Relatório 5

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO – USP
FARMÁCIA-BIOQUÍMICA
JULIA TADDEO (6810209)
RAFAELA SASOUNIAN (9327925)
Química Orgânica Experimental
Síntese da Flavona
São Paulo – SP
Junho/2016
Introdução
Flavonóides são compostos orgânicos polifenólicos, sua biossíntese ocorre a partir de fenilpropanóides e de acetadoto, os mesmos precursores de compostos como aminoácidos alifáticos, terpenóides, ácidos graxos, entre outros. Sua importância para os vegetais vai desde funções de seu crescimento e desenvolvimento até sua defesa. Já para o ser humano, sua função como medicamento é conhecida há milhares de anos. Sua característica mais explorada é seu caráter antioxidante, porem tem outras açoes, entre elas: vasodilatadora, anticancerígena, antiinflamatória, antibacteriana, antiviral, antialergênica. Existem estudos que sugerem que essas substâncias podem evitar a ocorrência de doenças crônico-degenerativas.
    Os flavonóides podem ser divididos em flavonas, flavonóis, chalconas, auronas, flavanonas, flavanas, antocianidinas, leucoantocianidinas, proantocianidinas, isoflavonas e neoflavonóides. 
    A síntese da flavona é um processo feito em etapas sendo que, no fim de cada etapa, o produto formado deve ser recristalizado para garantir sua pureza. A recristalização é um metodo que idealmente consiste em solubilizar o produto em uma quantidade mínima de solvente a quente que solubilize bem tanto o produto final quanto as impurezas, porém ao iniciar o processo de recristalização do produto, as impurezas não se recristalizam junto, havendo assim a separação destas do produto final puro. 
Objetivos
O experimento visava a síntese da flavona a partir da 2-hidroxi-acetofenona, empregando técnicas já feitas no decorrer do curso. 
Após a síntese, realizar a verificação do rendimento da reação e  da pureza do produto através de testes de ponto de fusão.
Procedimento
A primeira etapa consiste em preparar a 2-bezoíl-acetofenona, para isso adicionou-se 2,75g (~20mmol) de 2-hidroxi-acetofenona em 5mL de piridina. Assim que completamente dissolvido, adiciona-se 3,5mL (~30mmol) de cloreto de benzoíla e fecha-se o frasco com um tubo secante e agitado até que não se sinta mais a variação de temperatura. Transfere-se o produto formado para um bequer contendo 120ml de ácido clorídrico e 40 g de gelo, sendo mantido sob agitação até que todo o gelo fosse fundido. Ao final deste passo, filtra-se o produto a vácuo, lavando-se o sólido com metanol gelado e água. Deixar que o sólido formado seque por sucção para, então, recristalizar o produto (2-benzoíl-acetofenona) com metanol.
A segunda etapa consiste na formação de 2-hidróxi-dibenzoíl-metano. Para isso deve se dissolver 2,4g (~10mmol) dos cristais  de 2-benzoil-acetofenona produzidos anteriormente e dissolve-los em 8 ml de piridina, aquecendo-se a solução em banho maria a uma temperatura de 50ºC. Adiciona-se 0,85g de hidróxido de potássio e agita-se a mistura por 15 minutos. Após a mistura alcançar a temperatura ambiente, adiciona-se 15mL de uma solução de ácido acético 10% para, então, filtrar a vácuo e deixar o sólido secar por sucção.
A terceira e última etapa consiste na preparação da flavona. Dissolve-se 1,2g (~5mmol) de 2-hidróxi-dibenzoíl-metano em 7 mL de ácido acético glacial, homogeneizando-se a solução em um balão de fundo redondo. Adiciona-se 0,25 ml de ácido sulfúrico concentrado, deixando esta solução em refluxo sob agitação (com auxílio de um comprimido magnético) em banho maria por uma hora. Após este periodo, a solução é vertida em 40g de gelo e é mantida sob agitação ate que o gelo funda. O produto deve ser filtrado a vácuo e o sólido deve ser lavado com água gelada para, então, ser secado por sucção. O sólido é colocado em uma estufa a 50ºC por 20 minutos e, por fim, recristalizado com éter de petróleo.
