Desenvolvimento de Catalisadores Metálicos para Reação de Suzuki

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
AIRES DA CONCEIÇÃO SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES METÁLICOS CONTENDO 
HIDRÓXIDO DUPLO LAMELAR PARA A VIABILIZAÇÃO DA 
REAÇÃO DE SUZUKI EM CONDIÇÕES BRANDAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
DEZEMBRO DE 2013 
ii 
 
 
AIRES DA CONCEIÇÃO SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES METÁLICOS CONTENDO 
HIDRÓXIDO DUPLO LAMELAR PARA A VIABILIZAÇÃO DA 
REAÇÃO DE SUZUKI EM CONDIÇÕES BRANDAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de 
Pós-Graduação em Química, Instituto de Química, 
Universidade Federal do Rio Janeiro, como 
requisito parcial à obtenção do título de Doutor em 
Ciências, em Química. 
 
 
 
 
Orientadores: Prof. Dr. Luiz Fernando Brum Malta 
 
Prof. Dra. Andréa Luzia Ferreira de Souza 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Dezembro de 2013 
iii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
S586 
Silva, Aires da Conceição. 
 Desenvolvimento de catalisadores metálicos contendo hidróxido duplo 
lamelar para a viabilização da reação de Suzuki em condições brandas. / 
Aires da Conceição Silva. – Rio de Janeiro: UFRJ, 2013. 
 128 p., il. 
 
Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal do Rio de 
Janeiro, Instituto de Química, 2013. 
. 
 Orientadores: Luiz Fernando Brum Malta e Andréa Luzia Ferreira de 
Souza. 
 
 1. Suzuki. 2. Paládio. 3. Ouro. 4. Hidróxido duplo lamelar. 5. 
Ciclodextrina. I. Malta, Luiz Fernando Brum. II. Souza, Andréa Luzia 
Ferreira de. III. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Programa de Pós 
Graduação em Química. IV. Título. 
 
CDD 541.0421 
iv 
 
DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES METÁLICOS CONTENDO HIDRÓXIDO 
DUPLO LAMELAR PARA A VIABILIZAÇÃO DA REAÇÃO DE SUZUKI EM 
CONDIÇÕES BRANDAS 
 
AIRES DA CONCEIÇÃO SILVA 
 
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Química, Instituto de 
Química, Universidade Federal do Rio Janeiro, como requisito parcial à obtenção do título de 
Doutor em Ciências, em Química. 
 
Aprovada por 
 
Rio de Janeiro 
Dezembro de 2013 
v 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Às mulheres da minha vida, 
Maria Amália Moreira (mãe) e Priscila Alves Marques (esposa), 
com amor e carinho. 
 
vi 
 
AGRADECIMENTOS 
 
À Deus, pela força e presença em todos os momentos. 
 
Aos meus pais, Maria Amália Moreira e Américo Azevedo Moreira da Silva (in 
memoriam), que tanto contribuíram pela minha educação e pelo meu caráter. Em especial 
agradeço a minha mãe por sempre me incentivar a estudar e por ajudar no meu processo de 
amadurecimento. Mãe, com você aprendi a valorizar o que realmente importa na vida, 
obrigado! 
 
À minha esposa e futura mãe dos meus filhos, Priscila Alves Marques, pela paciência, 
amor, dedicação e carinho nesses quase 12 anos de relacionamento. Agradeço por 
compartilhar comigo a experiência do casamento há maravilhosos 3 anos. Te amo demais! 
 
Ao professor Octavio Augusto Ceva Antunes (in memoriam) pela orientação 
profissional. Octavio me conheceu quando eu tinha 18 anos e graças à ele conheci a química 
inorgânica e todos os amigos que tenho hoje na universidade, desde professores a alunos. 
Infelizmente, nosso convívio foi de apenas 6 anos, porém fizeram toda a diferença pra mim. 
Obrigado! 
 
Ao professor Luiz Fernando Brum Malta pela orientação no Doutorado e pela 
amizade. Agradeço o incentivo para participar do processo de seleção do Doutorado e me 
fazer aceitar o desafio de trabalhar com algo totalmente novo (química de materiais). Luiz, 
aprendi demais com você, não tenho nem palavras para te agradecer! Agradeço também as 
conversas, almoços e companhia na UFRJ. 
 
À professora Andréa Luzia Ferreira de Souza pela orientação no Doutorado e amizade. 
 
À amiga Jaqueline Dias Senra pelas conversas, conselhos e amizade. Sempre calma e 
gentil, Jaque, te considero uma amiga-irmã! 
 
vii 
 
Aos amigos da UFRJ que fizeram do IQ um local mais agradável durante esses anos 
no Doutorado pelas conversas, desabafos e boas risadas: Tatiana, Elizabeth, Ana Paula, 
Marcela, Hugo, Cristiano, Márcio, Suellen, Bruna, Thaís e Adriano. 
 
Aos amigos Bárbara, Bruno, Camila e Wallace por 13 anos de amizade e vários 
momentos felizes. Em especial ao amigo Bruno pela ajuda na edição das imagens para os 
artigos, só ele pra me ajudar a entender como eles queriam as figuras! 
 
À amiga Suellen pela ajuda na obtenção das isotermas de adsorção/dessorção de 
Nitrogênio. 
 
À professora Renata Antoun Simão e ao técnico Heleno pela ajuda nas análises de 
microscopia de força atômica. 
 
À técnica Leonice pelas análises de infravermelho. 
 
Ao CNPq, CAPES e FAPERJ pelo apoio financeiro. 
 
A todos aqueles que colaboraram direta ou indiretamente para a realização deste 
trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
viii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Arrisco todo o meu Ouro... 
 para encontrar um tesouro 
e não bijuteria..." 
 
Todo o meu ouro (Kid Abelha) 
ix 
 
RESUMO 
 
Silva, Aires da Conceição. Desenvolvimento de catalisadores metálicos contendo hidróxido 
duplo lamelar para a viabilização da reação de Suzuki em condições brandas. Rio de Janeiro, 
2013. Tese (Doutorado em Ciências, em Química). Instituto de Química, Universidade 
Federal do Rio de Janeiro. 
 
 A reação de Suzuki é uma reação de acoplamento carbono-carbono catalisada por 
paládio envolvendo compostos organoboranos e eletrófilos orgânicos na presença de base, e é 
utilizada na síntese de uma grande variedade de moléculas orgânicas. Essas reações 
envolvem, em sua maioria, o uso de solventes orgânicos e de aditivos tóxicos, estes últimos 
como parte do sistema catalítico, o que é indesejável considerando-se a questão do impacto 
ambiental. 
Recentemente, o enfoque no desenvolvimento sustentável tem direcionado o 
planejamento de novas metodologias sintéticas. Dentro desta perspectiva, busca-se o 
desenvolvimento de processos catalíticos que minimizem ou evitem o emprego de agentes 
tóxicos. Nos últimos anos, o emprego de receptores supramoleculares solúveis, como as 
ciclodextrinas, tem se destacado nas abordagens ambientalmente “amigáveis” em catálise. 
Ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos e devido ao caráter hidrofóbico de sua 
cavidade, um grande número de compostos orgânicos pode formar complexos de inclusão do 
tipo hospedeiro-convidado em meio aquoso, o que faz com que a solubilidade da molécula 
convidada aumente. 
Na constituição de catalisadores heterogêneos, hidróxidos duplos lamelares (HDLs) 
tem sido empregados com sucesso como suportes de paládio nas reações de Suzuki. HDLs 
são conhecidos como trocadores aniônicos e podem ser descritos partindo da estrutura da 
brucita, Mg(OH)2. 
 Na presente tese estão descritas a síntese e a caracterização de hidróxidos duplos 
lamelares por coprecipitação com posterior intercalação com íons PdCl4
2-
 (HDLPd01) e com 
íons AuCl4
-
 (HDLAu) em N,N-dimetilformamida à 80°C durante 24 horas. O material 
HDLPd01 apresentou fases de Pd(0) em sua composição evidenciadas via caracterização por 
difratometria de raios X. Este material, que na presença de -CD hidroxipropilada constitui 
um sistema ternário HDL-Pd-CD, provou ser um catalisador eficiente em reações de Suzuki 
realizadas à temperatura ambiente e em meio aquoso, fornecendo bons rendimentos dos 
compostos biarilados sintetizados a partir de substratos iodados e bromados. 
No material HDLAu nanopartículas de ouro foram formadas em meio de N,N-
dimetilformamida e estão localizadas na superfície das partículas de hidróxido duplo lamelar, 
de acordo com os resultados das análises de difratometria de raios X e microscopia de força 
atômica. Trata-se de um método inédito na literatura para formação de nanopartículas de ouro, 
sem o emprego de agentes redutores tradicionais.Palavras-chave: Suzuki, Paládio, Ouro, Hidróxido duplo lamelar, Ciclodextrina. 
 
x 
 
ABSTRACT 
 
 
Silva, Aires da Conceição. Desenvolvimento de catalisadores metálicos contendo hidróxido 
duplo lamelar para a viabilização da reação de Suzuki em condições brandas. Rio de Janeiro, 
2013. Tese (Doutorado em Ciências, em Química). Instituto de Química, Universidade 
Federal do Rio de Janeiro. 
 
The Suzuki reaction is a C-C cross coupling reaction between organic electrophiles 
and organoboranes compounds in basic medium catalyzed by palladium, and it is associated 
with the synthesis of a wide variety of organic molecules. These reactions involve, in most 
cases, the use of organic solvents and toxic additives, the latter one as part of the catalytic 
system, which is undesirable considering the issue of environmental impact. 
Recently, the focus on sustainable development has directed the planning of new 
synthetic methodologies. Within this perspective, we seek the development of catalytic 
processes that minimize or avoid the use of toxic agents. In recent years, the use of soluble 
supramolecular receptors such as cyclodextrins has been highlighted in environmentally 
"friendly" approaches in catalysis. Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharides and due to 
the hydrophobic character of their cavity, a large number of organic compounds can form 
guest-host complexes in aqueous medium, which leads to the solubility increase of the guest 
molecule. 
In the constitution of heterogeneous catalysts, layered double hydroxides (LDHs) have 
been successfully employed as palladium supports for the Suzuki reaction. LDHs are known 
as anion exchangers and can be described based on the brucite structure, Mg(OH)2. 
In the present work the synthesis and characterization of layered double hydroxides by 
coprecipitation are described and subsequent intercalation of PdCl4
2- 
(LDHPd01) and AuCl4
-
(LDHAu) in N,N-dimethylformamide at 80°C for 24 hours was carried out. The LDHPd01 
material presented Pd(0) phases in its composition evidenced by X ray diffraction (XRD). 
This material, in the presence of hydroxypropil-β-CD forms a ternary system LDH-Pd-CD, 
which proved to be an efficient catalyst for the aqueous Suzuki reaction run at room 
temperature, providing good yields of biaryls synthesized with bromo and iodoarenes. 
In the material LDHAu gold nanoparticles were formed using N,N-dimethylformamide 
and they are located on the surface of layered double hydroxide particles according to the 
results of X ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). This is a new method 
in the literature for the formation of gold nanoparticles in the absence of any classical 
reducing agents. 
 
