LiviaTenorio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
 
 
 
 
 
LÍVIA TENÓRIO CERQUEIRA CRESPO 
 
 
 
 
 
 
 
HALOFLUORAÇÃO DE COMPOSTOS INSATURADOS 
UTILIZANDO ÁCIDOS TRI-HALOISOCIANÚRICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2009 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
 
 
Lívia Tenório Cerqueira Crespo 
 
 
 
 
 
 
HALOFLUORAÇÃO DE COMPOSTOS INSATURADOS 
UTILIZANDO ÁCIDOS TRI-HALOISOCIANÚRICOS 
 
 
Dissertação de Mestrado apresentada ao 
Programa de Pós-Graduação em Química, 
Instituto de Química da Universidade 
Federal do Rio de Janeiro, como parte dos 
requisitos necessários à obtenção do título 
de Mestre em Ciências (Química). 
 
Orientadores: Pierre Mothé Esteves 
 Márcio Contrucci S. de Mattos 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Março de 2009 
 iii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CRESPO, Lívia Tenório Cerqueira 
 
 Halofluoração de compostos insaturados utilizando ácidos tri-
haloisocianúricos / Lívia Tenório Cerqueira Crespo. Rio de Janeiro: UFRJ/ 
IQ, 2009. 
 xvii, 134 f: il.; 31cm 
 Orientadores: Pierre Mothé Esteves e Márcio Contrucci Saraiva de 
Mattos 
 Dissertação (Mestrado) – UFRJ/ IQ/ Programa de Pós-Graduação 
em Química, Rio de Janeiro, 2009. 
 Referencias Bibliográficas: f. 75-81 
 
 1. Halofluoração, 2. Ácido tricloroisocianúrico, 3. Ácido 
tribromoisocianúrico 4. Ácido tri-iodoisocianúrico 5. Complexo HF.Py – 
Dissertação de Mestrado 
I. Esteves, P.M.(orient.) II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, CT, 
Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química III. Título 
 
 
 
 
 
 
 
 iv 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
À minha mãe. 
À Bela, Maria e João. 
Ao Gui. 
 
 v 
AGRADECIMENTOS 
 
- Aos meus orientadores Pierre Mothé Esteves e Márcio Contrucci S. de Mattos pela 
confiança, atenção e amizade; 
- Aos professores do IQ-UFRJ pelas disciplinas ministradas, em especial prof. David 
Nicoden e prof. Kover; 
- Ao prof. Kover pelo exemplo de cientista e professor; 
- Ao LABRMN do IQ pelos espectros de RMN, em especial a professora Rosane San 
Gil pelos RMN 19F; 
- À todos os funcionários do IQ; 
- À Família INTERLAB pelos momentos de descontração, conversas, ajudas e 
amizade. Em especial a Fernanda, Rodrigo e Eduardo que com suas sugestões e 
experiência contribuíram na elaboração deste trabalho; 
- Aos “irmãos científicos” Gabriela, Haryadilla e Leornardo pelas discussões e 
amizade; 
- Aos colegas do Laboratório do prof. Otavio, em especial ao Paulo, José e Giselda 
pelas ajudas e “empréstimos” de equipamentos, quando necessário; 
- Ao CEFETEQ e seus funcionários, onde despertou meu interesse pela ciência, em 
especial ao prof. Marcelo Pedrosa que ministrou de forma fascinante as disciplinas 
de química orgânica nesta instituição; 
- À professora Vera Lucia P. Patrocínio e seus alunos pelos ensinamentos, paciência 
e carinho durante os anos de iniciação científica; 
- Aos hoje professores Rodrigo Souza e Leandro Soter que sempre estiveram 
disponíveis a me ajudar desde os tempos de IC; 
- Aos meus irmãos, cunhados e sobrinhos queridos pela confiança, amor e carinho; 
- Ao meu pai (in memorian) por todo carinho, cuidado e amor; 
- À minha MÃE, minha inspiração, meu exemplo de luta, determinação, superação e 
amor. Agradeço seu carinho, amizade, preocupação e força; 
- À toda minha família em especial aos avós Agenor e Maria; 
- Ao meu noivo Guilherme pela paciência, carinho, “orientação acadêmica”, 
cumplicidade e companheirismo; 
- Aos meus amigos que contribuíram indiretamente neste trabalho; 
- Ao CNPq e FAPERJ pelas bolsas concedidas 
- À Deus. 
 
 vi 
RESUMO 
 
CRESPO, Lívia Tenório Cerqueira. Halofluoração de compostos insaturados 
utilizando ácidos tri-haloisocianúricos. Rio de Janeiro, 2009. Dissertação (Mestrado 
em Ciências) – Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de 
Janeiro, 2009. 
 
Neste trabalho desenvolveu-se uma metodologia eficiente para síntese de 
compostos halofluorados a partir de alquenos, utilizando-se os ácidos tri-
haloisocianúricos (TXCA), que são agentes eletrofílicos economicamente viáveis. 
Dentre as várias metodologias testadas procedeu-se as reações de halofluoração 
utilizando-se 2 mmol de alqueno, 4 mmol do complexo HF.Py e 0,34 mmol de TXCA 
em 10 mL de diclorometano seco, sob atmosfera de argônio. Os alquenos utilizados 
foram ciclo-hexeno, metil-ciclo-hexeno, estireno e α-metil-estireno, obtendo-se os 
produtos desejados, regiosseletivos, em bons rendimentos (61-88%). Os ácidos tri-
haloisocianúricos mostraram que são agentes eficientes de transferência eletrofílica 
dos halogênios cloro, bromo e iodo (TCCA, TBCA e TICA) nas reações de 
halofluoração de alquenos estudadas. Nas reações com ciclo-hexeno obteve-se 
somente o produto de halofluoração trans, indicando a formação do íon halônio 
como intermediário da reação. Constatou-se que estes reagentes possuem 
reatividades diferentes. O ácido tricloroisocianúrico mostrou-se o mais reativo 
obtendo-se os produtos de clorofluoração em minutos enquanto que as reações com 
TBCA e TICA, avaliadas num mesmo período de tempo, ainda continham substrato. 
As reações com TCCA também foram as menos seletivas, obtendo-se quantidades 
expressivas dos produtos de cloração dos alquenos, possivelmente devido a ação 
do fluoreto como uma base. 
 
Palavras-chave: halofluoração, ácido tri-haloisocianúrico, complexo HF.Py. 
 vii 
ABSTRACT 
 
CRESPO, Lívia Tenório Cerqueira. Halofluoração de compostos insaturados 
utilizando ácidos tri-haloisocianúricos. Rio de Janeiro, 2009. Dissertação (Mestrado 
em Ciências) – Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de 
Janeiro, 2009. 
 
This work has developed an effective methodology for synthesis of 
halofluorine compounds from alkenes, using the trihaloisocyanuric acids (TXCA), 
which are economically viable eletrophilic agents. Among the various methods tested 
was made of the reactions halofluorination using 2 mmol of alkene, 4 mmol of the 
complex HF.Py and 0.34 mmol of TXCA in 10 mL of dry dichloromethane under 
argon atmosphere. The alkenes used were cyclohexene, methylcyclohexene, styrene 
and α-methyl-styrene, showing regioselectively products of halofluorination in good 
yields (61-88%). The trihaloisocyanuric acids showed that are efficient agents for 
transferring electrophilic chlorine, bromine and iodine (TCCA, TBCA and TICA) in the 
reactions of halofluorination studied. In reactions with cyclohexene obtained only the 
product of halofluorination trans, indicating the formation of halonium ion as an 
intermediate of the reaction. It was found that these reagents have different reactivity. 
The trichloroisocyanuric acid was the most reactive resulting products of 
clorofluorination in minutes while the reaction with TBCA and TICA, evaluated at the 
same time and also contained substrate. The reactions with TCCA were also less 
selective, yielding significant quantities of products of chlorination of alkenes, 
possibly due to action of fluoride as a base. 
 
Keywords: halofluorination, trihaloisocyanuric acid, complex HF.Py. 
 
 
 viii 
ÍNDICE DE TABELAS 
 
Tabela 1: Propriedades atômicas de alguns átomos 2 
Tabela 2: Tensão superficial 4 
Tabela 3: Diminuição da lipofilicidade em alcanos por fluoração 4 
Tabela 4: Aumento da lipofilicidade em arenos por fluoração4 
Tabela 5: Os pKa de ácidos carboxílicos não fluorados versus seus análogos 
fluorados 5 
Tabela 6: Valores de pKa de moléculas orgânicas análogas não-fluoradas versus 
fluoradas 5 
Tabela 7: Força de Ligação de algumas ligações orgânicas 7 
Tabela 8: Organofluorados e suas aplicações 18 
Tabela 9: Emulsões comercias de PFCs e seus aplicações medicinais 19 
Tabela 10: Aplicações de Fluoropolimeros 20 
Tabela 11: Relação entre solvente utilizado e produto de halofluoração 42 
Tabela 12: Proporção de reagentes versus tempo reacional e conversão 43 
Tabela 13: Bromofluoração de alquenos com TBCA 45 
Tabela 14: Clorofluoração de alquenos com TCCA 52 
Tabela 15: Iodofluoração de alquenos com TICA 57 
Tabela 16: Reagentes e solventes 64 
Tabela 17: Otimização da reação de bromofluoração do estireno com TBCA e 
HF.Py 68 
 
 ix 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1: Ponto de ebulição de hidrocarbonetos versus moléculas perfluoradas 3 
Figura 2: Influência do átomo de flúor na geometria de carbânions 6 
Figura 3: Produtos naturais fluorados e onde são encontrados entre parênteses 
 9 
Figura 4: N-halosuccinimida 16 
Figura 5: Radiofármacos 18F-marcados e suas aplicações 21 
Figura 6: Defensivos Agrícolas Organofluorados 23 
Figura 7: Fármacos fluorados que agem no SNC 24 
Figura 8: Fármacos fluorados 25 
Figura 9: Surfactantes Fluorados 26 
Figura 10: Ácidos tri-haloisocianúricos 26 
Figura 11: Estrutura do TCCA 27 
Figura 12: Estrutura do TBCA 31 
Figura 13: Estrutura do TICA 33 
Figura 14: Líquido iônico BMIMBF4 39 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 x 
ÍNDICE DE ESQUEMAS 
 
