D. Portorfa 044/CFM/99

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

QMC 5510

RELATÓRIO DE ESTAGIO CURRICULAR

ESTUDOS VISANDO A SÍNTESE DE FEROMÔNIOS

DE FORMIGAS ATRAVÉS DA REAÇÃO DE

BAYLIS-HILLMAN

ALUNO: LUCIANO FERNANDES

ORIENTADOR: Prof. MARCUS CESAR MANDOLESI SA

FLORIANÓPOLIS, DEZEMBRO DE 1999

TCC UFSC QMC 0058 ELI BSCFM

SUMARIO

1 -RESUMO 2

2-INTRODUÇÃO 3

2. 1-FEROMÔNIOS 3

2.2- MANICONA E OUTROS FEROMONIOS DE FORMIGAS 5

2.3- REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN 7

ESQUEMA 1 7

3- OBJETIVOS 9

4- RESULTADOS E DISCUSSÃO 10

ESQUEMA 2 10

ESQUEMA 3 11

ESQUEMA 4 12

ESQUEMA 5 13

5- PARTE EXPERIMENTAL 15

5.1 -REAGENTES E INSTRUMENTAÇÃO 15

5.2- PROCEDIMENTO GERAL PARA AS REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN 15

5.2.1- Síntese de 3-Hidroxi-2-metilenobutanoato de Metila 12 16

Utilizando-se Cu (Ac) 2, ZnBr2 e AlC1 3: 16

5.2.2- Reações de Controle na Presença e na Ausência de Cu(A02: 17

5.2.3- Preparação de 3-Hidroxi-2-metileno-3-(2-naftil)-propanoato de Met -da 13- 17

5.2.4- Preparação do 2-Metilbutiraldeido:33 18

5.2.5- Preparação do 3-Hidroxi-2-metileno-4-metilhexanoato de Melia 14- 19

6- CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS 20

7- REFERÊNCIAS 21

2

1- RESUMO

Através de reações de Baylis-Hillman utilizando como reagentes acrilato de

metila e aldeidos, procurou-se desenvolver uma nova metodologia para esta reação,

utilizando-se metais como ácidos de Lewis, tais como ZnBr2, Cu(Ac)2 e AlC13 . Esta

metodologia está sendo empregada como urna etapa na rota de síntese de alguns

feromônios de formigas. Neste trabalho descreve-se a síntese de alguns produtos da

reação de acrilato de metila com acetaldeido, 2-naftaldeído e com 2-metilbutiraldeido.

Esta última reação descrita é feita com o objetivo de futuramente utilizá-la como uma

etapa na síntese dos feromonios manicona 4 e ácido 2,4-dimetil-2-hexenóico 9.

SEMIOQUiMICOS

FEROMÔNIOS ALELOQUiMICOS

- SEXUAL - AGREGAÇÃO - DISPERSA0 - ALARME - TERRITORIALIDADE - TRILHA - OVIPOSIÇÃO - OUTROS

ALOWNIOS CAIROMONIOS

COMPORTAMENTO: S INOMÔN I OS

3

2-INTRODUÇÃO

2.1-FEROMÔNIOS

Feromônios [do grego pherein (= transferência) + hormon (=excitar)} são

substâncias excretadas por organismos vivos e detectadas por outros individuos da

mesma espécie, produzindo mudanças de comportamento especificas. 1 Estes compostos,

portanto, atuam na comunicação intraespecifica (entre membros de uma mesma espécie).

Como exemplos, podem ser citados os feromônios sexuais (provocam a atração entre

macho e fêmea), os feromônios de alarme (produzem estado de alerta pela aproximação

de algum predador natural) e os feromônios de trilha e oviposição (demarcam,

respectivamente, o caminho até uma fonte de alimentos e o local onde os ovos foram

depositados).

Já as substâncias químicas empregadas na comunicação entre espécies

diferentes (interespecificas) são chamadas de alomônios (favorecem a espécie emissora),

cairomônios (favorecem a espécie receptora) e sinomônios (ambas são favorecidas). Os

alomônios geralmente são compostos utilizados para a defesa da espécie, enquanto os

cairomônios são as substâncias produzidas por uma presa e que são percebidas pelo

predador. 1 ' 2 Estas substâncias químicas utilizadas para a comunicação (ferombnios,

alombnios, cairomônios, etc.) são denominadas genericamente por semioquimicos [do

