-se esta ligação com um forte caráter de dupla, pois suas distâncias variam de 1,35
até 1,38 Å. Isto indica que num ataque nucleofílico, a dupla ligação no aduto α (40) estará
praticamente formada, levando então ao estado de transição posterior (“late TS”) para este
aduto.
67
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Portanto, uma análise dos resultados das figuras 2.8 e 2.9 indicam o favorecimento
do aduto α (40), mas sem seletividade significativa entre os dois íons lantanídeos. Pelo
menos para o íon Ce(III), estes resultados não são consistentes com as observações
experimentais que indicam a formação somente do aduto γ (41) quando a reação de alilação
do benzaldeído é realizada em meio aquoso. Logo, estão sendo realizados cálculos para a
determinação dos estados de transição do ataque nucleofílico destes complexos ao
benzaldeído que levam a formação dos adutos α (40) e γ (41), numa tentativa de determinar
se existem correlações entre as energias de ativação e as observações experimentais, e com
isso, elucidar o papel dos íons lantanídeos nestas reações.
Cabe ressaltar que estes resultados também não são suficientes para explicar a
seletividade observada em meio orgânico para a formação dos adutos α (40) e γ (41), como
ilustrado na figura 2.1. Logo, estão em andamento cálculos para a determinação das
estruturas destes complexos onde as moléculas de água foram substituídas por dimetiléter
(CH3OCH3), numa tentativa de simular o meio orgânico (THF).
2.1.3 Reação com brometo de alila
Desde que os estudos computacionais não explicaram o efeito do Ce(III) na
regiosseletividade observada em meio aquoso para o brometo de crotila, foi realizada a
investigação da sua influência na reação de brometo de alila e benzaldeído em meio
aquoso.
Numerosos exemplos têm sido descritos para reações de alilação envolvendo
brometo de alila em meio aquoso [3, 6, 49]. Essas reações geralmente precisam ser
catalisadas por ácidos inorgânicos, aquecidos ou promovidas por ultra-som para ocorrerem
[11]. Por outro lado, a utilização de sais de cério tem sido descrita recentemente em reações
de alilação envolvendo compostos de alilestanhos pré-formados com compostos
carbonílicos em acetonitrila com bastante sucesso [50, 52].
Em vista desses resultados e com o intuito de observar o possível efeito do Ce (III)
nas reações de alilação, foi iniciado o teste da reação de 1mmol de benzaldeído para
quantidades equivalentes de 1,5 mmol de brometo de alila, estanho metálico e CeCl3.7H2O
em 2 mL de água, por um período de 15 horas. No entanto, foram observados os
rendimentos iniciais na faixa de 60%, tentando averiguar uma melhor condição a reação foi
68
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
testada com 0,75 mmol de CeCl3.7H2O onde foi obtido um rendimento de 86% do álcool
homoalílico. A partir dessa condição encontrada, essa metodologia foi estendida para
aldeídos, aromáticos, alifáticos e α,β-insaturados, estando os resultados sumarizados na
tabela 2.3 (esquema 2.8).
Tabela 2.3 Reação de Barbier entre o brometo de alila com aldeídos aromáticos, alifáticos
e α,β-insaturados em meio aquoso.
Linha
Aldeído
Produto
O
Rendimento
%
OH
1
86
Benzaldeído
1-fenil-but-3-en-1-ol
O
H3CO
OH
H3CO
2
60
3-metoxi-benzaldeído
1-(3-metoxi-fenil)-but-3-en-1-ol
OH
O
3
30
4
4
Heptanal
Dec-1-en-4-ol
OH
O
4
90
Cinamaldeído
1-fenil-hexa-1,5-dien-3-ol
O
O
OH
O
5
50
O
O
3-formil-cromonaa
3-(1-hidroxi-but-3-enil)-cromen-4-one
Todas as reações foram agitadas por 15 horas e acidificada com 10 mL de HCl 2 M a) Foi
utilizado 0,2 mL de dioxano como co-solvente no sistema reacional.
69
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O
Br
Sn
CeCl3 7H 2 O
H 2O
30 minutos
R
OH
R
Esquema 2.8 Reação de Barbier entre aldeídos e brometo de alila.
Na reação envolvendo 3-metoxi-benzaldeído (tabela 2.3, linha 2) o rendimento
observado estava de acordo com aqueles descritos na literatura para esse tipo de reação em
meio aquoso [3d]. Sendo este resultado muito mais pronunciado em relação ao trabalho de
Baba e colaboradores [59] para a reação de alilação de anisaldeído por tetralilestanho em
tolueno.
Um baixo rendimento do álcool homoalílico foi observado na reação de heptanal
com brometo de alila (tabela 2.3, linha 3), sendo necessário investigar e propor novas
condições para o sistema reacional.
Para as reações envolvendo aldeídos α,β-insaturados como cinamaldeído e 3formil-cromona (tabela 2.3, linhas 4 e 5), foi observado novamente o produto de adição 1,2.
Entretanto, na molécula bifuncional 3-formil-cromona somente a função aldeído foi alilada
frente a função cetona.
Os resultados sumarizados na tabela 2.3 mostraram que reações de alilação por
brometo de alila mediada por estanho metálico na presença de CeCl3.7H2O in situ levam à
formação de álcool homoalílico em rendimentos de moderados a bom, porém novas
condições, bem como o uso de outros aldeídos, serão testadas em nosso laboratório.
Todos os rendimentos foram determinados pela adição à amostra bruta de uma
solução de concentração de 0,2 M do padrão interno em clorofórmio deuterado. A escolha
do padrão interno, anisol, acetona ou cicloexano, dependeu do aldeído utilizado. Onde foi
considerada a relação entre a integral dos hidrogênios do padrão interno, com a integração
do tripleto na região de 4,6 a 4,9ppm do produto. Todos os compostos foram purificados
através de coluna cromatográfica de sílica gel usando cicloexano e acetato de etila (9:1). As
caracterizações dos compostos foram determinadas por espectroscopia de RMN 1H, sendo
confirmados por dados já descritos na literatura [31, 59, 60].
70
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os resultados obtidos até então indicam que o sal de Ce(III) desempenha um papel
importante nas reações de alilação, principalmente para a reação com 4-bromocrotonato de
etila.
71
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
2.2 Reação de formação de alilestananas
Os compostos de alilestananas são freqüentemente utilizados em síntese orgânica,
pois levam a formação de uma nova ligação carbono-carbono [46]. Geralmente estas
reações são promovidas por ácidos de Lewis, principalmente, em reações de adição a
carbonila. Pois, os ácidos de Lewis coordenam com o oxigênio da carbonila tornando-a
mais eletrofílica, o que facilita a adição do composto de alilestananas. Em suma, vários
trabalhos têm mostrado que compostos de alilestananas e crotilestananas reagem
primeiramente com ácidos de Lewis tais como: SnCl4 [61], BuSnCl3 [62] e Bu2SnCl2 [63],
levando a formação de novas espécies organoestanho. Estas novas espécies formadas são
interessantes do ponto de vista de reatividade e seletividade, pois são bem mais versáteis.
Todavia, poucos são os dados na formação de espécies alilestananas e crotilestananas pela
reação direta de haletos alílicos com estanho in situ [6, 8]. O que leva a necessidade de
desenvolver novos métodos de síntese desses compostos bem como a caracterização de
qual espécie organoestanho esta sendo formada na reação.
Então, considerando que a reação do tipo Barbier entre aldeídos e brometo de alila
mediada por estanho em meio aquoso na presença de Ce(III) levou ao produto de adição em
rendimentos de moderados a bons (tabela 2.3). Este sistema poderia ser utilizado como
modelo para o estudo mais detalhado das possíveis espécies envolvidas durante a reação.
Assim, a reação entre o benzaldeído e brometo de alila que apresentou um excelente
resultado (tabela 2.3, linha 1), passou a ser realizada em água deuterada, onde foi
acompanhada por RMN 1H. Entretanto, foi observada por espectro de RMN 1H uma banda
larga, devido ao efeito paramagnético do cério. Assim o comportamento da reação passou a
ser analisada na ausência do CeCl3 por um período de 4 horas. Após 4 horas de reação, uma
alíquota do sistema reacional foi analisada, nesta foram detectados benzaldeído e brometo
de alila de partida. Em vista desse resultado, a reação foi deixada sob agitação magnética
por um período de 16 horas. Onde após esse período, uma segunda alíquota foi retirada e
analisada, não sendo mais observado reagente de partida e sim produto de alilação. Porém,
foi observado um dubleto de baixa intensidade em 2,4ppm provavelmente correspondendo
a uma espécie organoestanho, essa observação foi baseada em dados da literatura [14].
72
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Sendo assim, a análise da reação passou a ser feita na ausência de benzaldeído, pois
era acreditado que a espécie organoestanho formada reage instantaneamente com
benzaldeído, só sendo possível sua detecção após todo consumo do benzaldeído. Dessa
forma, a reação foi realizada na presença de 1 mmol de brometo de alila , 0,5 mmol de
estanho e 1 mL de água deuterada. Essa reação foi analisada por RMN 1H, após uma noite
sob agitação magnética, onde foi observado novamente o dubleto na região de 2,4ppm em
maior intensidade e brometo de alila. Segundo estudos realizados por Chan e colaboradores
usando condições similares, o sinal referente a um dubleto em 2,4ppm corresponde aos
prótons ligados ao carbono α da espécie dibrometo de dialilestanho (IV) (42) (esquema
2.9).
Br
2
Sn
D2O
SnBr2
α
2
(42)
Esquema 2.9 Formação do dibrometo de dialilestanho (IV) em água deuterada.
Embora se tenha observado a mesma espécie descrita por Chan e colaboradores
[14], o mais intrigante é a formação dessa espécie a temperatura ambiente sem a
necessidade de catalisador e aquecimento. Pois, Chan e colaboradores descreveram
inicialmente a formação de uma espécie com deslocamento em 2,2ppm quando a reação foi
realizada a 60°C, no entanto, quando a reação foi aquecida na faixa de 60°C a 80°C ou com
adição de HBr(aq) ocorreu a formação do dibrometo de dialilestanho em 2,4ppm (42). A
espécie inicialmente formada em 2,2ppm foi caracterizada por Chan como brometo de
alilestanho (II) [14]. Encorajados com esses resultados, a mesma reação foi repetida, onde
foi confirmado a mesma espécie em 2,4ppm e com constante de acoplamento 2J(119Sn, 1H)
de 123 Hz. No entanto, quando essa espécie foi extraída com clorofórmio deuterado e
analisada por RMN 1H, um novo dubleto foi detectado na região de 2,8ppm e com
constante de acoplamento 2J(119Sn, 1H) de 77 Hz.