Esquema 1: Efeito estéreo-eletrônico do flúor (repulsão coulômbica) 8 
Esquema 2: Compostos orgânicos e seus respectivos mimetizadores 8 
Esquema 3: Reação de substituição nucleofílica com KF e polietilenoglicol como 
solvente 11 
Esquema 4: (a) Reação de substituição nucleofílica em líquido iônico; (b) Reação de 
substituição nucleofílica em terc-butanol 11 
Esquema 5: Exemplo de reação de fluoração com AgF 12 
Esquema 6: Síntese de β-flúor-amina utilizando TBAF 12 
Esquema 7: (a) Hidrofluoração de alqueno e (b) Fluoração de álcool com 
HF.Py 13 
Esquema 8: Reação de iodo-fluoração de alqueno 14 
Esquema 9: Reação de formação de fluoro-vinílicos 15 
Esquema 10: Reação de formação de difluorados 15 
Esquema 11: Reação de fluorobromação com BrF e HF.Py / NBS 16 
Esquema 12: Esquema de intermediários proposto para reação de halofluoração de 
alqueno com NBS e HF-Et3N 17 
Esquema 13: Síntese de 18F-2-fluoro deoxiglicose 22 
Esquema 14: Síntese do TCCA a partir do ácido cianúrico 27 
Esquema 15: Reação de oxidação de éteres com TCCA 28 
Esquema 16: Reação de oxidação de pirazolinas 1,3,5-trissubstituídas com 
TCCA 28 
Esquema 17: Reação de co-cloração de alquenos com TCCA e nucleófilos 
oxigenados 29 
Esquema 18: Reação de cloração de anéis aromáticos com TCCA 29 
Esquema 19: Reação de anéis aromáticos deficientes em elétrons com TCCA em 
H2SO4 30 
Esquema 20: Reação de α,α-dicloração com TCCA 30 
Esquema 21: Síntese do TBCA a partir do isocianurato de prata 31 
Esquema 22: Síntese do TBCA a partir do ácido cianúrico 32 
Esquema 23: Reação de bromação de anéis aromáticos com TBCA 32 
Esquema 24: Reação de co-bromação de alquenos com TBCA e nucleófilos 
oxigenados 32 
 xi 
Esquema 25: Reação de dibromação vicinal de alqueno 33 
Esquema 26: Reação de α-monobromação de compostos β-dicarbonilados 33 
Esquema 27: Síntese de TICA a partir do ácido dicloroisocianúrico 34 
Esquema 28: Síntese de TICA a partir do TCCA 34 
Esquema 29: Reação de co-iodação de alquenos com TICA e nucleófilos 
oxigenados 35 
Esquema 30: Reação de iodação de anéis aromáticos com TICA 35 
Esquema 31: Esquema geral para a reação de halofluoração de alquenos com 
TXCA e HF.Py 36 
Esquema 32: Esquema de intermediários na síntese do TBCA 37 
Esquema 33: Esquema geral da reação de bromofluoração do estireno 40 
Esquema 34: Reação de Oxidação do THF em presença de TCCA 40 
Esquema 35: Esquema de Intermediários da reação de halofluoração com TXCA 44 
Esquema 36: Esquema de intermediários para reação de clorofluoração com TCCA 
e HF.Py 51 
Esquema 37: Esquema proposto de intermediários para a reação com α-Me-
estireno, TCCA e HF.Py 62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xii 
ÍNDICE DE ESPECTROS 
 
Espectro 1: Infravermelho do ácido tribromoisocianúrico 85 
Espectro 2: Infravermelho do ácido triiodoisocianúrico 86 
Espectro 3: RMN1H do líquido iônico BMIMBF4 87 
Espectro 4: RMN13C do líquido iônico BMIMBF4 88 
Espectro 5: Massas de 2-bromo-1-fenil-1-fluoro-etano 89 
Espectro 6: RMN1H de 2-bromo-1-fenil-1-fluoro-etano 90 
Espectro 7: RMN13C de 2-bromo-1-fenil-1-fluoro-etano 91 
Espectro 8: RMN19F de 2-bromo-1-fenil-1-fluoro-etano 92 
Espectro 9: Massas de 3-bromo-2-fenil-2-fluoro-propano 93 
Espectro 10: RMN1H de 3-bromo-2-fenil-2-fluoro-propano 94 
Espectro 11: RMN13C de 3-bromo-2-fenil-2-fluoro-propano 95 
Espectro 12: RMN19F de 3-bromo-2-fenil-2-fluoro-propano 96 
Espectro 13: Massas de trans-1-bromo-2-fluorociclo-hexano 97 
Espectro 14: RMN1H de trans-1-bromo-2-fluorociclo-hexano 98 
Espectro 15: RMN13C de trans-1-bromo-2-fluorociclo-hexano 99 
Espectro 16: RMN19F de trans-1-bromo-2-fluorociclo-hexano 100 
Espectro 17: Massas de Fref-trans-2-bromo-1-fluoro-1-metilciclo-hexano 101 
Espectro 18: RMN1H de Fref-trans-2-bromo-1-fluoro-1-metilciclo-hexano 102 
Espectro 19: RMN13C de Fref-trans-2-bromo-1-fluoro-1-metilciclo-hexano 103 
Espectro 20: RMN19F de Fref-trans-2-bromo-1-fluoro-1-metilciclo-hexano 104 
Espectro 21: Massas de 2-cloro-1-fenil-1-fluoro-etano 105 
Espectro 22: RMN1H de 2-cloro-1-fenil-1-fluoro-etano 106 
Espectro 23: RMN13C de 2-cloro-1-fenil-1-fluoro-etano 107 
Espectro 24: RMN19F de 2-cloro-1-fenil-1-fluoro-etano 108 
Espectro 25: Massas de 3-cloro-2-fenil-2-fluoro-propano 109 
Espectro 26: RMN1H de 3-cloro-2-fenil-2-fluoro-propano e subproduto 110 
Espectro 27: RMN13C de 3-cloro-2-fenil-2-fluoro-propano e subproduto 111 
Espectro 28: RMN19F de 3-cloro-2-fenil-2-fluoro-propano 112 
Espectro 29: Massas de β-cloro-α-metil-estireno 113 
Espectro 30: RMN1H de β-cloro-α-metil-estireno 114 
Espectro 31: RMN13C de β-cloro-α-metil-estireno 115 
 xiii 
Espectro 32: Massas de trans-1-cloro-2-fluorociclo-hexano116 
Espectro 33: RMN19F de trans-1-cloro-2-fluorociclo-hexano 117 
Espectro 34: Massas de trans-2-cloro-1- fluoro -1-metilciclo-hexano 118 
Espectro 35: Massas de 1-fenil-1-fluoro-2-iodo-etano 119 
Espectro 36: RMN1H de 1-fenil-1-fluoro-2-iodo-etano 120 
Espectro 37: RMN13C de 1-fenil-1-fluoro-2-iodo-etano 121 
Espectro 38: RMN19F de 1-fenil-1-fluoro-2-iodo-etano 122 
Espectro 39: Massas de 2-fenil-2-fluoro-3-iodo-propano 123 
Espectro 40: RMN1H de 2-fenil-2-fluoro-3-iodo-propano 124 
Espectro 41: RMN13C de 2-fenil-2-fluoro-3-iodo-propano 125 
Espectro 42: RMN19F de 2-fenil-2-fluoro-3-iodo-propano 126 
Espectro 42: RMN19F de 2-fenil-2-fluoro-3-iodo-propano 127 
Espectro 44: RMN1H de trans-1- fluoro -2-iodociclo-hexano 128 
Espectro 45: RMN13C de trans-1- fluoro -2-iodociclo-hexano 129 
Espectro 46: RMN19F de trans-1-fluoro-2-iodociclo-hexano 130 
Espectro 47: Massas de Fref-trans-1-fluoro-2-iodo-1-metilciclo-hexano 131 
Espectro 48: RMN1H de Fref-trans-1-fluoro-2-iodo-1-metilciclo-hexano 132 
Espectro 49: RMN13C de Fref-trans-1-fluoro-2-iodo-1-metilciclo-hexano 133 
Espectro 50: RMN19F de Fref-trans-1-fluoro-2-iodo-1-metilciclo-hexano 134 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xiv 
LISTA DE ABREVIAÇÕES 
 
BMIMBF4 – tetrafluoroborato de butil-metil-imidazol 
CFCs – clorofluorocarbonos 
CG-EM – cromatógrafo a gás acoplado ao espectrômetro de massas 
d – dupleto 
dd – duplo-dupleto 
ddd – duplo-duplo-dupleto 
ddt – duplo-triplo-dupleto 
DFT – teoria do funcional de densidade 
dm – duplo-multipleto 
dt – duplo-tripleto 
dtd – duplo-triplo-dupleto 
HF.Py – ácido fluorídrico-piridina 
HFCs – hidrofluorocarbonos 
IV – infravermelho 
J – constante de acoplamento 
LCD – monitor de cristal líquido (liquid crystal display) 
m – multipleto 
m/z – razão massa/carga 
NBS – N-bromossuccinimida 
NIS – N-iodossuccinimida 
NXS – N-halossuccinimida 
PCTFE – policlorotrifluoroetileno 
PE – ponto de ebulição 
 xv 
PEG – polietilenoglicol 
PET – tomografia por emissão de pósitrons 
PFC – polifluorocarbonos 
PTFE – politetrafluoroeteno 
PVDF – 
Py – piridina 
quintd – quinto-dupleto 
RMN – Ressonância Magnética Nuclear 
RMN 1H – Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio 
RMN 13C – Ressonância Magnética Nuclear de Carbono-13 
RMN 19F – Ressonância Magnética Nuclear de Flúor 
s – simpleto 
sext - sextupleto 
SNC – sistema nervoso central 
t – tripleto 
t.a. – temperatura ambiente 
TBAF – fluoreto de tetrabutilamônio 
TBCA – ácido tribromoisocianúrico 
TCCA – ácido tricloroisocianúrico 
td – triplo-dupleto 
td – triplo-dupleto 
THF – tetrahidrofurano 
TICA – ácido tri-iodoisocianúrico 
TMS – tetrametilsilano 
TXCA – ácido tri-haloisocianúrico 
 xvi 
[18F]FDG – 18F-2-fluorodeoxiglicose 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xvii 
SUMÁRIO 
Pág. 
RESUMO vi 
ABSTRACT vii 
ÍNDICE DE TABELAS viii 
ÍNDICE DE FIGURAS ix 
ÍNDICE DE ESQUEMA x 
ÍNDICE DE ESPECTROS xii 
LISTA DE ABREVIATURAS xiv 
1. INTRODUÇÃO 1 
 1.1. COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 1 
 1.1.1. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS 2 
1.1.1.1. PROPRIEDADES ATÔMICAS DO FLÚOR 2 
1.1.1.2. PONTO DE EBULIÇÃO E TENSÃO SUPERFICIAL DE COMPOSTOS 
 ORGANOFLUORADOS 2 
1.1.1.3. LIPOFILICIDADE DE COMPOSTOS RGANOFLUORADOS 4 
1.1.1.4. ACIDEZ E BASICIDADE DE COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 5 
1.1.1.5. LIGAÇÃO HIDROGÊNIO EM COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 6 
1.1.1.6. FORÇA DA LIGAÇÃO C-F 7 
1.1.1.7. EFEITO ESTÉRICO EM COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 7 
1.1.1.8. EFEITO MIMÉTICO EM COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 8 
 1.1.2. SÍNTESE DE COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 9 
1.1.2.1. FLUORAÇÃO NUCLEOFÍLICA 10 
1.1.2.2. HALOFLUORAÇÃO 14 
 1.1.3 APLICAÇÕES DOS COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 17 
 xviii 
1.1.3.1 FLUIDOS INERTES 17 
1.1.3.2. POLÍMEROS 20 
1.1.3.3. TÉCNICAS DE GERAÇÃO DE IMAGEM 21 
1.1.3.4. DEFENSIVOS AGRÍCOLAS 22 
1.1.3.5. FÁRMACOS 23 
1.1.3.6. SURFACTANTES 25 
 1.2. ÁCIDO TRI-HALOISOCIANÚRICO 26 
 1.2.1. ÁCIDO TRICLOROISOCIANÚRICO 27 
 1.2.2. ÁCIDO TRIBROMOISOCIANÚRICO 31 
 1.2.3. ÁCIDO TRI-IODOISOCIANÚRICO 33 
2. OBJETIVO 36 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 37 
 3.1. SÍNTESE DO ÁCIDO TRIBROMOISOCIANÚRICO 37 
 3.2. SÍNTESE DO ÁCIDO TRI-IODOISOCIANÚRICO 38 
 3.3. REAÇÃO DE HALOFLUORAÇÃO COM ALQUENOS 39 
 3.3.1. SOLVENTE 39 
 3.3.2. TEMPERATURA 42 
 3.3.3. PROPORÇÃO ALQUENO:REAGENTE DE OLAH 42 
 3.3.4. SÍNTESE DE HALOFLUORADOS 43 
3.3.4.1. REAÇÕES COM TBCA 44 
3.3.4.2. REAÇÕES COM TCCA 49 
3.3.4.3. REAÇÕES COM TICA 56 
 3.4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 61 
4. CONCLUSÕES 63 
5. EXPERIMENTAL 64 
 xix 
 5.1.GERAL 64 
 5.2. SÍNTESE DO TBCA 66 
 5.3. SÍNTESE DO TICA 67 
 5.4 OTIMIZAÇÃO DA REAÇÃO DE BROMOFLUORAÇÃO DO ESTIRENO COM TBCA e 
 HF.Py 67 
 5.5. HALO-FLUORAÇÃO DE ALQUENOS COM TXCA E HF.Py 68 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 76 
7. ESPECTROS 84 
 