grego semion (= marca ou sinal)] e estão apresentadas na Figure 1. 1.2

Figura 1

O comportamento sexual dos animais e insetos, em especial a atração

exercida pelas fêmeas sobre os machos de uma mesma espécie, sempre despertou a

H3C.„

CH3

2 EXO-BREVICOMINA Figura 2

3 PERIPLANONA-E

OH

BOMBICOL

4

curiosidade de pesquisadores das mais diversas areas do conhecimento. O interesse

científico pela comunicação olfativa evidenciou-se na década de 50, através do

isolamento e identificação química do primeiro feromônio sexual de inseto." Em um

trabalho realizado ao longo de vinte anos e utilizando milhares de insetos para este fim,

os pesquisadores extraíram cerca de 12 mg de um feromônio da mariposa do bicho-da-

seda Bombyx mor. A substância foi identificada como sendo o álcool olefínico aquiral 1

(bombicol, Figura 2), e é produzida pela mariposa-fêmea para atrair os machos para o

acasalamento.

No final da década de 60 foram isolados e identificados os primeiros

feromonios quirais, como por exemplo o acetal cíclico 2 (exo-brevicomina, Figura 2),

feromônio de agregação do besouro Dendroctonus brevicomis. Desde então, centenas de

feromonios têm sido isolados e caracterizados, com estruturas que vão desde álcoois e

hidrocarbonetos aquirais, até compostos polifuncionais mais complexos, como a

periplanona-E, feromônio sexual da barata Peripianeta americana (3, Figura 2)."

Além de promover uma melhor compreensão dos mecanismos de

comunicação entre os insetos, o interesse crescente pelo estudo dos feromônios

possibilita outras aplicações interessantes. A classificação taxonômica de várias espécies

(em gênero, família, etc.) tem sido revisada, tomando-se por base a produção de

semioquimicos da espécie. Além disso, a aplicação de feromonios na agricultura, seja

como forma de monitoramento populacional ou em armadilhas de captura de insetos, é

hoje uma realidade cada vez maior na busca por formas racionais de controle de

pragas. 2.3

Entretanto, a grande dificuldade no estudo de feromônios (isolamento,

identificação e aplicações especificas) reside no fato de que essas substâncias naturais

são produzidas pelos organismos em quantidades extremamente baixas e junto com

vários outros compostos inativos, mas quimicamente semelhantes. Além disso, na maioria

dos casos os feromônios são substâncias voláteis de difícil manipulação. 3 Técnicas

analíticas sofisticadas têm sido empregadas para determinar a estrutura de vários

OH

O o

4 MANICONA 5 HOMOMANICONA

o

o

6 BISOMOMANICONA

S

feromônios em escala de nanogramas, destacando-se a cromatografia a gas acoplada a

outros instrumentos (espectrômetro de massas, infravermelho e ultravioleta).

A síntese de feromônios em laboratório é hoje uma area em expansão na

Química Orgânica, permitindo não so a caracterização total dos feromônios naturais

isolados (através da comparação de propriedades físicas e químicas conhecidas), mas

também fornecendo material em quantidades suficientes para estudos entomológicos e na

agricultura. 1-3

2.2 - MANICONA E OUTROS FEROMÔNIOS DE FORMIGAS

As secreções provenientes das glândulas mandibulares de formigas são

ricas em feromônios. Estes compostos voláteis têm um papel importante nos

comportamentos de alarme e defesa de várias espécies de formigas. A composição

química dessas glândulas é especifica para cada espécie, e muitas vezes pode ser

utilizada para distinguir espécies similares morfologicamente. 4

A formiga Manica rubida Latr. (Hymenoptera: Formicidae, Myrmicinae) tem

sido classificada no gênero Myrmica durante muito tempo. Contudo, as secreções das

glândulas mandibulares de M. rubida possuem odor significantemente diferente daquele

proveniente das glândulas de outras espécies de Myrmica. Dessa forma, investigações

detalhadas recentes suportam a mudança do gênero Myrmica para o gênero Manica.

