Download - DANILO GALDINO PESSOA
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIEcircNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
DEPARTAMENTO DE QUIacuteMICA FUNDAMENTAL
PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM QUIacuteMICA
DANILO GALDINO PESSOA
ELETROSSIacuteNTESE DE VINILSULFONAS EM CEacuteLULA
ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Recife
2018
DANILO GALDINO PESSOA
Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula Eletroquiacutemica de
Cavidade
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de
Poacutes-graduaccedilatildeo em Quiacutemica-DQF-UFPE
como parte dos requisitos necessaacuterios
para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em
Quiacutemica
Aacuterea de concentraccedilatildeo Quiacutemica Orgacircnica
Orientador Profordm Dr Marcelo Navarro
Coorientador Profordm Dr Paulo Henrique da Silva Menezes
Recife
2018
Catalogaccedilatildeo na fonteBibliotecaacuteria Elaine Freitas CRB4-1790
P745e Pessoa Danilo Galdino Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula Eletroquiacutemica de Cavidade
Danilo Galdino Pessoa ndash 201889 f figtab
Orientador Marcelo NavarroDissertaccedilatildeo (Mestrado) ndash Universidade Federal de Pernambuco CCEN
Quiacutemica Fundamental Recife 2018Inclui referecircncias e apecircndice
1 Quiacutemica Orgacircnica 2 Eletrossiacutentese 3 Vinilsulfonas 4Sulfinatos de Soacutedio I Navarro Marcelo (Orientador) II Tiacutetulo
547 CDD (22 ed) UFPE-FQ 2018-84
DANILO GALDINO PESSOA
Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula de Cavidade
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa
de Poacutes-graduaccedilatildeo em Quiacutemica-DQF-
UFPE como parte dos requisitos
necessaacuterios para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de
Mestre em Quiacutemica
Aprovado em 15082018
BANCA EXAMINADORA
__________________________________________
Profordm Dr Marcelo Navarro (Orientador)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordf Dr Madalena Carneiro Cunha Areias (Examinador interno)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordm Dr Maacutercio Vilar Franccedila (Examinador externo)
Instituto Federal de Pernambuco
Dedico este trabalho a
minha matildee Ameacutelia por toda
paciecircncia
AGRADECIMENTOS
Agradeccedilo primeiramente aos meus pais pelo apoio
Aos meus orientadores Marcelo Navarro e Paulo Menezes pela confianccedila
atenccedilatildeo e ensinamentos ao longo desta etapa
Ao Dmistocles por todas as coisas que se citadas daria outra dissertaccedilatildeo
Agradeccedilo a vocecirc por tudo e mais um pouco
Aos integrantes do grupo que mais eacute mudado de nome Jeacutessica Mariah Diego
Maysa e Jene
Ao grupo garota da ldquoUSPrdquo Eliada da USP e Dmistocles frisando meus
agradecimentos por ele novamente
Ao pipipi popopo representados por Ana Christina e Rodolfo Nunes aos cafeacutes
poacutes almoccedilo mesmo que na ausecircncia de Ana
Agrave Rayany e Jacqueline que fizeram parte de toda essa jornada acadecircmica
Agrave ala gospel Josi Queila e Jucleiton
Aos meus amigos de longas datas Aimeacutee Rodrigo e Andrezza
Agraves pessoas que torceram por mim durante esta jornada minha famiacutelia aos
colegas do LOA e do LESO
Ao vocirclei da praia do quartel todo saacutebado principalmente dos sushis e
tricotadas com Victor Xandy e Jonas
ldquoEm momentos de crise soacute a
imaginaccedilatildeo eacute mais importante que o
conhecimentordquo (EINSTEIN 1931)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
DANILO GALDINO PESSOA
Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula Eletroquiacutemica de
Cavidade
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de
Poacutes-graduaccedilatildeo em Quiacutemica-DQF-UFPE
como parte dos requisitos necessaacuterios
para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em
Quiacutemica
Aacuterea de concentraccedilatildeo Quiacutemica Orgacircnica
Orientador Profordm Dr Marcelo Navarro
Coorientador Profordm Dr Paulo Henrique da Silva Menezes
Recife
2018
Catalogaccedilatildeo na fonteBibliotecaacuteria Elaine Freitas CRB4-1790
P745e Pessoa Danilo Galdino Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula Eletroquiacutemica de Cavidade
Danilo Galdino Pessoa ndash 201889 f figtab
Orientador Marcelo NavarroDissertaccedilatildeo (Mestrado) ndash Universidade Federal de Pernambuco CCEN