 
 
Keywords: Suzuki, Palladium, Gold, Layered double hydroxide, Cyclodextrin. 
xi 
 
LISTA DE ESQUEMAS 
 
Esquema 1 Reação de Suzuki-Miyaura. 1 
 
Esquema 2 Ciclo catalítico da reação de Suzuki. 2 
 
Esquema 3 Etapa da reação de Suzuki na síntese do atazanavir. 8 
 
Esquema 4 Síntese da unidade biarila e do próprio losartan através da 
reação de Suzuki. 
8 
 
Esquema 5 Reação de Suzuki entre haletos de arila (bromados ou 
iodados) e ácidos fenilborônicos à 100°C utilizando a 
mistura dioxano:água (5:1) como solvente com o 
catalisador HDL-Pt
0
, publicado por Choudary e 
colaboradores. 
15 
 
Esquema 6 Reação de Suzuki entre haletos de arila e o ácido 
fenilborônico à 80°C utilizando a mistura DMF:H2O (5:1) 
como solvente com o catalisador HDL-DS-Pd, publicado 
por Liu e colaboradores. 
15 
 
Esquema 7 Reação modelo entre 4-bromoacetofenona (1) e ácido 
fenilborônico (2). 
26 
 
Esquema 8 Reação de síntese das matrizes de hidróxido duplo 
lamelar. 
38 
 
Esquema 9 Proposta de mecanismo de redução de Pd(II) a Pd(0) 
mediado pela dimetilamina. 
51 
 
 
 
 
 
 
 
xii 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 Estrutura do losartan. 5 
 
Figura 2 Ciclo de reprodução do HIV. 7 
 
Figura 3 Estrutura do atazanavir. 7 
 
Figura 4 Estrutura e classificação das ciclodextrinas. 10 
 
Figura 5 Representação de uma nanopartícula de paládio 
estabilizada por ciclodextrina tiolada. 
11 
 
Figura 6 Influência da ciclodextrina hidroxipropilada (alfa ou beta) 
na reação entre acrilato de metila e iodobenzeno utilizando 
K2CO3 e Pd/CaCO3 (Pd 1 mol%) durante 4 horas sob 
refluxo em diferentes meios. 
12 
 
Figura 7 Estrutura de um hidróxido duplo lamelar. 13 
 
Figura 8 HDL antes da troca iônica (esquerda) e HDL após a troca 
iônica com o Na2PdCl4 (direita). 
24 
 
Figura 9 HDL após a troca iônica com NaAuCl4 (esquerda) e HDL 
antes da troca iônica (direita). 
25 
 
Figura 10 Espectros eletrônicos da solução aquosa contendo 
Na2PdCl4, β-ciclodextrina e álcool isopropílico na faixa de 
250-800 nm obtidos a cada 30 minutos até 240 minutos. 
35 
 
Figura 11 Espectros eletrônicos da solução aquosa contendo 
Na2PdCl4 na faixa de 200-800 nm obtidos a cada 30 
minutos até 210 minutos. 
36 
 
Figura 12 Espectros eletrônicos da solução aquosa contendo 
Na2PdCl4 e β-ciclodextrina na faixa de 200-800 nm obtidos 
a cada 30 minutos até 210 minutos. 
37 
 
Figura 13 Difratogramas de raios X (DRX) das matrizes de hidróxido 
duplo lamelar (HDL) submetidos ou não a tratamento 
hidrotérmico por tempos variáveis. No detalhe é 
apresentado o perfil de difração do HDL tratado 
hidrotermicamente por 6 horas. 
38 
 
Figura 14 Espectros de Infravermelho do HDL coprecipitado e HDL 
tratado hidrotermicamente por 24 horas a 80
o
C. 
40 
 
xiii 
 
Figura 15 Espectros de IV do HDL coprecipitado e HDLPd01 (HDL 
coprecipitado intercalado com íons PdCl4
2-
). 
42 
 
Figura 16 Difratogramas de raios X do HDL coprecipitado e 
HDLPd01 (HDL coprecipitado intercalado com íons 
PdCl4
2-
). 
44 
 
Figura 17 Fotomicrografias de MEV: (A) HDL coprecipitado com 
magnificação de 30x e (B) HDLPd01 com magnificação de 
100x. 
45 
 
Figura 18 (A) Mapeamento via espectroscopia de energia dispersiva 
de raios X do material HDLPd01 (HDL coprecipitado 
intercalado com íons PdCl4
2-
). (B) Fotomicrografia de 
MEV com magnificação de 4000x correspondente aos 
sinais de elétrons retroespalhados. 
46 
 
Figura 19 Isotermas de adsorção/dessorção de Nitrogênio do HDL 
coprecipitado e do material HDLPd01 (HDL coprecipitado 
intercalado com íons PdCl4
2-
). 
47 
 
Figura 20 Curvas de análise termogravimétrica (TGA) e análise 
termodiferencial (DTA) do HDL coprecipitado. 
48 
 
Figura 21 Curvas de análise termogravimétrica (TGA) e análise 
termodiferencial (DTA) do material HDLPd01. 
49 
 
Figura 22 Difratogramas de raios X do HDL tratado 
hidrotermicamente por 24 horas e do material HDLPd02. 
53 
 
Figura 23 Espectros de IV do HDL tratado hidrotermicamente por 24 
horas e do material HDLPd02. 
54 
 
Figura 24 Fotomicrografias de MEV: (A) HDL tratado 
hidrotermicamente por 24 horas e (B) material HDLPd02 
com magnificação de 30x. 
55 
 
Figura 25 Mapeamento via espectroscopia de energia dispersiva de 
raios X do material HDLPd02. 
56 
 
Figura 26 Isotermas de adsorção/dessorção de Nitrogênio do HDL 
tratado hidrotermicamente por 24 horas e do material 
HDLPd02. 
57 
 
Figura 27 Difratogramas de raios X do HDL coprecipitado e do 
material HDLAu. 
59 
 
Figura 28 Espectros de IV do HDL coprecipitado e do material 
HDLAu. 
60 
 
xiv 
 
Figura 29 Fotomicrografias de MEV da mesma região do material 
HDLAu com magnificação de 75x: (A) imagem 
correspondente aos sinais de elétrons secundários, e (B) 
imagem correspondente aos sinais de elétrons 
retroespalhados. 
61 
 
Figura 30 (A) Espectros de EDS de três diferentes regiões do material 
HDLAu. (B) Mapeamento via espectroscopia de energia 
dispersiva de raios X do material HDLAu. 
63 
 
Figura 31 Imagens de topografia e fase do material HDLAu obtidospor microscopia de força atômica. 
64 
 
Figura 32 Curvas de análise termogravimétrica (TGA) e análise 
térmica diferencial (DTA) do material HDLAu. 
65 
 
Figura 33 Estrutura da sal sódico de β–CD sulfatada (esquerda) e da 
2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (direita). 
71 
 
Figura 34 Gráfico obtido após a realização do estudo do tempo da 
reação modelo empregando catálise homogênea. 
74 
 
Figura 35 Gráfico das reações de Suzuki entre iodobenzeno (5) e 
ácido fenilborônico (2) via catálise homogênea e catálise 
heterogênea (sistema binário e ternário) 
78 
 
Figura 36 Espectro de infravermelho da 4-fenilacetofenona (3) (KBr, 
cm
-1
). 
97 
 
Figura 37 Espectro de infravermelho da bifenila (4) (KBr, cm
-1
). 98 
 
Figura 38 Espectro de infravermelho da 4-metilbifenila (9) (KBr, cm
-1
). 
 
99 
Figura 39 Espectro de infravermelho da 4-nitrobifenila (12) (KBr, 
cm
-1
). 
 
100 
Figura 40 Espectro de RMN-
1
H da 4-fenilacetofenona (3) (CDCl3, 
200 MHz). 
 
101 
Figura 41 Espectro de RMN-
1
H da bifenila (4) (CDCl3, 200 MHz). 
 
102 
Figura 42 Espectro de RMN-
1
H da 4-metilbifenila (9) (CDCl3, 200 
MHz). 
 
103 
Figura 43 Espectro de RMN-
1
H da 4-nitrobifenila (12) (CDCl3, 200 
MHz). 
 
104 
Figura 44 Cromatograma da reação entre 4-bromoacetofenona (1) e 
ácido fenilborônico (2) utilizando o sistema ternário HDL-
Pd-CD (0,1 mol% de Pd) durante 8 horas em meio aquoso 
105 
xv 
 
(Entrada 24, Tabela 3). 
 
Figura 45 Cromatograma da reação entre 4-bromoacetofenona (1) e 
ácido fenilborônico (2) utilizando o sistema ternário HDL-
Pd-CD (0,1 mol% de Pd) durante 3 horas em meio aquoso 
(Entrada 26, Tabela 3). 
 
105 
Figura 46 Cromatograma da reação entre 4-bromoacetofenona (1) e 
ácido fenilborônico (2) utilizando HDL-CD como 
catalisador durante 8 horas em meio aquoso (Entrada 23, 
Tabela 3). 
106 
 
Figura 47 Espectros de massas da 4-bromoacetofenona (A), bifenila 
(B) e 4-fenilacetofenona (C). 
 
106 
Figura 48 Cromatograma da reação entre iodobenzeno (5) e ácido 
fenilborônico (2) utilizando o sistema ternário HDL-Pd-CD 
(0,1 mol% de Pd) durante 8 horas em meio aquoso 
(Entrada 28, Tabela 3). 
107 
 
Figura 49 Cromatograma da reação entre iodobenzeno (5) e ácido 
fenilborônico (2) utilizando Na2PdCl4 0,1% (via catálise 
homogênea) durante 8 horas em meio aquoso na presença 
de ciclodextrina (Entrada 27, Tabela 3). 
107 
 
Figura 50 Cromatograma da reação entre iodobenzeno (5) e ácido 
fenilborônico (2) utilizando o sistema binário HDL-Pd na 
ausência de ciclodextrina durante 8 horas em meio aquoso 
(Entrada 29, Tabela 3). 
 
108 
Figura 51 Espectro de massas do iodobenzeno (5). 
 
108 
Figura 52 Cromatograma da reação entre 1-iodo-4-metilbenzeno (8) e 
ácido fenilborônico (2) utilizando o sistema ternário HDL-
Pd-CD (0,1 mol% de Pd) durante 8 horas em meio aquoso. 
109 
 
Figura 53 Espectro de massas da 4-metilbifenila (9). 
 
109 
Figura 54 Cromatograma da reação entre 1-iodo-4-nitrobenzeno (10) 
e ácido fenilborônico (2) utilizando o sistema ternário 
HDL-Pd-CD (0,1 mol% de Pd) durante 8 horas em meio 
aquoso. 
 
110 
Figura 55 Espectro de massas da 4-nitrobifenila (12). 
 
110 
Figura 56 Curvas de análise termogravimétrica (TGA) e análise 
termodiferencial (DTA) do Mg(NO3)2.6H2O. 
111 
 
Figura 57 Curvas de análise termogravimétrica (TGA) e análise 
termodiferencial (DTA) do K2CO3. 
112 
 
xvi 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
Tabela 1 Energia de dissociação de ligações Ar-X. 3 
 
Tabela 2 Síntese de matrizes de hidróxidos duplos lamelares 
variando-se alguns parâmetros. 
23 
 
Tabela 3 Experimentos realizados variando-se parâmetros na reação 
modelo de Suzuki. 
28 
 
Tabela 4 Análise elementar CHN das matrizes de HDL. 39 
 
Tabela 5 Resultados obtidos por Fluorescência de Raios X dos 
materiais intercalados HDLPd01 e HDLPd02. 
41 
 
Tabela 6 Análise elementar de CHN do HDL coprecipitado e do 
material HDLPd01. 
 