Estudos feitos por Naruta e colaboradores [64] para a reação de tetralilestanho com
SnCl4 em clorofórmio mostraram a formação das espécies organoestanho (IV), entre elas a
73
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
espécie dicloreto de dialilestanho apresentou um dubleto em 2,7ppm com constante de
acoplamento 2J(119Sn, 1H) de 81 Hz.
Dados de RMN para compostos organoestanho do tipo R(4-n)SnXn mostram que a
blindagem do hidrogênio e a constante de acoplamento 2J(119Sn, 1H) aumentam com a
eletronegatividade do halogênio [39]. Portanto, esses dados junto com os de Naruta e
colaboradores corroboram a formação da espécie dibrometo de dialilestanho (42) em
clorofórmio deuterado, pois a variação da blindagem e da constante de acoplamento é
consistente com a literatura.
Porém, o deslocamento químico do próton desta espécie é afetado pelo solvente,
sendo observado para a água deuterada em 2,4ppm e para o clorofórmio deuterado em
2,8ppm. A espécie dibrometo de dialilestanho (42) deve apresentar moléculas de D2O na
esfera de coordenação o que causa uma maior blindagem dessa espécie em relação a
espécie em clorofórmio. Este efeito está relacionado à coordenação do estanho, estando
descrito na literatura que o aumento no número de coordenação do estanho aumenta a sua
blindagem [39].
Animados com esses resultados iniciais, estudos mais detalhados das espécies
organoestanho em água foram realizados. Embora haja a descrição de algumas possíveis
espécies alilestanho nas reações de alilação em água [14, 65], esses estudos limitam a
caracterização dessas espécies somente por RMN 1H. Por isso, o estudo proposto consistiu
em avaliar a reação não só por RMN 1H, mas também por RMN
119
Sn, justamente para se
ter à certeza da formação das espécies organoestanho. Além disso, os trabalhos descritos na
literatura apresentam dados somente em CDCl3 para as espécies cloroalilestananas
utilizando RMN 1H e RMN
119
Sn [64], porém não há dados descritos para as espécies
bromoalilestananas em CDCl3 e poucos são os dados de compostos organoestanho em D2O
[14]. Nesse ponto, a ressonância magnética nuclear de 119Sn, é uma ferramenta importante,
uma vez que, permite a ressonância do estanho na própria água, ou seja, no próprio meio
reacional.
Pensando assim, a reação na obtenção do dibrometo de dialilestanho (42) foi
novamente realizada, onde foi observado o deslocamento químico no espectro de RMN
119
Sn de –450ppm em D2O e após extração com CDCL3 em –23ppm. Os padrões utilizados
para o RMN 119Sn foram cloreto de estanho II com deslocamento químico de –624ppm para
74
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
água deuterada e cloreto de tributilestanho com deslocamento químico de 124ppm em
relação ao tetrametil estanho [39], quando foi utilizado CDCl3.
Ainda investigando essa mesma reação, esta foi realizada dessa vez em água
destilada por um período de 24 horas, sendo o meio reacional em seguida analisado por
RMN 1H. Foi observada no espectro de RMN 1H uma banda larga na região de 4 a 6ppm
referente aos prótons da água. Sendo assim, a fase aquosa foi extraída com CDCl3 e
analisada por RMN 1H, o espectro da reação mostrou somente álcool homoalílico como
produto de hidrólise e propeno como produto de redução.
Esse dado mostra que a formação da espécie organoestanho é influenciada pelo
tempo reacional. Contudo, a reação foi realizada em torno de 12 horas e após esse tempo a
reação foi extraída com CDCl3 e analisada por RMN sendo observado a espécie dibrometo
de dialilestanho (42) em 2,8ppm por RMN 1H e em –23ppm por RMN 119Sn.
Novamente a mesma reação foi refeita em torno de 4 horas, onde foi verificado no
espectro de RMN 1H após extração com CDCl3 o dibrometo de dialilestanho (42) em
2,8ppm (J = 77 Hz) e um novo sinal, referente a um dubleto em 2,4ppm com constante de
acoplamento 2J(119Sn, 1H) de 68 Hz. A análise de RMN 119Sn para essa amostra confirmou
o dibrometo de dialilestanho (42) em –23ppm; porém, um novo sinal surgiu na região de
9,3ppm confirmando a presença de uma nova espécie de organoestanho. A nova espécie foi
caracterizada como sendo o brometo de trialilestanho (43), pois essa espécie tem
deslocamento químico de próton semelhantemente ao da espécie cloreto de trialilestanho
em 2,29ppm e constante de acoplamento 2J(119Sn, 1H) de 69 Hz descritos por Naruta e
colaboradores [64].
Entretanto, o deslocamento de ressonância de
119
Sn observado por Naruta e
colaboradores para as espécies cloreto de trialilestanho e dicloreto de dialilestanho foram de
58ppm e 46ppm. A variação do deslocamento dessas espécies está relacionado ao efeito de
blindagem que
119
Sn sofre com aumento do número de átomos de halogênio na molécula.
Isto pode ser explicado assumindo que as interações intramolecular do par isolado do
halogênio e os orbitais d vazios do estanho contribuem fortemente para os altos valores de
deslocamento do estanho [39]. Portanto, esse mesmo efeito foi observado em CDCl3 para o
brometo de trialilestanho (43) em 9,3ppm e dibrometo de dialilestanho (42) em –23ppm, ou
seja, o número de átomos de bromo levou a um aumento de blindagem. Em relação á
75
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
constante de acoplamento 2J(119Sn, 1H) é dito na literatura que ela aumenta com a
eletronegatividade do halogênio, isso é explicado pela teoria de Bent [39], a qual diz que a
concentração dos elétrons s se situam preferencialmente no sítio da ligação Sn-C-H,
aumentando o caráter p da ligação halogenio estanho. Sendo assim, as espécies brometo de
trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42) com constante de acoplamento de 68
Hz e 77 Hz são menores em relação ao cloreto de trialilestanho 69 Hz e dicloreto de
dialilestanho 81 Hz.
A observação das espécies brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de
dialilestanho (42), esquema 2.10, sugere um equilíbrio entre essas espécies com o tempo de
reação em torno de 4 horas.
Br
Sn
H2 O
4 horas
SnBr
(43)
3
SnBr2
+
(42)
2
Esquema 2.10 Formação do brometo de trialilestanho e dibrometo de dialilestanho em
água destilada.
Em vista dos resultados observados, a mesma reação passou a ser examinada em
intervalos ainda menor de tempo, como por exemplo, em torno de 40 minutos. Após esse
tempo, a fase aquosa foi extraída com CDCl3 e analisada por RMN 1H, onde foi percebida a
formação da espécie brometo de trialilestanho (42) em 2,4ppm já observada anteriormente
e um novo dubleto em 1,9ppm. O dubleto na região de 1,9ppm e com constante de
acoplamento 2J(119Sn, 1H) de 63 Hz, foi caracterizado como sendo a espécie tetralilestanho
(44) a partir de dados já descritos na literatura [64, 66].
Visando avaliar se estas espécies se encontram no equilíbrio, foi realizado o
experimento 2D EXSY (Exchange Spectroscopy) utilizando diferentes tempos de mistura
tmix (mixing time) , sendo observada a troca química entre as espécies tetralilestanho (44) e
brometo de trialilestanho (43) através dos picos de cruzamento. Um resultado interessante
observado neste experimento são os picos de cruzamento observados na região dos prótons
da dupla ligação, o que sugere a existência de processos fluxionais. Outros picos de
76
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
cruzamento também foram observados entre o tetralilestanho (44) (1,9ppm) e o propeno
(1,6ppm) figura 2.10.
(a)
(b)
(c)
Figura 2.10 Espectro EXSY das espécies tetralilestanho e monobromo de trialilestanho
(a) Troca química entre o tetralilestanho e brometo de trialilestanho (b) Troca química
entre o tetralilestanho e propeno (c) Espectro EXSY expandido.
A partir do experimento EXSY foi possível determinar a constante de velocidade de
troca do grupo alila de acordo com a equação (1) abaixo:
77
Dissertação de Mestrado
k=
1
t mix
⎛ r +1 ⎞
⎟⎟
ln ⎜⎜
⎝ r −1 ⎠
Dimas J. P. Lima
onde r =
(1)
4 X A X B (I AA + I BB
(I AB
)
+ I BA ) − ( X A − X B )
2
Onde: r é o fator, κ constante de troca, X fração molar de A e B e I volume do pico.
A melhor correlação foi vista quando foi utilizado o tempo de mistura de 500ms. A
partir deste resultado foi calculada a constante de troca (k) que foi de 0,6 s–1, indicando que
esses compostos são moderadamente lábeis.
Devido ao fato do tempo reacional influenciar na formação das espécies
organoestanho, a reação em água destilada após extração por CDCl3 foi acompanhada em
intervalos de tempos diferentes. Nos primeiros 40 minutos, foram observadas as espécies
tetralilestanho (44) em 1,9ppm e brometo de trialilestanho (43) em 2,4ppm e brometo de
alila, figura 2.11.
SnBr
(43)
3
Sn
(44)
4
Figura 2.11 Formação das espécies tetralilestanho e brometo de trialilestanho com 40
minutos de reação.
78
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
No entanto, quando a reação foi analisada com 2 horas não foi observada mais a
espécie tetralilestanho (44) em 1,9ppm e sim as espécies brometo de trialilestanho (43) em
2,4ppm já vistam anteriormente e a espécie dibrometo de dialilestanho (42) em 2,8ppm.
Nesse experimento foram observados que as espécies organoestanho formadas em água
ocorrem através de uma reação de despropocionamento e que inicialmente há um
despropocionamento do tetralilestanho (44) para brometo de trialilestanho (43), sendo
observado, com o passar do tempo, um consumo da espécie tetralilestanho (44) com
formação do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42).
Interessantemente, foi detectada com 12 horas de reação somente a espécie dibrometo de
dialilestanho (42). Ou seja, as espécies organoestanho são convertidas, no decorrer do
tempo para o dibrometo de dialilestanho (42), figura 2.12 (esquema 2.11).
Br
Sn
Sn
H2O
2 horas
(44)
SnBr
+
3
(43)
4
4 horas
SnBr2
SnBr2
+
3
2
(42)
SnBr
12 horas
(43)
(42)
2
24 horas
+
Propeno
OH
Álcool homoalílico
Esquema 2.11 Influência do tempo reacional na formação das espécies organoestanho.
79
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr2
(42)
2
5 horas
4 horas
2 horas
SnBr
1 hora
(43)
3
Sn
0,5 hora
(44)
4
Figura 2.12 Formação das espécies tetralilestanho, brometo de trialilestanho e dibrometo
de dialiestanho em intervalos de tempos diferentes.