Quiacutemica Fundamental Recife 2018Inclui referecircncias e apecircndice
1 Quiacutemica Orgacircnica 2 Eletrossiacutentese 3 Vinilsulfonas 4Sulfinatos de Soacutedio I Navarro Marcelo (Orientador) II Tiacutetulo
547 CDD (22 ed) UFPE-FQ 2018-84
DANILO GALDINO PESSOA
Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula de Cavidade
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa
de Poacutes-graduaccedilatildeo em Quiacutemica-DQF-
UFPE como parte dos requisitos
necessaacuterios para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de
Mestre em Quiacutemica
Aprovado em 15082018
BANCA EXAMINADORA
__________________________________________
Profordm Dr Marcelo Navarro (Orientador)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordf Dr Madalena Carneiro Cunha Areias (Examinador interno)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordm Dr Maacutercio Vilar Franccedila (Examinador externo)
Instituto Federal de Pernambuco
Dedico este trabalho a
minha matildee Ameacutelia por toda
paciecircncia
AGRADECIMENTOS
Agradeccedilo primeiramente aos meus pais pelo apoio
Aos meus orientadores Marcelo Navarro e Paulo Menezes pela confianccedila
atenccedilatildeo e ensinamentos ao longo desta etapa
Ao Dmistocles por todas as coisas que se citadas daria outra dissertaccedilatildeo
Agradeccedilo a vocecirc por tudo e mais um pouco
Aos integrantes do grupo que mais eacute mudado de nome Jeacutessica Mariah Diego
Maysa e Jene
Ao grupo garota da ldquoUSPrdquo Eliada da USP e Dmistocles frisando meus
agradecimentos por ele novamente
Ao pipipi popopo representados por Ana Christina e Rodolfo Nunes aos cafeacutes
poacutes almoccedilo mesmo que na ausecircncia de Ana
Agrave Rayany e Jacqueline que fizeram parte de toda essa jornada acadecircmica
Agrave ala gospel Josi Queila e Jucleiton
Aos meus amigos de longas datas Aimeacutee Rodrigo e Andrezza
Agraves pessoas que torceram por mim durante esta jornada minha famiacutelia aos
colegas do LOA e do LESO
Ao vocirclei da praia do quartel todo saacutebado principalmente dos sushis e
tricotadas com Victor Xandy e Jonas
ldquoEm momentos de crise soacute a
imaginaccedilatildeo eacute mais importante que o
conhecimentordquo (EINSTEIN 1931)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Catalogaccedilatildeo na fonteBibliotecaacuteria Elaine Freitas CRB4-1790
P745e Pessoa Danilo Galdino Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula Eletroquiacutemica de Cavidade
Danilo Galdino Pessoa ndash 201889 f figtab
Orientador Marcelo NavarroDissertaccedilatildeo (Mestrado) ndash Universidade Federal de Pernambuco CCEN
Quiacutemica Fundamental Recife 2018Inclui referecircncias e apecircndice
1 Quiacutemica Orgacircnica 2 Eletrossiacutentese 3 Vinilsulfonas 4Sulfinatos de Soacutedio I Navarro Marcelo (Orientador) II Tiacutetulo
547 CDD (22 ed) UFPE-FQ 2018-84
DANILO GALDINO PESSOA
Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula de Cavidade
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa
de Poacutes-graduaccedilatildeo em Quiacutemica-DQF-
UFPE como parte dos requisitos
necessaacuterios para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de
Mestre em Quiacutemica
Aprovado em 15082018
BANCA EXAMINADORA
__________________________________________
Profordm Dr Marcelo Navarro (Orientador)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordf Dr Madalena Carneiro Cunha Areias (Examinador interno)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordm Dr Maacutercio Vilar Franccedila (Examinador externo)
Instituto Federal de Pernambuco
Dedico este trabalho a
minha matildee Ameacutelia por toda
paciecircncia
AGRADECIMENTOS
Agradeccedilo primeiramente aos meus pais pelo apoio
Aos meus orientadores Marcelo Navarro e Paulo Menezes pela confianccedila
atenccedilatildeo e ensinamentos ao longo desta etapa
Ao Dmistocles por todas as coisas que se citadas daria outra dissertaccedilatildeo
Agradeccedilo a vocecirc por tudo e mais um pouco
Aos integrantes do grupo que mais eacute mudado de nome Jeacutessica Mariah Diego
Maysa e Jene
Ao grupo garota da ldquoUSPrdquo Eliada da USP e Dmistocles frisando meus
agradecimentos por ele novamente
Ao pipipi popopo representados por Ana Christina e Rodolfo Nunes aos cafeacutes
poacutes almoccedilo mesmo que na ausecircncia de Ana
Agrave Rayany e Jacqueline que fizeram parte de toda essa jornada acadecircmica
Agrave ala gospel Josi Queila e Jucleiton