 
1 
1. INTRODUÇÃO 
 
1.1. COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
A introdução de flúor em moléculas orgânicas tem despertado grande 
interesse nas diversas áreas da indústria devido às alterações das propriedades 
físicas e químicas que o átomo de flúor proporciona as moléculas. Entre elas 
destacam-se o aumento da estabilidade térmica e oxidativa, alteração dos efeitos 
eletrônicos e da lipofilicidade e possível atuação como mimético de hidrogênio e 
hidroxila (CHAMBERS, 2004; DOLBIER, 2005; MIKAMI, ITOH & YAMANAKA, 2003; 
WILKINSON, 1992). 
A aplicação industrial de compostos organofluorados iniciou-se na década de 
1930 com a introdução dos clorofluorocarbonetos (CFCs) como agentes 
refrigerantes. Contudo, foi no início do Projeto Manhattan, para o desenvolvimento 
de armas nucleares em 1941, que ocorreu expressiva expansão industrial da 
química de organofluorados. Este projeto trouxe a necessidade de produzir materiais 
altamente resistentes, lubrificantes e do desenvolvimento de tecnologia para 
manipulação de compostos fluoroinorgânicos extremamente corrosivos. Após a 
constatação que os CFCs eram capazes de destruir a camada de ozônio, em 1974, 
e eliminação gradual da maior parte dos CFCs, determinada peloProtocolo de 
Montreal, em 1987, centralizou-se as aplicações dos compostos organofluorados 
nos outros campos de aplicação como fluoropolímeros, fluorosurfactantes e 
intermediários fluorados farmacêuticos e agroquímicos. 
Atualmente, o principal e maior segmento do mercado dos compostos 
contendo flúor é a química fina para uso como produtos farmacêuticos, 
agroquímicos e na indústria de eletrônicos. O último tendo recebido destaque nos 
 
 
2 
últimos anos devido aos compostos relevantes que incluem cristais líquidos para 
aplicação em LCD e fluoropolímeros especializados (BASTOS, 2007; CHAMBERS, 
2004; DOLBIER, 2005; KIRSCH, 2004; RIESS & KRAFFT, 1998; WILKINSON,1992). 
 
1.1.1. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS 
1.1.1.1. PROPRIEDADES ATÔMICAS DO FLÚOR 
 O flúor encontra-se no segundo período da tabela periódica e pertence à 
família dos halogênios. Conforme ilustrado abaixo (Tabela 1) é o elemento mais 
eletronegativo, possui um pequeno raio de van der Waals e baixa polarizabilidade. 
Como pertence ao mesmo período do carbono, há uma boa sobreposição orbitalar 
entre estes átomos (SMART, 2001; O’HAGAN, 2008). 
 
Tabela 1: Propriedades atômicas de alguns átomos 
Elemento químico H C O F Cl Br I 
Eletronegatividade 
Raio de van der Waals (rv) 
Polarizabilidade (A3) 
2,1 
1,20 
0,7 
2,5 
1,85 
- 
3,5 
1,40 
0,8 
4,0 
1,35 
0,5 
3,0 
1,81 
2,2 
2,8 
1,95 
3,1 
2,5 
2,15 
4,7 
 
1.1.1.2. PONTO DE EBULIÇÃO E TENSÃO SUPERFICIAL DE COMPOSTOS 
ORGANOFLUORADOS 
 O pronunciado contraste das propriedades físicas (ponto de ebulição e tensão 
superficial) de compostos perfluorados versus hidrocarbonetos está ilustrado na 
Figura 1 e Tabela 2. 
 
 
3 
Figura 1: Ponto de ebulição (PE) de hidrocarbonetos versus moléculas perfluoradas 
 
O ponto de ebulição das moléculas perfluoradas é em geral menor do que dos 
hidrocarbonetos não-ramificados análogos, coerente com suas fracas interações 
intermoleculares. Se os compostos perfluorados tivessem interações 
intermoleculares positivas da mesma intensidade dos hidrocarbonetos 
apresentariam valores maiores de ponto de ebulição, pois o flúor é mais pesado que 
o hidrogênio (massa atômica: F = 18,998 u; H = 1,0079 u). Entretanto, devido a forte 
repulsão eletrônica entre os átomos de flúor dos perfluorados suas interações 
intermoleculares são muito fracas ou inexistentes (KIRSCH, 2004; SMART, 2001). 
Por razões semelhantes, a menor tensão superficial dos compostos 
perfluorados, comparado com os hidrocarbonetos, deve-se também às fracas 
interações intermoleculares destes compostos (Tabela 2; SMART, 2001). Por esta 
razão o PTFE, por exemplo, tem propriedade de baixa fricção e é usado como 
revestimento de frigideiras antiaderentes (KIRSCH, 2004). 
 
 
 
 
 
 
4 
Tabela 2: Tensão superficial 
Molécula Tensão superficial (dyn/cm) 
n-C8F18 
n-C8H18 
-(-CF2CF2-)- 
-(-CH2CH2-)- 
13,6 
21,8 
18,5 
31 
 
 
1.1.1.3. LIPOFILICIDADE DE COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
 Em termos gerais a mono, di ou trifluorometilação de alcanos diminui a 
lipofilicidade das moléculas devido à formação de um dipolo na ligação C–F, 
C–CHF2 e C–CF3 (Tabela 3; SMART, 2001). 
 
Tabela 3: Diminuição da lipofilicidade em alcanos por fluoração 
 
 
 
Entretanto, conforme ilustrado abaixo, a fluoração de compostos aromáticos 
(Tabela 4) e polifluorações aumentam a lipofilicidade (SMART, 2001). 
 
Tabela 4: Aumento da lipofilicidade em arenos por fluoração 
 
 
 
 
 
Alcano Log P (octanol/ água) 
CH3-CH3 
CH3-CHF2 
CH3(CH2)3CH3 
CH3(CH2)3CH2F 
1,81 
0,75 
3,11 
2,33 
Aromático (C6H5X) Log P (octanol/ água) 
CH3 
CF3 
OCH3 
OCF3 
SCH3 
SCF3 
0,56 
0,88 
-0,02 
1,04 
0,61 
1,44 
 
 
5 
A fluoração de átomos adjacentes a ligações duplas também aumenta a 
lipofilicidade, exceto no caso de compostos carbonílicos α-fluorados. Neste caso, a 
lipofilicidade relativa depende do solvente usado para medir o coeficiente de 
partição. Utilizando-se a mistura octanol-água observa-se a preferência da molécula 
fluorada pela fase orgânica, enquanto que no sistema benzeno-água ocorre o 
contrário (SMART, 2001). 
 
1.1.1.4. ACIDEZ E BASICIDADE DE COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
 Observa-se aumento da acidez dos ácidos carboxílicos fluorados devido a 
maior estabilidade da sua base conjugada, já que o átomo de flúor é um átomo 
elétroatrator por efeito indutivo, Tabela 5 (CHAMBERS, 2004; KIRSCH, 2004). 
 
Tabela 5: Os pKa de ácidos carboxílicos não fluorados versus seus análogos fluorados 
Ácido carboxílico pKa 
CH3CO2H 
CF3CO2H 
C6H5CO2H 
C6F5CO2H 
4,76 
0,52 
4,21 
1,75 
 
Já o efeito da fluoração na ligação ácida C–H depende de vários fatores, 
incluindo o local da fluoração e a geometria do carbânion conjugado, Tabela 6 
(SMART, 2001). 
Tabela 6: Valores de pKa de moléculas orgânicas análogas não-fluoradas versus fluoradas 
Molécula pKa 
CH3CO2CH3 
CH2FCO2CH3 
C6H5COCH2COC6H5 
C6H5COCHFCOC6H5 
CH2(NO2)2 
CHF(NO2)2 
28,2 
21 
10,7 
8,5 
3,63 
7,70 
 
 
6 
As β-fluorações aumentam a acidez da ligação ácida C–H devido ao efeito 
indutivo proporcionado pelo flúor. Já α-fluorações podem tanto aumentar quanto 
diminuir a acidez. Em carbânions planos, como ilustrado na Figura 2 (onde os 
grupos nitro favorecem a geometria sp2 para melhor deslocalização da carga gerada 
por ressonância) a fluoração diminui a acidez devido à repulsão dos pares de 
elétrons desemparelhados do flúor e o par de elétrons do carbânion. No caso de 
carbânions tetraédricos, a fluoração aumenta a acidez devido a estabilização da 
base conjugada por efeito indutivo do flúor. (SMART, 2001). 
carbânion tetraédrico (sp3)
H
NO2
NO2
F
NO2
NO2
carbânion trigonal plano (sp2)
 
Figura 2: Influência do átomo de flúor na geometria de carbânions 
 
1.1.1.5. LIGAÇÃO HIDROGÊNIO EM COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
 Embora o flúor seja o átomo mais eletronegativo da tabela periódica, a força 
da ligação de hidrogênio F...H entre um flúor-alcano e água (2,38 Kcal/mol) é mais 
fraca do que a ligação de hidrogênio O...H entre um álcool e a água (5 Kcal/mol) 
(O`HAGAN & RZEPA, 1997; PARK, KITTERINGHAM & O’NEILL, 2001). Alterando-
se o heteroátomo ligado ao hidrogênio ácido e a hibridização do carbono ligado ao 
flúor altera-se a força da ligação hidrogênio conforme esquematizado abaixo 
(SMART,2001). 
C–F...HO > C–F....HN 
C(sp3)–F...HO > C(sp2)–F...HO 
 
 
 
 
 
7 
1.1.1.6. FORÇA DA LIGAÇÃO C-F 
 O flúor forma uma forte ligação com o carbono , o que aumenta a estabilidade 
térmica e oxidativa, comparado com a ligação carbono-hidrogênio. A ligação C-F é a 
ligação mais forte dentre as ligações C-Halogênio e demais ligações comuns em 
moléculas orgânicas (Tabela 7; MARCH, 1992; MIKAMI, ITOH & YAMANAKA, 2004; 
O`HAGAN, 2008; PARK, KITTERINGHAM & O’NEILL, 2001). 
 