Figura 3

7 NORMANICONA

8 9

Para a elucidação estrutural dos constituintes da glândula mandibular de M

rubida, várias cabeças da espécie foram cortadas e as glândulas foram isoladas e

analisadas por técnicas de cromatografia a gas e espectrometria de massas. Deste

estudo, quatro cetonas a,13-insaturadas 4-7 foram identificadas, 4 sendo a manicona 4 a

substância encontrada em maior proporção (Figura 3). Outros compostos também foram

6

identificados em menor proporção, como as cetonas 8 (R = H, CH3, C2H5), acetaldeido,

isobutiraldeido, acetona, álcool benzine° e isopentanal, entre outros. Técnicas de micro-

derivatizações associadas â síntese enantiosseletiva da manicona 4 confirmaram a

estrutura proposta e a configuração absoluta do carbono metinico como sendo (S) (Figura 3) . 4-1 6

É interessante destacar que o ácido 2,4-dimetil-2-hexenóico 9 (Figura 3),

contendo estrutura similar â manicona 4, é um dos principais constituintes das glândulas

mandibulares de algumas espécies de formigas-carpinteiras do gênero Camponotus,

diferindo, portanto, do gênero Manica 17 O ácido a,3-insaturado 9 é produzido pelas

formigas-macho e é um dos componentes principais do feromônio responsável pelo vôo

de acasalamento entre machos e fêmeas. Dentre as cinco espécies de formigas do

gênero Camponotus estudadas, somente duas produzem o ácido 9 (C. rasilis e C.

nearcticus), além de outros compostos como 6-metilsalicilato de etila e antranilato de

meti la (Tabela 1). 17 A síntese em laboratório do ácido 2,4-dimetil-2-hexenóico 9 confirmou

a estrutura proposta, possuindo estereoquimica da dupla ligação (E) e a configuração

absoluta do centro estereogênico como sendo (S) (Figura 3). 12-18

Tabela 1: substâncias voláteis das glândulas mandibulares de machos da espécie Camponotus.

ESPÉCIE 9 6-MSM AM

C. nearcticus + ++ +

C. rasilis + -- ++

C. subbarbatus ++ --

C. noveboracensis -- ++ --

C. pennsylvanicus -- ++ -- (++: componente majoritário; +: componente secundário; não detectado; 6-MSM: 6-metil

salicilato de metila; AM: antranilato de metila)17

o OR

OR 11.

0

, NR3

10

0 - 41.-) R'3N OR

L4,0

H)LR"

7

2.3- REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN

A formação de ligações carbono-carbono é uma das operações sintéticas

mais importantes em Química Orgânica, sendo a responsável pela construção do

esqueleto carbônico de qualquer composto a ser sintetizado. Geralmente essas reações

requerem a intermediação de espécies carbaniônicas ou organometalicas, na presença

de um carbono eletrofilico.

Uma notável exceção a esta regra é a reação de Baylis-Hillman, envolvendo

um composto carbonilado a,p-insaturado e urn aldeido, e catalisada por uma amina

terciária fortemente nucleofilica, como 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano (DABC0). 19-32 A

reação de Baylis-Hillman produz derivados de acrilatos densamente funcionalizados (10),

a partir de reagentes simples, baratos e sob condições brandas (Esquema 1). A reação

também apresenta alta versatilidade, podendo-se utilizar outros alcenos ativados (como

acrilonitrila, cetonas a,3-insaturadas, etc.) e outros eletrófilos (detonas, 'minas, etc.).

Todos estes fatores elevaram a reação de Baylis-Hillman a uma categoria de destaque na

Síntese Orgânica, evidenciado pelo grande número de reviews19-21 e publicações22-32 na

última década descrevendo aspectos importantes desta reação, e também pela utilização

dos hidroxiacrilatos 10 como intermediários na síntese de Produtos Naturais e outras

substâncias de importância biológica. A possibilidade de resolução química e enzimática

do centro estereogenico carbinálico em 10 expande ainda mais a versatilidade dos adutos

de Baylis-Hillman como intermediários sintéticos. 32

ESQUEMA 1

Entretanto, um problema comum associado as reações de Baylis-Hillman diz

respeito aos tempos de reação reportados, que podem variar de várias horas até dias ou

mesmo semanas. Dentre os eletráfilos pouco reativos estão vários substratos

importantes, como detonas, aldeidos alifaticos ramificados, aldeidos aromáticos ricos em

8

elétrons, etc., causando com isso tempos de reação tediosos, possibilidade de formação

de produtos secundários e menores rendimentos.

Devido à importância sintética da reação de Baylis-Hillman, numerosos

esforços buscando condições que acelerem a reação têm sido relatados. Estes estudos

passam necessariamente pelo melhor entendimento dos mecanismos de reação

envolvidos e incluem várias mudanças nas condições reacionais, como concentração dos

reagentes, efeito de solventes, temperatura e pressão, utilização de outros catalisadores,

aplicação de técnicas de ultra-som, micro-ondas e alta pressão. 19-29 Apesar de induzirem

a aceleração da reação, esses métodos geralmente apresentam alguma desvantagem

associada, como menores rendimentos, pouca generalidade e reagentes e condições

pouco acessíveis.