Aos meus amigos de longas datas Aimeacutee Rodrigo e Andrezza
Agraves pessoas que torceram por mim durante esta jornada minha famiacutelia aos
colegas do LOA e do LESO
Ao vocirclei da praia do quartel todo saacutebado principalmente dos sushis e
tricotadas com Victor Xandy e Jonas
ldquoEm momentos de crise soacute a
imaginaccedilatildeo eacute mais importante que o
conhecimentordquo (EINSTEIN 1931)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
DANILO GALDINO PESSOA
Eletrossiacutentese de Vinilsulfonas em Ceacutelula de Cavidade
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa
de Poacutes-graduaccedilatildeo em Quiacutemica-DQF-
UFPE como parte dos requisitos
necessaacuterios para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de
Mestre em Quiacutemica
Aprovado em 15082018
BANCA EXAMINADORA
__________________________________________
Profordm Dr Marcelo Navarro (Orientador)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordf Dr Madalena Carneiro Cunha Areias (Examinador interno)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________
Profordm Dr Maacutercio Vilar Franccedila (Examinador externo)
Instituto Federal de Pernambuco
Dedico este trabalho a
minha matildee Ameacutelia por toda
paciecircncia
AGRADECIMENTOS
Agradeccedilo primeiramente aos meus pais pelo apoio
Aos meus orientadores Marcelo Navarro e Paulo Menezes pela confianccedila
atenccedilatildeo e ensinamentos ao longo desta etapa
Ao Dmistocles por todas as coisas que se citadas daria outra dissertaccedilatildeo
Agradeccedilo a vocecirc por tudo e mais um pouco
Aos integrantes do grupo que mais eacute mudado de nome Jeacutessica Mariah Diego
Maysa e Jene
Ao grupo garota da ldquoUSPrdquo Eliada da USP e Dmistocles frisando meus
agradecimentos por ele novamente
Ao pipipi popopo representados por Ana Christina e Rodolfo Nunes aos cafeacutes
poacutes almoccedilo mesmo que na ausecircncia de Ana
Agrave Rayany e Jacqueline que fizeram parte de toda essa jornada acadecircmica
Agrave ala gospel Josi Queila e Jucleiton
Aos meus amigos de longas datas Aimeacutee Rodrigo e Andrezza
Agraves pessoas que torceram por mim durante esta jornada minha famiacutelia aos
colegas do LOA e do LESO
Ao vocirclei da praia do quartel todo saacutebado principalmente dos sushis e
tricotadas com Victor Xandy e Jonas
ldquoEm momentos de crise soacute a
imaginaccedilatildeo eacute mais importante que o
conhecimentordquo (EINSTEIN 1931)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Dedico este trabalho a
minha matildee Ameacutelia por toda
paciecircncia
AGRADECIMENTOS
Agradeccedilo primeiramente aos meus pais pelo apoio
Aos meus orientadores Marcelo Navarro e Paulo Menezes pela confianccedila
atenccedilatildeo e ensinamentos ao longo desta etapa
Ao Dmistocles por todas as coisas que se citadas daria outra dissertaccedilatildeo
Agradeccedilo a vocecirc por tudo e mais um pouco
Aos integrantes do grupo que mais eacute mudado de nome Jeacutessica Mariah Diego
Maysa e Jene
Ao grupo garota da ldquoUSPrdquo Eliada da USP e Dmistocles frisando meus
agradecimentos por ele novamente
Ao pipipi popopo representados por Ana Christina e Rodolfo Nunes aos cafeacutes
poacutes almoccedilo mesmo que na ausecircncia de Ana
Agrave Rayany e Jacqueline que fizeram parte de toda essa jornada acadecircmica
Agrave ala gospel Josi Queila e Jucleiton
Aos meus amigos de longas datas Aimeacutee Rodrigo e Andrezza
Agraves pessoas que torceram por mim durante esta jornada minha famiacutelia aos
colegas do LOA e do LESO
Ao vocirclei da praia do quartel todo saacutebado principalmente dos sushis e
tricotadas com Victor Xandy e Jonas
ldquoEm momentos de crise soacute a
imaginaccedilatildeo eacute mais importante que o
conhecimentordquo (EINSTEIN 1931)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
AGRADECIMENTOS
Agradeccedilo primeiramente aos meus pais pelo apoio
Aos meus orientadores Marcelo Navarro e Paulo Menezes pela confianccedila
atenccedilatildeo e ensinamentos ao longo desta etapa
Ao Dmistocles por todas as coisas que se citadas daria outra dissertaccedilatildeo
Agradeccedilo a vocecirc por tudo e mais um pouco
Aos integrantes do grupo que mais eacute mudado de nome Jeacutessica Mariah Diego
Maysa e Jene
Ao grupo garota da ldquoUSPrdquo Eliada da USP e Dmistocles frisando meus
agradecimentos por ele novamente
Ao pipipi popopo representados por Ana Christina e Rodolfo Nunes aos cafeacutes