43 
Tabela 7 
 
Valores de intensidade, 2θ e distância entre os planos do 
HDL coprecipitado e HDLPd01 obtidos a partir de seus 
perfis de difração. 
 
44 
Tabela 8 Resultados das análises de BET: área superficial 
específica, volume médio de poros e diâmetro médio de 
poros para o HDL coprecipitado e HDLPd01. 
 
47 
Tabela 9 Valores de intensidade, 2θ e distância entre os planos do 
HDL tratado hidrotermicamente por 24 horas e do 
HDLPd02 obtidos a partir de seus perfis de difração. 
 
53 
Tabela 10 Análise elementar de CHN do HDL tratado 
hidrotermicamente por 24 horas e do material HDLPd02. 
55 
 
Tabela 11 Resultados das análises de BET: área superficial 
específica, volume médio de poros e diâmetro médio de 
poros para o HDL tratado hidrotermicamente por 24 horas 
e HDLPd02. 
 
58 
Tabela 12 Valores de intensidade, 2θ e distância entre os planos do 
HDL coprecipitado e HDLAu obtidos a partir de seus 
perfis de difração. 
 
59 
Tabela 13 Análise elementar de CHN do HDL coprecipitado e do 
material HDLAu. 
61 
 
Tabela 14 Estudo do solvente utilizando K2CO3 como base, Na2PdCl4 
1mol% (em Pd) como catalisador, tempo reacional de 24 
horas à temperatura ambiente. 
67 
xvii 
 
 
Tabela 15 Estudo utilizando K2CO3 como base, Na2PdCl4 1mol% (em 
Pd) como catalisador, β-ciclodextrina como agente de 
transferência de fase, tempo reacional de 24 horas à 
temperatura ambiente e água:álcool isopropílico na 
proporção 90:10 como meio. 
69 
 
Tabela 16 Estudo utilizando K2CO3 como base, Na2PdCl4 1mol% 
(Pd) como catalisador, tempo reacional de 24 horas à 
temperatura ambiente, água:álcool isopropílico na 
proporção 90:10 como meio e proporção 1:10 de Pd:CD. 
70 
 
Tabela 17 Estudo utilizando K2CO3 como base, Na2PdCl4 como 
catalisador, 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina como agente 
de transferência de fase, tempo reacional de 24 horas à 
temperatura ambiente e água como solvente. 
72 
 
Tabela 18 Estudo do tempo empregando reações à temperatura 
ambiente em tempos variados utilizando K2CO3 como 
base, Na2PdCl4 0,5 mol% como catalisador, 2-
hidroxipropil-β-ciclodextrina como agente de transferência 
de fase, água como solvente e proporção 1:20 de 
paládio:ciclodextrina. 
73 
 
Tabela 19 Estudo empregando o material HDLPd01 (Pd 0,5 mol%) 
como catalisador utilizando K2CO3 como base, 8 horas de 
reação à temperatura ambiente, água como solvente e 
proporção 1:20 de Pd:HP-β-CD. 
75 
 
Tabela 20 Estudo para otimizar a quantidade do catalisador 
heterogêneo utilizando K2CO3 como base, HDLPd01 como 
catalisador, 8 horas de reação à temperatura ambiente, água 
como solvente e proporção 1:20 de Pd:HP-β-CD. 
76 
 
Tabela 21 Estudo para comparação das abordagens homogênea e 
heterogênea da catálise utilizando K2CO3 como base, 0,1 
mol% de Pd, 8 horas de reação à temperatura ambiente, 
água como solvente e proporção 1:20 de Pd:HP-β-CD, 
iodobenzeno (5) como material de partida. 
77 
 
Tabela 22 Reciclo do catalisador HDLPd01 na reação de Suzuki entre 
4-bromoacetofenona (1) e ácido fenilborônico (2) à 
temperatura ambiente durante 8 horas utilizando K2CO3 
como base, água como solvente e proporção 1:20 de 
Pd:HP-β-CD. 
79 
 
Tabela 23 
 
 
 
Reação de Suzuki com diferentes haletos de arila e ácido 
fenilborônico (2) à temperatura ambiente durante 8 horas 
utilizando K2CO3 como base, água como solvente e 
proporção 1:20 de Pd:HP-β-CD, 0,1 mol% de Pd. 
81 
 
 
 
xviii 
 
Tabela 24 Reações de Suzuki com diferentes haletos de arila e ácido 
fenilborônico (2) à temperatura ambiente utilizando K2CO3 
como base, água como solvente e proporção 1:20 de 
Pd:HP-β-CD, 0,1 mol% de Pd (HDLPd02 como 
catalisador). 
83 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xix 
 
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS 
 
AFM Microscopia de força atômica 
AIDS Síndrome da Imunodeficiência Adquirida 
BET Brunauer–Emmett–Teller 
CDCiclodextrina 
CG-EM Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas 
CHN Análise elementar de Carbono, Hidrogênio e Nitrogênio 
DMF N,N-dimetilformamida 
DNA Ácido Desoxirribonucleico 
DEM Dietoximetano 
DRX Difratometria de raios X 
DS Ânion dodecilsulfato 
DTA Análise termodiferencial 
EDS Energia dispersiva de raios X 
FRX Fluorescência de raios X 
HA Hipertensão arterial 
HDL Hidróxido duplo lamelar 
HIV Vírus da Imunodeficiência Humana 
HP Hidroxipropil 
IV Infravermelho 
MEV Microscopia eletrônica de varredura 
NP Nanopartícula 
PA Pressão arterial 
PAD Pressão arterial diastólica 
PAS Pressão arterial sistólica 
PEG Polietileno glicol 
RMN-
1
H Ressonância Magnética Nuclear de 
1
H 
RNA Ácido Ribonucleico 
TGA Análise termogravimétrica 
THF Tetrahidrofurano 
UV-Vis Ultravioleta-visível 
WHO Organização Mundial da Saúde 
xx 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO 1 
1.1 Reações de Suzuki 1 
1.2 Losartan e Atazanavir - Fármacos sintetizados através das reações de Suzuki 4 
1.3 Química Sustentável 9 
1.4 Ciclodextrinas 10 
1.5 Hidróxidos Duplos Lamelares 13 
 
2 OBJETIVOS 17 
 
3 PARTE EXPERIMENTAL 18 
3.1 Métodos Físicos 18 
3.1.1 Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas 18 
3.1.2 Espectroscopia no Infravermelho 18 
3.1.3 Espectroscopia Eletrônica de Absorção no Ultravioleta-Visível 19 
3.1.4 Difratometria de Raios X 19 
3.1.5 Espectrometria de Fluorescência de Raios X 19 
3.1.6 Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios 
X 20 
3.1.7 Área Superficial Específica, Volume Médio de Poros e Diâmetro Médio de Poros 20 
3.1.8 Microscopia de Força Atômica 20 
3.1.9 Análise Termogravimétrica 21 
3.2 Materiais e Métodos 21 
3.2.1 Preparo da suspensão de nanopartículas de paládio (PdNPs) 21 
xxi 
 
3.2.2 Síntese dos Hidróxidos Duplos Lamelares 22 
3.2.3 Intercalação de íons PdCl4
2-
 nas matrizes de hidróxido duplo lamelar 23 
3.2.4 Intercalação de íons AuCl4
-
 na matriz de hidróxido duplo lamelar 24 
3.2.5 Correção das áreas no CG-EM 25 
3.2.6 Procedimento geral da reação modelo de acoplamento C-C 26 
3.2.7 Reciclo do catalisador HDLPd01 e reação teste para verificar se ocorre lixiviação de Pd 
do catalisador HDLPd01 29 
3.2.8 Síntese de compostos biarilados 29 
3.2.8.1 Síntese da 4-fenilacetofenona (3) 30 
3.2.8.2 Síntese da bifenila (4) 31 
3.2.8.3 Síntese da 4-metilbifenila (9) 32 
3.2.8.4 Síntese da 4-nitrobifenila (12) 33 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 34 
4.1 Estudo do efeito do álcool isopropílico em uma solução aquosa contendo Na2PdCl4 e β-
ciclodextrina 34 
4.2 Caracterização dos Hidróxidos Duplos Lamelares 38 
4.3 Caracterização dos Hidróxidos Duplos Lamelares intercalados com íons PdCl4
2-
 41 
4.3.1 Caracterizações específicas do material HDLPd02 52 
4.4 Caracterização dos Hidróxidos Duplos Lamelares intercalados com íons AuCl4
-
 58 
4.5 Estudo das condições das reações de Suzuki 65 
4.5.1 Estudo do solvente 66 
4.5.2 Influência da ciclodextrina no meio reacional 68 
4.5.3 Influência do tipo de ciclodextrina no meio reacional 69 
4.5.4 Influência da 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina em meio totalmente aquoso 71 
xxii 
 
4.5.5 Estudo do tempo da reação modelo 72 
4.5.6 Uso do hidróxido duplo lamelar coprecipitado intercalado com paládio (HDLPd01) na 
catálise 74 
4.5.7 Estudo da quantidade de catalisador heterogêneo empregado na reação de Suzuki 76 
4.5.8 Catálise homogênea versus catálise heterogênea 77 
4.6 Reciclo do catalisador HDLPd01 78 
4.7 Reação teste para verificação de lixiviação de Pd do catalisador HDLPd01 80 
4.8 Escopo do método desenvolvido para a reação de Suzuki 80 
4.9 Resultados preliminares das reações de Suzuki com o catalisador HDLPd02 83 
 
5 CONCLUSÃO 85 
 
6 TRABALHOS FUTUROS 86 
 
7 REFERÊNCIAS 87 
 
8 ANEXOS 97 
8.1 Espectros de Infravermelho 97 
8.1.1 4-fenilacetofenona (3) 97 
8.1.2 Bifenila (4) 98 
8.1.3 4-metilbifenila (9) 99 
8.1.4 4-nitrobifenila (12) 100 
8.2 Espectros de RMN-
1
H 101 
8.2.1 4-fenilacetofenona (3) 101 
8.2.2 Bifenila (4) 102 
xxiii 
 
8.2.3 4-metilbifenila (9) 103 
8.2.4 4-nitrobifenila (12) 104 
8.3 Cromatogramas das reações e espectros de massas 105 
8.3.1 4-fenilacetofenona (3) 105 
8.3.2 Bifenila (4) 107 
8.3.3 4-metilbifenila (9) 109 
8.3.4 4-nitrobifenila (12) 110 
8.4 Curvas de TGA e DTA 111 
8.5 Artigo publicado na revista Journal of Nanomaterials 113 
8.6 Artigo publicado na revista The Scientific World Journal 120 
1 
 
1 Introdução 
 
1.1 Reações de Suzuki 
 
As reações de formação de ligação Carbono-Carbono (C-C) estão entre os processos 
mais importantes na síntese orgânica (RITLENG et al., 2002; HASSAN et al., 2002). 
Entretanto, somente a partir da década de setenta houve avanço significativo nesta área, 
devido principalmente ao desenvolvimento de diferentes metodologias de acoplamento 
catalisadas por metais de transição. Destas, destacam-se aquelas catalisadas por paládio, como 
as reações de Stille (acoplamento entre eletrófilos orgânicos e organoestanhos), Negishi 
(acoplamento entre eletrófilos orgânicos e organozincos), Heck (acoplamento entre eletrófilos 
orgânicos e alcenos), Sonogashira (acoplamento entre haletos orgânicos e alcinos) e Suzuki, a 
qual será discutida nesta seção. 
A reação de Suzuki, também conhecida como reação de Suzuki-Miyaura devido aos 
trabalhos publicados pelos japoneses Akira Suzuki e Norio Miyaura, surgiu em 1979 
(MIYAURA & SUZUKI, 1979) é uma reação de acoplamento C-C entre eletrófilos orgânicos 
e um composto organoboro, catalisada por Pd(0) na presença de base, como mostra o 
Esquema 1. 
 