Resultados e Discussão
Síntese do 2-benzoíl-acetofenona
Nesta primeira etapa, o uso de um tubo secante é fundamental para evitar a entrada de água/umidade - já que o composto deria hidrolisado a ácido benzóico. Não é aconselhado fechar o frasco com a sua tampa pois a reação que acontece entre 2-hidroxi-acetofenona e cloreto de benzoíla gera muito HCl na forma de gás. A presença de piridina permite que as desprotonações necessárias ocorram ao processo.
    Ao final, não foi necessário usar um banho de gelo para a recristalização do produto final já que houve formação de cristais apenas ao resfriar para a temperatura ambiente. O produto final foram pequenos cristais brancos, pesando um total de 4,83g e com um intervalo de fusão entre 84~85ºC. 
    A reação tem estequiometria 1:1, logo:
 e 
Para calcular o rendimento desta etapa, temos:
Síntese do 2-hidróxi-dibenzoíl-metano
Nesta segunda parte, o produto obtido foram cristais amarelados, pesando 1,74g e com intervalo de fusão entre 117~120,3ºC. Essa estequiometria também é 1:1, logo:
e
Para calcular o rendimento desta etapa, temos:
    O rendimento foi menor do que na etapa anterior devido à um equilíbrio ceto-enólico e a dificuldade de se reagir com a carbonila do 2-benzoil-acetofenona. Esta reação não ocorreria não fosse a presença do hidróxido de potássio e o aquecimento visando o deslocamento deste equilíbrio para a maior formação de produtos.
Síntese da flavona
    Nesta última etapa, há a reação intramolecular de ciclização, na qual a hidroxila é protonada, visando sua saída como água. Assim, o oxigênio da segunda carbonila ataca o carbocátion formado e ocorre a  ciclização. Ao recristalizar com o éter de petróleo, era visível a presença de impurezas - as quais foram separadas da amostra ao transferir esta para outro erlenmeyer. O produto final foram cristais brancos e grandes em forma de agulha, pesando no total 0,72g e com intervalo de fusão entre  94~95ºC. A estequiometria dessa etapa de reação também é 1:1, logo:
e
Para calcular o rendimento desta etapa, temos: 
    Apesar de não ser um rendimento alto, podemos considerar que essa amostra é 100% pura com seu ponto de fusão batendo com o da literatura. Há também o problema da hidroxila não ser um grupo de partida, evitando que todo reagente participasse da reação.
Figura 1. Fotos da Flavona obtida no experimento
Conclusão 
    Concluiu-se que esse método experimental é simples e efetivo para a obtenção da flavona - já que o rendimento final foi satisfatório (houve pouca perda de material entre as etapas) e a pureza final do produto foi de aproximadamente 100%.
Mecanismos
Figura 2. Mecanismo da síntese do 2-benzoil-acetofenona
Fonte: Imagem Original
Figura 3. Mecanismo da síntese de 2-hidróxi-dibenzoil-metano
Fonte: Imagem Original
Figura 4. Mecanismo da síntese da flavona
Fonte: Imagem Original
Toxicidade 
Metanol
Formula molecular4: CH4O
Massa molecular4: 32,042g/mol
Ponto de fusão4: -97,53ºC
Ponto de ebulição4: 64,6ºCFigura 5. Estrutura do metanol
Fonte: CRC Handbook of Chemistry and Physics
Densidade relativa4: 0,7914g/cm³
A inalação de concentrações elevadas de vapores de metanol provoca irritação das membranas mucosas do trato respiratório e sinais e sintomas de efeitos sistêmicos, que incluem dor de cabeça, fadiga, insônia, vertigens, tremores, ruído nos ouvidos, visão turva, visão dupla e cegueira, Irritação e coceira na pele, dermatite e eczema e náuseas, vômito e cólica5.
Em exposições crônicas o acúmulo de ácido fórmico (produto de biotransformação do álcool) provoca lesões no fígado e no pâncreas5.
Piridina
Fórmula molecular4: C5H5N
Massa molecular4: 79,101g/mol
Ponto de fusão4: -41,7ºC
 Se houver contato com a pele, pode provocar irritação e é absorvido facilmente pela pele. Caso haja contato com os olhos, provoca irritação grave. Se for inalado, é nocivo para a saúde. O material é irritante para as membranas mucosas e para o trato respiratório superior. Nocivo também emcaso de ingestão6.Figura 6. Estrutura da Piridina
Fonte: CRC Handbook of Chemistry and Physics
A dose letal que mata 50% dos ratos é de 1500mg/kg6.
