RELATÓRIO ORGEXP UFRJ - LOFINA

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE QUÍMICA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA 
 
 
 
 
 
 
SÍNTESE DE UM COMPOSTO IMIDAZÓLICO TRISSUBSTITUÍDO 
(LOFINA) A PARTIR DE BENZIL E BENZALDEÍDO 
 
 
 
 
Larissa de Oliveira Augusto 
DRE 118032923 
Química Orgânica Experimental 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Julho de 2022 
1 INTRODUÇÃO 
Na Química Medicinal, muitos compostos heterocíclicos com substituintes arila são 
conhecidos por apresentar propriedades bioativas e, devido a isso, são o tipo de 
estrutura encontrada em diferentes fármacos1,2. Dentre eles, é possível destacar o 2,4,5-
trifenil-1H-imidazol que apresenta propriedades antiinflamatórias². 
A síntese desse componente é realizada pelo método de reações multicomponentes 
(RMCs) que pode ser entendida como um processo que utiliza três ou mais reagentes de 
partida de forma que os átomos de carbono dos precursores estejam todos presentes no 
esqueleto carbônico do produto, ou maior parte deles. 
Esse tipo de reação apresenta vantagens expressivas na síntese orgânica uma vez que 
são reações one-pot, ou seja, que ocorrem em uma única etapa. Dentre essas vantagens, 
é possível destacar tempo curto de reação e alto rendimento¹, uma vez que o número de 
etapas de uma reação está diretamente relacionado ao seu rendimento. Reações 
consecutivas, por exemplo, apresentam baixíssimo rendimento em relação a reações em 
etapa única, uma vez que as perdas são maiores. 
A Reação de Debus-Radziszewski é uma reação do tipo RMC que é utilizada desde 
1882 para a síntese da lofina. A Figura 1 representa o esquema dessa reação sendo R1, 
R2 e R3 substituintes para hidrogênio ou fenila. 
 
Figura 1. Reação multicomponente de Debus e Radziszewski para a obtenção de 
glioxalina e lofina¹ 
2 OBJETIVO 
Sintetizar o composto fluorescente 2,4,5-trifenil-1H-imidazol a partir da reação 
multicomponente de Debus-Radziszewski utilizando como fonte de nitrogênio o acetato 
de amônio. 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
Procedimento sintético 
Em um balão de fundo redondo com capacidade de 25 ml, foram adicionados 0,42 g de 
benzil e 1,23 g de acetato de amônio, cerca de 10,0 ml de álcool etílico 96% além de 
0,12 ml de benzaldeído, o qual teve seu volume aferido com pipeta graduada 1/100 1 
ml. O balão foi levemente agitado de forma manual e levado à refluxo por cerca de 30 
minutos. 
Procedimento para observar se é necessário submeter o sistema por mais tempo em 
refluxo 
Foi realizada uma cromatografia em camada delgada utilizando como fase estacionária 
placa de alumínio com sílica gel. Na placa, marcou-se com grafite dois pontos B e P 
para indicar, respectivamente, padrão de benzil e o meio reacional no balão. 
Uma quantidade referente a uma ponta de espátula de padrão de benzil foi solubilizado 
por acetona em um microtúbulo. O meio reacional também foi solubilizado em acetona 
em outro microtúbulo. 
Utilizando capilares próprios para cromatografia, foi adicionado um spot de cada uma 
das substâncias solubilizadas em acetona nas suas respectivas marcas na placa 
cromatográfica. 
Em um bécher, utilizado como cuba cromatográfica, adicionou-se a fase móvel a qual 
era composta por hexano e acetato de etila na proporção 3:1. A placa foi colocada 
dentro da cuba, que foi tampada com um vidro de relógio. 
Ao final da cromatografia, a placa foi colocada numa câmara escura com luz 
ultravioleta para revelar as posições dos compostos. Os resultados são mostrados na 
Figura 4.
O resultado da cromatografia revelou que mais uma etapa de refluxo era necessária. O 
segundo refluxo foi realizado por cerca de 20 minutos e uma segunda análise 
cromatográfica foi realizada nas mesmas condições que a primeira. O resultado é 
mostrado na Figura 5. 
Procedimento de recuperação do sólido sintetizado e quantificação 
O balão foi resfriado em banho de gelo e o sólido foi lavado com álcool etílico gelado e 
filtrado à vácuo utilizando funil de Buchner. A Figura 2 mostra o sólido retido, o qual 
apresentou coloração esbranquiçada. 
 