R
1
-X + R
2
-BY2 R
1
-R
2
 
R
1
 = eletrófilo (alquila, vinila, arila); R
2
 = nucleófilo (alquila, vinila, arila) 
X = Cl, I, Br; Y = OH, OR 
Esquema 1. Reação de Suzuki-Miyaura. 
 
Em geral, a disponibilidade comercial dos materiais de partida (haletos orgânicos e 
ácidos borônicos), as condições brandas de reação utilizadas, a tolerância de uma ampla 
variedade de funcionalidades, a formação de produtos não tóxicos, a pequena quantidade de 
catalisador empregado na reação, e a possibilidadede se utilizar água como um solvente ou 
Pd(0)Ln 
base 
2 
 
um co-solvente fizeram a reação de Suzuki ser amplamente utilizada como reação de 
acoplamento C-C (ALONSO et al., 2008). 
 Uma das propostas do ciclo catalítico da reação de Suzuki está mostrada abaixo 
(Esquema 2). 
 
Esquema 2. Ciclo catalítico da reação de Suzuki. 
 
Nas reações de Suzuki são as espécies de Pd(0) que são os catalisadores. A etapa 1 do 
Esquema 2 representa a reação de adição oxidativa, a qual consiste na adição do eletrófilo 
orgânico a espécie de Pd(0). Esta reação consiste no aumento do número de coordenação do 
centro metálico em duas unidades com a oxidação deste por meio da remoção formal de dois 
elétrons (DUPONT, 2005). Segundo Miyaura e Suzuki (MIYAURA & SUZUKI, 1995) a 
adição oxidativa pode ser a etapa determinante da velocidade em um ciclo catalítico. A 
natureza do grupo de saída interfere na velocidade da reação e a reatividade dos haletos de 
arila (Ar-X) segue a ordem inversa de dissociação da ligação e cresce no sentido Cl < Br < I, 
como mostra a Tabela 1. Haletos de arila com substituintes retiradores de elétrons são mais 
reativos nesta etapa do que aqueles com substituintes doadores de elétrons (DUPONT, 2005; 
CASTRO, 2011). 
 
 
 
1 
2 
3 
4 
3 
 
Tabela 1. Energia de dissociação de ligações Ar-X. 
X Cl Br I 
Energia (kJ.mol
-1
) 401 339 272 
 
 A etapa 2 ocorre anteriormente a etapa de transmetalação, e mostra a influência da 
base na reação de Suzuki. No exemplo mostrado no Esquema 2 é utilizado como base NaOH, 
ocorrendo então a coordenação da espécie de Pd(II) pelo íon OH
-
, proporcionando a saída do 
haleto na forma de sal. 
 A etapa 3 corresponde a etapa de transmetalação, na qual ocorre a transferência de um 
grupo orgânico coordenado ao átomo de Boro para o metal de transição (Paládio). É a etapa 
menos compreendida do ciclo catalítico, pois envolve os dois reagentes organometálicos 
(MIYAURA & SUZUKI, 1995). Anteriormente a esta etapa, ocorre a ativação do ácido 
fenilborônico com a base (SMITH et al., 1994). Com a adição de uma hidroxila da base ao 
ácido borônico, o átomo de boro passa a ser tetracoordenado ocorrendo então a troca de 
ligantes com o complexo de Pd(II). A espontaneidade de tal processo pode ser explicada pelo 
conceito de ácidos e bases duros e macios de Pearson (PEARSON, 1963; SHRIVER et al., 
2008), onde ácidos duros tendem a se ligar com bases duras e ácidos macios tendem a se ligar 
com bases macias. Na etapa 3, a espécie B(OH)3 é um ácido duro, o que faz que com que 
haja uma tendência a trocar o ligante orgânico Ar
1
 por OH
-
, uma base dura. Reforçando a 
espontaneidade do processo, Ar
2
-Pd é um ácido macio, o que favorece a permuta de OH
-
 por 
Ar
1 
(SILVA, 2010). 
 Por fim ocorre a última etapa do Esquema 2, chamada de eliminação redutiva, onde 
ocorre a formação da ligação carbono-carbono pretendida e a regeneração da espécie de Pd(0) 
que poderá retornar novamente ao ciclo catalítico. 
 
Através da reação de Suzuki, compostos biarilados podem ser facilmente obtidos. 
Entre os exemplos de compostos de interesse da indústria farmacêutica que apresentam a 
ligação aril-aril, podem ser citados o atazanavir e o losartan. 
 
 
4 
 
1.2 Losartan e Atazanavir - Fármacos sintetizados através das reações de Suzuki 
 
As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte na população e são 
responsáveis pela perda de potenciais anos de vida devido a sequelas que elas podem causar. 
Essas doenças possuem inúmeros fatores de risco, dentre os quais se destaca a hipertensão 
arterial (HA) ou pressão arterial (PA) elevada. Seus custos médicos e socioeconômicos são 
elevados, decorrentes principalmente de suas complicações, tais como: doença 
cerebrovascular, doença arterial coronariana, insuficiência cardíaca, insuficiência renal 
crônica. Um dos maiores desafios da saúde pública é justamente o controle da pressão arterial 
e prevenção de danos causados por ela à saúde. (MAGLIANO, 2012; SILVA, 2013). 
O ponto de corte para detecção de hipertensão arterial atual leva em consideração que 
a pressão arterial diastólica (PAD) seja maior ou igual a 90 mmHg e que a pressão arterial 
sistólica (PAS) seja maior ou igual a 140 mmHg (JNC, 2004), critério também adotado pela 
Sociedade Brasileira de Cardiologia (2010) e pela Organização Mundial de Saúde (WHO, 
2007). Porém, para classificação de hipertensão, deve ser considerado o nível pressórico 
obtido em duas medidas, em diferentes ocasiões. 
Vários são os fatores de risco para a hipertensão arterial, tais como: obesidade, 
tabagismo, sedentarismo, consumo em excesso de sal, consumo em excesso de álcool, 
histórico familiar de doença cardiovascular, diabetes, etc. 
Em relação a população brasileira, um aspecto que merece destaque é a modificação 
no seu perfil com relação aos hábitos alimentares e de vida, que indica uma exposição cada 
vez mais intensa a riscos cardiovasculares. A mudança nas quantidades de alimentos ingeridos 
e na própria composição da dieta provocou alterações significativas do peso corporal e 
distribuição da gordura, com o aumento progressivo da prevalência de sobrepeso ou 
obesidade da população. Adicione-se a isso a baixa frequência à prática de atividade física, 
que também contribui no delineamento desse quadro (JARDIM et al., 2007). 
Portanto, um tratamento para o controle da hipertensão arterial inclui, além da 
modificação de hábitos de vida, a utilização de medicamentos. Um dos fármacos mais 
utilizados no controle da hipertensão arterial é o losartan (LARSEN et al., 1994), Figura 1. 
5 
 
HN N
N N
N
N
HO
Cl
 
Figura 1. Estrutura do losartan. 
 
A Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS) é causada pelo retrovírus HIV 
(Vírus da Imunodeficiência Humana). Ela é uma síndrome, pois se trata de um conjunto de 
sintomas relacionados à diminuição na quantidade de linfócitos CD4, um tipo de célula 
sanguínea envolvida na defesa do organismo, destruída pela ação do retrovírus HIV. Por isso, 
ocorre a perda progressiva da imunidade do portador. Quanto mais a AIDS evolui, torna-se 
menor a capacidade de reação do organismo contra invasores. O termo “adquirida” refere-se 
ao fato de essa síndrome não ser como outras imunodeficiências que alguns indivíduos já 
apresentam ao nascer, mas, sim, causada por um fator externo, que é a infecção viral 
(BISWAS, 2012). 
Após a invasão do organismo há um período de incubação do vírus, que pode variar de 
duas a seis semanas. Depois aparecem os primeiros sintomas, semelhantes aos de outras 
viroses. Os mais comuns são: febres constantes, surgimento de pequenos pontos vermelhos na 
pele, fadiga, inchaço de alguns gânglios e distúrbios do sistema nervoso central (desde fortes 
dores de cabeça até encefalite). (WHO, 2013) 
A produção de anticorpos inicia-se de oito a doze semanas após a infecção. Passada 
essa fase inicial, porém o retrovírus pode ficar incubado por muitos anos sem que a pessoa 
manifeste nenhum sintoma. Esse estágio é denominado de fase assintomática, durante a qual 
ocorre interação entre o sistema imunológico e os vírus: eles amadurecem e morrem, uma vez 
que o sistema imune ainda impede sua multiplicação excessiva (WHO, 2013). 
A capacidade de infecção desse retrovírus é de apenas poucos minutos fora das 
células, e mesmo assim, sua transmissão depende do contato com mucosas ou com alguma 
área ferida do corpo, tais como penetração sexual desprotegida e uso de agulhas ou produtos 
6 
 
sanguíneos contaminados. Existe também a possibilidade de a mãe infectada transmitir o vírus 
para o feto durante a gestação, o parto e a amamentação (BISWAS, 2012). 
Os atuais coquetéis antirretrovirais combinam diversas drogas inibidoras das 
diferentes proteínas do vírus, o que retarda a evolução da doença e combate o aparecimento 
das infecções oportunistas (infecções que enfraquecem o sistema imunológico e facilitama 
ação do vírus). No interior do vírus HIV existem moléculas inativas de enzimas como a 
transcriptase reversa (enzima que converte o RNA viral em moléculas de DNA viral); 
integrase (enzima que promove a integração do DNA viral ao DNA do cromossomo humano) 
protease (enzima que atua principalmente na fase de organização final das proteínas virais). 
Até hoje, a AIDS foi responsável por mais de 20 milhões de óbitos e estima-se que 
cinco novas vítimas são infectadas a cada minuto (SEMPLE, 2000). Até o ano de 2011, 34 
milhões de pessoas estavam vivendo com o vírus HIV (GHO, 2013). 
O ciclo de reprodução do HIV está mostrado na Figura 2. 
 
1. União do vírus ao linfócito CD4; 
2. Fusão do envelope (camada lipoproteica) do vírus com a membrana da célula; 
3. Liberação do RNA viral e das enzimas; 
4. Transcrição Reversa; 
Membrana celular 
Proteína CD4 
receptora do HIV 
7 
 
5. Integração do DNA viral ao DNA celular por ação da enzima integrase; 
6. Transcrição do RNA viral no núcleo: a célula usa o DNA viral como molde para a 
produção de RNA viral, que passa para o citoplasma; 
7. Síntese de proteínas e quebra de cadeia polipeptídica por ação da enzima protease, dando 
origem a diferentes proteínas virais; 
8. Montagem e liberação do vírus. 
Figura 2. Ciclo de reprodução do HIV (adaptação de NETO, 2006). 
 
A interferência em qualquer um destes passos do ciclo de reprodução do HIV impede 
a multiplicação e/ou liberação de novos vírus. Dentre os diversos tipos de inibidores (NETO, 
2006) desenvolvidos, temos os inibidores de HIV protease, dentre os quais está o atazanavir 
(XU et al., 2002), Figura 3. 
O N
N N
N
N O
O
O O
O
N
OH HH
H H
 
Figura 3. Estrutura do atazanavir. 
 
