Síntese de chalconas empregando bentonita e radiação de micro-ondas

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Verde

Autores

Rosa, M.F. (UNIOESTE) ; Alves, T.K. (UNIOESTE) ; Tobias, M.D. (UNIOESTE) ; Lobo, V.S. (UTFPR/TOLEDO)

Resumo

As chalconas são compostos naturais amplamente encontradas na natureza. Devido ao amplo espectro de atividades biológicas que apresentam as chalconas são alvo de vários estudos de isolamento, identificação e investigação de propriedades biológicas, sendo compostos de grande interesse químico e farmacológico. A principal metodologia sintética das chalconas é a reação de Claisen-Schmidt uma reação de condensação aldólica em meio básico. Este trabalho relata a síntese de chalconas sem a utilização de solventes e bases fortes empregando somente um suporte sólido (bentonita) e aquecimento por radiação de micro-ondas. Os resultados até o momento são animadores obtendo-se rendimentos comparáveis àqueles obtidos pelo método convencional, porém em tempo muito menor e sem a utilização de solventes.

Palavras chaves

química verde; produtos naturais; benzilidenoacetofenonas

Introdução

O desenvolvimento de metodologias sintéticas que reduzam o volume de solventes, a formação de produtos laterais e o tempo reacional é um dos objetivos da Química Verde. Na Química Orgânica as reações comumente são realizadas na presença de um solvente, calor, e geralmente demandam tempos elevados que a reação ocorra com rendimentos razoáveis, e não é incomum a obtenção de vários produtos provenientes de reações laterais. A partir da década de 80, com os artigos pioneiros de Gedye et al. (1986) e Giguere et al. (1986), que utilizaram fornos de micro-ondas domésticos para a irradiação, o número de trabalhos que utilizam esta radiação eletromagnética em síntese orgânica cresceu quase exponencialmente, e uma das áreas que mais tem se beneficiado com a utilização da radiação de micro- ondas é a síntese orgânica (Wathey et al., 2002; Bougrin et al., 2005; Mavandadi et al., 2006). A conciliação de catalisadores sólidos e radiação de micro-ondas já é um fato bem estabelecido na Química Orgânica, e alguns artigos de revisão podem ser encontrados na literatura (Varma, 2002; Nagendrappa, 2011). As benzilidenoacetofenonas (1,3-difenil-prop-2-enonas), mais conhecidas como chalconas, são compostos comumente encontrados na natureza, e podem ser obtidas sinteticamente pela reação de condensação aldólica de Claisen-Schmidt (Figura 1). O interesse por essa família de compostos advém dos muitos relatos na literatura sobre a sua atividade biológica (Singh et al., 2014; Mathew et al. 2014; Mello et al., 2018; Tajuddeen et al., 2018; Karimi-Sales et al., 2018). Este trabalha relata o emprego de radiação de micro-ondas e bentonita, como suporte sólido de caráter básico, para a síntese de chalconas por métodos ambientalmente amigáveis, sem o uso de solventes.

Material e métodos

Acetofenona, 4-aminoacetofenona, 4-dimetilaminobenzaldeído e 4- nitrobenzaldeído e bentonita, todos grau P.A., foram fornecidos pela da Sigma-Aldrich. Benzaldeído, hexano e clorofórmio, todos grau P. A., foram fornecidos pela Neon. O forno de micro-ondas utilizado neste estudo foi um modelo doméstico da marca Esmaltec de 700 W de potência. As reações foram realizadas em béquer misturando-se intimamente, com auxílio de um bastão de vidro, os reagentes e a bentonita. Em seguida a mistura foi submetida à radiação de micro-ondas por 4 minutos na potência máxima do forno de micro-ondas. Após o resfriamento do béquer foram adicionados 10 mL de clorofórmio, e o sólido foi submetido a banho ultrassônico por 15 min. Em seguida a solução foi filtrada, para separação do catalisador sólido, e o solvente extraído por destilação à pressão reduzida (rotaevaporador). O produto final foi submetido a CCD (hexano-acetato de etila 1:1) para verificação da pureza, e quando necessário, submetido a cromatografia em coluna para isolamento do produto de interesse. A caracterização do produto foi feita por infravermelho e os rendimentos calculados.