poacutes almoccedilo mesmo que na ausecircncia de Ana
Agrave Rayany e Jacqueline que fizeram parte de toda essa jornada acadecircmica
Agrave ala gospel Josi Queila e Jucleiton
Aos meus amigos de longas datas Aimeacutee Rodrigo e Andrezza
Agraves pessoas que torceram por mim durante esta jornada minha famiacutelia aos
colegas do LOA e do LESO
Ao vocirclei da praia do quartel todo saacutebado principalmente dos sushis e
tricotadas com Victor Xandy e Jonas
ldquoEm momentos de crise soacute a
imaginaccedilatildeo eacute mais importante que o
conhecimentordquo (EINSTEIN 1931)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
ldquoEm momentos de crise soacute a
imaginaccedilatildeo eacute mais importante que o
conhecimentordquo (EINSTEIN 1931)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
RESUMO
Neste trabalho foi desenvolvido um meacutetodo eletroquiacutemico para geraccedilatildeo do
radical sufonila a partir do p-toluenossulfinato de soacutedio sem o uso de aditivos e
solventes As reaccedilotildees ocorreram em um macroeletrodo de grafite em poacute com o
auxiacutelio de uma ceacutelula de cavidade objetivando o acoplamento do radical sulfonila
com aacutecidos cinacircmicos para siacutentese das vinilsulfonas Inicialmente foi realizada a
siacutentese e caracterizaccedilatildeo dos aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico com
rendimentos de 83 e 95 respectivamente A estrateacutegia sinteacutetica foi baseada
na reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo eletrocataliacutetica de aacutecidos cinacircmicos a partir da
geraccedilatildeo de radicais sulfonila empregando uma ceacutelula de cavidade
Primeiramente foi investigada a influecircncia da granulometria do poacute de grafite (20
m ou 100 m) natildeo sendo observada uma variaccedilatildeo significativa no rendimento
do produto 1-metoacutexi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (32 e 30 respectivamente) A
utilizaccedilatildeo de aditivos (CNT Au(OAc)3 e CuI) ao macroeletrodo de grafite em poacute
em quantidades cataliacuteticas tambeacutem natildeo levaram ao aumento do rendimento da
sulfona viniacutelica Quando a quantidade de p-toluenossulfinato de soacutedio foi
duplicada observamos uma melhora significativa nas taxas de conversatildeo Em
especial quando foram utilizados dois equivalentes de p-toluenossulfinato de
soacutedio em relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico sendo observados rendimentos de ateacute 98
de produto natildeo isolado (anaacutelise cromatograacutefica) Experimentos realizados com
quantidades superiores sulfinato de soacutedio (3 a 5 equivalentes) natildeo levaram a
melhores resultados Tambeacutem foram empregados diferentes eletroacutelitos sendo o
LiClO4 o mais eficiente A quantidade de grafite em poacute empregada na preparaccedilatildeo
do macroeletrodo (150 a 300 mg) tambeacutem foi estudada obtendo-se um melhor
rendimento do produto de reaccedilatildeo com 300 mg de grafite Por fim foi analisada a
influecircncia da corrente sendo o melhor rendimento observado em eletroacutelises
realizadas a 20 mA Estabelecidos os melhores paracircmetros a metodologia foi
aplicada na siacutentese das sulfonas viniacutelicas com rendimento de produto isolado que
variaram de 61 a 81
Palavras-chave Vinilsulfonas Sulfinatos de Soacutedio Aacutecidos Cinacircmicos
Eletrossiacutentese Ceacutelula de Cavidade Macroeletrodo de Grafite em Poacute
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
ABSTRACT
In this work an electrochemical method was developed to generate the
sufonyl radical from sodium p-toluenesulfinate without the use of additives and
solvents The reactions occurred in a graphite powder macroelectrode using a
cavity cell aiming the coupling of the sulfonyl radical with cinnamic acids for
synthesis of the vinyl sulfones Firstly the synthesis and characterization of p-
fluoro and p-methoxycinnamic acids were performed yielding 83 and 95
respectively The synthetic strategy was based on the electrocatalytic
decarboxylation of cinnamic acids from the generation of sulfonyl radicals using a
cavity cell The influence of graphite powder granulometry (20 μm or 100 μm) was
investigated with no significant variation in the yield of the product 1-methoxy-4-
(2-styrylsulfonyl)benzene (32 and 30 respectively) The use of additives (CNT