Sabendo que as condições reacionais, como temperatura e pH, influenciam
fortemente essas reações organometálicas, foram iniciados os testes variando o pH
reacional, onde condições básicas e tamponadas foram testadas. Para as reações em
condições básicas usando CaCO3 não foi observada nenhuma espécie organoestanho.
Entretanto, quando a reação foi testada na presença de 1,0 g de fosfato de potássio dibásico
(K2HPO4) com pH = 12, foi observada uma única espécie após extração com CDCl3 em
80
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
1,9ppm correspondente ao tetralilestanho (44). Esta amostra foi analisada por RMN
119
Sn,
sendo observado um pico em –79ppm confirmando a formação de uma espécie
organoestanho. O deslocamento químico de
119
Sn observado é diferente do
119
Sn em –
48ppm descrito por Naruta e colaboradores [64]. Neste trabalho Naruta estuda o
comportamento de tributilalilestanana e tetralilestanho pré-formados com ácidos de Lewis.
A preparação do composto tetralilestanho (44) não é discutida, o que indica o uso do
composto comercial. É importante salientar que compostos organoestanho formam
complexos de coordenação com solventes oxigenados, o que influenciaria no deslocamento
químico do estanho. Já o tetralilestanho (44) sintetizado em solução aquosa básica de pH
=12 deve conter moléculas de água coordenadas com o estanho. Mesmo após extração com
CDCl3, essa coordenação deve se manter, aumentando a blindagem do estanho, o que pode
explicar a diferença observada no deslocamento químico do
119
Sn em relação ao da
literatura.
Quando a reação foi realizada em solução tampão de uma mistura equimolar de
fosfato de potássio dibásico e monobásico (K2HPO4/KH2PO4), com pH = 7 também foi
percebida somente a espécie tetralilestanho (44) em 1,9ppm após extração com CDCl3. Em
relação à temperatura reacional a reação foi realizada a 0°C em água destilada e
acompanhada em intervalos de tempo de 30 minutos a 4 horas. Em todos os intervalos
analisados só foi observado por RMN 1H brometo de alila de partida.
Não foi possível realizar essas reações em tampões ácidos com pH 4 e 5, pois em
todas as tentativas feitas, ocorreu a variação do pH chegando a pH = 1, mesmo pH
observado para as reações em água destilada. Esse fato pode estar associado à hidrólise de
sais de estanho e ao HBr formado no curso da reação.
Contudo, a reação em água destilada foi repetida para obter as espécies brometo de
trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42). Após a confirmação por RMN 1H em
CDCl3, essa amostra foi aquecida no próprio aparelho de RMN até 55°C, não sendo
observada nenhuma mudança no equilíbrio reacional. A essa amostra foi adicionado gotas
de HBr(aq) e a análise de RMN 1H foi refeita, sendo observado um novo dubleto na região
de 3,3ppm. Porém foi observado o consumo da espécie brometo de trialilestanho (43)
restando à espécie dibrometo de dialilestanho (42) em 2,8ppm junto com a nova espécie em
3,3ppm. A nova espécie em 3,3ppm apresentou a constate de acoplamento 2J(119Sn, 1H) de
81
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
106 Hz e foi caracterizada como sendo o tribrometo de alilestanho (45), pois dados da
literatura para a espécie tricloreto de alilestanho indicam um deslocamento químico de
3,14ppm [64] (esquema 2.12).
Br
Sn
SnBr
H2O
4 horas
(43)
SnBr2
+
(42)
3
2
HBr(aq)
SnBr2
+
SnBr3
+
(42)
2
(45)
Esquema 2.12 Adição de HBr(aq) nas espécies brometo de trialilestanho e dibrometo de
dialilestanho.
Em seguida, o RMN
119
Sn foi analisado sendo observado um sinal em –205ppm
para o tribrometo de alilestanho (45).
Com esse resultado em mãos, foi iniciado a investigação da adição de HBr(aq) na
espécie tetralilestanho (44). A essa espécie em CDCl3 foi adicionado, gota a gota, HBr(aq),
sendo observado no espectro de RMN 1H a formação das espécies brometo de trialilestanho
(43) em 2,4ppm e dibrometo de dialilestanho (42) em 2,8ppm, junto com o produto de
redução propeno em 1,6ppm. Por conseguinte, foi adicionado mais gotas de HBr(aq), nesse
ponto não foi possível ver mais a espécie brometo de trialilestanho (43) e sim as espécies
dibrometo de dialilestanho (42) em 2,8ppm, tribrometo de alilestanho (45) em 3,3ppm e
propeno, figura 2.13 (esquema 2.13).
82
Dissertação de Mestrado
SnBr
(44)
Dimas J. P. Lima
gotas de HBr(aq)
CDCl3
4
SnBr
3
(43)
SnBr2
+
Propeno
2
(42)
+
gotas de HBr(aq)
SnBr3
SnBr2
+
+
(42)
(45)
Propeno
2
Esquema 2.13 Adição de HBr(aq) ao tetralilestanho em CDCl3.
(a)
(b)
(c)
(42)
(43)
(44)
(42)
(45)
Figura 2.13 Formação das espécies brometo de trialilestanho, dibrometo de dialilestanho,
tribrometo de alilestanho e propeno pela adição de HBr(aq) ao tetralilestanho. (a)
Tetralilestanho (b) Brometo de trialilestanho, dibrometo de dialilestanho e propeno (c)
Dibrometo de dialilestanho, tribrometo de alilestanho e propeno.
Visando comparar os resultados com os da literatura para as espécies
cloroalilestananas, foi adicionado HCl(aq) ao tetralilestanho (44) onde foi observado a
83
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
formação das espécies cloreto de trialilestanho e dicloreto de dialilestanho com
deslocamento químico de próton de 2,29ppm e 2,70ppm, resultados iguais aos já descritos
na literatura. O RMN
119
Sn dessa amostra foi realizado, sendo observado os sinais em
26,6ppm, 11,9ppm e –79ppm referente ao tetralilestanho ainda presente. Entretanto, estes
sinais não apresentam o mesmo deslocamento químico para as mesmas espécies descritas
na literatura, mas mantém uma mesma seqüência de deslocamento químico, tabela 2.4.
Comparados com os valores da literatura, foi observada uma variação sistemática dos
deslocamentos químicos de todas as espécies de um valor de aproximadamente 30ppm mais
blindado.
Dados da literatura de complexos do tipo (Et2O)nSnCl4, onde n é igual a 1 ou a 2,
apresentam diferença de deslocamento químico de aproximadamente 20ppm [67], o que
corroboram com os nossos dados. Esse efeito pode estar relacionado à coordenação do
estanho com as moléculas de água no meio reacional. Pois o tetralilestanho (44) foi obtido
através de uma reação realizada em água com sua extração com clorofórmio, o que pode
justificar a presença de molécula de água coordenada, além disso, foi adicionado a essa
espécie HCl(aq). Em seguida, foi adicionado mais gotas de HCl(aq) não sendo observado a
espécie tricloreto de alilestanho e sim propeno como produto de redução.
Tabela 2.4 Dados de RMN 1H e
119
Sn descritos na literatura e dados de RMN de
119
Sn
observados para as espécies alilestananas.
δ
Alilestananas
1
H
( ppm )
do
grupo CH2
(literatura)
Dicloreto
de
dialilestanho
Cloreto
de
trialilestanho
Tetralilestanho
δ
119
Sn
( ppm )
(literatura)
δ
1
H
( ppm ) do
grupo CH2
(literatura)
δ
119
Sn
( ppm )
(observado)
2,70
81
46
11,9
2,29
69
58
26,6
1,91
63
–48
–79
Devido à observação das três espécies organoestanho formadas em água destilada,
era preciso determinar se o mesmo ocorria para a reação em água deuterada. Como era
84
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
observada a formação da espécie dibrometo de dialilestanho (42) com uma noite de reação,
esta passou a ser realizar em um intervalo de tempo menor.
Porém foi observada em todos os intervalos testados somente a espécie dibrometo
de dialilestanho (42). Esta espécie foi extraída com CDCl3 e analisada por RMN 1H sendo
observado o sinal para essa espécie em 2,8ppm correspondente à mesma espécie obtida
anteriormente.
Como a maioria das reações foi realizada em Sn em pó, era preciso saber se a
granulometria do metal influenciava na formação das espécies organoestanho. Assim a
reação passou a ser realizada em Sn granulado. Então, a reação com Sn granulado em água
deuterada foi realizada por um período de 2 horas e 30 minutos, sendo observado após
análise de RMN 1H a espécie dibrometo de dialilestanho (42) em 2,4ppm e um novo
dubleto em 2,2ppm. Comparando este resultado com o descrito por Chan e colaboradores
[14], a espécie em 2,2ppm em D2O deve corresponder ao brometo de alilestanho (II). Essa
amostra também foi analisada por espectroscopia de RMN
119
Sn, onde foram observados
dois sinais um em –450ppm referente ao dibrometo de dialilestanho (42) em água deuterada
e outro em –132ppm. Prosseguindo, essa amostra foi extraída com clorofórmio deuterado
sendo observado o sinal em 2,8ppm relacionado ao dibrometo de dialilestanho (42) e um
novo sinal em 2,4ppm e com constante de acoplamento 2J(119Sn, 1H) de 67 Hz. Porém
quando essa amostra foi analisada por RMN 119Sn, foi observado o sinal em –23ppm para a
espécie dibrometo de dialilestanho (42) e um sinal em 9ppm. Este resultado de RMN 119Sn
para está nova espécie é bastante intrigante, pois o valor do deslocamento químico é o
mesmo observado para a espécie brometo de trialilestanho (IV) (43) obtido anteriormente a
partir da adição de HBr(aq) em uma solução de tetralilestanho (44) em CDCl3. Este resultado
sugere que a espécie obtida é o organoestanho (IV) e não o descrito por Chan e
colaboradores para o brometo de alilestanho [14].
Segundo Chan e colaboradores [14], a espécie brometo de alilestanho (II) em
2,2ppm na água deuterada foi confirmada pela sua síntese em meio orgânico, seguido de
sua adição em D2O. No entanto, Chan e colaboradores não descrevem a síntese deste
composto, e a sua caracterização está baseada apenas nos dados de RMN 1H.
A confirmação de que espécie, brometo de trialilestanho (IV) (43) ou brometo de
alilestanho (II), nas condições reacionais utilizadas é importante para a continuidade dos
85
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
estudos. A melhor maneira para resolver esse impasse é a realização de ressonância de
119
Sn de uma amostra autentica do composto brometo de alilestanho (II) em CDCl3 e em
D2O, e então comparar com os nossos resultados experimentais.