Tanto o atazanavir quanto o losartan apresentam durante sua síntese uma etapa da 
reação de Suzuki. 
 A unidade biarila do atazanavir resulta do acoplamento entre o ácido 4-formil-
fenilborônico e 2-bromopiridina mediados por paládio, como mostra o Esquema 3. Várias 
etapas ainda são necessárias para a síntese total do atazanavir (XU et al., 2002). 
8 
 
 
Esquema 3. Etapa da reação de Suzuki na síntese do atazanavir (adaptação de CASTRO, 
2011). 
A síntese da unidade biarila do losartan e do próprio fármaco estão demonstrados 
abaixo, Esquema 4 (LARSEN et al., 1994). 
 
Esquema 4. Síntese da unidade biarila e do próprio losartan através da reação de Suzuki 
(adaptação de CASTRO, 2011). 
Atazanavir 
Ácido 4-formil-
fenilborônico 
2-bromopiridina 
9 
 
 
Ligantes como a trifenilfosfina, os quais são utilizados nas etapas de síntese dos 
fármacos atazanavir e losartan, e sais quartenários de amônio reduzem/estabilizam os 
catalisadores de paládio e aceleram o acoplamento carbono-carbono na reação (CASTANET 
et al., 2002). Entretanto, trata-se de compostos tóxicos. Portanto, um dos desafios atuais das 
reações de Suzuki está na realização destas de forma sustentável (ambientalmente amigável). 
 
1.3 Química Sustentável 
 
Dentro dos princípios de um desenvolvimento sustentável, a química deve ser uma 
ferramenta para melhorar a qualidade de vida. Por esta razão os processos químicos devem ser 
monitorados de forma a sempre diminuir os danos causados ao meio ambiente. A sub-área 
que está relacionada a este caminho a ser percorrido é chamada de química sustentável ou 
química verde. 
Entre os princípios de uma química sustentável, podemos destacar (PRADO, 2003; 
EPICOCO et al., 2014; GALUSZKA et al., 2013): 
1) Mudança de solventes tóxicos por outros solventes alternativos, como por exemplo, água; 
2) Desenvolvimento de compostos seguros, isto é, que apresentem a menor toxicidade 
possível; 
3) Desenvolvimento de condições reacionais para obtenção de maior rendimento na 
formação de produtos e menor geração de subprodutos; 
4) Eficiência energética, as reações deverão ser conduzidas sempre que possível à pressão e 
temperatura ambientes, para minimizar a energia gasta em processos químicos; 
5) Aplicação de catalisadores em reações para aumentar a velocidade de obtenção de 
produtos; 
6) Uso de substâncias recicladas, reagentes e/ou catalisadores que devem ser, sempre que 
possível, reutilizadas nas reações, tornando-as economicamente e ambientalmente 
viáveis. 
Portanto, este enfoque no desenvolvimento sustentável tem direcionado inúmeras 
questões ambientais ao planejamento de novas metodologias sintéticas (SHELDON, 2007). 
10 
 
Dentro desta perspectiva, processos catalíticos que minimizem ou evitem o emprego de 
agentes tóxicos é altamente desejável. 
Nos últimos anos, o emprego de receptores supramoleculares solúveis (REETZ, 1997), 
como as ciclodextrinas, tem se destacado nas abordagens mais eficientes em catálise levando-
se em conta o enfoque em questões ambientais. 
 
1.4 Ciclodextrinas 
 
Ciclodextrinas (CDs), oligossacarídeos cíclicos obtidos da degradação enzimática do 
amido, têm sido aplicadas em diversas transformações sintéticas importantes (HEDGES, 
1998). Estruturalmente, são compostas de resíduos de D-glicopiranose unidos por ligações do 
tipo -1,4 formando um arranjo espacial toroidal, cuja classificação ocorre de acordo com o 
número de unidades presentes na estrutura. Desse modo, CDs que contêm seis, sete e oito 
unidades de D-glicopiranose são denominadas de alfa (), beta () ou gama (), 
respectivamente (Figura 4). 
 
 
 
Figura 4. Estrutura e classificação das ciclodextrinas. 
 
Devido ao caráter hidrofóbico de sua cavidade, um grande número de compostos 
orgânicos pode formar complexos de inclusão do tipo hospedeiro-convidado em meio aquoso, 
o que faz com que a solubilidade da molécula convidada aumente significativamente. A 
interação hospedeiro-convidado se beneficia de fatores presentes no complexo, tais como as 
forças de curta distância e efeitos estéricos. Com base nas propriedades de reconhecimento 
molecular (MALTA et al., 2008), CDs têm sido utilizadas em catálise
 
(HEDGES, 1998; 
11 
 
SENRA et al., 2007), sistemas de liberação controlada de fármacos (UEKAMA, 2002) e na 
remoção seletiva de substratos orgânicos em efluentes contaminados (CASSEZ et al., 2006). 
A obtenção de sistemas de nanopartículas de ouro e paládio com ciclodextrinas tem 
sido reportada. Usualmente utiliza-se borohidreto de sódio e citrato de sódio como agentes 
redutores do íon precursor tetracloroaurato (III) na formação de nanopartículas de ouro (LIU 
et al., 2003; STORHOFF et al., 1998). Liu e colaboradores (LIU et al., 2003) reportaram o 
uso de ciclodextrinas nativas na estabilização de AuNPs, gerando partículas de menores 
dimensões e apresentando distribuição de tamanho mais controlada que aquelas estabilizadas 
pelo íon citrato. 
Por outro lado, sistemas contendo nanopartículas de paládio e ciclodextrinas podem 
ser empregados como catalisadores, possibilitando a execução de reações orgânicas em meio 
aquoso. O fato das ciclodextrinas atuarem tanto como agentes de transferência de fase, 
proporcionando a solubilização do reagente orgânico em água via formação de composto de 
inclusão, quanto como agentes estabilizantes de nanopartículas metálicas, via adsorção física 
ou química, permite a obtenção de sistemas catalíticos multifuncionais. Em alguns estudos a 
estabilização de nanopartículas de paládio em meio aquoso é viabilizada por ciclodextrinas 
pertioladas (STRIMBU et al., 2003) (Figura 5), da mesma forma como descrito para as 
AuNPs. 
 
 
 
Figura 5. Representação de uma nanopartícula de paládio estabilizada por ciclodextrina 
tiolada (STRIMBU et al., 2003). 
 
 
Antunes e colaboradores também se envolveram com o emprego de sistemas com 
ciclodextrinas modificadas em catálise organometálica com paládio em fase aquosa. 
Verificou-se o aumento das conversões e seletividades dos produtos das reações de Heck com 
12 
 
o emprego de ciclodextrinas hidroxipropiladas na presença de paládio suportado em CaCO3 
(Figura 6) (SENRA et al., 2007). Posteriormente,evidenciou-se que a forma  desta 
ciclodextrina atua como agente redutor de Pd(II), dispensando redutores tóxicos como o 
borohidreto de sódio, e como agente estabilizante das nanopartículas metálicas (SENRA et al., 
2008; SENRA et al., 2009). Desta forma, tornou-se possível a realização de reações de 
acoplamento cruzado carbono-carbono em meio aquoso, sem adição de qualquer ligante 
tóxico a base de fosfinas para estabilização de Pd(0) em solução. 
 
 
Figura 6. Influência da ciclodextrina hidroxipropilada (alfa ou beta) na reação entre acrilato 
de metila e iodobenzeno utilizando K2CO3 e Pd/CaCO3 (Pd 1 mol%) durante 4 horas sob 
refluxo em diferentes meios (adaptação de SENRA et al., 2007). 
 
 
A maioria das aplicações das reações de Suzuki envolve catálise homogênea, porém 
estas reações tem sido realizadas com sucesso utilizando paládio suportado em sílica 
(SHIMIZU et al., 2004), materiais mesoporosos (KOSSLICK et al., 2001) e carbono (DYER 
et al., 2001). No que diz respeito à abordagem catalítica, a catálise heterogênea apresenta 
vantagens sobre a catálise homogênea como a facilidade na separação dos produtos e do 
catalisador da reação, o que é industrialmente desejável. Nesse âmbito de catálise 
heterogênea, hidróxidos duplos lamelares podem ser utilizados como suportes de Pd em 
reações de acoplamento C-C. 
 
HP-α-CD 
HP-β-CD 
Ausência de CD 
 
%
 C
in
am
at
o
 d
e 
m
et
ila
 a
p
ó
s 
4
 h
o
ra
s 
13 
 
1.5 Hidróxidos Duplos Lamelares 
 
Hidróxidos duplos lamelares (HDLs) são conhecidos como trocadores aniônicos ou 
argilas aniônicas, pois apresentam em seu domínio interlamelar espécies aniônicas 
(CREPALDI & VALIM, 1998). Também são conhecidos como hydrotalcite-like compounds 
(compostos do tipo hidrotalcita), pois estes materiais podem ser descritos partindo da 
estrutura da brucita, Mg(OH)2. Este mineral consiste de octaedros com arestas em comum, 
com o íon magnésio no centro de cada unidade e hidroxilas nos seus vértices o que resulta em 
lamelas neutras e planas mantidas juntas por ligações de hidrogênio. A substituição de Mg
2+ 
por cátions trivalentes nesta estrutura leva ao excesso de cargas positivas, o que é compensado 
por ânions que se encontram intercalados junto com moléculas de água mantendo as lamelas 
juntas e originando uma estrutura tipo hidrotalcita (Figura 7). Assim, são representados pela 
fórmula geral [M1-x
2+
Mx
3+
(OH)2]Ax/m
m-
.nH2O, onde M
2+
 é o cátion bivalente, M
3+
 é o cátion 
trivalente, A
m-
 é o ânion do espaço interlamelar e m
-
 é a sua carga, a razão entre o cátion 
trivalente e a soma dos cátions, M
3+
/(M
2+
+M
3+
) é representada por x na fórmula e 
corresponde a razão de substituição entre M
2+
 e M
3+
 (SABBAR et al., 2007). 
 
Um grande número de HDLs tem sido estudado como catalisadores heterogêneos em 
diversas reações, pois eles permitem uma dispersão mais adequada aos catalisadores de metais 
nobres e, portanto, oferecem diferentes aplicações em síntese orgânica, como reações de 
oxidação do metano, aromatização do n-hexano, e reações de acoplamento C-C 
(CHOUDARY et al., 2005; MORA et al., 2006; SABBAR et al., 2007). 
 