0 mecanismo proposto para a reação de Baylis-Hillman passa pela

formação de um intermediário zwiteriônico 11 (Esquema 1), e é considerada a etapa lenta

do processo. Este fato leva a postular que qualquer espécie que produza uma ativação no

carbono carbonflico do eletrófilo, exerça uma maior aproximação entre acrilato e eletrófilo

e estabilize o intermediário 11 deve induzir uma aceleração da reação. Apesar de ácidos

de Lewis preencherem estes requisitos, 6 surpreendente constatar que a utilização de

metais como espécies aceptoras de elétrons em reações de Baylis Hillman foi

negligenciada até bem recentemente. Em principio, a presença de uma base nitrogenada

co-existindo com um ácido de Lewis poderia levar à formação de um complexo amina-

ácido de Lewis e assim provocar uma desaceleração na reação, pois o ácido de Lewis

estaria desativado e restaria menos amina disponível para a catálise. Entretanto, a

utilização de Lantanideos como aceleradores da reação mostrou que este processo pode

ser viável, graças ao caráter oxofílico dos Lantanídeos e à sua capacidade de aceitar

múltiplas coordenações, podendo se coordenar com DABCO e ainda manter um caráter

de espécie aceptora de elétrons. 25

Uma outra constatação importante envolvendo a reação de Baylis-Hillman

está relacionada ao seu emprego ainda bastante reduzido na síntese de feromônios. 26.27

A grande maioria dos feromônios são substâncias contendo funções oxigenadas (álcoois,

cetonas, ésteres), 1 que poderiam ser obtidas através de manipulações seletivas sobre a

molécula polifuncional 10. De fato, metodologias envolvendo transformações como a

redução do grupo carboxilato e da dupla ligação, sustituições nucleofilicas e adição de

Michael têm sido desenvolvidas, 19-22,26-31 e um campo de aplicações ainda vasto está para

ser explorado.

9

3- OBJETIVOS

- Desenvolver novas metodologias visando a aceleração das reações de

Baylis-Hillman, principalmente através do emprego de ácidos de Lewis;

- Aplicar esta metodologia na síntese de alguns feromônios de formigas,

como o ácido 2,4-dimetil-2-hexendico 9 e a manicona 4 (Figura 3).

10

4- RESULTADOS E DISCUSSÃO

Uma rota de síntese proposta para a produção de ferombnios, é utilizando

reações de Baylis-Hillman. Um dos muitos feromõnios possíveis de serem sintetizados

desta forma é o ácido 2,4-dimetil-2-hexenoico 9, partindo de acrilato de metila e reagindo

com 2-metilbutiraldeido, o qual é preparado a partir da oxidação do álcool 2-metilbutanol,

conforme apresentado no Esquema 2.

O O HO O DABCO

rILOCH3 klETAL

14

[H] KOH 0

ffi.).L OH

9 ESQUEMA 2

Através da literatura, obtivemos a informagão de que a reação típica de

Baylis-Hillman, utilizando aldeídos substituidos na posição a-, deve levar em torno de

semanas para reagir. Resolvemos então utilizar alguns metais na forma de ácido de

Lewis, na tentativa de diminuir este tempo de reação, tornando desta forma a rota de

síntese proposta mais atrativa para fins da preparação de feromõnios.

Foram escolhidas reações-modelo, utilizando-se acrilato de metila e

acetaldeido com catálise de DABCO e na presença de ZnBr2, AlC13 e Cu(Ac)2. (Esquema

3). Conforme descrito na literatura, 19-21 esta reação (na ausência de ácidos de Lewis) é

completada após sete dias, com um rendimento de 95%. Fizemos então três reações

simultâneas com adição dos três metais em forma de sais, respectivamente. Após quatro

dias de reação, foi efetuado o tratamento das reações (conforme descrito no

procedimento B, item 5.2 - , Parte Experimental), e foram então obtidos os espectros de

infravermelho para que pudéssemos analisar os resultados. Com os três espectros de

infravermelho, notamos que apenas duas das reações haviam resultado no possível

produto esperado, mais precisamente as reações que continham ZnBr2 e Cu(Ac)2. A

reação realizada com AlC13 nos mostrou desde o inicio do processo que poderíamos não

obter sucesso na reação, sendo que já no momento da adição do sal, observou-se uma

reação exotérmica e com uma mudança na coloração, fato este que não ocorreu com os

11

outros dois sais. A análise do espectro de infravermelho desta reação indicou que a

formação do produto esperado 12 deveria estar sendo acompanhada de sub-produtos,

além de ter fornecido um rendimento baixo.