Tentando ainda entender o papel do CeCl3.7H2O na regiosseletividade α da reação
de alilação, o cloreto de lantânio (LaCl3.7H2O) foi escolhido por não apresentar o efeito
paramagnético do sal de cério.
A reação foi realizada com brometo de alila, benzaldeído, estanho em pó e
LaCl3.7H2O em D2O, sendo a reação acompanhada por RMN 1H em diferentes intervalos
de tempo. Após duas horas de reação foi observado por RMN 1H o consumo do
benzaldeído, a presença de brometo de alila, sinais com deslocamentos químicos
compatíveis com o produto de alilação, mas com baixa intensidade e a espécie dibrometo
de dialilestanho (IV) (42) em 2,4ppm. A amostra foi extraída com CDCl3 confirmando a
presença da espécie dibrometo de dialilestanho (42) e o produto de alilação em maior
quantidade. Isto deve estar associado à baixa solubilidade do produto de alilação em água.
Em seguida, a reação foi realizada na ausência do benzaldeído para obter a espécie
dibrometo de dialilestanho (42) em água deuterada, onde está foi confirmada por RMN 1H
e RMN
119
Sn. A essa amostra foi adicionado LaCl3 deixando reagir por 1 hora. Após esse
tempo a amostra foi analisada por RMN 1H, sendo observado o mesmo sinal em 2,4ppm e
com a mesma constante de acoplamento 2J(119Sn, 1H) de 123 Hz. Este resultado sugere que
o lantanídeo não transmetala com o estanho para formar uma espécie organolantânideo.
O espectro de RMN 119Sn foi realizado sendo também observado um novo sinal em
–362ppm, deslocamento diferente do sinal em –450ppm referente ao dibrometo de
dialilestanho (42) observado anteriormente na ausência do LaCl3. Este resultado de RMN
119
Sn sugere que o lantanídeo atua de alguma forma desblindando o estanho. Os resultados
obtidos até o momento não são conclusivos em relação às espécies que participam da
reação de alilação na presença ou ausência dos sais de lantanídeos.
O estudo das espécies organoestanho geradas a partir da reação de haletos alílicos
substituídos com estanho metálico é necessário para melhor entender a regiosseletividade
observada em meio aquoso e orgânico.
86
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Capítulo 3
87
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Experimental
3.1 Geral
A metodologia testada no estudo da formação de Álcoois homoalílicos e
Alilestananas é de fácil execução e não requer o tratamento de solventes e nem atmosfera
inerte.
O estudo sistemático destas reações requer a avaliação de inúmeros fatores tais
como: tempo reacional, temperatura, pH, método de adição dos reagentes, solvente e cosolvente. Alguns reagentes de partida tiveram de ser preparados na forma orgânica
tradicional, para isso, se fez necessário à purificação e tratamento dos reagentes e solventes.
As identificações dos produtos obtidos foram feitas através de RMN 1H (300 MHz),
RMN
13
C (100 MHz) e RMN
119
Sn (111,8 MHz) num espectrômetro VARIAN modelo
Unity Plus - 300, sendo solventes utilizados CDCl3, D2O, CD3CN e DMSO-d6. Os valores
de deslocamento químicos são expressos em partes por milhão (ppm), e as constantes de
acoplamento (J) em Hertz (Hz). As multiplicidades dos sinais são abreviadas em: s
(singleto), d (dubleto), dd (duplo dubleto), ddd (duplo duplo dubleto), t (tripleto), td
(tripleto dublo), m (multipleto), q (quarteto), qui (quinteto) e dm (duplo multipleto). Alguns
espectros de RMN encontram-se disponíveis no decorrer do texto ou em anexo.
Os reagentes foram utilizados na forma comercial p.a . , sem nenhuma purificação
adicional, exceto benzaldeído dos fornecedores MERCK e ALDRICH, que foi destilado. O
estanho em pó e granulado utilizado não sofreu nenhum processo de ativação.
As purificações dos produtos foram feitas através de cromatografia em coluna
utilizando-se sílica-gel 60 (MERCK, 70-230 mesh). As cromatografias em camada delgada
(CCD) foram feitas sobre placas de alumínio revestidas com uma camada delgada de sílica
gel 60 F254 MERCK (Marcherey – Nagil, Polygram SILG/UV254). Para visualização dos
compostos nas placas de CCD utilizou-se lâmpada de ultravioleta ou solução etanólica de
ácido fosfomolibidico.
Preparou-se solução padrão de 0,18 M de anisol em CDCl3 pela dissolução de 2,0
mL de anisol e completando-se o volume com CDCl3 para 100 mL. Também, preparou-se
88
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
solução padrão de 0,2 M de CDCl3/acetona pela dissolução de 1,5 mL de acetona e
completando-se o volume com CDCl3 para 100 mL.
3.2 Reação de 4-bromocrotonato de etila com benzaldeído
Dois tipos de métodos experimentais foram propostos:
Método A: Em um tubo de ensaio de fundo chato, pesou-se 180 mg (1,5 mmol) de Sn em
pó, seguido pela adição de 2mL de água destilada. Posteriormente, adicionou-se 0,2 mL
(1,15 mmol) de 4-bromocrotonato de etila comercial com 75% de pureza, deixando o
sistema reacional sob agitação magnética por 10 minutos. Em seguida, adicionou-se 560
mg (1,5 mmol) de cloreto de cério heptahidratado deixando o sistema sob agitação por 30
minutos. Após esse intervalo de tempo, adicionou-se 0,1 mL (1,0 mmol) de benzaldeído.
Método B: Pesou-se 100 mg de KF e 180 mg (1,5 mmol) de Sn em pó em um tubo de
ensaio de fundo chato. Em seguida adicionou-se 2 mL de água destilada e 0,2 mL (1,5
mmol) de 4-bromocrotonato de etila, deixando sob agitação magnética por 10 minutos. Em
seguida adicionou-se 560 mg (1,5 mmol) de cloreto de cério heptahidratado, deixando sob
agitação por 30 minutos. Logo após, adicionou-se 0,1 mL (1,0 mmol) de benzaldeído.
Após a adição dos reagentes, deixou-se a reação em agitação por 72 horas, tanto no
método A como no B. Em seguida, neutralizou-se o meio reacional com 10 mL de solução
aquosa de HCl 2 M, até que a mistura reacional se tornasse límpida. Extraiu-se a reação três
vezes com 15 mL de éter etílico. As fases orgânicas foram combinadas, secas com MgSO4
anidro e todo solvente removido a vácuo. Dissolveu-se o produto em 1,0 mL da solução
padrão de acetona em CDCl3 e realizou-se a análise de RMN.
89
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os dados de RMN para o (E) 5-hidroxi-5-fenilpent-2-enoato de etila (30) são:
OH
O
3
11
10
5
6
9
12
1
4
O
13
2
7
8
RMN 1H: 1,26ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz), 2,60-2,70ppm (m, 2H,), 4,16ppm (q, 2H, J = 7,2
Hz), 4,80ppm (dd, 1H, J = 5,4 Hz, J = 7,5Hz), 5,90ppm (dt, 1H, 3J = 15,8 Hz, 4J = 1,5 Hz),
6,95ppm (dt, 1H, J = 15,6 Hz), 7,26-7,41ppm (m, 5H)
RMN 13C: 14,14ppm (C13), 41,79ppm (C4), 60,26ppm (C12) 72,95ppm (C5),
123,8ppm
(C2), 125,7ppm, (C7 e C11), 127,8ppm (C9), 128,5ppm (C8 e C10), 143,4ppm (C4),
144,8ppm (C3), 166,3ppm (C1)
Os dados de RMN para o 2-(hidroxi-fenil-metil)-but-3-enoato de etila são (31):
OH
11
3
10
6
9
7
5
2
4
12
1
8
O
O
13
RMN 1H: Syn: 1,13ppm (t, 3H, J = 7,5 Hz), 3,34ppm (dd, 1H, J = 6,4 Hz, J = 8,8 Hz),
4,07ppm (q, 2H, J = 7,5 Hz), 5,03ppm (d, 1H, J = 6,4 Hz), 5,24ppm (ddd, 1H, Jcis = 9 Hz,
Jtrans = 18 Hz) 5,98ppm (ddd, 1H, 3J = 8,8Hz, 3Jcis = 10,2, 3Jtrans = 17,4 Hz), 7,25-7,34ppm
(m, 5H)
Anti: 1,25ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz), 3,45ppm (t, 1H, J = 8,3 Hz), 4,19ppm (q, 2H, J = 7,2
Hz), 4,95ppm (d, 1H, J = 8,2 Hz), 5,07ppm (ddd, 1H, Jcis = 9 Hz, Jtrans = 18 Hz), 5,72 (ddd,
1H, 3J = 8,3 Hz, 3Jcis = 10,2 Hz, 3Jtrans = 17,1 Hz), 7,25-7,34ppm (m, 5H)
90
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
RMN 13C: Syn/Anti: 13,89ppm e 14,19ppm (C13), 58,31ppm (C4), 60,30ppm e 60,90ppm
(C12), 73,84ppm (C5), 120,6ppm (C2), 126,4ppm (C11 e C7); 127,8ppm (C9), 128,2ppm
(C8 e C10), 131,9ppm (C3), 140,6ppm (C6), 172,4ppm (C1)
3.3 Reação de 4-bromocrotonato de etila com 3-metoxibenzaldeído, heptanal, hidrocinamaldeído, cinamaldeído e 3formil-cromona.
O procedimento experimental descrito abaixo foi igual para os aldeídos: 3-metoxibenzaldeído, cinamaldeído, hidrocinamaldeído e heptanal.
Pesou-se em um tubo de ensaio de fundo chato 180 mg (1,5 mmol) de Sn em pó,
seguido pela adição de 2 mL de água destilada. Em seguida, adicionou-se 0,2 mL (1,15
mmol) de 4-bromocrotonato de etila deixando-se sob agitação magnética por 10 minutos.
Logo após, adicionou-se 560 mg (1,5 mmol) de tricloreto de cério heptahidratado deixando
em agitação por 30 minutos. Após esse intervalo, adicionou-se 1,0 mmol do correspondente
aldeído (0,12 mL de 3-metoxi-benzaldeído, 132 mg de cinamaldeído, 0,13 mL de
hidrocinamaldeído e 0,14 mL de heptanal), mantendo-se o sistema reacional sob forte
agitação magnética por 72 horas.
Após 72 horas, neutralizou-se todas as reações com 10 mL de solução de HCl 2 M,
até que a mistura reacional tornasse límpida. Em seguida, extraiu-se a reação três vezes
com 15 mL de éter etílico. As fases orgânicas foram combinadas, secas com MgSO4 anidro
e todo solvente removido a vácuo.