Resultado e discussão

Até o momento foram sintetizados seis derivados chalcônicos tendo substituintes doadores de carga na porção cetônica e doadores e retiradores de carga na porção aldeídica, e os rendimentos calculados estão apresentados na Tabela 1. Tabela 1 A escolha dos substituintes, tanto na estrutura da cetona quanto na do benzaldeído, teve como premissa o comportamento eletrônico dos mesmos. Assim foram utilizados grupamentos doadores de carga (NH2 e N(CH3)2), retiradores de carga (NO2) e grupos sem ambas características (H). O objetivo era se avaliar se estes substituintes possuíam efeito sobre o rendimento da reação. O que se observa experimentalmente é que nos derivados que não possuíam substituinte na porção cetônica (1 a 3) os rendimentos obtidos foram inferiores em relação aos relatados na literatura. Por outro lado, quando a porção cetônica possuía substituinte doador de carga (4 a 6) os rendimentos obtidos foram iguais ou ligeiramente superiores aos relatados na literatura. A princípio este resultado surpreende, pois se esperaria que a presença de um grupo elétron-doador na estrutura iria diminuir a acidez do próton - cetônico, porém este efeito pode ter sido suplantado pelo efeito de conjugação que o grupamento NH2 introduz na estrutura mesomérica estendendo a conjugação do sistema. Não foi claramente observado a influência do substituinte na porção aldeídica da estrutura, pois se este fosse o fator preponderante os rendimentos dos derivados 1 e 4 deveriam ser comparáveis, o que não verificado. Novos derivados serão sintetizados empregando-se um substituinte retirador de carga (F) na porção cetônica, verificando-se qual o efeito deste substituinte na reação. As condições reacionais serão otimizadas tendo-se como parâmetros, tempo de aquecimento e potência do forno.

Reação de condensação aldólica de Claisen-Schmidt clássica


Comparação dos rendimentos obtidos neste trabalho e os descritos na literatura

Conclusões

O método de síntese de chalconas empregando-se bentonita e aquecimento por micro-ondas na ausência de solventes mostrou-se promissor como uma metodologia sintética ambientalmente amigável para esta classe de compostos. Maiores estudos devem ser realizados no que concerne ao tempo reacional, potência da radiação e o emprego de outros catalisadores sólidos, ou modificação química do por ora empregado.

Agradecimentos

T. K. Alves agradece ao CNPq ao auxílio financeiro na forma de bolsa de iniciação científica. M. F. Rosa agradece ao PROAP/CAPES o auxílio finaceiro.

Referências

Bougrin, K. et al. Microwave-assisted solvent-free heterocyclic chemistry. J. Photochem. Photobiol. C, vol. 6, pp. 139-167, 2005.
Gedye, R. et al. The use of microwave ovens for rapid organic synthesis. Tetrahedron Lett. (1986), 27, 279.
Giguere, R. J. et al. Application of commercial microwave ovens to organic synthesis. Tetrahedron Lett. (1986) 27, 4945.
Karimi-Sales, E.; Mohaddes, G.; Alipour, M. R. Chalcones as putative hepatoprotective agents: preclinical evidence and molecular mechanisms. Pharmacol. Res. (2018), 129, 177.
Loupy, A. Solvent-free microwave organic synthesis as an efficient procedure for green chemistry. C. R. Chimie (2004), 7, 103.
Mathew, B. et al. Heteroaryl chalcones: mini review about their therapeutic voyage. Biomed. Prev. Nutriton (2014), 4, 451.
Mavandadi, F. & Pilotti, A. The impact of microwave-assisted organic synthesis in drug discovery. DDT, vol. 11, pp. 165-174, 2006.
Mello, M. V. P. et al. A comprehensive review of chalcone derivatives as antileishmanial agents. Eur. J. Med. Chem. (2018), 150, 920.
Nagendrappa, G. Organic synthesis using clay and clay-supported catalysis. Appl; Clay Sci. (2011), 53, 106.
Navarini, A. L. F. et al. Hydroxychalcones induce apoptosis in B16-F10 melanoma cells via GSH and ATP depletion. Eur. J. Med. Chem. (2009), 44, 1630.
Singh, P.; Anand, A.; Kumar, V. Recent developments in biological activities of chalcones: a mini review. Eur. J. Med. Chem. (2014), 85, 758;
Tajuddeen, N. et al. The chemotherapeutic potential chalcones against leishmaniases: a review. Int. J. Antimicrob. Agents (2018), 51, 311.
Varma, R. Clay and clay-supported reagentes in organic synthesis. Tetrahedron, (2002), 58, 1235.