Ácido Clorídrico
Fórmula molecular4: HCl
Massa molecular4: 36,461g/mol
Ponto de fusão4: -114,17ºCFigura 7. Estrutura do Ácido Clorídrico
Fonte: Imagem Original
A ingestão deste composto provoca severa corrosão da boca e trato gastrointestinal com vômitos, hematemese, diarréia, colapso circulatório e morte. Se inalado, causa irritação do trato respiratório superior. Se em contato com a pele e com os olhos, causa severa irritação. Pode causar cegueira7.
Ácido Acético 
Formula molecular4: C2H8O2
Massa molecular4: 60,052g/mol
Ponto de fusão4: 16,64ºC
Ponto de ebulição4: 117,9ºCFigura 8. Estrutura do Ácido Acético
Fonte: CRC CHandbook of Chemistry and Physics
Pode causar irritação ao trato respiratório. Os vapores causam constrição bronquial. A ingestão deste composto provoca severa corrosão da boca e trato gastrointestinal com vômitos, hematemese, diarréia, colapso circulatório, uremia e morte.Podem ocorrer vômitos com sangue, choque, hemólise e hemoglobinurea seguidas de anuria. O contato com a pele por alguns minutos pode causar queimaduras de segundo grau. O contato com os olhos pode causar irritação ou até cegueira8.
Ácido Sulfúrico
Formula molecular4: H2SO4 (aq)
Massa molecular4: 98,079g/mol
Ponto de fusão4: 10ºC
Ponto de ebulição4: 337ºC
Densidade relativa4: 1,8302g/cm³Figura 9. Estrutura do Ácido Sulfúrico
Fonte: Imagem Original
A inalação de vapores causa tosse, espirros, irritação no nariz com sangramento, broncoespasmo, queda respiratória, edema pulmonar, enfisema e danos no aparelho respiratório. A ingestão causa corrosão da mucosa da boca, garganta e esôfago, com dor epigástrica, náuseas e vômitos cor de café9.
O contato com a pele provoca severas queimaduras com vermelhidão, depois formação de úlcera. Penetra lentamente perfurando os tecidos cutâneos. Se a extensão queimada for grande pode ocorrer a morte devido ao choque circulatório9. 
Cloreto de Benzoíla
Fórmula molecular4: C7H5ClO
Massa molecular4: 
Ponto de fusão4: -0,4ºC
Ponto de ebulição4: 197,2ºC
Densidade Relativa4: 1,5537g/cm³
Nocivo se ingerido, em contato com a pele ou se inalado. Causa queimadura severa à pele e dano aos olhos. Pode causar uma reação alérgica na pele10.Figura 10. Estrutura do Cloreto de Benzoíla
Fonte: CRC Handbook of Chemistry and Physics
Hidróxido de Potássio
Formula molecular4: KOH
Massa molecular4: 56,106g/mol
Ponto de fusão4: 406ºCFigura 11. Estrutura do Hidróxido de Potássio
Fonte: Imagem Original
Ponto de ebulição4: 1327ºC
Densidade relativa4: 2,044 g/cm³
Se inalado, pode causar queimaduras das mucosas. Em contato com a pele e com os olhos, pode causar queimaduras e levar à cegueira. Se ingerido, pode causar queimaduras das mucosas e sérios danos ao trato gastrointestinal11. A DL50 em ratos é de 274mg/kg11.
2-Hidróxi-acetofenona
Formula molecular12: C8H8O2
Massa molecular12: 136,15g/mol
Ponto de fusão12: 4-6ºC
Ponto de ebulição12: 212-214ºCFigura 12. Estrutura da 2-hidróxi-acetofenona
Fonte: Online Database of Chemicals from Around the World
Densidade12: 1,13g/cm³
2-Benzoíl-acetofenona
Formula molecular13: C15H12O3 
Massa molecular13: 240,25g/mol
Ponto de fusão13: 89-90ºCFigura 13. Estrutura do 2-benzoíl-acetofenona
Fonte: Online Database of Chemicals from Around the World
Causa irritação no trato respiratório se inalado, causa irritação na pele e olhos e pode causar danos se engolido13.