O procedimento experimental descrito abaixo se refere ao aldeído 3-formil-cromona
Pesou-se em um tubo de ensaio de fundo chato 180 mg (1,5 mmol) de Sn em pó,
seguido pela adição de 2 mL de água destilada. Em seguida, adicionou-se 0,2 mL (1,15
mmol) de 4-bromocrotonato de atila deixando-se sob agitação magnética por 10 minutos.
Logo após, adicionou-se 560 mg (1,5 mmol) de tricloreto de cério heptahidratado deixando
91
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
em agitação por 30 minutos. Após esse intervalo, acrescentou-se 174 mg (1,0 mmol) de 3formil-cromona com 0,2 mL de dioxano, mantendo-se o sistema reacional sob forte
agitação magnética por 72 horas. Finalizou-se a reação do mesmo modo descrita acima.
Tabela 3.1: Resultados da Reação de Barbier entre o 4-bromocrotonato de etila e aldeídos
aromáticos, alifáticos e α,β-insaturados em meio aquoso.
Rendimento
Linha
Aldeído
Aduto α
Aduto γ
17%a (32)
-
20%a (33)
-
38%b (34)
-
-
35%a (35)
-
22%a (36)
O
1
4
heptanal
O
2
hidrocinamaldeído
O
H3CO
3
3-metoxi-benzaldeído
O
4
cinamaldeído
O
O
5
O
3-formil-cromonac
As reações foram realizadas nas quantidades de 1,0 mmol de aldeído para 1,15 mmol de 4bromocrotonato de etila e 1,5 mmol de Sn metálico e CeCl3⋅7H2O em 2 mL de água. a – rendimento
isolado, b – rendimento determinado por RMN 1H utilizando padrão interno, c – Foi utilizado 0,2 mL
de dioxano como co-solvente no sistema reacional.
92
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os dados de RMN para o (E) 5- hidroxi-5-(3-metoxifenil)pent-2-enoato de etila (34) são:
OH
O
3
11
10
6
9
13
5
1
4
O
14
2
7
8
OCH3
12
RMN 1H: 1,25ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz), 2,58-2,65ppm (m, 2H), 3,80ppm (s, 3H), 4,15ppm
(q, 2H, J = 7,2 Hz), 4,78ppm (dd, 1H, J = 5,1 Hz, J = 7,2 Hz), 5,90ppm (dt, 1H, 3J = 15,6
Hz, 4J =1,5 Hz), 6,82ppm (ddd, 1H, 4J = 1,2 Hz, 4J = 2,4 Hz, 3J = 8,4 Hz), 6,86-7,00ppm
(m, 3H), 7,26 (t, 1H, J = 8,4 Hz)
RMN
13
C: 14,16ppm (C14), 41,75ppm (C4), 55,17ppm (C12), 60,26ppm (C13),
72,89ppm (C5), 111,1 (C7), 113,3ppm (C9), 117,9ppm (C2), 118,1ppm (C11), 129,6ppm
(C3), 145,2ppm (C6), 159,7ppm (C8), 166,3ppm (1)
Os dados de RMN para o (E)-5- hidroxiundec-2-enoato de etila (32) são:
OH
9
11
10
O
7
8
12
3
6
5
4
1
2
O
13
RMN 1H: 0,87ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz), 1,27ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz), 1,24-1,30ppm (m,10H),
2,26-2,45ppm (m, 2H), 3,74ppm (qui, 1H, J = 6 Hz), 4,18ppm (q, 2H, J =7,2 Hz), 5,89ppm
(dt, 1H, 3J = 15,6 Hz, 4J = 1,5 Hz), 6,97ppm (dt, 1H, Jtrans = 15,6 Hz, 3J = 7,4 Hz)
93
Dissertação de Mestrado
RMN
Dimas J. P. Lima
13
C: 14,03ppm e 14,21ppm (C11 e C13), 22,55ppm (C10), 25,51ppm (C9),
29,17ppm (C8), 31,74ppm (C7), 37,08ppm (C6), 40,12ppm (C4), 60,31ppm (C12),
70,56ppm (C5), 123,8ppm (C2), 145,3ppm (C3), 166,4ppm (C1)
Os dados de RMN para (E) 5- hidroxi-7-fenilhept-2-enoato de etila (33) são:
OH
O
O
RMN 1H: 1,30ppm (t, 3H, J = 7,5 Hz), 1,78-1,82ppm (m, 2H), 2,30-2,43ppm (m, 2H), 2,622,70ppm (m, 2H), 3,78ppm (qui, 1H, J = 6 Hz), 4,18ppm (q, 2H, J = 7,5 Hz), 5,90ppm (dt,
1H, Jtrans = 15 Hz, 4J = 3 Hz), 6,96ppm (dt, 1H, Jtrans = 15 Hz, 3J = 7,4 Hz), 7,15-7,33ppm
(m, 5H)
Os dados de RMN para (E) 3- hidroxi-5-fenil-2-vinilpent-4-enoato de etila (35) são:
OH
11
10
12
5
6
3
2
13
4
1
9
7
8
O
O
14
15
RMN 1H: Syn/Anti: 1,23ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz) e 1,27ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz), 3,223,30ppm (m, 1H), 4,21ppm (q, 2H, J = 7,2 Hz) e 4,16ppm (q, 2H, J = 7,2 Hz), 4,554,61ppm (m, 1H), 5,22-5,35ppm (m, 2H), 5,81-6,05ppm (m, 1H), 6,16-6,23ppm (m, 1H),
6,64ppm (d, 1H, J = 15 Hz), 7,21-7,39ppm (m, 5H)
94
Dissertação de Mestrado
RMN
13
Dimas J. P. Lima
C: Syn/Anti:14,09ppm (C15), 56,58ppm (C2), 61,01ppm (C14), 72,98ppm (C3),
120,36ppm (C13), 126,5ppm (C7 e C11), 127,8ppm (C9), 128, 1ppm (C12), 128,5ppm (C8
e C10), 131,8ppm (C5), 132,0ppm (4), 136,4ppm (C6), 172,4ppm (C1)
Os dados de RMN para 2- (hidroxi(4-oxo-4H-cromomen-3-il) metil)but-3-enoato de etila
(36) são:
O
9
3
7
8
10
OH
5
2
6
4
1
11
13
12
O
14
O
O
15
16
RMN 1H: Syn ou Anti: 1,24ppm (t, 3H, J = 7,2 Hz), 3,81ppm (t, 3H, J = 8,25 Hz), 4,18ppm
(q, 2H, J = 7,2 Hz), 4,82ppm (d, 1H, J = 7,5 Hz), 5,16ppm (ddd, 1H, Jtrans = 16,2 Hz),
5,16ppm (ddd, 1H, Jcis = 9,9 Hz) 5,82ppm (ddd, 1H, Jtrans = 16,2 Hz, Jcis = 9,9 Hz, 3J = 9
Hz), 7,43ppm (ddd, 1H, Jmeta = 1,2 Hz, Jorto = 8,1 Hz, Jorto = 7,2 Hz), 7,47ppm (d, 1H, J =
7,8 Hz), 7,69ppm (ddd, 1H, Jmeta = 1,5 Hz, Jorto = 8,4Hz, Jorto = 6,9 Hz), 7,87ppm (s, 1H),
8,21ppm (dd, 1H, J = 8,1 Hz)
RMN 13C: Syn ou Anti: 14,07ppm (C16), 55,32ppm (C2), 61,04ppm (C15), 71,28ppm (C5),
118,2ppm (C12), 119,8ppm (C4), 122,6ppm e 123,7ppm (C8 e C13), 124,4 e 125,7ppm
(C10 e C11), 132,6ppm (C9), 134,1ppm (C3), 153,7ppm (C14), 156,2ppm (C6), 172,6ppm
(C1), 177,9ppm (C7)
3.4 Reação de brometo de crotila com benzaldeído
Três tipos de métodos experimentais foram propostos baseados nos solventes
utilizados e tempo reacional.
95
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Método A: Pesou-se em um tubo de ensaio de fundo chato 180 mg (1,5 mmol) de Sn em
pó, seguido pela adição de 2 mL de água destilada. Em seguida, adicionou-se 0,16 mL (1,5
mmol) de brometo de crotila deixando sob agitação magnética por 10 minutos. Logo em
seguida, adicionou-se 560 mg (1,5 mmol) de tricloreto de cério heptahidratado deixando em
agitação por mais 30 minutos. Logo após adicionou-se 0,1 mL (1,0 mmol) de benzaldeído
deixando o sistema reacional sob forte agitação magnética por 15 horas.
Método B: Com um tubo de ensaio de fundo chato, pesou-se 180 mg (1,5 mmol) de Sn em
pó, seguido pela adição de 2 mL de solvente (dioxano ou acetonitrila). Posteriormente,
adicionou-se 0,16 mL (1,5 mmol) de brometo de crotila, deixando o sistema reacional sob
agitação magnética por 10 minutos. Em seguida, adicionou-se 560 mg (1,5 mmol) de
tricloreto de cério heptahidratado deixando o sistema sob agitação por 30 minutos. Após
esse intervalo de tempo, adicionou-se 0,1 mL (1,0 mmol) de benzaldeído.
Método C: Em um tubo de ensaio de fundo chato, pesou-se 180 mg (1,5 mmol) de Sn em
pó, seguido pela adição de 2 mL de solvente (dioxano ou acetonitrila). Posteriormente,
adicionou-se 0,16 mL (1,5 mmol) de brometo de crotila, deixando o sistema reacional sob
agitação magnética por 10 minutos. Em seguida, adicionou-se 0,1 mL (1,0 mmol) de
benzaldeído.
Após a adição dos reagentes, deixou-se a reação em agitação por 72 horas, tanto no
método B e C. Em seguida, neutralizou-se o meio reacional com 10 mL de solução de HCl
2 M, até que a mistura reacional se tornasse límpida. Extraiu-se a reação três vezes com 15
mL de éter etílico. As fases orgânicas foram combinadas, secas com MgSO4 anidro e todo
solvente removido a vácuo. Dissolveu-se o produto em 1,0 mL da solução padrão de
CDCl3/anisol e transferiu-se para um tubo de RMN.
Utilizou-se o mesmo procedimento experimental para o estudo da reação em
diferentes tempos reacionais. Retiraram-se as alíquotas de 0,3 a 0,5 mL em diferentes
tempos, os quais se adicionou solução de HCl(aq). Repetiu-se o procedimento de extração e
análise por RMN.