Tabela 7: Força de Ligação de algumas ligações orgânicas 
Ligação Química Força da Ligação (Kcal/mol) 
C–F 
C–H 
C-Cl 
C-Br 
C-I 
C-O 
C-N 
C-S 
116 
99 
79 
66 
52 
91 
75 
61 
 
1.1.1.7. EFEITO ESTÉRICO EM COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
Embora flúor e hidrogênio possuam raios de van der Waals similares, o efeito 
estereo-eletrônico proporcionado por cada um dos átomos é inteiramente 
dependente da natureza do estado de transição envolvido no processo em análise. 
A maneira com que estes átomos irão influenciar o meio relaciona-se com o grau de 
interações coulômbicas entre estes átomos e os demais átomosou grupos em 
questão (SMART, 1973; 2001). 
 Conforme observado por Smart em 1973, biciclos insaturados reagem com 
Br2 para formar o produto cis quando fluorados nas posições endo. Já nos 
compostos fluorados nas posições exo, observa-se uma mistura dos produtos 
bromados cis e trans. Este fato pode ser explicado pela repulsão carga-carga entre 
 
 
8 
os átomos de flúor do biciclo fluorado nas posições endo e o bromo radical (espécie 
reativa), Esquema 1 (SMART,1973; 2001). 
F
F
H
F
H Br
F
F
H
F
Br
Br
BrF
FF Br2 / hv
CCl4
F
F
F
F
F
F
H
Br
BrH Br2 / hv
CCl4
52,5% 47,5%
endo cis
exo
transcis
 
Esquema 1: Efeito estéreo-eletrônico do flúor (repulsão carga-carga) 
 
1.1.1.8. EFEITO MIMÉTICO EM COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
 O átomo de flúor tem estrutura isoeletrônica (2s 2p) à do oxigênio. 
Consequentemente, fluoro-alcanos, fluoro-alquenos e difluorometilenos são referidos 
como isostéricos de álcoois, amidas e ésteres, respectivamente, por substituírem 
isostericamente esses aceptores de ligação hidrogênio, Esquema 2, mesmo 
apresentando interações intermoleculares de menor intensidade. Como resultado, 
compostos organofluorados obtidos por substituição de átomos de hidrogênio ou 
grupos hidroxila de compostos fisiologicamente ativos podem ser tidos como 
similares em sistemas biológicos (MIKAMI, ITOH & YAMANAKA, 2004). 
F OH F F
O
H
F
N
O
H
(a) (b) (c)
Esquema 2: Compostos orgânicos e seus respectivos mimetizadores 
 
 
 
9 
1.1.2. SÍNTESE DE COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
O flúor é o 13° elemento mais abundante da crosta terrestre, encontrando-se 
predominantemente sob a forma inorgânica CaF2 (NATARAJAN et al, 2005). Sua 
ocorrência natural em moléculas orgânicas é bastante limitada, sendo conhecido um 
pequeno universo de produtos naturais contendo flúor, Figura 3 (CHAMBERS, 2004; 
DOLBIER, 2005; O`HAGAN, 1999). Devido este fato, a maioria da química do flúor 
está baseada em rotas sintéticas. 
 
Figura 3: Produtos naturais fluorados e onde são encontrados entre parênteses 
 
Contudo, devido às características peculiares do átomo de flúor, a síntese de 
compostos organofluorados permanece como uma área de difícil atuação. O 
pequeno raio de van der Waals e a baixa polarizabilidade do fluoreto faz com que o 
mesmo comporte-se melhor como uma base do que como nucleófilo (WILKINSON, 
1992). 
 
 
10 
Os principais métodos sintéticos para a obtenção da ligação C–F podem ser 
divididos em transferência nucleofílica, transferência eletrofílica e fluoração 
eletrolítica. Este último sendo preferido na perfluoração de compostos orgânicos 
devido à dificuldade de técnicas para seu uso na fluoração seletiva. 
Para a indústria de química fina os mais importantes métodos de introdução 
do flúor são a partir da fluoração nucleofílica (KIRSCH, 2004). 
 
1.1.2.1. FLUORAÇÃO NUCLEOFÍLICA 
 A reação de substituição nucleofílica de halogênios com fluoreto foi iniciada 
em 1863 por Borodine, e desde então muitos reagentes tem sido desenvolvidos para 
superar problemas como baixa solubilidade, toxicidade, preço e estabilidade 
(WILKINSON,1992). 
 Fluoretos de metais alcalinos têm sido usados para substituir outros 
halogênios (ou moléculas com bons grupos de saída) por flúor em haletos (ou 
tosilatos) de alquila, aromáticos e outros halo compostos. A principal vantagem 
reacional é a formação, termodinamicamente favorável da ligação C–F. As 
fluorações são frequentemente realizadas em solventes anidros e apróticos para 
evitar a formação da forte ligação de hidrogênio entre o íon fluoreto e a água ou o 
solvente. A nucleofilicidade destes fluoretos diminui na ordem 
CsF>RbF>KF>NaF>LiF pois se aumenta a energia da rede cristalina com a 
diminuição do raio do cátion (KIRSCH, 2004). Para evitar este problema éteres de 
coroa também têm sido utilizados para solvatar fluoretos inorgânicos por 
complexação, e dessa forma os deixam solúveis em solventes apolares, como o 
benzeno. Outra alternativa é a utilização de polietilenoglicol (PEG) como solvente 
para melhor solvatação dos cátions inorgânicos, Esquema 3 (WILKINSON, 1992). 
 
 
11 
 
Esquema 3: Reação de substituição nucleofílica com KF e polietilenoglicol como solvente 
 
Recentemente Kim e colaboradores demonstraram que a utilização de 
fluoreto de potássio em líquidos iônicos como solventes, com adição de 5 
equivalentes de água (Esquema 4a, KIM, SONG & CHI, 2002), e, fluoreto de césio 
em terc-butanol (Esquema 4b, KIM et al, 2006; KIM et al, 2008), são excelentes 
meios para substituição nucleofílica. 
 
Esquema 4: (a) Reação de substituição nucleofílica em líquido iônico; (b) Reação de 
substituição nucleofílica em terc-butanol 
 
 Fluoreto de prata é um reagente de fluoração bastante conhecido, pois possui 
alta seletividade para reações de substituição de halogênios por flúor. Além disso, 
sua baixa basicidade (comparado com fluoretos de metais alcalinos) minimiza a 
ocorrência de reação de eliminação frente à substituição nucleofílica. Sua 
desvantagem é o alto custo, sendo necessários 2 equivalentes do reagente para 
cada equivalente do substrato, Esquema 5 (CHAMBERS, 2004; WILKINSON, 1992). 
 
 
 
12 
 
Esquema 5: Exemplo de reação de fluoração com AgF 
 
 Os fluoretos de tetra-alquilamônio foram desenvolvidos para solucionar os 
problemas de solubilidade dos fluoretos metálicos ao trocar-se um cátion inorgânico 
por um orgânico e, através disso, reduzir a afinidade do F- pelo cátion, aumentando 
a nucleofilicidade (Esquema 6). O fluoreto de tetrabutilamônio (TBAF) é o mais 
conhecido desta classe. Sua desvantagem é a alta hidroscopicidade, que 
frequentemente produz distintos resultados devido as diferentes quantidades de 
água no reagente (CHAMBERS, 2004; FAN et al, 2004; WILKINSON, 1992). 
 
 
Esquema 6: Síntese de β-flúor-amina utilizando TBAF 
 
 Ácido fluorídrico anidro é o reagente de fluoração nucleofílica mais comum e 
barato (YOSHINO et al, 2006). Entretanto é o mais perigoso reagente de fluoração 
devido a seu baixo ponto de ebulição (19,6°C) e a sua toxicidade tópica e sistêmica 
em combinação com seu efeito anestésico local (KIRSCH, 2004). Com isso torna-se 
muito difícil o manuseio deste reagente em laboratório, embora ele seja 
extensivamente usado na indústria (CHAMBERS, 2004). 
Para superar a necessidade de trabalhar com HF em altas pressões várias 
metodologias foram desenvolvidas a fim de diminuir sua volatilidade, complexando-o 
 
 
13 
com bases Lewis (KIRSCH, 2004). Na década de 50, Hirschmann usou pela primeira 
vez o sistema tetra-hidrofurano - ácido fluorídrico como reagente de fluoração 
(HIRSCHMANN et al, 1956). Posteriormente, soluções estáveis de HF com aminas, 
amidas, ésteres, trialquilfosfinas e álcoois foram descritos. 
Dentre as soluções estáveis de HF com aminas destaca-se o poli (ácido 
fluorídrico)-piridina (30% piridina – 70% ácido fluorídrico), também conhecido como 
reagente de Olah. Primeiramente usado por Bergstrom e colaboradores (1963) na 
fluoração de alguns grupos funcionais em esteróides e, posteriormente, por Olah e 
colaboradores na hidrofluoração, halofluoração e nitrofluoração de alquenos, 
hidrofluoração de isocianatos, fluoração e halogenação de álcoois e fluoração e 
halofluoração de diazoalquenos e diazocetonas (Esquema 7a-b), este reagente 
mostrou-se extremamente útil como um agente de fluoração de fácil manipulação 
(BERGSTROM, NISHOLSOM & DODSOM, 1963; OLAH et al, 1979; YONEDA, 
1991). 
 
Esquema 7: (a) Hidrofluoração de alqueno e (b) Fluoração de álcool com HF.Py 
 
O reagente de Olah é um líquido, altamenteácido, estável até 55°C. Assim 
como HF anidro, este reagente deve ser armazenado em frascos de polietileno de 
alta densidade e é altamente tóxico, mas, devido a sua baixa pressão de vapor, seu 
manuseio no laboratório torna-se mais fácil (KIRSCH, 2004). 
 
 
14 
O estudo por RMN da solução 30% piridina – 70% ácido fluorídrico mostra 
tratar-se de um equilíbrio entre fluoreto de polipiridínio e ácido fluorídrico, em menor 
proporção. No espectro de RMN 19F a – 60°C observa-se um quinteto (JHF=120Hz) 
em δ 188,1, consideravelmente mais desblindado que ácido fluorídrico puro, δ 76,1 
(OLAH, NOJIMA & KEREKES, 1973; OLAH et al, 1979). 
Embora seja comercial, o reagente de Olah pode ser facilmente preparado 
pela adição de HF anidro em um recipiente de polietileno contendo piridina a – 78°C. 
Após a adição do ácido fluorídrico a mistura deve alcançar gradualmente a 
temperatura ambiente (OLAH, NOJIMA & KEREKES, 1973; OLAH et al, 1979). 
 