Au(OAc)3 and CuI) mixed to the graphite powder macroelectrode in catalytic
amounts did not improve the vinyl sulfone yield When the amount of sodium p-
toluenesulfinate was doubled we observed a significant improvement in
conversion rates In particular when two equivalents of sodium p-toluenesulfinate
were used vs cinnamic acid yields up to 98 of non-isolated product
(chromatographic analysis) were observed Experiments with higher amounts of
sodium sulfinate (3 to 5 equivalents) did not lead to better results Different
electrolytes were also tested being LiClO4 the most efficient The amount of
graphite powder used in the preparation of the macroelectrode (150 to 300 mg)
was also studied better product yields where observed for reactions performed
with 300 mg of graphite Finally the influence of current was analyzed with the
best performance observed for electrolysis performed at 20 mA Once established
the best parameters the methodology was applied in the synthesis of vinyl
sulfones with yields ranging from 61 to 81 of isolated products
Keywords Vinyl Sulfones Sodium Sulfinate Cinnamic Acids Electrosynthesis
Cavity Cell Graphite Powder Macroelectrode
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina 18
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6) 19
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a)
vinilsulfonas como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio a-sulfocircnico aacutecido
e grupo sufonila como bom grupo de saiacuteda 21
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila
do aacutecido pseudomocircnicos C 24
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease 25
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia) 33
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais
mais anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e
b) o voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do
potencial aplicado (FONTE PACHECO et al 2013) 36
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute
oxidada na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE
SCHOLZ 2015) 37
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade 41
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica
b) visatildeo por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de
AgCl 46
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado 47
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento
de Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
compartimento de Teflonreg 48
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem
do material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg 48
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria
de varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e
referecircncia potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a
corrente constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e
auxiliar) 49
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator 50
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo 52
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2) 54
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a 56
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a 57
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 59
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo
de grafite em poacute v = 04 mV s-1 60
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com
aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1 62
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico
em vermelho e da mistura dos dois em verde 63
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa em ceacutelula de cavidade 68
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c 71
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c 72
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e
amocircnio 21
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina22
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva 22
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A 23
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas 23
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo
de aacutecidos carboxiacutelicos 24
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de
ligaccedilatildeo carbono-carbono 26
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de
B2pin2 agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI
seguido de oxidaccedilatildeo do boronato 26
