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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37683
Tipo: Tese
Título: Investigação do uso de solventes eutéticos profundos como co-catalisador na reação de Morita-Baylis-Hillman envolvendo derivados de isatina e ésteres acrílicos
Autor(es): Andrade, Sandro Dutra de
Orientador: Lima Junior, Claudio Gabriel
Resumo: A busca por protocolos sintéticos mais verdes tem sido um desafio para a Química nas últimas décadas. Este trabalho descreve o uso de Solventes Eutéticos Profundos (SEP) como substituto de solventes orgânicos voláteis e como co-catalisador na Reação de Morita-Baylis-Hillman (RMBH). Investigamos alguns SEPs constituídos por cloreto de colina (ChCl), glicerol (G), etilenoglicol (EG) e ureia (U), aplicados em RMBH usando como eletrófilos a isatina, 5-cloro- isatina, 5,7-dicloroisatina, 5-flúor-isatina, 5-nitro-isatina, 5-metil-isatina e seus respectivos derivados N-alquilados. Como aceptores de Michael, a acrilonitrila, acrilato de metila e acrilato de 2-hidroxietila foram utilizados, sendo os experimentos conduzidos à temperatura ambiente, levando a obtenção de doze adutos de Morita-Baylis-Hillman com rendimentos que variaram entre 40 - 98%, em reações com duração de 50 minutos a 30 horas, de acordo com o tipo de SEP e aceptores de Michael utilizados. Os adutos inéditos derivados do acrilato de 2-hidroxietila (11 e 11a) foram obtidos durante as investigações e completamente caracterizados e elucidados por técnicas espectroscópicas de Infravermelho (IV), Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C e Espectrometria de Massas de alta resolução. Também buscamos estabelecer protocolos reduzindo a quantidade de DABCO para proporções catalíticas (15 mol%), além de uma provável substituição por Hexametilenotetramina (HMTA), de menor custo e não higroscópico. Neste caso, mesmo comparando seu comportamento alterando os SEP e o aceptor de Michael, foi observado que o uso do HMTA não se mostrou satisfatório em relação ao DABCO. Ao longo da investigação identificamos que o SEP constituído por ChCl:EG (1:2) promoveu reação de transesterificação com o acrilato de metila, o que inviabilizou seu uso como solvente para reações envolvendo esse aceptor de Michael. Novos protocolos foram propostos para a síntese do aduto derivado do acrilato de 2-hidroxietila (11) utilizando SEPs constituídos por ChCl:EG (1:2) e ChCl:U (1:2). A substituição do SEP ChCl:EG (1:2) por ChCl:U (1:2) e o uso de 50 mol% de DABCO se apresentou como metodologia bastante promissora, reduzindo os tempos reacionais (5 – 30h) em relação a outros protocolos estabelecidos na literatura e rendimentos satisfatórios (45 - 95%). Uma investigação na reação protótipo entre N-metil-isatina e acrilato de metila foi realizada por Espectrometria de Massas por Eletrospray (ESI(+)-MS) foi realizado, permitindo identificar alguns intermediários reacionais que são propostos neste trabalho. O SEP constituído por ChCl:U (1:2) foi reutilizado por mais duas vezes, mas o aumento da viscosidade do meio reacional demonstrou ser um fator limitante a ser superado.
Abstract: The search for greener synthetic protocols has been a challenge for Chemistry in recent decades. This work describes the use of Deep Eutectic Solvents (DES) as a substitute for volatile organic solvents and as a co-catalyst in the Morita-Baylis- Hillman Reaction (MBHR). We investigated some DES consisting of choline chloride (ChCl), glycerol (G), ethylene glycol (EG) and urea (U), applied in MBHR using as electrophiles, isatin, 5-chloroisatin, 5,7-dichloroisatin, 5- fluoroisatin, 5- nitro-isatin, 5-methyl-isatin and their respective N-alkylated derivatives. As Michael acceptors, acrylonitrile, methyl acrylate and 2-hydroxyethyl acrylate were used, and the experiments were conducted at room temperature, leading to obtaining twelve Morita-Baylis-Hillman adducts with yields that varied between 40 - 98%, in reactions lasting from 50 minutes to 30 hours, according to the type of DES and Michael acceptors used. The unpublished adducts derived from 2- hydroxyethyl acrylate (11 and 11a) were obtained during the investigations and completely characterized and elucidated by Infrared (IR) spectroscopic techniques, 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance and High Resolution Mass Spectrometry. We also sought to establish protocols reducing the amount of DABCO to catalytic proportions (15 mol%), in addition to a probable replacement with Hexamethylenetetramine (HMTA), which is less expensive and non- hygroscopic. In this case, even comparing their behavior by altering DES and Michael's acceptor, it was observed that the use of HMTA was not satisfactory in relation to DABCO. Throughout the investigation, we identified that the DES consisting of ChCl:EG (1:2) promoted a transesterification reaction with methyl acrylate, which made its use unfeasible as a solvent for reactions involving this Michael acceptor. New protocols were proposed for the synthesis of the adduct derived from 2-hydroxyethyl acrylate (11) using DESs constituted by ChCl:EG (1:2) and ChCl:U (1:2). The substitution of DES ChCl:EG (1:2) for ChCl:U (1:2) and the use of 50 mol% of DABCO proved to be a very promising methodology, reducing the reaction times (5 – 30h) in relation to other protocols established in the literature and satisfactory yields (45 - 95%). An investigation into the prototype reaction between N-methylisatin and methyl acrylate was carried out by Electrospray Mass Spectrometry (ESI(+)-MS), allowing to identify some reaction intermediates that are proposed in this work. The DES consisting of ChCl:U (1:2) was reused two more times, but the increased viscosity of the reaction medium proved to be a limiting factor to be overcome.
Palavras-chave: Solventes
Solventes eutéticos profundos
Química verde
Isatina
Adutos de Morita-Baylis-Hillman
Cloreto de colina
Solvents
Green chemistry
Deep eutectic solvents
Isatin
Morita - Baylis-Hillman Adducts
Choline chloride
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37683
Data do documento: 10-Fev-2023
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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