1.1.2.2. HALOFLUORAÇÃO 
 A halofluoração de hidrocarbonetos insaturados é um método bastante usado 
para incorporação de flúor em moléculas orgânicas (Esquema 8, OLAH et al, 1979; 
YOSHINO et al, 2005). 
 
Esquema 8: Reação de iodo-fluoração de alqueno 
 
Este método possui a vantagem de reagir em condições mais brandas do que 
a hidrofluoração direta e de formar intermediários interessantes para a síntese de 
uma larga variedade de compostos organofluorados (ALVERNHE, LAURENT & 
HAUFE, 1987). Como exemplo, compostos halofluorados reagem facilmente com 
DBU para formar fluoro-vinílicos (Esquema 9, KUROBOSHI & HIYAMA, 1995) e com 
 
 
15 
fluoreto de prata formando compostos difluorados in situ (Esquema 10, KIRSCH, 
2004). 
 
Esquema 9: Reação de formação de fluoro-vinílicos 
 
 
Esquema 10: Reação de formação de difluorados 
 
O procedimento mais atrativo para formação de compostos halofluorados tem 
sido a combinação de N-halossuccinimidas (NXS, Figura 4), como fonte do íon 
halênio, e trietilamina tris-ácido fluorídrico (Et3N-HF) ou reagente de Olah (HF.Py) 
como fonte do íon fluoreto, como ilustrado anteriormente no Esquema 8 (OLAH, 
NOJIMA & KEREKES, 1973; OLAH et al, 1979; HAUFE, ALVERNHE & 
LAURENT,1986; ALVERNHE, LAURENT & HAUFE, 1987; HEDHLI & BAKLOUTI, 
1994; HAUFE et al, 1995; KREMLEV & HAUFE, 1998; LÜBKE, SKUPIN & HAUFE, 
2000; DOLENSKY & KIRK, 2002; HAUFE et al, 2004; O`HAGAN et al, 2006; 
CHAMBERS, 2004; KIRSCH, 2004). 
 
 
 
16 
 
Figura 4: N-halossuccinimida 
 
Embora alguns autores relatem a possibilidade de formação de XF no meio 
reacional, que seria então o agente de halofluoração, Rozen e Brand demonstraram 
em 1986 que BrF é mais reativo que NBS com HF.Py na halofluoração de alquinos 
com baixa densidade eletrônica (Esquema 11, ROZEN & BRAND, 1986). 
 
Esquema 11: Reação de fluorobromação com BrF e HF.Py / NBS 
 
A estereoquímica trans do produto da halofluoração indica a formação do anel 
de três membros (halônio) como intermediário, seguido de sua abertura pelo ataque 
do fluoreto (Esquema 12, CHAMBERS, 2004; KIRSCH, 2004; LÜBKE, SKUPIN & 
HAUFE, 2000). 
 
 
 
17 
 
Esquema 12: Esquema de intermediários proposto para reação de halofluoração de 
alqueno com NBS e HF-Et3N 
 
1.1.3 APLICAÇÕES DOS COMPOSTOS ORGANOFLUORADOS 
1.1.3.1 FLUIDOS INERTES 
 A primeira e economicamente mais significativa classe de compostos 
organofluorados produzidos em escala industrial foram os vários CFCs (KIRSCH, 
2004). Inicialmente eles foram introduzidos no mercado como agentes refrigerantes 
em substituição ao uso de amônia e dióxido de enxofre e, posteriormente, 
amplamente usados como propelentes para aerossóis e agentes espumantes em 
moldagem de plásticos (BOECHAT, 1996; CHAMBERS, 2004, KIRSCH, 2004). Em 
1974, no auge de sua produção industrial, foram produzidos 900.000 toneladas de 
CFCs, principalmente CF2Cl2, CFCl3 e CHF2Cl. Entretanto seu uso passou a ser 
restringido pelo Protocolo de Montreal (1987), devido à comprovação que os CFCs, 
quando na estratosfera, sujeitos a radiação solar ultravioleta, dissociam-se liberando 
átomos de cloro que, em seguida, catalisam a decomposição de ozônio (O3) em 
oxigênio (O2) (CHAMBERS, 2004). 
 Devido às propriedades únicas destes compostos (alta volatilidade, baixa 
reatividade química, atóxicos e não inflamáveis) muitos esforços foram dedicados na 
 
 
18 
descoberta de novos agentes com suas características que não destruam a camada 
de ozônio. Atualmente os hidrofluorocarbonetos (HFCs) e éteres fluorados têm sido 
considerados seus substitutos ideais. 
 Gases fluorados como CF4, CClF3, CHF3 e C2F6 têm um importante campo de 
atuação na indústria de eletrônicos sendo usados no processo de plasma de 
gravuras durante a fabricação de microchips (KIRSCH, 2004). 
 Os bromofluorocarbonetos, também chamados de Halons, eram amplamente 
usados, até recentemente, em extintores de incêndios onde o uso de água é um 
potencial danificador como, por exemplo, em galerias de arte e livrarias. Os mesmos 
entraram em desuso em 1994 de acordo com o Protocolo de Montreal pois, assim 
como os CFCs, eles destroem a camada de ozônio. Estes agentes também estão 
sendo substituídos por HFCs, principalmente CHF3 e CF3CFHCF3. 
Alguns organofluorados e suas aplicações estão resumidos na Tabela 8 
(CHAMBERS, 2004, KIRSCH, 2004). 
 
Tabela 8: Organofluorados e suas aplicações 
Composto Aplicações 
CHF3 congeladores biomédicos 
CClF3 congeladores biomédicos 
CHClF2 
Congeladores de supermercados, aparelhos de ar 
condicionado, gases para expansão de espuma 
(“foam blowing”) 
CBrClF2 Extintor de incêndio 
CBrF2CBrF2 Extintor de incêndio 
CF3CH2F 
Refrigeradores domésticos, ar condicionado de 
automóveis, solvente, isolante, gases para expansão 
de espuma (“foam blowing”) 
Éteres cíclicos 
perfluorados 
Ensaios de choque de microchips 
perfluorofenantreno Solda em fase vapor de placas de circuito impresso 
 
 
19 
 Emulsões de perfluorocarbonetos (PFC) também são utilizadas como fluídos 
de respiração e substituintes artificiais do sangue devido a sua capacidade de 
dissolver oxigênio molecular. Muitos perfluorocarbonetos e aminas perfluoradas são 
capazes de dissolver até 40-50% v/v de oxigênio a pressão de 1 atmosfera e 37°C, 
além de serem atóxicos e fisiologicamente inertes, sendo posteriormente exalados 
intactos, o que favorece o uso medicinal (KIRSCH, 2004). 
 Estas emulsões foram propostas em meados de 1960 e a primeira emulsão 
comercial a ser utilizada terapeuticamente em humanos foi o Fluosol (Green Cross 
Corporation – Japão), que recebeu aprovação regulamentar em 1989-1990, nos 
Estados Unidos e na Europa para uso na oxigenação do coração durante 
Angioplastia Coronariana Transluminal Percutânea. Atualmente existem várias 
emulsões de perfluorocarbonetos no mercado (Tabela 9) sendo usados em cirurgias, 
por exemplo, onde o sangue do paciente é trocado por perfluorocarbonetos e, após 
o término da operação, a troca é refeita. Estes substituintes do sangue podem ser 
ainda mais úteis no futuro a fim de evitar a exposição de pacientes doadores de 
sangue e reduzir o risco de contrair doenças transmissíveis pelo sangue (LOWE, 
2001, 2003, 2006; KIRSCH, 2004; RIESS, 1998, 2001, 2002). 
 
Tabela 9: Emulsões comercias de PFCs e seus aplicações medicinais 
 PFC Aplicações 
FLUOSOL Perfluorodecalina Angioplastia coronariana 
PERFTORAN Perfluorodecalina 
Cirurgia com evasão sanguínea, 
isquemia, preservação de órgãos 
OXYGENT Bromo-perfluoro-octano Cirurgia com evasão sanguínea 
 
 
 
 
 
20 
1.1.3.2. POLÍMEROS 
 Desde a descoberta do politetrafluoroeteno (PTFE)no final dos anos 1930, 
até os dias de hoje, a produção global de fluoropolímeros tem crescido mais de 
60.000 toneladas por ano (CHAMBERS, 2004). Estes compostos possuem uma 
combinação única de propriedades que asseguram seu uso para diversos fins. O 
PTFE, o mais amplamente utilizado da classe, é extremamente estável 
quimicamente para uma variedade de reagentes extremamente agressivos, como 
por exemplo, flúor elementar (F2), hexafluoreto de urânio, hidróxidos fundidos de 
metais alcalinos e ácidos minerais sob aquecimento. Desde -273 até 260°C sua 
estrutura é mantida, conservando assim suas funções (KIRSCH, 2004). E devido a 
sua baixa tensão superficial, o PTFE é amplamente empregado como antiaderente 
em revestimento de utensílios culinários. Outros exemplos de fluoropolímeros e suas 
aplicações industriais estão listados na Tabela 10 (CHAMBERS, 2004). 
 
Tabela 10: Aplicações de Fluoropolimeros 
Polímero Monômeros Aplicações 
PTFE F2C=CF2 
Roupas a prova de água; revestimento de 
utensílios culinários; isolante elétrico; utilizações 
médicas, tais como vasos sanguíneos artificiais 
Teflon AF® 
(DuPont) 
 
Opticamente claro, utilizado em ambientes 
corrosivos onde vidro é inadequado, por exemplo, 
na fabricação de chips de computador 
PCTFE F2C=CFCl Óleos, revestimentos, 
PVDF F2C=CH2 
Revestimentos resistentes à atmosfera, cabo de 
isolamento 
VitonA® 
(DuPont) 
F2C=CH2 + 
CF3CF=CF2 
Elastômeros utilizados como impermeabilizantes, 
o-rings, tampas resistentes a combustíveis para 
automóveis e aeronaves 
 
 
 
21 
1.1.3.3. TÉCNICAS DE GERAÇÃO DE IMAGEM 
A medicina nuclear utiliza substâncias radioativas para diagnosticar e tratar 
doenças. Essa especialidade médica, capaz de fornecer informações fisiológicas e 
metabólicas sobre o corpo humano, tornou-se uma ferramenta fundamental para a 
detecção precoce de muitas desordens, inclusive vários tipos de câncer e doenças 
do cérebro, como Parkinson e Alzheimer. A tomografia por emissão de pósitrons 
(PET) é um método de imagem usado para mapear a distribuição de um 
radiofármaco, emissor de pósitrons, no corpo para fins diagnósticos e terapêuticos 
(ROBILOTTA, 2006). 
O flúor é capaz de mimetizar o hidrogênio e oxigênio e, seu isótopo flúor-18 
possui tempo de meia vida de 109,7 minutos e decai por emissão de pósitrons, 
sendo assim útil na medicina diagnóstica. A Figura 5 ilustra alguns exemplos de 
radiofármacos 18F-marcados e suas aplicações (CHAMBERS, 2004; KIRSCH, 2004). 
 