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas 27
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em
vinilsulfona 27
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um
organoliacutetio na posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque
nucleofiacutelico 28
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas 28
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise 29
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas 29
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre 30
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III) 30
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de
metal de transiccedilatildeo 31
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de
soacutedio promovido por CuO 31
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos
cinacircmicos para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de
transiccedilatildeo 32
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico 34
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos 38
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas 39
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas 39
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos
de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos 40
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico 57
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade 60
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico 61
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)20
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 55
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo 64
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa 65
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes
quantidades de p-tolueno sulfinato de soacutedio 66
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa 67
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c 68
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c 69
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo
de poacute de grafite usando ceacutelula de cavidade 70
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
A Ampeacutere
AIBN Azobisisobutironitrila
CCD Cromatografia em camada delgada
DMSO Dimetilsulfoacutexido
dppe 12-bis(difenilfosfino)etileno
E Potencial eleacutetrico
EPH Eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
F Constante de Faraday
HOMO Orbital molecular ocupado de mais alta energia
i Corrente eleacutetrica
J Constante de acoplamento
KHMDS bis(trimetilsilil)amideto de potaacutessio
LUMO Orbital molecular desocupado de mais baixa energia
MOM Metoximetil eacuteter
p-Tol para-Tolueno
TBS Terc-butildimetilsilano
Ts Tosila
Deslocamento quiacutemico
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 18
11 Organossulfurados 18
111 SULFONAS 20
12 Vinilsulfonas 24
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS 28
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica 32
131 CRONOPOTENCIOMETRIA 34
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 35
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS 38
2 OBJETIVOS 42
21 Objetivo Geral 42
22 Objetivos especiacuteficos 42
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL 43
31 Materiais e Meacutetodos 43
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos 44
33 Procedimento de Siacutentese de vinil sulfonas 45
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AgAgCl
(KClSAT) 45
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE 47
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE 49
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR 50
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS 51
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO 54
41 Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos 54
42 Desenvolvimento de Metodologia eletroquiacutemica de formaccedilatildeo do
Radical Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade 58
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA 58
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO
ELETROQUIacuteMICO DESCARBOXILATIVO 63
5 CONCLUSOtildeES 73
6 PERSPECTIVAS 74
REFEREcircNCIAS 75
APEcircNDICE A ndash ESPECTROS SELECIONADOS 85
18
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Organossulfurados
Organossulfurados satildeo compostos orgacircnicos que possuem pelo menos
uma ligaccedilatildeo do tipo covalente carbono-enxofre Geralmente possuem odor