96
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os dados de RMN para o (E, Z)-1-fenil-3-penten-1-ol (40) são:
OH
RMN 1H: 1,60ppm (dd, 3H, J = 6,8 Hz e J = 0,8Hz), 2,26-2,58ppm (m, 2H), 4,59-4,69ppm
(m 1H), 5,32-5,43ppm (m, 1H), 5,44-5,65ppm (m, 1H), 7,24-7,36ppm (m, 5H)
Os dados de RMN para 2-metil-1-fenilbut-3-en -1-ol (41) são:
OH
10
3
1
9
2
5
6
8
4
11
7
RMN 1H: Syn: 1,0ppm (d, 3H, J = 6,9Hz), 2,41-2,60ppm (m, 1H), 4,41ppm (d, 1H, J = 5,7
Hz), 5,0ppm-5,06ppm (m, 2H), 5,68ppm-5,86ppm (m, 1H), 7,2-7,34ppm (m, 5H)
Anti: 0,86ppm (d, 3H, J = 7,2 Hz), 2,40ppm-2,60ppm (m, 1H), 4,21ppm (d, 1H, J = 7,8Hz),
5,15-5,21ppm (m, 2H), 5,68-5,86ppm (m, 1H), 7,2ppm-7,34ppm (m, 5H)
RMN
13
C: Syn: 14,04ppm (C11), 44,49ppm (C2), 76,57ppm e 77,00ppm (C1), 115,3ppm
(C4), 126,4ppm (C6 e C10), 127,2ppm (C8), 127,9ppm (C7 e C9), 140,2ppm (C3),
142,5ppm (C5)
Anti: 16,4ppm (C11), 46,01ppm (C2), 77,69ppm e 77,42ppm (C1), 116,5ppm (C4),
126,7ppm (C6 e C10), 127,4ppm (C8), 128,1ppm (C7 e C9), 140,5ppm (C3), 142,3ppm
(C5).
97
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
3.5 Reações de brometo de alila com benzaldeído, 3-metoxibenzaldeído, cinamaldeído, heptanal e 3-formil-cromona.
O procedimento experimental descrito abaixo foi igual para os aldeídos 3-metoxibenzaldeído, cinamaldeído e heptanal.
Pesou-se em um tubo de ensaio de fundo chato 90 mg (0,75 mmol) de Sn em pó,
seguido pela adição de 2 mL de água destilada. Em seguida, adicionou-se 0,13 mL (1,5
mmol) de brometo de alila deixando-se sob agitação magnética por 10 minutos. Logo após,
adicionou-se 139 mg (0,375 mmol) de cloreto de cério heptahidratado deixando em
agitação por 30 minutos. Depois se acrescentou 0,5 mmol do correspondente aldeído (0,05
mL de benzaldeído, 0,06 mL de 3-metoxi-benzaldeído, 0,07 mL de heptanaldeído e 66 mg
de cinamaldeído), mantendo-se o sistema reacional sob forte agitação magnética por 12
horas.
Após 12 horas, neutralizou-se o meio reacional com 10 mL de solução aquosa de
HCl 2 M, até que a mistura reacional se tornasse límpida. Adicionou-se 1,0 mL da solução
padrão de CDCl3/anisol à reação e deixou-se em agitação intensa por alguns minutos. Em
seguida, recolheu-se a fase orgânica, transferindo-a para um tubo de RMN para análise por
RMN 1H.
O procedimento experimental descrito abaixo se refere ao aldeído 3-formilcromona:
Pesou-se 90 mg (0,75 mmol) de Sn em pó em um tubo de ensaio de fundo chato,
seguido pela adição de 2 mL de água destilada e 0,13 mL (1,5 mmol) de brometo de alila.
O sistema reacional permaneceu sob agitação magnética por 10 minutos. Logo, adicionouse 139 mg (0,375 mmol) de tricloreto de cério heptahidratado deixando em agitação por 30
minutos. Depois se adicionou 87 mg (0,5 mmol) de 3-formil-cromona e 0,2 mL do cosolvente dioxano, mantendo-se o sistema reacional sob forte agitação por 12 horas.
Após 12 horas, adicionou-se ao meio reacional 10 mL de solução aquosa de HCl 2
M, até que a mistura reacional se torna-se límpida. Adicionou-se 1,0 mL da solução padrão
98
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
de CDCl3/acetona e deixou-se em agitação intensa por alguns minutos. Após esse período,
recolheu-se a fase orgânica em um tubo de RMN para análise por RMN 1H.
Tabela 3.2 Reação de Barbier entre o brometo de alila com aldeídos aromáticos, alifáticos
e α,β-insaturados em meio aquoso.
Linha
Aldeído
Produto
O
Rendimento
%
OH
1
86
Benzaldeído
1-fenil-but-3-en-1-ol (46)
O
H3CO
OH
H3CO
2
60
3-metoxi-benzaldeído
1-(3-metoxi-fenil)-but-3-en-1-ol (47)
OH
O
3
30
4
4
Heptanal
Dec-1-en-4-ol (48)
OH
O
4
90
Cinamaldeído
1-fenil-hexa-1,5-dien-3-ol (49)
O
O
OH
O
5
50
O
O
3-formil-cromonaa
3-(1-hidroxi-but-3-enil)-cromen-4-one
(50)
Todas as reações foram agitadas por 15 horas e acidificada com 10 mL de HCl 2 M a) Foi
utilizado 0,2 mL de dioxano como co-solvente no sistema reacional.
99
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os dados de RMN para o 1-fenil-3-buten-1-ol (46) são:
OH
3
10
9
5
8
1
4
2
6
7
RMN 1H: 2,4-2,60ppm (m, 2H), 4,76ppm (t, 1H, J = 6,6 Hz), 5,10-5,25ppm (m, 2H), 5,755,91ppm (m, 1H), 7,25ppm-7,41ppm (m, 5H)
RMN
13
C: 43,73ppm (C2), 73,22ppm (C1), 118,3ppm (C4), 125,7ppm (C6 e C10),
127,5ppm (C8), 128,3ppm (C7 e C9), 134,4ppm, (C3), 143,8ppm (C5)
Os dados de RMN para o 1-(3-metoxifenil) -3-buten-1-ol (47) são:
OH
10
3
1
9
5
2
4
6
8
7
OCH3
11
RMN 1H: 2,42-2,62ppm (m, 2H), 3,82ppm (s, 3H), 4,6ppm (t, 1H, J = 7,5 Hz), 4,955,20ppm (m, 2H), 5,61-5,81ppm (m, 1H), 6,73ppm (ddd, 1H, Jorto = 8,25 Hz, Jmeta = 1,5
Hz), 6,82-6,85ppm (m, 2H), 7,17ppm (t, 1H, J = 8,1 Hz)
RMN 13C: 43,52ppm (C2), 54,99ppm (C11), 73,08ppm (C1), 111,1ppm e 112,7ppm (C6 e
C8), 117,9ppm (C4), 118,0ppm (C10), 129,2ppm (C3), 134,4ppm (C9), 145,5ppm (C5),
159,4ppm (C7)
100
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os dados de RMN para o dec-1-en-4-ol (48) são:
OH
RMN 1H: 0,9ppm (t, 3H), 1,20-1,70ppm (m, 10H), 2,10-2,20ppm (m, 2H), 3,67ppm
(quinteto, 1H), 5,09-5,10ppm (m, 2H), 5,78-598ppm (m, 2H),
Os dados de RMN para o (E)-1-fenilhexa-1,5-dien-3-ol (49) são:
OH
1
12
5
3
11
7
10
2
4
6
8
9
RMN 1H: 2,30-2,58ppm (m, 2H), 4,31-4.37ppm (m, 1H, Hz), 5,10-5,30ppm (m, 2H), 5,755,95ppm (m, 1H), 6,25ppm (dd, 1H, Jtrans = 15,9 Hz, 3J = 6 Hz), 6,60ppm (d, 1H, Jtrans =
15,9 Hz), 7,19ppm-7,58ppm (m, 5H)
RMN
13
C: 41,91ppm (C4), 71,65ppm (C3), 118,4ppm (C6), 126,4ppm (C8 e C12),
27,6ppm (C10), 128,5ppm (C9 e C11), 130,3ppm (C1), 131,5ppm (C2), 133,9ppm (C5),
136,5ppm (C7)
101
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Os dados de RMN para o 3-(1-hidroxibut-3-enil)-4H-cromen-4-one (50) são
O
OH
O
RMN 1H: 2,65ppm (dm, 2H), 4,75-4,80ppm (m, 1H), 5,10-5,21ppm (m, 2H), 5,75-5,95ppm
(m, 2H), 7,38-7,47ppm (m, 2H), 7,65-7,71ppm (m, 1H), 7,87ppm (s, 1H), 8,20ppm (dd,
1H, J = 1,8 Hz, J = 8,1 Hz)
3.6 Preparação do tetralilestanho (44)
Utilizaram-se, dois métodos experimentais baseados no pH reacional:
Método A: Preparou-se em um tubo de ensaio de fundo chato uma solução tampão de pH =
7, pela adição de 280 mg (2 mmol) de KH2PO4 e 170 mg (1 mmol) de K2HPO4 em 2 mL de
água destilada. Em seguida, adicionou-se 60 mg (0,5 mmol) de Sn em pó e 0,09 mL (1,0
mmol) de brometo de alila.
Método B: Preparou-se em um tubo de ensaio de fundo chato uma solução de pH = 12, pela
adição de 1,0 g de K2HPO4 em 2 mL de água destilada. Em seguida, adicionou-se 60 mg
(0,5 mmol) de estanho em pó e 0,09 mL (1,0 mmol) de brometo de alila.
Após adição dos reagentes, deixou-se a reação sob agitação por 12 horas, em ambos
métodos. Em seguida, adicionou-se 1 mL de CDCl3 ao meio reacional deixando sob
102
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
agitação vigorosa por 5 minutos. Depois se extraiu a fase orgânica e transferiu-se para um
tubo de RMN.
3.7 Preparação do dibrometo de dialilestanho (42)
Dois métodos experimentais foram propostos: Um em água destilada e outro em água
deuterada.
Método A: Pesou-se em um tubo de ensaio de fundo chato 60 mg (0,5 mmol) de Sn em pó.
Em seguida, adicionou-se 1 mL de água destilada e 0,09 mL (1,0 mmol) de brometo de
alila. Deixou-se o sistema reacional sob forte agitação magnética por 12 horas. Logo após
12 horas, adicionou-se 1 mL de CDCl3, deixando sob agitação por 5 minutos. Sendo a fase
orgânica extraída e recolhida no tubo de RMN.
Método B: Segue o mesmo procedimento para adição dos reagentes descritos no método A.