DABCO HO

1AOCH3 METAL OCH 3

12

ESQUEMA 3

Com os sais de ZnBr2 e Cu(Ac)2, obtivemos espectros de infravermelho

(anexo Al) semelhantes característicos do produto esperado, para ambos os casos,

caracterizado peio aparecimento de uma banda de deformação axial em 1716 cm -I

característico de ligações C=0 de ésteres conjugados. Outra evidência é o aparecimento

de uma banda large na região de 3438 cm -1 resultado da deformação axial de 0-H.

Outras duas bandas características nos deram motivos para acreditar que tínhamos

conseguido o produto em menos tempo que o descrito na literatura, foram as bandas em

2980 cm -1 característico da deformação axial de C-H de metila e a banda em 1632 cm -1

característico da deformação axial de C=C de olefinas conjugadas.

O rendimento obtido destas reações foi de 19% para AlC13, 39% para ZnBr2

e de 68% para Cu(Ac)2. Como o rendimento da reação com Cu(Ac)2 foi melhor que o da

reação com ZnBr2, e sendo, aparentemente o mesmo produto, foi feito um espectro de

RMN I H para confirmação do produto.

Analisando o espectro de ressonância magnética nuclear (anexo A2),

encontramos um dubleto centrado em 1,39 ppm com uma constante de acoplamento de

6,5 Hz, em região característica de protons de grupos CH3. Analisando o espectro em

campo mais baixo, nota-se a presença de um multipleto centrado em 4,64 ppm, em região

característica de protons carbinglicos H-C-0. 0 espectro apresenta também um singleto

centrado em 3,79 ppm em região característica de protons de grupos metoxila (CH30).

Ainda aparecem mais dois singletos centrados em 5,83 ppm e em 6,22 ppm,

característicos de protons ligados a carbonos olefinicos. Como resultado desta análise,

obteve-se uma integração de [1: 1: 1: 3: 3], concordando com os dados da literatura 30 e

definindo a estrutura do composto como sendo a que nos esperávamos, ou seja, a do 3-

hidroxi-2-metilenobutanoato de metila 12 (Esquema 3).

Desta forma, decidimos então, com base no rendimento bruto obtido na

reação de Cu(Ac)2, fazer novas reações utilizando este acido de Lewis, por alguns

OCH3

13

12

motivos como por exemplo, não ser tão reativo quanto AlC13 e nem higroscopico como no

caso do ZnBr2, além de ter nos dado um rendimento maior.

Foram feitas então duas reações, uma utilizando Cu(Ac)2 e outra como

sendo reação de controle sem o acido de Lewis. Após dois dias de reação, tratou-se as

reações conforme os procedimentos A e B (Parte Experimental). Efetuamos então a

analise de infravermelho e de RMN 1 H, e os resultados espectroscopicos foram os

mesmos encontrados anteriormente. 0 rendimento bruto desta vez foi de 96% na reação

com Cu(Ac)2 e de 58% de controle.

Assim, para que pudéssemos fazer alguma comparação na eficiência ou não

da utilização de um acido de Lewis neste tipo de reação, decidimos então utilizar outro

aldeído, desta vez usamos um aldeido aromático, o 2-naftaldeido. A decisão na utilização

deste aldeído foi devido a ele ser barato e comercialmente disponível, além de ser solido,

pois desta forma poderíamos ter uma massa exata de aldeído na reação, e assim precisar

a eficiência da utilização de Cu(Ac)2 neste tipo de reação. Cabe salientar que a reação de

Baylis-Hillman entre o 2-naftaldeido e acrilato de metila ainda não esta descrita na

literatura (Esquema 4).

DABCO

METAL

ESQUEMA 4

Foram realizadas então duas reações, uma utilizando Cu(Ac)2 e outra como

controle, sem o metal. Após três dias de reação, tratamos ambas as reações

simultaneamente (Parte Experimental), e partimos para a caracterização do possível

produto através de espectros de infravermelho e de RMN 1 H.