Figura 5: Radiofármacos 18F-marcados e suas aplicações 
 
Devido ao pequeno tempo de meia vida do flúor-18, as reações para síntese 
das moléculas radioativas devem ser rápidas e fáceis. Várias metodologias têm sido 
 
 
22 
desenvolvidas com esta finalidade. Como exemplo, o Esquema 13 ilustra a síntese 
da 18F-2-fluorodeoxiglicose ([18F]FDG), utilizada no PET para avaliação do 
metabolismo da glicose (ASHIQUE et al, 2006; DOLLÉ, 2005; FLAVELL et al, 2008; 
KARRAMKAM, 2002; KIM et al, 2006; KIRSCH, 2004; RISS & RÖSCH, 2008; 
SIRION et al, 2007). 
Esquema 13: Síntese de 18F-2-fluoro deoxiglicose 
 
1.1.3.4. DEFENSIVOS AGRÍCOLAS 
 Em um recente estudo de mercado observou-se que a proporção de 
compostos organofluorados utilizados como defensivos agrícolas aumentou de 9%, 
em 1988, para 17%, em 1999 (KIRSCH, 2004). O maior preço dos pesticidas 
contendo flúor é, por vezes, compensado com sua maior eficácia, segurança e 
seletividade (BOECHAT, 1996; KIRSCH, 2004). 
 Os herbicidas fluorados agem por diferentes mecanismos de ação. Como 
exemplo, Norflurazona, Fluridona e Diflufenicam (Figura 6) são inibidores da 
biossíntese de carotenóide, bloqueando assim a formação 
de antioxidantes que protegem o aparelho fotossintético das plantas. Os vegetais 
tratados com essa classe de substância são branqueados e tornam-se incapazes de 
realizar a fotossíntese. Dentre os fungicidas, muitos agem inibindo a síntese do 
esterol, como o Flutriafol, Triflumizol e Flurprimidol, Figura 6. Nestes casos, o flúor é 
o responsável pelo alto nível de eficácia fungicida (CHAMBERS, 2004; KIRSCH, 
 
 
23 
2004). Os inseticidas comumente agem inibindo a biossíntese de quitina. Dentre 
eles, destacam-se os análogos fluorados dos piretróides extraídos da 
Chrysanthemum cinerariafolium, em especial os que possuem um grupo 
trifluorometil vinílico, por possuírem maior atividade inseticida, Figura 6 (KIRSCH, 
2004). 
 
Figura 6: Defensivos Agrícolas Organofluorados 
 
1.1.3.5. FÁRMACOS 
 A incorporação de flúor num fármaco permite simultânea modulação 
eletrônica, lipofílica, além de efeitos estéricos que, juntos, podem influenciar 
criticamente suas propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas (ISMAIL, 
2002; PARK, KITTERINGHAM & O’NEILL, 2001). 
 
 
24 
 A inclusão do átomo de flúor traz benefícios quanto à distribuição do fármaco 
no organismo. Devido ao aumento da lipofilicidade das moléculas com grupos 
funcionais contendo flúor, há uma maior facilidade do fármaco à difusão passiva 
através das membranas celulares (PARK, KITTERINGHAM & O’NEILL, 2001). A 
substituição do hidrogênio por flúor é uma estratégia para aumentar a interação 
fármaco-receptor. A forte ligação carbono-flúor dificulta a destoxificação metabólica 
do fármaco, aumentando o tempo de residência in vivo (ISMAIL, 2002; NATARAJAN 
et al, 2005). Vários fármacos que agem no Sistema Nervoso Central (SNC) contêm o 
grupo –CF3 ou o grupo flúorfenila (Figura 7) que contribuem para a ação 
farmacológica por aumentarem a penetração no SNC e retardarem a degradação 
metabólica, (KIRK, 2006, 2008; PARK, KITTERINGHAM & O’NEILL, 2001). 
Figura 7: Fármacos fluorados que agem no SNC 
 
 Devido a estas modificações das propriedades químicas, físicas e biológicas 
das moléculas com flúor, fármacos fluorados já constituem de 20-25% do número 
total de fármacos lançados mundialmente durante os últimos 50 anos, com um 
notável aumento nos últimos 5 anos. Em julho de 2007 havia 44 candidatos a 
fármacos fluorados em testes clínicos de fase III e 115 em estudos de fase II 
(CHAMBERS, 2004; HAGMANN, 2008; PURSER et al, 2008). 
 Sintetizado em 1957, um dos primeiros fármacos fluorados foi o agente 
antineoplásico 5-fluoracil (Figura 8), que altera o matabolismo celular, inibindo a 
 
 
25 
atividade da enzima timidilato sintase, impedindo assim a síntese de timidina, 
(PURSER et al, 2008). Atualmente, dentre os fármacos fluorados disponíveis 
comercialmente estão os agentes antibacterianos, agentes antimaláricos, 
anestésicos locais, agentes antineoplásicos e antifúngicos, Figura 8 (BÉGUÉ & 
BONNET-DELPON, 2006; KIRK, 2006, 2008; PARK, KITTERINGHAM & O’NEILL, 
2001; PRAKASH & HU, 2007, PURSER et al, 2008). 
HN
N
H
O
O
F
Fluoracil
O
F
Cl
FF
F
F
Enflurano
(anestésico geral)
(antineoplásico)
N
O
CO2H
N
F
OMeHN
Me
Gatifloxacin
(antibiótico)
F
F
OH
NN
N
N N
N
Fluconazol
(antifungico)
N
CF3
CF3
H
NHO
H
Mefloquina
(antimalárico)
 
Figura 8: Fármacos fluorados 
 
1.1.3.6. SURFACTANTES 
 A baixa tensão superficial de compostos altamente fluorados tem possibilitado 
o desenvolvimento de surfactantes fluorados, que são especialmente efetivos em 
pequenas concentrações. 
 Esses surfactantes constituem uma importante classe de compostos fluorados 
que são utilizados em extintores de incêndio, em formulações de herbicidas, 
inseticidas, cosméticos, lubrificantes, graxas, tintas e adesivos. 
 
 
26 
 Já existe no mercado surfactantes fluorados não-iônicos, catiônicos e 
aniônicos, conforme ilustrado na Figura 9(BOECHAT, 1996; CHAMBERS, 2004; 
LEWANDOWSK, 2006). 
 
Figura 9: Surfactantes Fluorados 
 
1.2. ÁCIDOS TRI-HALOISOCIANÚRICOS 
Recentemente tem sido descrito pelo nosso grupo a utilização de ácidos tri-
haloisocianúricos (TXCA, Figura 10) como eficientes agentes eletrofílicos de 
halogenação (MENDONÇA et al, 2003; DE ALMEIDA et al, 2006; RIBEIRO et al, 
2007). Esses reagentes, comparados com NXS, possuem a vantagem de serem 
mais baratos e muito interessantes do ponto de vista da síntese orgânica limpa. Para 
cada equivalente de TXCA utilizam-se três equivalentes do substrato. O sub-produto 
recuperado na reação é o ácido cianúrico, sendo reutilizado como substrato na 
síntese dos TXCA. 
 
Figura 10: Ácidos tri-haloisocianúricos 
 
 
27 
1.2.1. ÁCIDO TRICLOROISOCIANÚRICO 
O ácido tricloroisocianúrico (TCCA, Figura 11), 1,3,5-tricloro-1,3,5-triazina-
2,4,6(1H,3H,5H)-triona, também conhecido pelos nomes comerciais Symclosene, 
ACL-85 e Chloreal, é um sólido branco, estável, de baixo custo e fácil manipulação; 
podendo ser encontrado em supermercados com pureza superior a 99% (KOLVARI 
et al, 2007; MENDONÇA & DE MATTOS, 2008; TILSTAM & WEINMANN, 2002). 
 
Figura 11: Estrutura do TCCA 
 
O TCCA foi sintetizado pela primeira vez em 1902 por Chattaway e Wadmore, 
a partir da reação do ácido cianúrico com hidróxido de sódio e cloro molecular 
(Esquema 14, TILSTAM & WEINMANN, 2002; KOLVARI et al, 2007). 
 
 
Esquema 14: Síntese do TCCA a partir do ácido cianúrico 
 
 A produção mundial de TCCA é por volta de 100.000 toneladas por ano. Ele é 
usado principalmente como desinfetante de piscinas, esterilizante de banheiros e no 
clareamento de roupas. Seu uso também é recomendado para lavar louças em 
 
 
28 
N
NR2
R1
Ph N
NR2
R1
Ph
TCCA / H2O
CCl4 / t.a.
ou
fase sólida / t.a.
hotéis, restaurantes, hospitais e em fábricas de alimentos (TILSTAM & WEINMANN, 
2002). 
 Recentemente, o TCCA tem sido usado na síntese orgânica como agente 
oxidante e de cloração (KOLVARI et al, 2007). Suas aplicações nas transformações 
orgânicas foram revisadas por Tilsam e Wienmann em 2002, e mais recentemente 
por Kolvari e colaboradores (2007). 
 Oxidações por TCCA são principalmente categorizadas em transferência de 
oxigênio, como é o caso da oxidação de éteres (Esquema 15, TILSTAM & 
WEINMANN, 2002) e desidrogenação, como a aromatização de compostos cíclicos 
(KOLVARI et al, 2007). 
 
Esquema 15: Reação de oxidação de éteres com TCCA 
 
Zolfigol e colaboradores demonstraram o uso do TCCA na oxidação de 
pirazolinas 1,3,5-trissubstituídas para seus pirazois correspondentes com bons 
rendimentos em meio heterogêneo ou em fase sólida a temperatura ambiente 
(Esquema 16, ZOLFIGOL, AZARIFAR & MALEKI, 2004). 
 
 
 
 
 
Esquema 16: Reação de oxidação de pirazolinas 1,3,5-trissubstituídas com TCCA 
 
CCl4 Fase sólida 
R1 R2 
T (h) (%) T (h) (%) 
2- nafitil 2-CH3C6H4 0,8 90 1,3 80 
2-nafitil fenil 0,75 92 1,5 80 
fenil fenil 0,75 85 1,3 80 
 
 
29 
Nas reações de cloração, o ácido tricloroisocianúrico é usado como fonte 
eletrofílica de cloro em reações de substituição eletrofíilica aromática e em co-
clorações, que são reações com compostos insaturados nas quais tem-se a 
incorporação de cloro, eletrofílico, e um nucleófilo de escolha na ligação dupla ou 
tripla do composto. Mendonça e colaboradores demonstraram a eficiente co-
cloração de alquenos em cloroidrinas, β-cloroéteres e β-cloroacetatos utilizando-se 
TCCA em água, álcoois e ácido acético, respectivamente, como solventes (Esquema 
17, MENDONÇA, SANSAVERINO & DE MATTOS, 2002). 
 
Esquema 17: Reação de co-cloração de alquenos com TCCA e nucleófilos oxigenados 
 
 Recentemente foi relatada a utilização de TCCA na cloração de isatinas e 
outros compostos aromáticos (MENDONÇA & DE MATTOS, 2008). Compostos 
aromáticos ricos em elétrons são facilmente clorados a temperatura ambiente em 
acetonitrila, com rendimentos entre 60-95% (Esquema 18). 
 