Porém, em vez de água destilada como solvente reacional, adicionou-se 1 mL de água
deuterada. A reação permaneceu sob forte agitação magnética por 12 horas. Após esse
tempo, transferiu-se toda mistura reacional para um tubo de RMN. Logo após análise,
devolveu-se a amostra ao tubo de ensaio e adicionou-se 1 mL de CDCl3, deixando sob forte
agitação por 5 minutos. Em seguida, extraiu-se a fase orgânica, transferindo-a para um tubo
de RMN.
3.8 Preparação do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de
dialilestanho (42)
Pesou-se em um tubo de ensaio de fundo chato 60 mg (0,05 mmol) de Sn em pó.
Em seguida, adicionou-se 1 mL de água destilada e 0,09 mL (1,0 mmol) de brometo de
alila. O meio reacional permaneceu sob forte agitação magnética por 4 horas. Em seguida,
103
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
adicionou-se 1,0 mL de CDCl3 e deixou-se em agitação intensa por 5 minutos. Recolheu-se
a fase orgânica, transferindo-a para um tubo de RMN.
3.9 Preparação das espécies alilestananas usando Sn granulado
Pesou-se em um tubo de fundo chato 60 mg (0,5 mmol) de Sn granulado. Em
seguida, adicionou-se 1 mL de água deuterada e 0,09 mL (1,0 mmol) de brometo de alila. O
sistema reacional foi mantido sob forte agitação magnética por um período de 2 horas e 30
minutos. Logo após, transferiu-se o meio reacional para um tubo de RMN. Sendo que após
análise de ressonância magnética nuclear, devolveu-se o meio reacional ao tubo de ensaio e
adicionou-se 1 mL de CDCl3 deixando sob forte agitação por 5 minutos. Em seguida,
extraiu-se a fase orgânica, transferido-a para um tubo de RMN.
3.10 Formação das espécies brometo de trialilestanho (43),
dibrometo de dialilestanho (42) e tribrometo de alilestanho (45)
a partir da espécie tetralilestanho (44).
Em um tubo de RMN contendo a espécie tetralilestanho em CDCl3, adicionou-se
lentamente gota-gota de HBr (aq), agitou-se e fez-se o RMN 119Sn.
3.11 Formação das espécies cloreto de trialilestanho, dicloreto de
dialilestanho e tricloreto de monoalilestanho a partir da espécie
tetralilestanho (44).
Com um tubo de RMN contendo a espécie tetralilestanho em CDCl3, adicionou-se
lentamente gota-gota de HCl (aq), agitou-se e fez-se o RMN.
104
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Tabela 3.3 Dados de RMN 1H e RMN 119Sn para as espécies alilestananas em CDCl3
Alilestananas
δ
1
H
( ppm )
do grupo CH2
δ
119
Sn
( ppm )
2
J (119Sn, 1H) Hz
SnCl3
Tricloreto de alilestanho
3,14
-2,8
121
3,3
-205
106
2,70
46
81
2,8
-23
77
2,29
58
69
2,4
9,3
68
1,91
-48
63
1,9
-79
63
SnBr3
Tribrometo de alilestanho (45)
SnCl2
2
Dicloreto de dialilestanho
SnBr2
2
Dibrometo de dialiestanho (42)
SnCl
3
Cloreto de trialilestanho
SnBr
3
Brometo de trialilestanho (43)
Sn
4
Tetralilestanho (44)
Tabela 3.4 Dados de RMN 1H e RMN 119Sn para as espécies alilestananas em D2O
Alilestananas
δ 1 ( ppm ) do grupo CH2 δ 119 ( ppm )
H
2
J (119Sn, 1H) Hz
Sn
SnBr2
2
2,4
-405 a -450*
123
2,2
-131
87
Dibrometo de dialilestanho (42)
SnBr
3
Brometo de trialilestanho (43)
* O deslocamento químico de RMN 119Sn da espécie dibrometo de dialilestanho em D2O variou na
faixa de -405 a -450ppm.
105
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
3.12 Procedimento experimental para a síntese do alil-fenilsulfeto (37)
S
Pesou-se em um balão de 125 mL 8,3 g (60 mmol) de K2CO3 seco. Em seguida,
adicionou-se 80 mL de CH2Cl2 anidro sob atmosfera de argônio. Posteriormente com
auxílio de seringa de 3 mL, adicionou-se 2,0 mL (20 mmol) de tiofenol e em seguida, 1,73
mL (20 mmol) de brometo de alila, deixando o sistema reacional sob agitação por 1 hora.
Depois se adicionou 3 mL (21 mmol) de trietilamina e manteve-se o sistema reacional sob
agitação por 3 horas. Após esse tempo, finalizou-se a reação com solução salina de NaCl e
extraiu-se a reação com CH2Cl2. Secou-se a fase orgânica com MgSO4 anidro, filtrou-se e
removeu-se todo solvente orgânico sob vácuo. Obteve-se 2,76g (92%) de um líquido
amarelo que apresentou os seguintes dados de RMN 1H: δ 3,56ppm (dt, 2H, 3J = 6,6 Hz, 4J
= 1,2 Hz), 5,07ppm (ddt, 1H, Jcis = 11,1 Hz, J = 1,5 Hz), 5,14ppm (dq, 1H, Jtrans = 16,8 Hz,
J = 1,5 Hz), 5,89ppm (ddt, 1H, 3J = 6,6Hz, Jtrans = 16,8 Hz, Jcis 11,1 Hz), 7,16-7,23ppm (m,
2H), 7,25-7,31ppm (m, 1H), 7,33-7,37ppm (m, 1H)
3.13 Procedimento experimental para a síntese de alil-fenilsulfona (38)
O
O
S
Em um balão de 100 mL contendo 50 mL de CH2Cl2, dissolveu-se 2,7 g (18 mmol)
de alil-fenil-sulfeto. Em seguida, adicionou-se a 0°C 6,21 g (36 mmol) de m-CPBA
106
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
deixando sob agitação intensa por 5 horas. Posteriormente, diluiu-se o meio reacional com
solução de Na2HCO3 e extraiu-se a reação com CH2Cl2. Secou-se a fase orgânica com
MgSO4 anidro e concentrou-se todo solvente a vácuo. Obteve-se 2,2 g (67%) de um líquido
amarelo que apresentou os seguintes dados de RMN1H: δ 3,81ppm (d, 2H, 3J = 7,5 Hz, J =
1,1 Hz), 5,14ppm (dq, 1H, Jtrans = 18,3 Hz, J = 1,2 Hz), 5,33ppm (ddt, 1H, Jcis = 11,1 Hz, J
= 1,2 Hz), 5,79ppm (ddt, 1H, 3J = 7,5 Hz, Jtrans = 18,3 Hz, Jcis = 11,1 Hz), 7,53-7,59ppm (m,
2H), 7,63-7,68ppm (m, 1H), 7,86-7,90ppm (m, 2H).
3.14 Procedimento experimental para a síntese de 3-bromo-1fenilsulfonil-1-propeno (39)
O
O
S
Br
Sob atmosfera de argônio, adicionou-se 2,18 g (12 mmol) de alil-fenil-sulfona em
um balão de 50 mL contendo 15 mL de CCl4 anidro. Em seguida, adicionou-se lentamente
0,62 mL (12 mmol) de Br2, deixando sob agitação vigorosa por aproximadamente 2 horas.
Logo em seguida, levou-se o balão reacional ao rotoevaporador e removeu-se todo
solvente. Após todo esse procedimento, resfriou-se o balão reacional a 0°C e adicionou-se
20 mL de THF anidro. Depois se adicionou um excesso de trietilamina deixando o sistema
reacional sob agitação por 3 horas. Após esse tempo, neutralizou-se o meio reacional com
20 mL de HCl 2 M e extraiu-se a fase orgânica três vezes com 30 mL de acetato de etila.
As fases orgânicas foram combinadas, secas com MgSO4 anidro e todo solvente removido a
vácuo. Obteve-se 2,3 g (75%) de um líquido amarelo que apresentou os seguintes dados de
RMN 1H: δ 4,01ppm (dd, 2H, 3J = 6,75 Hz, 4J = 1,35 Hz), 6,57ppm (dt, 1H, Jtrans = 14,7 Hz,
4
J = 1,35 Hz), 7,04ppm (dt, 1H, Jtrans = 14,7 Hz, 3J = 6,75 Hz), 7,54-7,69ppm (m, 3H), 7,89-
7,97ppm (m, 2H).
107
Dissertação de Mestrado
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Capítulo 4
108
Dissertação de Mestrado
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Conclusões
A reação de 4-bromocrotonato de etila mediada por estanho metálico na presença de
CeCl3.7H2O em água mostrou um alto grau de regiosseletividade dependendo do aldeído
utilizado. Para aldeídos aromáticos e alifáticos foi observada a seletividade na formação do
aduto α, enquanto para aldeídos α,β-insaturados somente o aduto γ.
Em termos de quimiosseletividade somente os produtos de adição 1,2 foram
observados para aldeídos α,β-insaturados, ainda mais apenas a função aldeído foi alilada na
molécula bifuncional 3-formil-cromona.
Os rendimentos observados nessas reações foram de baixos a moderados, sendo
necessário melhorar e entender o papel do sal de cério e do aldeído na regiosseletividade.
A reação de brometo de crotila mediada por estanho metálico na presença de CeCl3
7H2O em água levou exclusivamente ao aduto γ (41) em torno de 80% de rendimento.
Já a reação de brometo de crotila com benzaldeído em meio orgânico mediada por
estanho metálico na presença e ausência de Ce(III) precisar ser mais estudadas, porém
nesse meio reacional foi observada a formação dos adutos α (40) e γ (41).
A regio- e diastereosseletividade da reação realizada em dioxano é influenciada pelo
tempo reacional e uso de aditivos, sendo observada a variação na formação dos adutos α
(40) e γ (41) bem como na diastereosseletividade syn/anti do aduto γ (41). Nas reações com
dimetilsulfóxido e metanol foi observado somente a formação do aduto γ (41) com
diastereosseletividade syn/anti que variam ao longo da reação, sendo observado após 24
horas os diastereoisômeros na proporção de 1:1. Estes resultados indicam que existe uma
possível interconversão entre esse diastereoisômeros.
Na reação em acetonitrila acompanhada por RMN 1H foram testados vários ácidos
tais como HCl(aq) e TsOH. Esses ácidos influenciam na velocidade da reação, bem como na
regiosseletividade, onde foi observada a formação dos adutos α (40) e γ (41) somente na
presença de ácido p-toluenossulfônico e com diastereosseletividade syn/anti de 8:2. No
entanto, para HCl(aq) somente o aduto γ (41) foi observado na proporção 1:1 syn/anti.