No espectro de infravermelho (anexo B1) obtido foram observadas bandas

características da deformação axial de 0-H na região de 3312 cm -1 . Observou-se também

uma banda característica da deformação axial do grupamento C=0 de ésteres

conjugados em 1718 cm-1 . Uma outra banda característica é a da ligação C=C de olefina

cuja deformação axial ocorreu em 1632 cm -1 . Como um dos reagentes era o aldeido

aromático, encontramos também bandas características de ligações C-H de anéis

aromáticos em 3056 cm -1 . Estes dados indicaram a formação do produto esperado 3-

hidroxi-2-metileno-3-(2-naftil)-Propanoato de metila 13 (Esquema 4).

0

r("LOCH3

13

Para se definir a estrutura esperada, obtivemos um espectro de RMN 1 H

(anexo B2), encontrando um singlet° em 3,71 ppm característico de protons de

grupamentos -OCH3. Em campo mais baixo observaram-se dois multipletos centrados em

7,47 ppm e 7,83 pprn, característicos de prótons de grupamentos aromáticos. Ainda foram

notados mais dois singietos, centrados em 5,87 ppm e em 6,37 ppm respectivamente,

característicos de prótons ligados a carbonos olefinicos. Encontra-se também centrado

em 5,73 ppm um singlet° característico de protons carbinólicos (H-C-0).

Finalmente, obteve-se uma integração de 14: 3: 1: 1: 3], sendo desta forma

caracterizada a estrutura que nos esperávamos, ou seja, 3-hidroxi-2-metileno-3-(2-naftil)-

propanoato de metila 13.

Os rendimentos obtidos nestas duas reações foram de 81% para a reação

de controle, e de 90% para a reação com Cu(Ac)2

Assim, com os resultados conseguidos nas reações anteriores, decidiu-se

então realizar a primeira etapa da rota sintética na tentative de obtenção do acido 2,4-

dimetil-2-hexanoico (Esquema 2). Para isto procedemos á oxidação do 2-metil-1-butand

para o 2-metilbutiraldeido 33 e, em seguida realizaram-se as reações com acrilato de

metila, uma na presença de Cu(Ac)2, e outra sem o Cu(Ac)2 (Esquema 5). Após dez dias

de reação, trataram-se ambas as reações (Parte Experimental), partindo então para a

caracterização por intermédio de espectros de infravermelho e de RMN 1 H.

HO

-71--0CH3 "4- METAL

DABCO OCH3

14

ESQUEMA 5

Pelo espectro de infravermelho, observa-se uma banda de deformação axial

em 1718 cm -1 característica de ligações C=0 de ésteres conjugados. Outra banda

eminente no espectro é a que se apresenta em 3452 cm -1 característica da deformação

axial de 0-H. Observa-se também bandas em 2962 cm -1 e 2878 cm -1 , características da

deformação axial de C-H de carbonos sp 3. Urna outra banda aparece em 1630 cm" 1

evidenciando deformação axial de C=C. (anexo D1)

No espectro de RMN 1 H (anexo D2), podem ser notados os sinais

característicos do produto de reação esperado, 3-hidroxi-4-metilexanoato de metila 14.

Observam-se os dois sinais característicos, referentes aos protons olefinicos (5,7-6,3

14

ppm), além dos sinais referentes à metoxila (3,77 ppm) e a porção alifatica do composto

(0,8-1,7 ppm). Ainda, o espectro apresenta sinais para os protons carbinolicos (4,08 e

4,30 ppm). É interessante notar que todos Os sinais estão duplicados, indicando a

formação de um par de diastereoisômeros. Entretanto, a ocorrência de outros sinais

alheios ao do composto 14 evidenciam a formação de sub-produtos, e por esse motivo o

produto não pôde ser totalmente caracterizado.

15

5 - PARTE EXPERIMENTAL

5.1- REAGENTES E INSTRUMENTAÇÃO

Foram utilizados reagentes e solventes de grau P.A. encontrados

comercialmente. As análises de Infravermelho (IV), foram feitas na região de 4000 cm -1 a

400 cm-1 , realizadas em pastilha de KBr para produtos sólidos e em filme para compostos

liquidos, em urn espectrofotômetro PERKIN ELMER modelo FT 16 PC. As análises de

RMN 1 H foram realizadas em um equipamento Brucker modelo AC-200F usando TMS

como padrão interno e CDCI3 como solvente.