Esquema 18: Reação de cloração de anéis aromáticos com TCCA 
 
 
30 
Isatinas e compostos aromáticos com baixa densidade eletrônica foram 
clorados com bons rendimentos somente em presença de TCCA e ácido sulfúrico, 
Esquema 19. De acordo com os cálculos de DFT em nível B3LYP/6-31++G** as 
espécies poliprotonadas são responsáveis pelo aumento da reatividade do TCCA, 
justificando assim os resultados obtidos, com o aumento da velocidade da reação e 
do rendimento reacional (MENDONÇA et al, 2005). 
 
Esquema 19: Reação de anéis aromáticos deficientes em elétrons com TCCA em H2SO4 
 
 Mendonça e colaboradores também demonstraram a utilização de TCCA na 
cloração regiosseletiva de compostos β-dicarbonilados (Esquema 20, MENDONÇA 
et al, 2009). 
 
Esquema 20: Reação de α,α-dicloração com TCCA 
 
 
 
 
31 
1.2.2. ÁCIDO TRIBROMOISOCIANÚRICO 
 O ácido tribromoisocianúrico, TBCA (Figura 12), foi sintetizado pela primeira 
vez por Gottardi em 1967 através da reação do ácido isocianúrico com hidróxido de 
sódio e nitrato de prata seguido da reação do produto desta reação com bromo 
molecular (Esquema 21, GOTTARDI, 1967). Este método tem como inconveniente o 
alto custo do nitrato de prata e a dificuldade na purificação do produto, uma vez que 
tanto o TBCA quanto os subprodutos são insolúveis no meio reacional. 
 
Figura 12: Estrutura do TBCA 
 
Esquema 21: Síntese do TBCA a partir do isocianurato de prata 
 
 Recentemente, De Almeida e colaboradores demonstraram um método mais 
fácil para a síntese do TBCA utilizando-se ácido cianúrico, hidróxido de sódio, 
carbonato de sódio, brometo de potássio e oxone® em meio aquoso (Esquema 22, 
DE ALMEIDA, ESTEVES & DE MATTOS, 2006a). 
 
 
32 
 
Esquema 22: Síntese do TBCA a partir do ácido cianúrico 
 
 O ácido tribromoisocianúrico tem sido usado como agente de bromação 
eletrofílica altamente regiosseletiva de compostos aromáticos via substituição 
eletrofílica aromática (Esquema 23, DE ALMEIDA, 2005; DE ALMEIDA, ESTEVES & 
DE MATTOS, 2006b; KOLVARI et al, 2007), na transformação de alquenos em 
bromoidrinas, β-bromoéteres e β-bromoacetatos (Esquema 24, DE ALMEIDA, 2005; 
DE ALMEIDA, ESTEVES & DE MATTOS, 2006a) e na síntese de di-bromoalcanos 
vicinais (Esquema 25, TOZETTI, et al). 
 
Esquema 23: Reação de bromação de anéis aromáticos com TBCA 
 
 
Esquema 24: Reação de co-bromação de alquenos com TBCA e nucleófilos oxigenados 
 
 
 
33 
 
Esquema 25: Reação de dibromação vicinal de alqueno 
 
O TBCA também tem sido usado na síntese de compostos α-mono e α,α-
dibro β-dicarbonilados (Esquema 26, MENDONÇA et al, 2009). 
 
Esquema 26: Reação de α-monobromação de compostos β-dicarbonilados 
 
1.2.3. ÁCIDO TRI-IODOISOCIANÚRICO 
 Gottardi demostrou, em 1970, a síntese do ácido triiodoisocianúrico, TICA 
(Figura 13), análogo do TCCA e TBCA, reagindo por três dias a 180-270°C ácido 
dicloroisocianúrico com iodo molecular conforme demonstrado no Esquema 27 
(GOTTARDI, 1970). 
 
Figura 13: Estrutura do TICA 
 
 
 
34 
 
Esquema 27: Síntese de TICA a partir do ácido dicloroisocianúrico 
 
 Recentemente, Ribeiro e colaboradores demonstraram a síntese de TICA 
utilizando-se ácido tricloroisocianúrico, economicamente mais viável, como reagente, 
em substituição ao ácido dicloroisocianúrico, obtendo o mesmo com 90% de 
rendimento (Esquema 28, RIBEIRO, ESTEVES & DE MATTOS, 2007). 
 
 
Esquema 28: Síntese de TICA a partir do TCCA 
 
 Em outro estudo, utilizou-se o TICA na co-iodação de alquenos com 
nucleófilos oxigenados (Esquema 29, RIBEIRO, ESTEVES & DE MATTOS, 2007)e 
na síntese de compostos aromáticos iodados (Esquema 30, RIBEIRO, ESTEVES, 
DE MATTOS, 2008). 
 
 
35 
 
Esquema 29: Reação de co-iodação de alquenos com TICA e nucleófilos oxigenados 
 
 
Esquema 30: Reação de iodação de anéis aromáticos com TICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
2. OBJETIVO 
 
 Desenvolver uma metodologia eficiente para síntese de compostos 
halofluorados a partir de alquenos, utilizando-se os ácidos tri-haloisocianúricos, que 
são agentes eletrofílicos economicamente viáveis (Esquema 31). 
 
 
Esquema 31: Esquema geral para a reação de halofluoração de 
alquenos com TXCA e HF.Py 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
3.1. SÍNTESE DO ÁCIDO TRIBROMOISOCIANÚRICO 
Seguindo a metodologia de De Almeida (Esquema 22, página 32), sintetizou-
se o ácido tribromoisocianúrico, com 84% de rendimento, a partir da reação de ácido 
cianúrico (50 mmol) com NaOH (150 mmol), KBr (150 mmol), Na2CO3 (75 mmol) e 
oxone® (150 mmol) em meio aquoso (DE ALMEIDA, ESTEVES & DE MATTOS, 
2006a). 
Durante a adição de oxone®, à mistura reacional observa-se a formação de 
Br2 in situ, por sua coloração amarelada característica. De acordo com o esquema 
de intermediários proposto por De Almeida, o oxone® oxida o brometo, formando Br2 
que então reage com o cianurato de sódio formado pela reação entre o ácido 
cianúrico e o hidróxido de sódio (Esquema 32; DE ALMEIDA, 2005). 
N N
N O--O
O-
Na+
Na+
Na+
Br Br
N N
N
Br
O-
-O O
Na+
Na+
N
N
N
O
O
Br
Br
-ONa+
Br-
N
N
N
Br
O
Br
O
Br
O
N N
N
Br
O-
-O O
Na+
Na+Br Br
Br-
N
N
N
O
O
Br
Br
-ONa+
Br Br
KBr + Oxone
oxone
oxone
+
+
ácido
isocianúrico
+
NaOH
 
Esquema 32: Esquema de intermediários na síntese do TBCA 
 
 
 
38 
O produto, um sólido branco, insolúvel em água e em vários solventes 
orgânicos, foi caracterizado por espectroscopia na região do infravermelho (IV). 
Comparando-se o espectro de IV do produto obtido com o descrito na 
literatura observa-se total semelhança. As bandas mais relevantes são as relativas à 
freqüência de vibração da deformação axial das carbonilas (ν= 1742 e 1725 cm-1), 
das ligações C-N do anel (ν =1405, 1397, 1333 cm-1) e as bandas relativas a 
freqüência de vibração da deformação axial simétrica (ν = 1051 cm-1) e assimétrica 
(ν = 736 e 717 cm-1) da ligação N-Br (Espectro 1). 
 
3.2. SÍNTESE DO ÁCIDO TRI-IODOISOCIANÚRICO 
 De acordo com a metodologia descrita por Ribeiro e colaboradores sintetizou-
se o ácido tri-iodoisocianúrico, com 76% de rendimento reagindo-se, num tubo 
selado, a 180-220°C, 50 mmol de TCCA com 190mmol de I2 (Esquema 28, página 
34; RIBEIRO, ESTEVES & DE MATTOS, 2007). 
 O produto obtido, um sólido marrom, termossensível e fotossensível, também 
insolúvel em água e solventes orgânicos, foi analisado por IV observando-se bandas 
semelhantes com o TBCA. Em 1700 e 1665 cm-1 observam-se as bandas 
relacionadas à freqüência de vibração da deformação axial das carbonilas, em 1405, 
1397 e 1333 cm-1 observam-se as bandas das ligações C-N do anel e as bandas 
relativas a freqüência de vibração da deformação axial simétrica e assimétrica da 
ligação N-I são observadas em 1051 cm-1 e 732, 663 e 533 cm-1 , respectivamente 
(Espectro 2). 
 
 
 
 
 
39 
3.3. REAÇÃO DE HALOFLUORAÇÃO COM ALQUENOS 
 Visando estudar a reatividade dos ácidos tri-haloisocianúricos como fonte 
eletrofílica de cloro, bromo e iodo na reação de halofluoração, várias condições 
reacionais foram estudadas. Para tal utilizou-se o estireno como substrato, o 
complexo ácido fluorídrico-piridina (HF.Py) como agente de fluoração e o TBCA 
como reagente, visto ser o bromo o halogênio de tamanho intermediário entre cloro 
e iodo. A reação foi realizada variando-se o solvente, a temperatura e a proporção 
estireno:complexo HF.Py. 
 
3.3.1. SOLVENTE 
 Em analogia aos solventes que já são usados na literatura para reação de 
halofluoração, (ALVERNHE, LAURENT & HAUFE, 1987; HAUFE et al, 2004; 
YOSHINO et al, 2006) testou-se a reação em diclorometano, tetra-hidrofurano (THF), 
acetonitrila e no líquido iônico BMIMBF4 (Figura 14). 
 
Figura 14: Líquido iônico BMIMBF4 
 
Para todos os solventes fez-se a reação a temperatura ambiente utilizando-se 
1 equivalente de estireno, 10 equivalentes de reagente de Olah e 0,34 equivalentes 
de TBCA (Esquema 33). As reações foram acompanhadas por CG-EM. 
 
 
 
40 
 
Esquema 33: Esquema geral da reação de bromofluoração do estireno 
 
Na reação com diclorometano, após 20 minutos, observou-se, através da 
análise no CG-EM, que todo o substrato já havia sido consumido e só havia o 
produto de bromofluoração, de acordo com o padrão de fragmentação do mesmo no 
espectro de Massas (Espectro 5). Neste espectro observa-se o íon molecular e o 
pico (M+2)+ com a mesma intensidade, condizente com a presença de bromo na 
molécula (PAVIA, LAMPMAN & KRIZ, 2001). O pico base (m/z 109) é relativo à 
perda do radical H2C=Br٠ e indica a incorporação do bromo no metileno e do flúor no 
metino da molécula, formando o 2-bromo-1-fenil-1-fluoro-etano, 5a. 
 Embora seja conhecido que o THF é oxidado em presença de ácido 
tricloroisocianúrico (Esquema 34, TILSTAM & WEINMANN, 2002), testou-se a 
reação de bromofluoração em THF como solvente. 
 