 
 
 
Figura 7. Estrutura de um hidróxido duplo lamelar. 
Camada: [MII1-xM
III
x(OH)2]
x+ 
Espaço Interlamelar: [Ax/m
m-
.nH2O]
x- 
14 
 
 
Na literatura, estão descritos HDLs com inúmeras espécies aniônicas intercaladas, 
entre elas: haletos, oxiânions, ânions complexos, entre outros, e um fator importante é a 
capacidade de estabilização da estrutura lamelar por estes ânions. Quanto maior a capacidade 
de estabilização, mais facilmente o HDL se formará. Miyata (MIYATA, 1983) classificou 
alguns ânions em ordem de capacidade de estabilização da estrutura lamelar: 
CO3
2-
 > OH
-
 > F
-
 > Cl
-
 > SO4
2-
 > Br
-
 > NO3
-
 > I
-
 
 Esta série é efetiva para o tratamento termodinâmico da substituição. Em termos de 
cinética, fatores como tamanho, carga e geometria de cada ânion devem ser considerados 
(CREPALDI & VALIM, 1998). 
 Entre os trabalhos da literatura que utilizam HDLs em reação de acoplamento C-C, 
pode ser citado o trabalho de Mora e colaboradores (JIMÉNEZ-SANCHIDRIÁN et al., 2006), 
no qual desenvolveram um HDL intercalado através da mistura de acetato de paládio (II), 
piridina e hidrotalcita (sintetizada via tratamento hidrotérmico) em tolueno à 80°C durante 1 
hora. Este catalisador se mostrou eficiente na reação de acoplamento cruzado C-C do tipo 
Suzuki entre bromobenzeno (1 equivalente) e ácido fenilborônico (2 equivalentes), utilizando-
se tolueno como solvente, aquecimento de 55°C, e 1 mol% de Pd, obtendo-se 100% de 
conversão do produto (bifenila) em 15 minutos de reação. 
 Em outro trabalho dos mesmos autores citados acima (MORA et al., 2008), utilizando 
o mesmo catalisador com o complexo piridínico de paládio e os mesmos reagentes realizaram 
a reação em água em temperatura ambiente, e a melhor conversão encontrada (52%) foi 
obtida quando se utilizou docecil sulfato de sódio (75 mg) como surfactante na reação. 
Choudary e colaboradores (CHOUDARY et al., 2005) obtiveram bons rendimentos 
(60%-98%) no acoplamento C-C do tipo Suzuki entre diversos haletos de arila e ácidos 
borônicos, Esquema 5, com tempos variando de 12 a 24 horas utilizando como meio reacional 
a mistura de dioxano:água na proporção 5:1, respectivamente, à 100°C. O catalisador de 
platina utilizado (1 mol% Pt) foi sintetizado a partir da troca iônica de um HDL com o ânion 
complexo PtCl6
2-
, com posterior redução deste via hidrato de hidrazina a HDL-Pt
0
. 
 
15 
 
R1
X
+
B(OH)2
R2
R1 R2
X = Br, I
HDL-Pt0 (1 mol%)
K3PO4, 12 a 24 horas
Dioxano:água (5:1)
100°C
 
Esquema 5. Reação de Suzuki entre haletos de arila (bromados ou iodados) e ácidos 
fenilborônicos à 100°C utilizando a mistura dioxano:água (5:1) como solvente com o 
catalisador HDL-Pt
0
, publicado por Choudary e colaboradores. 
 
 Liu e colaboradores (LIU et al., 2010) sintetizaram o catalisador HDL-DS-Pd a base 
de hidróxido duplo lamelar (HDL), ânions dodecilsulfato (DS) e nanopartículas de Pd a partir 
da troca iônica de íons cloreto na matriz de HDL. A redução do paládio ocorreu pela adição 
de uma solução de ácido ascórbico ao meio reacional. Com o catalisador devidamente 
sintetizado e caracterizado, reações de acoplamento C-C do tipo Suzuki foram realizadas entre 
o ácido fenilborônico e diferentes haletos de arila por 5 horas a 80°C em meio de DMF:H2O 
na proporção 5:1 com 0,5 mol% de Pd (Esquema 6). Bons rendimentos foram obtidos (85-
96%) com os substratos iodados e bromados, com exceção do único substrato clorado (4-
nitroclorobenzeno) utilizado no trabalho que forneceu 49% de rendimento mesmo sob 
temperatura de 150°C em 24 horas de reação. 
 
X
R
+ B(OH)2
R
X = Cl, Br, I
HDL-DS-Pd
5 h, 80°C
DMF:H2O (5:1)
K2CO3
 
Esquema 6. Reação de Suzuki entre haletos de arila e o ácido fenilborônico à 80°C utilizando 
a mistura DMF:H2O (5:1) como solvente com o catalisador HDL-DS-Pd, publicado por Liu e 
colaboradores. 
 
16 
 
 Portanto, como pode ser visto, as reações de Suzuki na presença de hidróxidos duplos 
lamelares, envolvem em sua maioria, meios com solventes predominante orgânicos e utilizam 
aquecimento como fonte de energia. A realização dessas reações em meio aquoso e à 
temperatura ambiente é ambientalmente desejável e economicamente vantajosa. 
 A conjugação das propriedades de agente estabilizante e de transferência de fase das 
ciclodextrinas, da boa atividade das nanopartículas de paládio em catálise organometálica e 
das vantagens da catalise heterogênea proporcionada pelo uso de um hidróxido suporte pode 
permitir a constituição de um sistema catalítico único, multifuncional e sem precedentes. 
Assim, sistemas heterogêneos compostos de ciclodextrina, metais de transição (ouro e 
paládio) e hidróxidos duplos lamelares são promissores como catalisadores cadavez mais 
ativos e ambientalmente amigáveis, podendo ser assim testados em reações orgânicas de 
interesse industrial, como as de acoplamento cruzado carbono-carbono do tipo Suzuki em 
meio aquoso e à temperatura ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
2 Objetivos 
 
O objetivo geral deste trabalho é o desenvolvimento de um novo método para a 
realização das reações de acoplamento cruzado C-C do tipo Suzuki, em meio aquoso e a 
temperatura ambiente utilizando sistemas catalíticos a base de metais, ciclodextrinas e 
hidróxidos duplos lamelares. 
 
Os objetivos específicos são: 
 Síntese e caracterização das matrizes de hidróxidos duplos lamelares por difratometria 
de raios X (DRX), espectroscopia vibracional no infravermelho (IV), análise 
elementar CHN e microscopia eletrônica de varredura (MEV); 
 Intercalação dos ânions complexos (PdCl4
2-
 e AuCl4
-
) nas matrizes de HDL e 
caracterização dos materiais obtidos pelas técnicas anteriormente citadas; 
 Estudo por espectroscopia eletrônica no UV-vis do comportamento químico da 
solução aquosa do sal Na2PdCl4 frente à adição de ciclodextrina e álcool isopropílico; 
 Obtenção da melhor condição reacional entre 4-bromoacetofenona (1) e ácido 
fenilborônico (2) (reação modelo) em meio predominantemente aquoso à temperatura 
ambiente, a partir da variação dos parâmetros a seguir: i) emprego de co-solvente 
orgânico; ii) proporção molar Pd:ciclodextrina; iii) tipo de ciclodextrina; iv) 
quantidade de catalisador; v) tempo de reação; e vi) tipo de catálise. 
 Síntese de diferentes compostos biarilados utilizando a melhor condição da reação 
modelo, com posterior caracterização por espectroscopia vibracional no IV, RMN-
1
H 
e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas. 
 
 
 
 
 
18 
 
3 Parte Experimental 
 
3.1 Métodos Físicos 
 
3.1.1 Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas 
 
As análises de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM) 
foram realizadas em um cromatógrafo Shimadzu do modelo GCMS-QP2010Plus com uma 
coluna RTx-5MS (Crossband, tendo como fase estacionária 5% difenil e 95% de 
dimetilpolisiloxano) de 30 m x 0,25 mm x 0,25 μm de espessura. O gás de arraste utilizado foi 
o He (pressão de 100,0 kPa) com um fluxo de 1,33 mL/min. A interface do CG com o 
detector seletivo de massas foi mantida a 240°C. O detector seletivo de massas foi operado 
em modo de impacto eletrônico, e varredura de 40-350 unidades de massa atômica. A 
programação utilizada na análise foi: temperatura do injetor = 240ºC, temperatura do detector 
= 260ºC, temperatura da coluna = 100ºC - 240ºC, taxa de variação da temperatura da coluna = 
10ºC/min, volume de injeção = 0,5 μL, tempo total de análise = 14 minutos. Estas análises 
foram realizadas no Instituto de Química da UFRJ. 
 
3.1.2 Espectroscopia no Infravermelho 
 
As análises foram realizadas num espectrofotômetro de infravermelho (IV) por 
transformada de Fourier Nicolet Magna-IR 760 com 16 acumulações e 4 cm
-1
 de resolução na 
região de 4000-400 cm
-1
. As amostras foram preparadas em pastilhas de KBr. Estas análises 
foram realizadas no Instituto de Química da UFRJ. 
 
 
 
19 
 
3.1.3 Espectroscopia Eletrônica de Absorção no Ultravioleta-Visível 
 
As análises de espectroscopia eletrônica de absorção na região do ultravioleta-visível 
foram realizadas utilizando um espectrofotômetro modelo Varian Cary 1E. As amostras foram 
analisadas em cubetas de quartzo de 1 cm de caminho óptico e foram medidas na faixa de 200 
a 800 nm. Estas análises foram realizadas no Instituto de Química da UFRJ. 
 
3.1.4 Difratometria de Raios X 
 
Os difratogramas de raios X foram adquiridos a temperatura ambiente com um 
difratômetro Rigaku, modelo Ultima IV, com gerador de raios X de alta frequência (3kW), 
tubo de raios X de Cu (=1,5418 Ǻ) , foco normal (2kW), goniômetro Universal Theta-
2Theta com raio de 185 mm, fendas fixas e Filtro Kbeta de Ni, com tensão de 40 kV e 
corrente de 20 mA. As amostras foram analisadas auto – suportadas em porta – amostras de 
vidro. Foram utilizadas as faixas de 5
o
 < 2θ< 80
o
, com passo de 0,05
o
 e tempo por passo de 1 
segundo. Estas análises foram realizadas no Instituto de Química da UFRJ. 
 
3.1.5 Espectrometria de Fluorescência de Raios X 
 
 Os compostos foram analisados em um espectrômetro Philips, modelo PW 2400 com 
lâmpada de ródio. As amostras foram fundidas com tetraborato de lítio para formação das 
pastilhas de análise. Estas análises foram realizadas no Departamento de Geologia da UFRJ. 
 
 
 
 
20 
 
3.1.6 Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva de 
Raios X 
 
 As fotomicrografias de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram adquiridas 
por um microscópio JEOL JSM 6460-LV, operando entre 10-20 kV equipado com 
espectrômetro de energia dispersiva de raios X. Para realização das análises, os pós foram 
aderidos a fita dupla face de grafite fixada ao porta-amostras. Algumas amostras foram 
metalizadas com ouro para melhor visualização. A análise elementar via espectroscopia de 
energia dispersiva de raios X (EDS) teve como parâmetros: Resolução: 256x192; tempo de 
corte: 50 s; número de cortes: 5; tempo de aquisição: 250 s; tempo de permanência: 712 µs. 
Estas análises foram realizadas no Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e 
Pesquisa de Engenharia (COPPE) da UFRJ. 
 
3.1.7 Área Superficial Específica, Volume Médio de Poros e Diâmetro Médio de Poros 
 
 As isotermas de adsorção/dessorção de Nitrogênio foram obtidas a -196°C utilizando o 
instrumento Quantachrome Novawin. As amostras foram pré-tratadas em vácuo a 180°C por 
5 horas. As áreas superficiais específicas dos materiais foram calculadas pelo método BET 
(BRUNAUER et al., 1938) e o volume e o diâmetro de poros foram calculados pelo método 
BJH (BARRETT et al., 1951). Estas análises foram realizadas no Instituto de Química da 
UFRJ. 
 