5.2- PROCEDIMENTO GERAL PARA AS REAÇÕES DE BAYLIS-HILLMAN

A) Reações de Baylis-Hillman na ausência de ácidos de Lewis:

A um balão de 10 mL foram adicionados acrilato de metila, o aldeido

correspondente e DABCO, e esta solução foi deixada à temperatura ambiente sob

agitação magnética Após 2-10 dias, a reação foi diluída corn CH2Cl2, a fase orgânica

lavada com H20, HCI 5% e novamente corn H20, foi então seca com Na2SO4 e

concentrada até que a massa se mantivesse constante.

B) Reações de Baylis-Hillman na presença de ácidos de Lewis:

A um balão de 10 mL foram adicionados acrilato de metila, o aldeido

correspondente, DABCO e o ácido de Lewis correspondente, deixando-se a suspensão

final sob agitação magnética à temperatura ambiente. Após 2-10 dias a reação foi filtrada

por gravidade (para retirada do excesso do ácido de Lewis), lavando corn H20 e CH2Cl2

As fases foram separadas e a fase orgânica lavada sucessivamente com H20, HCI 5% e

novamente com H20, secando com Na2SO4, e sendo concentrada até que a massa se

mantivesse constante.

16

5.2.1 - SÍNTESE DE 3 - 1-11DROXI -2 -METILENOBUTANOATO DE METILA 12

UTILIZANDO -SE Cu (Ac)2, ZnBr2 e AlC13:

O O HO DABCO

METAL OCH3

12

Foram adicionados 0,50 mL (5,5 mmol) de acrilato de metila, 0,90 mL (16,1

mmol) de acetaldeido e em seguida, 0,50 g (4,5 mmol) de DABCO e 0,5 equivalentes do

acido de Lewis correspondente. Adicionou-se ainda, 0,5 mL de CH2Cl2 em cada uma das

reações, e as suspensões obtidas ficaram em repouso por 4 dias. O tratamento das

reações foi feito conforme o procedimento B, fornecendo os seguintes resultados:

Acido de Lewis Produtos (óleos) Massa (mg) Rendimento (%)

AIC13 alaranjado 140 19

ZnBr2 claro 280 39

Cu(Ac)2 claro 488 68

Anexo Al e A2:

Análises Espectroscópicas do Produto de Reação com Cu(Ac)2 (12):

IV ( filme): 3400 cm-1 (deformação axial de 0-H); 1734 cm -1 (deformação

axial de C=0); 1645 cm -1 (deformação axial de C=C).

RMN 1 H ( CDCI3, 200 MHz, TMS ): 5 1,39 (d, 3H, 6,5 Hz); 2,65 (largo, 1H);

3,79 (s, 3H); 4,64 (m, 1H), 5,83 (s, 1H); 6,22 (s, 1H).

17

5.2.2- REAÇÕES DE CONTROLE NA PRESENÇA E NA AUSÊNCIA DE

Cu (Ac ) 2:

Duas reações foram efetuadas simultaneamente, uma contendo 0,30 mL

(3,3 mmol) de acrilato de metila, 0,50 mL (9,0 mmol) de acetaldeido, 220 mg (2,0 mmol)

de DABCO e 140 mg (0,70 mmol) de Cu(Ac) 2 (procedimento B), e a outra reação

contendo as mesmas quantidades anteriores, mas sem a presença do sal de cobre

(procedimento A).

Após dois dias sob agitação magnética à temperatura ambiente as reações

foram tratadas conforme os procedimentos B e A, fornecendo os seguintes resultados:

Reação Produtos (óleos) Massa (mg) Rendimento (%)

Adição de Cu(Ac)2 amarelo-claro 420 96

Controle sem Cu(Ac)2 incolor 250 58

Análises Espectroscópicas: Os espectros de RMN 1 H e IV forneceram

resultados similares aos apresentados no item 5.2.1.

5.2.3- PREPARAÇÃO DE 3-HIDROXI-2-METILENO-3-(2-NAFTIL)-

PROPANOATO DE MET1LA 13:

o

DABCO

METAL

OCH3

13

Foram utilizados 0,30 mL (3,3 mmol) de acrilato de metila, 260 mg (1,6

mmol) de 2-naftaldeido, 60 mg (0,54 mmol) de DABCO e 30 mg (0,15 mmol) de Cu(Ac)2,

conforme o procedimento B. Após três dias de reação a mistura foi tratada da maneira

típica, obtendo-se 290 mg de um solido branco.

Uma reação de controle foi efetuada simultaneamente (na ausência de

Cu(Ac)2), fornecendo (após tratamento da reação conforme procedimento A), 320 mg de

um solido branco.