2-Hidróxi-dibenzoíl-metano
Formula molecular14: C15H12O3
Massa molecular14: 240,26g/mol
Ponto de fusão14:118-122ºCFigura 14. Estrutura do 2-hidróxi-dibenzoil-metano
Fonte: Online Database of Chemicals from Around the World
Ponto de ebulição14: 421ºC
Causa irritação no trato respiratório, nos olhos e na pele14.
Flavona
Fórmula molecular15: C15H10O2
Massa molecular15: 222,239g/mol
Ponto de fusão15: 95ºC
Ponto de ebulição15: 367ºC
Causa irritação no trato respiratório, nos olhos e na pele15.Figura 15. Estrutura da Flavona
Fonte: Online Database of Chemicals from Around the World
Fluxograma 
Figura 13. Fluxograma da síntese do 2-benzoil-acetofenona
Figura 14. Fluxograma da síntese de 2-hidróxi-dibenzoil-metano
Figura 15. Fluxograma da síntese da flavona
Referências Bibliográficas
DORNAS, W.C. et al. Flavonóides: potencial terapêutico no estresse oxidativo. Revista de Ciências Farmacêuticas Básica e Aplicada, v.28, n. 3, p. 241-249. 2007. 
RICE-EVANS, C.A.; MILLER, N.J.; PAGANGA, G. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radical Biology and Medicine, v.20, n. 7, p.933-956. 1996. 
HAVSTEEN, B.H. The biochemistry and medical significance of the flavonoids. Pharmacology & Therapeutics, v.96, n. 2-3, p. 67-202. 2002.
Lide, D. R.; Haynes, W. M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90th edition. 2009.
Copenor - Companhia Petroquímica do Nordeste. Ficha de Informações de Segurança de Produto Químico – Metanol. Disponível em: <http://www.copenor.com.br/webcopenor/Ficha%20de%20Seguranca/PT/olds/01/FISPQ_Metanol.pdf>. Acesso em: 08/04/2016.
Sigma-Aldrich. Ficha de Dados de Segurança do Produto - Piridina. 2008. Disponível em: <http://sites.ffclrp.usp.br/cipa/fispq/Piridina.pdf>. Acesso em: 08/05/2016.
Fiorotto, V. Ficha do Ácido Clorídrico. 2003. Disponível em: <https://www.oswaldocruz.br/download/fichas/%C3%81cido%20clor%C3%ADdrico2003.pdf>. Acesso em: 08/05/2016.
Fiorotto, V. Ficha do Ácido Acético. 2003. Disponível em: < https://www.oswaldocruz.br/download/fichas/%C3%81cido%20ac%C3%A9tico%20glacial2003.pdf>. Acesso em: 04/06/2016
Fiorotto, V. Ficha do Ácido Sulfúrico. 2003. Disponível em: <https://www.oswaldocruz.br/download/fichas/%C3%81cido%20sulf%C3%BArico2003.pdf>. Acesso em: 07/04/2016.
Multichemie. Ficha de Informação de Segurança de Produto Químico – Cloreto de Benzila. 2011. Disponível em: <http://www.multichemie.com.br/images/pdf/92ae52c9caf59ffcc4b44d8d37830526.pdf>. Acesso em: 02/06/2016.
Labsynth. Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos – Hidróxido de Potássio. 2009. Disponível em: <http://www.fca.unicamp.br/portal/images/Documentos/FISPQs/FISPQ-%20Hidroxido%20de%20Potassio.pdf>. Acesso em: 02/06/2016.
Merck Millipore. 2’-Hidroxiacetofenona. Disponível em: <http://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/2'-Hidroxiacetofenona,MDA_CHEM-804310>. Acesso em: 03/06/2016.
Online Database of Chemicals from Around the World. m-(Benzoyloxy)acetophenone. Disponível em: <http://www.chemblink.com/products/139-28-6.htm>. Acesso em: 03/06/2016.
Online Database of Chemicals from Around the World. 1-(2-Hydroxyphenyl)-3-Phenyl-1,3-Propanedione. Disponível em: <http://www.chemblink.com/moreProducts/more1469-94-9.htm>. Acesso em: 03/06/2016.
Online Database of Chemicals from Around the World. 2-Phenyl-4H-Chromen-4-One. Disponível em: <http://www.chemblink.com/moreProducts/more54849-74-0.htm>. Acesso em: 03/06/2016.
7