3.1.8 Microscopia de Força Atômica 
 
 O microscópio de força atômica utilizado foi o modelo AR Alpha300 (WITec 
Instruments, GER). As imagens foram obtidas através da realização de microscopia de força 
atômica (AFM) no modo de não-contato. Estas análises foram realizadas no Instituto Alberto 
Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) da UFRJ. 
21 
 
3.1.9 Análise Termogravimétrica 
 
 As curvas termogravimétricas foram obtidas em um analisador da SHIMADZU, 
modelo DTG-60, aquecendo-se 12 mg da amostra em um intervalo de 25°C a 800°C com 
velocidade de aquecimento de 10°C min
-1
, sob fluxo de 50 ml min
-1
 de argônio. Estas análises 
foram realizadas no Instituto de Química da UFRJ. 
 
3.2 Materiais e métodos 
 
Os reagentes e solventes utilizados neste trabalho foram utilizados sem tratamento 
prévio, são eles: Mg(NO3)2.6H2O (Vetec, 99%); Al(NO3)3.9H2O (Vetec, 99%); NaOH (Vetec, 
99%); N,N-dimetilformamida (Aldrich, 99,8%); Na2PdCl4 (Aldrich, 98%); NaAuCl4.2H2O 
(Aldrich, 99%); K2CO3 (Aldrich, 99,9%); Na2SO4 (Aldrich, 99%); éter dietílico (Vetec, 
99,5%); álcool isopropílico (Vetec, 99,9%); β-CD (Aldrich, 97%); 2-hidroxi-propil-β-CD 
(Aldrich, 99,9%); polietileno glicol 400 (Aldrich); ácido fenilborônico (Aldrich, 95%); 4-
bromoacetofenona (Aldrich, 98%); iodobenzeno (Aldrich, 98%); bromobenzeno (Aldrich, 
99%); clorobenzeno (Aldrich, 99,5%); 1-iodo-4-metilbenzeno (Aldrich, 99%); 1-iodo-4-
nitrobenzeno (Aldrich, 98%) e 1-cloro-4-nitrobenzeno (Aldrich, 99%). 
 
3.2.1 Preparo da suspensão de nanopartículas de paládio (PdNPs) 
 
A um bécher de 25 mL foram adicionados Na2PdCl4 (1x10
-3
 mol.L
-1
; 0,0029 g), β-
ciclodextrina (1x10
-3
 mol.L
-1
; 0,0113 g) e álcool isopropílico (5x10
-3
 mol.L
-1
; 4 μL) em 10 
mL de água destilada a temperatura ambiente. 
O processo de formação das nanopartículas foi acompanhado por espectrofotometria 
no UV-visível. Foram adquiridos espectroseletrônicos de 30 em 30 minutos, até o tempo de 
240 minutos da solução aquosa contendo β-ciclodextrina, álcool isopropílico e Na2PdCl4. 
22 
 
NaOH (pH=10); 
agitação vigorosa 
Foram adquiridos espectros eletrônicos de 30 em 30 minutos, até o tempo de 210 
minutos da solução aquosa contendo apenas Na2PdCl4; e também da solução aquosa contendo 
β-ciclodextrina e Na2PdCl4. 
 
3.2.2 Síntese dos Hidróxidos Duplos Lamelares 
 
A síntese das matrizes de hidróxidos duplos lamelares seguiu um procedimento já 
descrito na literatura por Mora e colaboradores (MORA et al., 2006). Será apresentado um 
fluxograma do procedimento experimental (Fluxograma 1), seguido de uma descrição mais 
detalhada da síntese dos HDLs. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fluxograma 1. Fluxograma da síntese dos hidróxidos duplos lamelares. 
 
Em um balão de 250 mL foram adicionados Mg(NO3)2.6H2O (0,006 mol; 1,538 g) e 
Al(NO3)3.9H2O (0,003 mol; 1,125 g), ou seja, na proporção molar Mg/Al = 2. Após a adição 
dos sais, estes foram solubilizados em 100 mL de água milli-Q. Na sequência, sob forte 
agitação magnética, foram adicionadas gotas de solução aquosa de NaOH (1 mol/L) até um 
pH final próximo a 10. Após a coprecipitação do material obtido, com ou sem tratamento 
Solução aquosa de Mg(NO3)2.6H2O + solução aquosa de Al(NO3)3.9H2O 
 
 
HDL tratado hidrotermicamente HDL coprecipitado 
Caracterização por: IV, DRX, 
CHN, MEV, TGA, DTA. 
23 
 
hidrotérmico (80°C) conforme mostra a Tabela 2, este foi filtrado via filtração comum e seco 
sobre estufa ligada à temperatura de 100°C. O sólido branco obtido foi devidamente 
caracterizado por espectroscopia no infravermelho, difratometria de raios X e análise 
elementar CHN. 
 
Tabela 2. Síntese de matrizes de hidróxidos duplos lamelares variando-se alguns parâmetros. 
Material Tratamento Hidrotérmico Tempo de tratamento hidrotérmico 
1 Não - 
2 Sim 24 horas 
3 Sim 2 horas 
4 Sim 6 horas 
 
3.2.3 Intercalação de íons PdCl4
2-
 nas matrizes de hidróxido duplo lamelar 
 
A intercalação dos íons PdCl4
2-
 na matriz de hidróxido duplo lamelar ocorreu via 
processo de troca iônica adaptado de um método descrito na literatura (MORA et al., 2006). 
 A troca iônica se processou utilizando-se solução 0,025 mol.L
-1
 de Na2PdCl4 em N,N-
dimetilformamida (DMF) aplicando-se a proporção molar Pd:HDL de 1:2 sob temperatura de 
80°C durante 24 horas. A quantidade de Pd utilizada na troca iônica foi determinada pela 
quantidade de íons NO3
-
 presente na matriz de HDL, obtida via análise elementar CHN. 
Inicialmente, a solução de paládio em DMF possui uma coloração amarela, levemente 
amarronzada; após a adição do HDL, com cerca de 1 hora de reação, torna-se bem escura, 
com coloração preta. O precipitado formado foi filtrado e seco sobre estufa. O sólido preto 
obtido foi devidamente caracterizado por espectroscopia no infravermelho, difratometria de 
raios X, fluorescência de raios X e microscopia eletrônica de varredura. 
 Foram realizadas duas trocas iônicas em diferentes matrizes de hidróxido duplo 
lamelar: HDL coprecipitado à temperatura ambiente (material HDLPd01), obtendo-se 0,3148 
g de massa; e no HDL obtido sob tratamento hidrotérmico de 24 horas (material HDLPd02), 
obtendo-se massa de 0,3510 g. A Figura 8 mostra o HDL antes (sólido branco) e depois da 
troca iônica realizada com o Na2PdCl4 (sólido preto). 
24 
 
 
 
Figura 8. HDL antes da troca iônica (esquerda) e HDL após a troca iônica com o Na2PdCl4 
(direita). 
 
3.2.4 Intercalação de íons AuCl4
-
 na matriz de hidróxido duplo lamelar 
 
A intercalação dos íons AuCl4
-
 na matriz de hidróxido duplo lamelar ocorreu via 
processo de troca iônica de forma similar ao procedimento descrito no item 3.2.3 deste 
trabalho. 
 A troca iônica ocorreu utilizando-se solução 0,025 mol.L
-1
 de NaAuCl4 em N,N-
dimetilformamida (DMF) aplicando-se a proporção molar Au:HDL de 1:4 sob temperatura de 
80°C durante 24 horas. A quantidade de Au utilizada na troca iônica foi determinada pela 
quantidade de íons NO3
-
 presente na matriz de HDL, obtida via análise elementar CHN. 
Inicialmente, a solução de ouro em DMF possui uma coloração amarela clara; após 15 
minutos da adição do HDL ao sistema, a mistura começou a escurecer, e com cerca de 1 hora 
de reação verificou-se um precipitado de cor preta, com uma solução sobrenadante de cor 
amarela. Após 24 horas de reação, toda a solução tornou-se escura. Por fim, o precipitado 
formado foi filtrado e seco sobre estufa. O sólido levemente arroxeado obtido foi devidamente 
caracterizado por espectroscopia no infravermelho, difratometria de raios X, microscopia 
eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. 
25 
 
 A troca iônica foi realizada na matriz de hidróxido duplo lamelar coprecipitado à 
temperatura ambiente, obtendo-se 0,3096 g de massa. A Figura 9 mostra o sólido levemente 
arroxeado obtido. 
O ensaio em branco também foi realizado, ou seja, utilizando-se as mesmas condições 
acima, porém na ausência de HDL, para verificar se ocorreria alguma mudança de 
cor/aspecto. Neste sentido foi observado que mesmo após 24 horas sob temperatura de 80°C, 
a solução de AuCl4
-
 em DMF continuou com a mesma cor amarelo claro sem verificar 
qualquer precipitado. 
 
 
Figura 9. HDL após a troca iônica com NaAuCl4 (esquerda) e HDL antes da troca iônica 
(direita). 
 
3.2.5 Correção das áreas no CG-EM 
 
 Num estudo anterior do grupo (SILVA et al., 2010), de forma a obter valores 
confiáveis de conversão, rendimento e seletividade utilizando as áreas cromatográficas dadas 
pelo equipamento GCMS-QP2010Plus, procedeu-se à verificação dos fatores resposta para 
cada reagente/produto da reação modelo. Portanto, foi realizado um estudo de correção das 
áreas, injetando-se quantidades conhecidas de (A) haleto de arila (4-bromoacetofenona (1)), 
de (B) produto (4-fenilacetofenona (3)) e de (C) bifenila (4). Foram injetadas proporções de 
26 
 
50:50 (A:B) e de 30:70 (A:B), caso 1, e também foram injetadas proporções de 50:50 (B:C) e 
30:70 (C:B), caso 2. Os reagentes foram dissolvidos em 10 mL de éter dietílico, e injetados 
no CG-EM com volume de injeção de 0,5 μL. No caso 1 foi obtida uma média de fator 
resposta para a 4-bromoacetofenona (1) de 1,071 (± 0,0841) e para a 4-fenilacetofenona (3) de 
0,9710 (± 0,0256). No caso 2, que acontece quando o material de partida é convertido 
totalmente em produtos, foi obtida uma média de fator resposta para a 4-fenilacetofenona (3) 
de 1,052 (± 0,0424) e para a bifenila de 0,9402 (± 0,0156). 
 Como os fatores respostas obtidos foram próximos a 1, os valores de área mostrados 
pelo aparelho foram utilizados para os cálculos das conversões. 
 
3.2.6 Procedimento geral da reação modelo de acoplamento C-C 
 
Br
O
+
B(OH)2
O
+
Pd
K2CO3
temperatura
ambiente
solvente
tempo
1 2 3 4 
Esquema 7. Reação modelo entre 4-bromoacetofenona (1) e ácido fenilborônico (2). 
 