18

Anexo 6 1 e B2:

Análises Espectrosccipicas:

IV (KBr): 3330 cm -1 (deformação axial de 0-H); 3045 cm -1 (deformação axial

de C-H aromático); 1734 cm-1 (deformação axial de CO); 1645 cm -1 (deformação axial de

C=C).

RMN 1 H ( CDCI3, 200 MHz, TMS ): 5 3,71 (s, 3H); 5,73 (s, 1H); 5,87 (s. 1H);

6,37 (s, 1H); 7,47 (m, 3H); 7,84 (m, 4H).

5.2.4- PREPARAÇÃO DO 2-METILBUTIRALDEÍDO: 33

o K,Cr04

OH H2SO4/H20

-7-ylL H

Em um balão de três bocas de 250 mL acoplado a uma coluna de Claisen

para destilação e a um funil de adição contendo uma solução de 14,26 g (73,4 mmol) de

K2Cr04, 76,0 mL de H20 e 10,6 mL (109,2 mmol) de H2SO4, foram adicionados 14,0 mL

(129 mmol) de 2-metil-1-butanol. O balão foi imerso em um banho de Oleo a 110-120 °C,

em seguida a solução sulfocrômica foi adicionada sobre o álcool durante vinte minutos.

O aldeido formado foi sendo destilado por arraste de vapor (temperatura de

destilação em aproximadamente 74°C), o destilado foi transferido para um funil de

separação, as fases foram separadas, o aldeido foi seco com Na2SO4, filtrado e o material

destilado novamente (90-92°C/760 mmHg) para purificação do produto de oxidação.

2-Metilbutiraldeido foi obtido como urn óleo incolor (52% de rendimento).

Anexo C

Análises espectroscópicas: IV (filme): 2955 cm-1 e 2930 cm-1 (deformação

axial de C-H alifáfico); 1725 cm -1 (deformação axial de C=0).

19

5.2.5- PREPARAÇÃO DO 3-HIDROXI-2-METILEN0-4-METILHEXANOATO

DE METILA 14:

0

rLLOCH3

DABCO

METAL OCH3

14

Foram utilizados 0,70 mL (6,5 mmol) de 2-metilbutiraldeido previamente

destilado (item 5.2.4-), 0,30 mL (3,3 mmol) de acrilato de metila, 0,22 g (2,0 mmol) de

DABCO e 130 mg (0,65 mmol) de Cu(Ac)2, conforme procedimento B. Após dez dias de

reação, a mistura foi tratada da maneira típica, obtendo desta forma um oleo incolor com

massa de 340 mg.

Uma reação de controle foi efetuada simultaneamente, na ausência de

Cu(Ac)2, fornecendo (após o tratamento da reação conforme descrito no procedimento A)

um oleo incolor com massa de 400 mg.

Anexo DI e 02:

Análises espectroscópicas:

IV (filme): 3400 cm -1 (deformação axial de 0-H), 2930 cm -1 e 2866 cm -1

(deformação axial de C-H alifatico), 1725 cm -1 (deformação axial de C=0); 1640 cm -1

(deformação axial de C=C).

RMN 1 H ( CDCI3, 200 MHz, TMS ): 6 0,80-1,72 (m, 9H); 2,01 (largo, 1H); 3,77

(s, 3H); 4,08 e 4,30 (m, 1H); 5, 77 e 6,25 (m, 2H).

20

6- CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS

Este trabalho vem ressaltar a importância das reações de Baylis-Hillman em

síntese orgânica, podendo assim demonstrar sua grande versatilidade na produção de

moléculas multifuncionais. Fica aparente que com os resultados obtidos nas sínteses

realizadas, de alguma forma o ácido de Lewis vem atuando de maneira a acelerar a

reação. Foram observados rendimentos altos na maioria dos casos, com um menor tempo

de reação do que os citados na literatura. Entretanto, mais testes devem ser realizados

para se verificar a real atividade catalítica do Cu(Ac)2 promovendo as reações de Baylis-

Hi!man. Especialmente no caso da reação entre o 2-metilbutiraldeido e o acrilato de

metila, essa metodologia deverá ser importante, já que o tempo para esta reação é longo

(cerca de 10 dias), além de fornecer o produto sem um grau de pureza elevada. A

caracterização total do produto desta reação (composto 14) será obtida após purificação

em coluna cromatográfica, sendo realizada neste momenta no laboratório.

Outro fator importante é que o desenvolvimento dessa nova metodologia

poderá ser aplicado na síntese de feromônios de interesse sintético e biológico.

21

7 • REFERENCIAS

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