Esquema 34: Reação de Oxidação do THF em presença de TCCA 
 
Após 20 minutos de reação, retirou-se uma alíquota da mistura reacional e 
observou-se, por CG-EM, que todo substrato já havia sido consumido, porém a 
conversão do mesmo no produto de bromofluoração, 5a, foi de apenas 41%. 
 
 
41 
Observou-se no cromatograma a presença de mais dois picos, indicando a formação 
de outros produtos na reação em THF. A análise dos picos referentes aos espectros 
de massas destes produtos indica a incorporação de bromo em um deles, porém 
não foi possível determinar a estrutura dos mesmos. O resultado mostrou que o THF 
não é indicado para a reação de halofluoração visto que o TBCA parece oxidá-lo. 
 O líquido iônico BMIMBF4 mostrou-se bastante eficiente como solvente na 
reação em questão. Utilizou-se 5,5 equivalentes mol do líquido iônico e após 1h de 
reação observou-se, por CG-EM, 100% de conversão no produto desejado 5a. O 
líquido iônico foi recuperado após a reação e a análise do mesmo por RMN 1H e 
RMN 13C mostrou que ele permaneceu inalterado (Espectros 3 e 4). 
 Na reação com acetonitrila, após 30 minutos todo o estireno já havia sido 
consumido. Porém o cromatograma revela a presença de dois picos. O primeiro pico 
refere-se ao produto 5a com área relativa de 31%. O segundo pico e majoritário 
sugere, pela análise do seu espectro de massas, a incorporação da acetonitrila no 
substrato devido à presença do pico com razão m/z 161 (íon molecular). 
 Estendeu-se a utilização de acetonitrila como solvente utilizando-se o TCCA e 
TICA em presença de estireno. A reação com o ácido tricloroisocianúrico resultou na 
formação do produto de clorofluoração 5b esperado, análogo ao produto de 
bromofluoração 5a, porém, predominantemente, do mesmo produto anteriormente 
mencionado de incorporação de acetonitrila. Já a reação de estireno com o TICA 
resultou apenas no produto de iodofluoração 5c. Em testes posteriores concluiu-se 
que o produto de incorporação de acetonitrila é formado em meio ácido, porém o 
estudo com CH3CN foi ignorado devido ao resultado insatisfatóriopara a reação em 
análise. 
 
 
42 
 Por fim concluiu-se que os melhores solventes para reação de halofluoração, 
dentre os testados, são o diclorometano e o líquido iônico BMIMBF4 (Tabela 11). O 
primeiro foi o solvente de escolha para as demais reações devido à facilidade em 
secá-lo e obtê-lo no mercado. 
 
Tabela 11: Relação entre solvente utilizado e produto de bromofluoração 
Solvente Conversão (%) 
CH2Cl2 
THF 
BMIMBF4 
CH3CN 
100 
41 
100 
31 
 
3.3.2. TEMPERATURA 
A reação de bromofluoração foi avaliada a -10°C e a temperatura ambiente 
(20-35°C). A segunda condição foi testada com a adição de TBCA na mesma 
temperatura e também em banho de gelo. Não se observou diferenças significativas 
na reatividade das reações, obtendo-se em ambos os casos somente o produto 
desejado com 100% de conversão. 
 
3.3.3. PROPORÇÃO ALQUENO:REAGENTE DE OLAH 
 Nas reações de halofluoração com o complexo HF.Py descritas na literatura 
utiliza-se pelo menos 10 equivalentes do mesmo para cada equivalente de alqueno 
(HAUFE, ALVERNHE & LAURENT, 1986). Entretanto, de acordo com a 
estequiometria da reação seria necessário apenas 1 equivalente de HF. A fim de 
otimizar as condições reacionais com menor gasto dos reagentes fez-se a reação, 
utilizando-se 2 e 10 equivalentes de reagente de Olah para 1 equivalente de 
estireno, conforme Tabela 12. 
 
 
43 
Tabela 12: Proporção de reagentes versus tempo reacional e conversão 
Proporção 
Estireno: HF.Py: TBCA 
Tempo Conversão (%) 
1:10:0,34 
1:2:0,34 
20 min 
3h 
100 
100 
 
 Na reação utilizando 10 equivalentes de reagente de Olah, após 20 minutos 
todo substrato já havia sido consumido com 100% de conversão no produto 
desejado. 
 Contudo, o excelente resultado também foi obtido com 2 equivalentes do 
reagente de Olah, mudando apenas o tempo reacional conforme ilustrado na Tabela 
12. Embora o tempo reacional tenha aumentado 9 vezes as reações posteriores 
foram realizadas com 2 equivalentes do complexo HF.Py, pois julgou-se ser mais 
interessante a economia do reagente. 
 
3.3.4. SÍNTESE DE HALOFLUORADOS 
 Após estudo das condições reacionais ideais procedeu-se da reação de 
halofluoração de alquenos utilizando-se como substratos estireno, α-metil-estireno, 
ciclo-hexeno e metil-ciclo-hexeno. As reações foram realizadas a temperatura 
ambiente com 2 mmol de substrato, 4 mmol de reagente de Olah, 0,68 mmol de 
TXCA em 10 mL de diclorometano seco. Os términos das reações foram 
determinados por CG-EM e em todos os casos foram obtidos os produtos de 
halofluoração esperados. Os mesmos foram caracterizados pelos espectros de 
massas, RMN 1H, RMN 13C e RMN 19F. A análise do espectro de RMN 1H do produto 
de halofluoração do ciclo-hexeno confirma a obtenção do produto trans devido aos 
valores de constante de acoplamento típicos entre os hidrogênios vicinais (J3axial-
 
 
44 
axial=8-14Hz, J
3
axial-equatorial=1-7Hz; SILVERSTEIN, BASSLER & MORRILL, 1994). 
Este resultado sugere a formação do intermediário halônio na reação (Esquema 35). 
 
Esquema 35: Esquema de Intermediários da reação de halofluoração com TXCA 
 
3.3.4.1. REAÇÕES COM TBCA 
 As reações com TBCA mostraram-se eficientes obtendo-se 
predominantemente o produto de bromofuoração. Na reação com o estireno obteve-
se apenas o produto 5a, conforme mencionado anteriormente. Nas reações com os 
demais substratos, os produtos de bromofluoração foram obtidos, porém 
observaram-se alguns subprodutos em pequena quantidade. A reação com α-metil-
estireno gerou 6a com 90% de pureza, admitindo-se que os produtos obtidos 
possuem o mesmo fator de resposta no CG-EM. Utilizando-se o ciclo-hexeno como 
substrato obteve-se 7a com 95% de pureza, de acordo com a CG-EM, e na reação 
com metil-ciclo-hexeno observou-se que 89% do mesmo foi convertido em 8a. As 
reações estão resumidas na Tabela 13. 
 
 
 
 
45 
Tabela 13: Bromofluoração de alquenos com TBCA 
 
Substrato Produto Tempo (h) Rendimento (%)* Pureza# (%) 
 
 
3 79 
100 
 
 
3 85 90 
 
 
19 88 95 
 
 
7 67 89 
* Rendimento bruto / #Determinado por CG-EM 
 
Os espectros de RMN1H, 13C e 19F de 5a e 7a foram obtidos a partir do 
produto bruto isolado da reação, mostrando que a pureza julgada pelo CG-EM é 
satisfatória. Os espectros de RMN1H, 13C e 19F obtidos a partir dos produtos brutos 
6a e 8a mostraram alguns sinais referentes aos subprodutos. Para melhor 
caracterizar estes produtos purificou-os por placa preparativa, devido a proximidade 
do fator de retenção (Rf) entre o produto desejado e outros subprodutos. 
 
2-bromo-1-fenil-1-fluoro-etano (5a): o espectro de massas (Espectro 5) indica sua 
obtenção pela presença de picos com m/z 182 e 184, devido a perda de HF; m/z 
122, condizente com a perda do radical bromo e m/z 109 (pico base), referente à 
perda do radical H2C=Br٠, a partir do íon molecular (m/z 202 e 204). A presença de 
um átomo de bromo é confirmada pelo padrão dos picos referentes ao íon molecular 
 
 
46 
(M+ e (M+2)+) que possuem, praticamente, a mesma intensidade (PAVIA, LAMPMAN 
& KRIZ, 2001). A presença de um anel benzênico é confirmada pela presença dos 
picos m/z 77 e 51. 
No espectro de RMN 1H (Espectro 6) observa-se um multipleto (m) em 3,6 
ppm referente aos hidrogênios diastereotópicos do metileno ligado ao bromo. O 
deslocamento químico destes hidrogênios é justificado pela proximidade dos 
substituintes eletronegativos. Em 5,6 ppm observa-se um duplo-duplo-dupleto (ddd) 
relativo ao metino ligado ao flúor com constantes de acoplamento J2HF=46,9 Hz, 
J3CHFCH2Br=7,0Hz e 4,6Hz. Os diferentes valores das constantes de acoplamento 
entre o hidrogênio do metino (CHF) e os hidrogênios do metileno (CH2Br) são 
explicados por se tratarem de hidrogênios diastereotópicos. O deslocamento 
químico do metino é justificado pela presença do flúor ligado no mesmo carbono, 
desblindando o hidrogênio. Por fim observa-se um multipleto em 7,4 ppm relativo 
aos hidrogênios do anel aromático. 
No espectro de RMN 13C (Espectro 7) observam-se dupletos em 34,4 ppm 
com J2CF=28,4Hz, referente ao carbono ligado ao bromo; em 92,8 ppm com 
J1CF=178,0Hz, referente ao carbono ligado no flúor; em 125,8 ppm com J
3
CF=6,8Hz, 
referente ao carbono aromático orto ao substituinte e em 137,2 ppm com 
J2CF=20,3Hz, referente ao carbono substituído do anel aromático. Em 128,8 e 129,3 
ppm observa-se os outros sinais referentes aos carbonos em posição para e meta 
ao substituinte, respectivamente. 
O espectro de RMN 19F (Espectro 8) confirma a presença de flúor na molécula 
com um duplo-duplo-dupleto (ddd) em -174,7 ppm com J2FH=47,3Hz, J
3
FH=25,6Hz e 
J3FH=15,6Hz. 
 
 
 
47 
3-bromo-2-fenil-2-fluoro-propano (6a): o espectro de massas (Espectro 9) indica 
sua obtenção pela presença de picos referentes à razão m/z 216 e 218 (íon 
molecular), que indicam a presença de bromo na molécula. E pela presença de 
picos com as relações m/z 196 e 198, relativos à perda de HF e m/z 123 (pico base), 
relativo à perda do radical H2C=Br٠ pelo íon molecular. A presença dos picos 
relativos à razão m/z 77 e 51 indicam a presença de um anel benzênico. 
No espectro de RMN 1H (Espectro 10) observa-se em 1,8 ppm um dupleto (d) 
com constante de acoplamento J3HF=22,0Hz, relativo a metila ligada no mesmo 
carbono que está o flúor. Em 3,6 ppm observa-se um multipleto relativo ao metileno 
ligado ao bromo e em 7,4 ppm um sinal (multipleto) relativo aos hidrogênios 
aromáticos. 
No espectro de RMN 13C (Espectro 11) observam-se os sinais relativos aos 
metinos aromáticos entre 124,6