Figura 2. Sólido retido no papel de filtro redondo após filtração à vácuo 
O sólido foi deixado em repouso durante uma semana. Pesou-se o quanto de sólido foi 
sintetizado e recuperado, resultando em 0,1270 g. 
Procedimento para verificar se o sólido estava puro 
Foi medido o ponto de fusão do sólido por um medidor de ponto de fusão, a mudança 
de fase iniciou em 262 ˚C e finalizou em 263 ˚C. 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
A síntese proposta tem como base a utilização dos reagentes benzil, benzaldeído e 
acetato de amônio em solvente etanólico de forma a sintetizar o composto 2,4,5-trifenil-
1H-imidazol. 
A rota sintética, representada pela Figura 1, tem como mecanismo proposto a sequência 
abaixo, representado pela Figura 3. 
Mecanismo Proposto 
 
Figura 3. Mecanismo de formação dos azóis via reação de Debus-Radziszewski, com 
destaque para os isósteros sintetizados: o núcleo imidazol e oxazol 2,4,5-trissubstituído¹ 
A partir do mecanismo proposto, é possível identificar que a presença da amônia é 
fundamental para a ocorrência da reação, pois a formação de um intermediário reativo 
que vai reagir com o benzil ocorre a partir do momento que a amônia realiza um ataque 
nucleofílico à carbonila. Além disso, percebe-se por esse mecanismo reacional que são 
necessárias duas moléculas de amônia para formar o intermediário reativo. Isso indica 
que a proporção de benzil, benzaldeído e acetato de amônio é de 1:1:2. 
Além disso, o mecanismo propõe a formação dos isósteros oxazol e imidazol. Entende-
se como isósteros compostos que apresentam estruturas químicas diferentes, porém com 
o mesmo número ou disposição de elétrons, além de um mesmo número de átomos. Isso 
resulta em equivalência química entre os compostos heterocíclicos¹. 
Essa característica de formação de isósteros vai ao encontro da utilização de 8 mmol de 
acetato de amônio no meio reacional, sendo que de acordo com o mecanismo, só seriam 
necessários a utilização de 2 mmol da fonte de amônia. Porém, percebe-se que um 
excesso de amônia favorece a formação do núcleo imidazol por uma questão de 
deslocamento do equilíbrio ceto-enólico. 
Resultados da Cromatografia 
 
Figura 4. Resultado da cromatografia após revelação na câmara escura com luz UV. A 
foto da esquerda foi revelada com onda curta e a da direta em onda longa. 
Tendo em mente o mecanismo da reação que possibilita a formação de dois isósteros, o 
resultado da cromatografia poderia apresentar pelo menos dois compostos com fatores 
de retenção (Rfs) distintos. Para diferenciar os compostos, adicionou-se 2 mmol de 
benzil ao meio reacional para que, assim, houvesse propositalmente presença de benzil 
no meio reacional após o refluxo. Assim, seria possível diferenciar os compostos 
formados. 
Dessa forma, após revelação em câmara escura, visualmente os compostos presentes no 
meio reacional são apenas o benzil em excesso e um composto fluorescente. Há indícios 
na literatura que o imidazol é um composto que apresenta quimioluminescência sendo, 
inclusive, o primeiro composto orgânico sintético a apresentar uma reação 
quimioluminescente descoberta em 1887 por Radziszewski¹. Isso indicaria que o 
composto fluorescente visualizado quando o comprimento de onda foi alterado para UV 
de onda longa é o 2,4,5-trifenil-1H-imidazol. 
A segunda análise cromatográfica foi realizada apenas com o intuito de observar se o 
benzil poderia ter sido consumido na reação uma vez que um segundo refluxo foi 
realizado. 
 