109
Dissertação de Mestrado
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Os resultados obtidos para as reações com brometo de crotila em meio orgânico
foram bastante surpreendentes, pois mostraram a formação do aduto α (40) em curtos
intervalos de tempos. Estes dados também são importantes, pois indicam uma possível
isomerização do aduto α (40) no aduto γ (41). Estes resultados contradizem a literatura que
mostra que o aduto α só é formado após um longo tempo reacional através do rearranjo do
aduto γ. Além disso, o controle da quantidade de água é crucial para regiosseletividade α.
Os estudos computacionais das espécies crotilcério mostraram uma coordenação
preferencial η3. No entanto, estes resultados preliminares não explicam a regiosseletividade
observada em meio aquoso.
A reação de brometo de alila com aldeídos mediados por estanho metálico na
presença de CeCl3.7H2O em água apresentou resultados de moderados a bons.
Os estudos de RMN 1H e RMN 119Sn para a reação de brometo de alila mediada por
estanho em meio aquoso indicaram que diferentes espécies alilestanho são formadas no
decorrer da reação e que sua formação também é influenciada pelo pH do meio reacional.
As espécies observadas por RMN
1
H e RMN
119
Sn, em CDCl3 foram o
tetralilestanho (44) em 1,9ppm e -79ppm, o brometo de trialilestanho (43) em 2,4ppm e
9,7ppm e dibrometo de dialilestanho (42) em 2,8ppm e -23ppm respectivamente. Para as
espécies formadas em água deuterada foi observado o dibrometo de dialilestanho (42) em
2,5ppm e -450ppm e uma espécie em 2,2ppm e -131ppm que foi caracterizada como
brometo de trialilestanho (43).
A adição de HBr(aq) e HCl(aq) a uma solução de tetralilestanho permitiu a observação
e a caracterização de cinco espécies organoestanho do tipo (CH2=CHCH2)4-nSnXn.
110
Dissertação de Mestrado
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Perspectivas
Apesar da alta regiosseletividade observada na reação do tipo Barbier entre o 4bromocrotonato de etila e aldeídos aromáticos, alifáticos e α,β-insaturados mediada por
estanho na presença de CeCl3.7H2O em meio aquoso os rendimentos ainda precisam ser
melhorados através da otimização das condições reacionais. A
diferença na
regiosseletividade observada em relação ao aldeído utilizado precisar ser esclarecida, o que
requer um melhor entendimento do mecanismo da reação.
Ainda em relação à regiosseletividade, o efeito do solvente e do aditivo para as
reações envolvendo brometo de crotila e benzaldeído mediada por estanho precisam ser
estudadas. Alguns experimentos em solventes deuterados serão realizados para avaliar a o
papel do solvente e do aditivo nestas reações. A adição de ácidos como: HCl(aq) e TsOH
levaram a bons rendimentos e regiosseletividade nas reações. Por isso novos ácidos de
diferentes naturezas precisam ser investigados.
Além disso, essas reações necessitam ser realizadas em solventes orgânicos anidros,
bem como a adição controlada de água nestes solventes, para verificar a influência da água
na regiosseletividade α. O tempo reacional nestas reações foi determinante na formação dos
adutos, logo a reação deve ser investigada em tempos específicos, e ter a cinética
determinada.
Cálculos de energia dos regio- e diastereoisômeros serão realizados com o objetivo
determinar os compostos termodinamicamente mais estáveis, o que poderá auxiliar no
entendimento das interconversões observadas entre os isômeros.
Cálculos computacionais dos estados de transição para as possíveis espécies
crotilmetal envolvidas na regiosseletividade α devem ser realizados.
As reações envolvendo brometo de alila e aldeídos aromáticos, alifáticos e α,βinsaturados mediada por estanho na presença de CeCl3.7H2O em meio aquoso apresentaram
rendimentos de moderados a bons, e portanto, novas condições, assim como, outros
aldeídos serão estudados, visando não só um aumento dos rendimentos como também a
ampliação desta metodologia.
111
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
A síntese da espécie brometo de alilestanho (II) e sua caracterização por RMN 1H e
RMN
119
Sn também serão realizadas, visando confirmar as espécies alilestananas
observadas em D2O.
Estudos de RMN 1H e RMN
119
Sn serão realizados para a reação de brometo de
alila, estanho e benzaldeído para avaliar qual das espécies alilestananas é mais reativa
frente o benzaldeído.
Estudos de RMN 1H e RMN 119Sn serão realizados em D2O e meio orgânico para a
reação de estanho metálico com brometo de crotila e 4-bromocrotonato de etila com o
objetivo de caracterizar as espécies geradas e então melhor entender a regiosseletividade
observada.
112
Dissertação de Mestrado
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Capítulo 5
113
Dissertação de Mestrado
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65. a) Wang, Z., Miao, Q., Wang, Y., Jiang, J., Qiao, S., Zha, Z. Tetrahedron. 2005, 61,
2521-2527; b) Guo, X-Q., Liu, L., Chao, H., Hou, Y-Q., Tan, X-T. Tetrahedron.
2004, 60, 6129-6136; c) Raston, L. C., Peatt, A. C., Andrews, P. C. Tetrahedron
Lett. 2002, 43, 7541-7543.
66. Young, D. J., Cokley, T. M., Marshall, R. L., McCluskey, A. Tetrahedron Lett. 1996,
37, 1905-1908.
67. Farcasiu, D., Leu, R., Ream, P. J. J Chem. Soc., Perkin Trans. 2. 2001, 3, 427-432.
119
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Apêndice
(Espectros Selecionados de RMN)
120
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
O
O
Espectro 1 RMN 1H do aduto α (30) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
Espectro 2 RMN 13C do aduto α (30) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
121
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
O
O
Espectro 3 RMN 1H do aduto γ (31) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
Espectro 4 RMN 13C do aduto γ (31) da reação de benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
122
Dissertação de Mestrado
OH
Dimas J. P. Lima
O
O
OCH3
Espectro 5 RMN 1H do aduto α (34) da reação de 3-metoxi-benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila
Espectro 6 RMN 13C do aduto α (34) da reação de 3-metoxi-benzaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
123
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
O
O
Espectro 7 RMN 1H do aduto α (32) da reação de heptanal e 4-bromocrotonato de etila.
Espectro 8 RMN 13C do aduto α (32) da reação de heptanal e 4-bromocrotonato de etila.
124
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
O
O
Espectro 9 RMN 1H do aduto γ (35) da reação de cinamaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
Espectro 10 RMN 13C do aduto γ (35) da reação de heptanal e 4-bromocrotonato de etila.
125
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O
OH
O
O
O
Espectro 11 RMN 1H do aduto γ (36) da reação de 3-formil-cromona e 4-bromocrotonato de etila.
Espectro 12 RMN 13C do aduto γ (36) da reação de 3-formil-cromona e 4-bromocrotonato de etila.
126
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
O
O
Espectro 13 RMN 1H do aduto α (33) da reação de hidrocinamaldeído e 4-bromocrotonato de etila.
OH
Espectro 14 RMN 1H do aduto α (40) da reação de benzaldeído e brometo de crotila.
127
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
Espectro 15 RMN 1H do aduto γ (41) da reação de benzaldeído e brometo de crotila.
Espectro 16 RMN 13C do aduto γ (41) da reação de benzaldeído e brometo de crotila.
128
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
Espectro 17 RMN 1H do produto 46 da reação de benzaldeído e brometo de alila.
Espectro 18 RMN 13C do produto 46 da reação de benzaldeído e brometo de alila.
129
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
OCH3
11
Espectro 19 RMN 1H do produto 47 da reação de 3-metoxi-benzaldeído e brometo de alila.
Espectro 20 RMN 13C do produto 47 da reação de 3-metoxi-benzaldeído e brometo de alila.
130
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
OH
Espectro 21 RMN 1H do produto 49 da reação de cinamaldeído e brometo de alila.
Espectro 22 RMN 13C do produto 49 da reação de cinamaldeído e brometo de alila.
131
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O
OH
O
Espectro 23 RMN 1H do produto 50 da reação de 3-formil-cromona e brometo de alila.
S
Espectro 24 RMN 1H do produto 37 da reação de tiofenol e brometo de alila.
132
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
O
O
S
Espectro 25 RMN 1H do produto 38 da reação de oxidação do alil-fenil-sulfeto.
O
O
S
Br
Espectro 26 RMN 1H do produto 39 da reação de bromação do alil-fenil-sulfona.
133
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
Sn
4
Espectro 27 RMN 1H do tetralilestanho (44).
Espectro 28 RMN 119Sn do tetralilestanho (44).
134
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr2
2
Espectro 29 RMN 1H do dibrometo de dialilestanho (42).
Espectro 30 RMN 119Sn do dibrometo de dialilestanho (42).
135
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr
3
Sn
4
Espectro 31 RMN 1H do tetralilestanho (44) e brometo de trialilestanho (43).
SnBr
3
Sn
4
Espectro 32 RMN 119Sn do tetralilestanho (44) e brometo de trialilestanho (43).
136
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr
3
SnBr2
Sn
2
4
Espectro 33 RMN 1H do tetralilestanho (44), brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de
dialilestanho (42).
SnBr2
2
SnBr
Sn
3
4
Espectro 34 RMN
dialilestanho (42).
119
Sn do tetralilestanho (44), brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de
137
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr2
SnBr
2
3
Espectro 35 RMN 1H do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42).
SnBr
3
SnBr2
2
Espectro 36 RMN 119Sn do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42).
138
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr2
2
SnBr3
Espectro 37 RMN 1H do dibrometo de dialilestanho (42) e tribrometo de alilestanho (45).
SnBr2
2
SnBr3
Espectro 38 RMN 119Sn do dibrometo de dialilestanho (42) e tribrometo de alilestanho (45).
139
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr2
2
Espectro 39 RMN 1H do dibrometo de dialilestanho (42) em D2O.
Espectro 40 RMN 119Sn do dibrometo de dialilestanho (42) em D2O.
140
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnBr2
2
SnBr
3
Espectro 41 RMN 1H do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42) em D2O.
SnBr
3
SnBr2
2
Espectro 42 RMN 119Sn do brometo de trialilestanho (43) e dibrometo de dialilestanho (42) em D2O.
141
Dissertação de Mestrado
Dimas J. P. Lima
SnCl
Sn
3
4
SnCl2
2
Espectro 43 RMN 1H do tetralilestanho (44), cloreto de trialilestanho e dicloreto de dialilestanho.
SnCl
3
Sn
4
SnCl2
2
Espectro 44 RMN 119Sn do tetralilestanho (44), cloreto de trialilestanho e dicloreto de dialilestanho.
142