Síntese, caracterização e estudo conformacional da 4-hidroxichalcona

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Orgânica

Autores

Kerek, A.L. (LESCAM/PPGQA/UEPG) ; Rozada, T.C. (DEQUIM/UEPG) ; Fiorin, B.C. (LESCAM/DEQUIM/UEPG)

Resumo

O objetivo do trabalho foi a síntese, caracterização e o estudo conformacional da 4-hidroxichalcona. A referida chalcona foi obtida através de uma reação de Claisen-Schmidt. O produto foi devidamente caracterizado pelas espectroscopias de IV e RMN, sendo que esta última técnica foi de extrema importância para verificar a presença da dupla ligação vinílica formada na reação e para determinar a configuração trans da mesma. Paralelo as atividades experimentais, foram realizados cálculos teóricos para a determinação do equilíbrio conformacional. A estrutura s-cis (89%), apresentou uma menor energia em relação ao outro confôrmero obtido, ou seja, um maior efeito estabilizante, o qual foi observado pelos cálculos de NBO (505,34 kcal mol^-1), resultante da sua planaridade.

Palavras chaves

Chalcona; RMN; Cálculo teórico

Introdução

As chalconas, com estrutura geral 1,3-difenil-2-propen-1-ona (PATIL et al. 2009), são cetonas α,β-insaturadas, que estão presentes nas principais estruturas dos vegetais, como raízes, folhas e flores e são precursores naturais dos flavonoides. Sinteticamente, é possível a obtenção de chalconas com diversos substituintes visando adquirir compostos com propriedades de interesse farmacológico, como por exemplo, as atividades antimicrobiana, antifúngica, antimalárica, antiviral, anti-inflamatória e anticâncer (GAONKAR; VIGNESH, 2017). Existem diferentes métodos para a obtenção de chalconas através de rotas sintéticas, sendo a mais comum a condensação de Claisen-Schmidt, com catálise homogênea ácida ou básica. Após a síntese, os produtos são caracterizados e analisados para a verificação da pureza do composto, bem como suas características e possíveis aplicabilidades (SINGH et al. 2014). As caracterizações mais comuns são as Espectroscopias no Infravermelho com Transformada de Fourier (IV) e a Ressonância Magnética Nuclear de ¹H e ¹³C (RMN). As análises de atividade antioxidante, antibacteriana, antifúngica e anticâncer são as aplicações mais visadas (ROZMER; PERJÉSI, 2016). São realizados também cálculos teóricos das chalconas, como estudos utilizando a teoria do funcional da densidade (DFT), que fornece bons resultados para explicar propriedades eletrônicas e estruturais, as quais podem-se destacar o estudo conformacional, momento de dipolo, vibrações moleculares, entre outras. Esses dados podem ser correlacionados com os resultados obtidos experimentalmente (ARSHAD et al. 2017; JAGADEESH et al. 2015). Com isso, o intuito deste trabalho foi a síntese, caracterização e estudo conformacional da 4-hidroxichalcona.

Material e métodos

Primeiramente foi realizada a síntese da 4-hidroxichalcona pelo método de Claisen-Schmidt, com catálise homogênea básica, utilizando uma solução 40% de hidróxido de sódio. Adicionou-se a um balão de fundo redondo, o 4- hidroxibenzaldeído (0,01 mol), a acetofenona (0,01 mol), 10 mL de metanol e o catalisador. A mistura reacional foi mantida sob agitação a temperatura ambiente, por um período de 24 h, conforme a metodologia descrita por Yazdan et al. (2014). Realizou-se a caracterização por RMN de ¹H, no espectrômetro de ressonância magnética nuclear- Bruker 400MHz, AVANCE III, utilizando-se aproximadamente 20 mg do composto em CDCl₃, com tetrametilsilano (TMS) como referência interna e temperatura da probe mantida próxima de 25 °C. Já a análise de IV, foi realizada no espectrômetro Shimadzu FT-IR Prestige-21, com as amostras sendo preparadas em pastilha de brometo de potássio (KBr) e as condições de operação do equipamento foram de 64 scans, resolução de 4 cm^-1 e a faixa analisada foi de 400-4000 cm^-1. Além disso, realizou-se cálculos teóricos para obtenção do equilíbrio conformacional, para isso utilizou-se um computador com ambiente de trabalho Linux. Os cálculos de scan, otimização e frequência foram adquiridos utilizando o pacote de programas Gaussian 09 (FRISCH et al. 2010) e os cálculos de orbitais naturais de ligação (NBO) foram realizados com o programa NBO 5.9 (GLENDENING, et al. 2009), com o nível de teoria M06-2X/6- 311G++(2d,2p), para os cálculos de otimização e frequência.

Resultado e discussão

Foram realizadas as caracterizações de IV e RMN de ¹H. Pelo IV observou-se a presença de bandas em 1650 e 1611 cm^-1, relacionadas as ligações C=O e C=C, respectivamente (Figura 01.A). Através do espectro de RMN, foi possível analisar a estereoquímica da 4- hidroxichalcona no que diz respeito a ligação dupla vinílica. Verificou-se um sinal, na forma de um dupleto, com δ=7,80 ppm proveniente do hidrogênio vinílico α-carbonílico e com constante de acoplamento J_HαHβ de 15,66 Hz. Observou-se outro sinal, também como um dupleto, com δ=7,44 ppm, que corresponde ao hidrogênio vinílico β-carbonílico e com a constante de acoplamento J_HβHα de 15,65 Hz, conforme mostrado na Figura 01.B. Esses valores vão de acordo com os descritos na literatura para chalconas, caracterizando um valor comum para acoplamento trans próton-próton pela ligação dupla (HASAN et al. 2005; PAVIA et al. 2010). O rendimento final da síntese foi de 35,18%. Com relação ao estudo conformacional, foram encontradas duas estruturas de mínimo de energia para a chalcona em estudo (Figura 02). A estrutura com configuração s-cis (A), foi a mais estável, com uma população de 89% no equilíbrio, enquanto a estrutura s-trans (B) apresentou uma variação de energia de 1,24 kcal mol-1, em relação ao outro confôrmero, representando uma população de 11%. A maior estabilidade da conformação s-cis pode ser explicada pela maior planaridade da molécula. Essa característica proporciona uma maior interação orbital do tipo π→π* conforme pode ser avaliado pelas análises de NBO, onde a conformação s-cis apresentou maior efeito estabilizante do que a conformação s-trans (505,34 e 494,91 kcal mol-1, respectivamente) ao considerar esse tipo de interação orbital.

FONTE: Os Autores.

Conclusões

Com o procedimento adotado foi possível a obtenção da 4-hidroxichalcona, sendo sua estrutura confirmada pelas análises espectroscópicas. Foi possível verificar com os cálculos teóricos as geometrias envolvidas no equilíbrio conformacional, sendo a estrutura s-cis a de menor energia. A maior estabilidade na estrutura s-cis, encontrada pelo cálculo de NBO, se deve a sua maior planaridade em relação ao confôrmero s-trans.

Agradecimentos

Agradeço primeiramente ao LEsCaM pelo apoio e ajuda na realização do trabalho, ao CNPq, a CAPES e a Fundação Araucária pelo fomento à pesquisa, e a UEPG por toda a estrutura disponibilizada.

Referências

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