Figura 5. Resultado da segunda análise cromatográfica revelada em câmara escura com 
luz UV utilizando onda curta. 
Cálculo de Rendimento 
O cálculo do rendimento deve ser realizado considerando as proporções 
estequiométricas entre os reagentes para formar o produto. Nesse sentido, a proporção 
estequiométrica entre benzil, benzaldeído, acetato de amônio eo produto 4,5-trifenil-
1H-imidazol é de 1:1:2:1. 
A Tabela 1 contém os valores de massa molar, número de mols em mmol e massa de 
cada um dos componentes presentes na síntese. Os destaques em negrito são os valores 
de número de mols e massa do produto. 
 benzil benzaldeído AcONH4 lofina 
Massa Molar (g/mol) 210,23 106,12 77,0825 296 
Número de mols (mmol) 2 1.1 8 1.1 
Massa (g) 0,42 0,125 1,23 0,127 
 
Considerando o cálculo par 100% de rendimento para o reagente limitante: 
1.1 mol de benzaldeído – 1.1 mol de lofina 
116,73 g – 325,26 g 
0,125 g – M100% (1) 
M100% = 
0,125 𝑥 325,26
116,73
= 0,3483 𝑔 
Rendimento = 
0,127𝑥100
0,3483
= 36,46 % 
5 CONCLUSÃO 
Deste relatório, pode-se concluir que a síntese da lofina a partir da reação 
multicomponente de Debus-Radziszewski é possível, inclusive com um rendimento 
satisfatório muito similar ao encontrado na literatura¹ em condições similares ao 
realizado na prática que deu origem a este relatório. Essas condições dizem respeito a 
síntese em laboratório de graduação, assim como descrito na literatura. 
Algumas características descritas na literatura e realizadas propriamente relatadas nesse 
relatório foram diferentes e isso poderia impactar no rendimento da reação caso fosse 
realizado igualmente. Uma das diferenças é a utilização de uma bexiga de ar para 
aprisionar o gás amônia formado durante a reação, enquanto na prática associada a este 
relatório, foi apenas utilizado um sistema em refluxo aberto em que houve escape desse 
gás. Além disso, na literatura de referência foi utilizada a metodologia solvente-free em 
que se adiciona apenas os precursores da reação, enquanto na prática descrita foi 
utilizado como solvente o etanol. 
Essas são algumas alterações que poderiam ser testadas com o intuito de observar se o 
rendimento da reação se alteraria ou seria mantido, uma vez que na literatura foi 
descrito um rendimento de 37 % enquanto este relatório descreveu um de 36,46 %. 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
1. SANTOS, Victória; GONSALVES, Arlan; ARAÚJO, Cleônia. RESGATE DA 
REAÇÃO DE DEBUS-RADZISZEWSKI: ensino prático de reações multicomponentes 
na síntese da lofina. Química Nova, Petrolina, v. 43, n. 9, p. 1344-1349, 22 jun. 2020. 
Sociedade Brasileira de Quimica (SBQ). http://dx.doi.org/10.21577/0100-
4042.20170608. 
2. LOMBARDINO, Joseph G.; WISEMAN, Edward H. Preparation and 
Antiinflammatory Activity of Some Nonacidic Trisubstituted Imidazoles. Journal Of 
Medical Chemistry. Groton, p. 1182-1188. 24 maio 1974. 
3. CLAYDEN, J.; GREEVES, N. J.; WARREN, S.; Organic chemistry. 2nd 
Ed. Oxford: Oxford University Press, 2001. 
http://dx.doi.org/10.21577/0100-4042.20170608
http://dx.doi.org/10.21577/0100-4042.20170608