Em um balão de 25 mL, foram adicionados 1,0 equivalente de 4-bromoacetofenona 
(1), 1,2 equivalentes de ácido fenilborônico (2), 2,0 equivalentes de K2CO3, e o catalisador de 
paládio sendo suspendidos em 5 mL de água destilada e deixados para reagir à temperatura 
ambiente por determinado número de horas (ver Tabela 3). Após o fim da reação, a mistura 
reacional foi extraída com éter dietílico (20 mL). A fase orgânica foi então filtrada sob celite, 
depois lavada com água e seca sob Na2SO4 anidro. A solução foi filtrada e o solvente foi 
evaporado. O produto assim obtido foi devidamente caracterizado por CG-EM, IV, RMN-
1
H. 
27 
 
 O procedimento descrito acima foi seguido visando encontrar a melhor condição para 
a reação modelo (Esquema 7), para tal, múltiplos experimentos foram realizados variando-se 
parâmetros, como mostra a Tabela 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
28 
 
Tabela 3. Experimentos realizados variando-se parâmetrosna reação modelo de Suzuki. 
Entrada Solvente Catalisador Quantidade de 
Catalisador 
(mol%) 
Relação 
Pd:CD 
Ciclodextrina 
utilizada 
Tempo 
Reacional 
(horas) 
1 H2O Na2PdCl4 1 - - 24 
2 H2O:PEG 400 
(60%:40%) 
Na2PdCl4 1 - - 24 
3 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(60%:40%) 
Na2PdCl4 1 - - 24 
4 H2O:PEG 400 
(80%:20%) 
Na2PdCl4 1 - - 24 
5 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(80%:20%) 
Na2PdCl4 1 - - 24 
6 H2O:PEG 400 
(90%:10%) 
Na2PdCl4 1 - - 24 
7 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(90%:10%) 
Na2PdCl4 1 - - 24 
8 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(90%:10%) 
Na2PdCl4 1 1:1 β-CD 24 
9 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(90%:10%) 
Na2PdCl4 1 1:10 β-CD 24 
10 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(90%:10%) 
Na2PdCl4 1 10:1 β-CD 24 
11 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(90%:10%) 
Na2PdCl4 1 1:10 HP-β-CD 24 
12 H2O:Álcool 
Isopropílico 
(90%:10%) 
Na2PdCl4 1 1:10 β-CD 
Sulfatada sal 
sódico 
24 
13 H2O Na2PdCl4 1 1:10 HP-β-CD 24 
14 H2O Na2PdCl4 0,5 1:10 HP-β-CD 24 
15 H2O Na2PdCl4 0,5 1:20 HP-β-CD 24 
16 H2O Na2PdCl4 0,5 1:20 HP-β-CD 2 
17 H2O Na2PdCl4 0,5 1:20 HP-β-CD 4 
18 H2O Na2PdCl4 0,5 1:20 HP-β-CD 6 
19 H2O Na2PdCl4 0,5 1:20 HP-β-CD 7 
20 H2O Na2PdCl4 0,5 1:20 HP-β-CD 8 
21 H2O HDLPd01 0,5 1:20 HP-β-CD 8 
22 H2O HDLPd01 0,5 - - 8 
23 H2O HDL - - HP-β-CD 8 
24 H2O HDLPd01 0,1 1:20 HP-β-CD 8 
25 H2O HDLPd01 0,01 1:20 HP-β-CD 8 
26 H2O HDLPd01 0,1 1:20 HP-β-CD 3 
27* H2O Na2PdCl4 0,1 1:20 HP-β-CD 8 
28* H2O HDLPd01 0,1 1:20 HP-β-CD 8 
29* H2O HDLPd01 0,1 - - 8 
*Reação realizada entre iodobenzeno (5) e ácido fenilborônico (2). 
29 
 
3.2.7 Reciclo do catalisador HDLPd01 e reação teste para verificar se ocorre lixiviação 
de Pd do catalisador HDLPd01 
 
O reciclo do catalisador HDLPd01 utilizado nas condições da reação da entrada 24 
(Tabela 3) foi realizado. Após o primeiro experimento do reciclo ter sido realizado, uma 
alíquota de 0,5 mL era retirada da reação e o catalisador era isolado a partir do volume 
restante do meio reacional via centrifugação, sendo posteriormente lavado com hexano. Os 
produtos contidos na alíquota retirada da reação foram extraídos com éter etílico e analisados 
via CG-EM. As reações de reciclo posteriores seguiram reutilizando-se este catalisador 
HDLPd01 com a adição de 4-bromoacetofenona (1), ácido fenilborônico (2), base, 
ciclodextrina (HP-β-CD) e solvente (água), na mesma quantidade do primeiro experimento. 
A reação de teste para verificar se ocorria lixiviação do catalisador HDLPd01 no meio 
reacional também foi realizada. Após o término da reação nas condições da entrada 24 
(Tabela 3), o catalisador foi retirado do meio por filtração, e o produto presente na fase 
aquosa foi extraído com éter etílico. A fase aquosa foi então reutilizada como solvente na 
reação de Suzuki nas mesmas condições da reação da entrada 24, mas dessa vez na ausência 
do catalisador HDLPd01. 
 
3.2.8 Síntese de compostos biarilados 
 
Seguindo o procedimento geral da reação modelo de Suzuki descrito no item 3.2.6, 
outras reações foram realizadas utilizando-se diferentes haletos de arila. Todos os espectros de 
massas, de infravermelho, de RMN, e os cromatogramas obtidos com as injeções das reações 
estão em anexo. 
 
 
 
 
30 
 
3.2.8.1 Síntese da 4-fenilacetofenona (3) 
 
Br
O
+
B(OH)2
O
+
K2CO3
água
HDLPd01 0,1%
HP-B-CD
temperatura
ambiente
8 h
1 2 3 4
 
 A síntese da 4-fenilacetofenona foi realizada nas condições da reação da entrada 24 
(Tabela 3) sob temperatura ambiente durante 8 horas entre 4-bromoacetofenona (1) (0,1 
mmol, 0,0198 g) e ácido fenilborônico (2) (0,12 mmol, 0,0146 g) utilizando-se K2CO3 (0,2 
mmol, 0,0276 g) como base, proporção Pd:CD de 1:20, HDLPd01 0,1% (1x10
-7
 mol, 0,0010 
g) e HP-β-CD (2x10
-6
 mol, 0,0028 g). Após ser isolado, obteve-se um sólido branco com 
rendimento de 98% (0,0192 g). 
 
 IV (KBr, cm-1): 1681, 1602, 1264, 766. 
 RMN-1H (CDCl3, 200 MHz):  (ppm) 7,94 (d, 2 H, H2 e H10); 7,61-7,51 (m, 4 H, H3, 
H4, H8 e H9); 7,41–7,30 (m, 3 H, H5-H7); 2,54 (s, 3 H, H1). 
 EM: m/z 196(M+.), 181, 152, 153. 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
3.2.8.2 Síntese da bifenila (4) 
 
X B(OH)2
K2CO3
água
HDLPd01 0,1%
HP-B-CD
+
2 4X = I (5), 
Br (6) ou Cl (7) 
 A síntese da bifenila (4) ocorreu nos experimentos em que foram variados os haletos 
orgânicos, o tempo reacional e a temperatura. 
A reação com o iodobenzeno (5) (0,1 mmol, 0,0204 g) foi realizada nas condições da 
reação da Entrada 24 (Tabela 3) sob temperatura ambiente durante 8 horas com o ácido 
fenilborônico (2) (0,12 mmol, 0,0146 g) utilizando-se K2CO3 (0,2 mmol, 0,0276 g) como 
base, proporção Pd:CD de 1:20, HDLPd01 0,1% (1x10
-7
 mol, 0,0010 g) e HP-β-CD (2x10
-6
 
mol, 0,0028 g). Após ser isolado, obteve-se um sólido branco com rendimento de 97% 
(0,0150 g). 
A reação com o bromobenzeno (6) (0,1 mmol, 0,0157 g) foi realizada nas mesmas 
condições da reação com o iodobenzeno (5) descrita acima. O produto não foi isolado. 
A reação com o clorobenzeno (7) (0,1 mmol, 0,0113 g) foi realizada nas mesmas 
condições da reação com o iodobenzeno (5), porém com um tempo de 24 horas de reação sob 
refluxo. O produto também não foi isolado. 
 
 IV (KBr, cm-1): 3033, 1479, 730, 697. 
 RMN-1H (CDCl3, 200 MHz):  (ppm) 7,67 (d, 4 H, H3 e H4); 7,54-7,37 (m, 6 H, H1, 
H2 e H5). 
 EM: m/z 154(M+.), 153, 76. 
 
32 
 
3.2.8.3 Síntese da 4-metilbifenila (9) 
 
I
+
B(OH)2
+
K2CO3
água
HDLPd01 0,1%
HP-B-CD
temperatura
ambiente
8 h
8 2 9 4
 
 A síntese da 4-metilbifenila (9) foi realizada nas condições da reação da entrada 24 
(Tabela 3) sob temperatura ambiente durante 8 horas entre 1-iodo-4-metilbenzeno (8) (0,1 
mmol, 0,0218 g) e ácido fenilborônico (2) (0,12 mmol, 0,0146 g) utilizando-se K2CO3 (0,2 
mmol, 0,0276 g) como base, proporção Pd:CD de 1:20, HDLPd01 0,1% (1x10
-7
 mol, 0,0010 
g) e HP-β-CD (2x10
-6
 mol, 0,0028 g). Após ser isolado, obteve-se um sólido branco com 
rendimento de 96% (0,0161 g). 
 
 IV (KBr, cm-1): 3030, 1487, 822, 755. 
 RMN-1H (CDCl3, 200 MHz):  (ppm) 7,49 (d, 2 H, H2 e H10); 7,40 (d, 2 H, H3 e H9); 
7,31 (d, 2 H, H4 e H8); 7,26-7,14 (m, 3 H, H5-H7); 2,30 (s, 3 H, H1). 
 EM: m/z 168(M+.), 167, 152. 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
3.2.8.4 Síntese da 4-nitrobifenila (12) 
 
X
NO2
+
B(OH)2
NO2 +
K2CO3
água
HDLPd01 0,1%
HP-B-CD
temperatura
tempo
X = I (10) 
ou Cl (11)
2 12 4
 
 A síntese da 4-nitrobifenila (12) ocorreu nos experimentos em que foram variados os 
haletos orgânicos, o tempo reacional e a temperatura. 
A reação com o 1-iodo-4-nitrobenzeno (10) (0,1 mmol, 0,0249 g) foi realizada nas 
condições da reação da Entrada 24 (Tabela 3) sob temperatura ambiente durante 8 horas com 
o ácido fenilborônico (2) (0,12 mmol, 0,0146 g) utilizando-se K2CO3 (0,2 mmol, 0,0276 g) 
como base, proporção de Pd:CD 1:20, HDLPd01 0,1% (1x10
-7
 mol, 0,0010 g) e HP-β-CD 
(2x10
-6
 mol, 0,0028 g). Após ser isolado, obteve-se um sólido amarelo com rendimento de 
98% (0,0195 g). 
A reação com o 1-cloro-4-nitrobenzeno (11) (0,1 mmol, 0,0158 g) foi realizada nas 
mesmas condições da reação com o 1-iodo-4-nitrobenzeno (10), porém com um tempo de 24 
horas de reação sob refluxo. O produto não foi isolado. 
 
 IV (KBr, cm-1): 1595, 1514, 1346, 741. 
 RMN-1H (CDCl3, 200 MHz):  (ppm) 8,20 (d, 2 H, H1 e H9); 7,64 (d, 2 H, H2 e H8); 
7,54 (d, 2 H, H3 e H7); 7,41–7,35 (m, 3 H, H4-H6). 
 EM: m/z 199(M+.), 169, 152, 153. 
 
 
 
34 
 
4 Resultados e Discussão 
 
4.1 Estudo do efeito do álcool isopropílico em uma solução aquosa contendo Na2PdCl4 e 
β-ciclodextrina 
 
Resultados anteriores do nosso grupo (SENRA et al., 2008; SENRA et al., 2009) 
indicaram que as ciclodextrinas (CDs) hidroxipropiladas são capazes de promover a redução 
de Pd(II). Com isto adotou-se a abordagem de utilizar as ciclodextrinas nativas (os 
estabilizantes) em conjunto com o álcool isopropílico (o “provável” redutor), em uma relação 
estequiométrica de 1:5