caracteriacutestico e que podem ser encontrados no aroma eou sabor de vaacuterios
alimentos tais como milho (BREEDEN JUVIK 1992) cafeacute (SEMMELROCH
GROSCH 1996) vinho (MESTRES BUSTO GUASCH 2000) e cervejas
(GUIDO 2016) Os diferentes tipos de compostos de enxofre encontrados nos
alimentos satildeo formados a partir da degradaccedilatildeo de aminoaacutecidos e vitaminas seja
ela enzimaacutetica ou natildeo-enzimaacutetica (MESTRES BUSTO GUASCH 2000)
Grupos funcionais contendo enxofre na estrutura tambeacutem estatildeo presentes
em aminoaacutecidos (Figura 1) tais como Cisteiacutena (1) metionina (2) homocisteiacutena
(3) e taurina (4) que satildeo compostos importantes na fisiologia corporal A cisteiacutena
apresenta papel cataliacutetico em muitas enzimas (LEVINE et al 1996) A metionina
eacute considerada um agente redutor endoacutegeno em proteiacutenas (BROSNAN
BROSNAN 2006 LEVINE et al 1996) A homocisteiacutena foi descoberta em 1932
por duVigneaud apoacutes o tratamento da metionina com um aacutecido forte e estaacute
associada agrave doenccedilas crocircnicas tais como Alzheimer (SESHADRI 2006) e
osteoporose (HERRMANN WIDMANN HERRMANN 2005) A Taurina eacute o maior
constituinte da bile que por sua vez eacute essencial na fisiologia cardiovascular e
esqueleacutetica (SCHAFFER et al 2010)
Figura 1 - Estrutura quiacutemica dos aminoaacutecidos contendo enxofre 1 Cisteiacutena 2
Metionina 3 Homocisteiacutena e 4 Taurina
Os compostos contendo enxofre na estrutura tambeacutem satildeo bastante
encontrados na induacutestria farmacecircutica por apresentar atividade medicinal e na
19
sua maioria em seu estado de oxidaccedilatildeo elevado (CARON et al 2006) Como
exemplo pode-se citar o omeprazol (5) que atua como inibidor de secreccedilatildeo
gaacutestrica alterando a atividade da proteiacutena H+K+ - ATPase usado no tratamento
de uacutelcera duodenal e gaacutestrica (JIN KIM SAFE 2015 SINGH et al 2011) Outro
exemplo eacute o piroxicam (6) que eacute uma droga natildeo esteroidal usada como agente
anti-inflamatoacuterio e analgeacutesico (RAI SARKAR RAHA 2015)
Figura 2 - Estrutura do omeprazol (5) e do piroxicam (6)
O enxofre eacute um elemento da famiacutelia dos calcogecircnios onde se encontram o
oxigecircnio selecircnio teluacuterio e polocircnio Com isso os compostos de carbono contendo
enxofre possuem similaridades com os compostos orgacircnicos contendo oxigecircnio
O enxofre assim como o oxigecircnio apresenta compostos orgacircnicos com nuacutemero
de oxidaccedilatildeo -2 ou -1 como em tioacuteis (R-SH) sulfetos (R-S-Rrsquo) e dissulfetos (R-S-
S-Rrsquo) que satildeo anaacutelogos dos aacutelcoois eacuteteres e peroacutexidos respectivamente Poreacutem
ao contraacuterio do oxigecircnio o enxofre tambeacutem pode exibir uma ampla diversidade de
estados de oxidaccedilatildeo que variam de -2 a +6 Isso estaacute associado ao fato da
inclusatildeo do orbital 3d de baixa energia na hibridizaccedilatildeo de moleacuteculas que
apresentam o enxofre em hipervalecircncia tais como sulfoacutexidos (R-S(O)-Rrsquo) e
sulfonas (R-S(O2)-Rrsquo) (METZNER THUILLIER 2013) Aleacutem disso a ligaccedilatildeo
simples oxigecircnio-oxigecircnio eacute bastante instaacutevel devido agrave baixa energia de ligaccedilatildeo
(Tabela 1 entrada 1) por isso um peroacutexido eacute um forte agente oxidante Jaacute a
entalpia da ligaccedilatildeo S-S eacute elevada (Tabela 1 entrada 3) sendo entatildeo uma das
ligaccedilotildees responsaacuteveis por estabilizar estruturas de proteiacutenas (METZNER
THUILLIER 2013) O enxofre possui ainda a tendecircncia agrave catenaccedilatildeo formando
cadeias e aneacuteis visto que sua forma alotroacutepica eacute um anel de 8 membros (S8) Isso
natildeo eacute observado para o oxigecircnio onde as formas alotroacutepicas satildeo uma moleacutecula
diatocircmica (O2 onde os aacutetomos de oxigecircnio satildeo unidos por uma dupla ligaccedilatildeo) ou
20
triatocircmica como no caso do ozocircnio (O3) Essa tendecircncia estaacute associada agrave energia
da dupla ligaccedilatildeo (Tabela 1 entrada 4) entre aacutetomos de enxofre natildeo ser muito
maior que a energia de uma ligaccedilatildeo simples devido ao baixo recobrimento dos
orbitais 3p do enxofre (KANO et al 2008)
Tabela 1 - Energia de ligaccedilatildeo oxigecircnio-oxigecircnio e enxofre-enxofre (GE AG 2006)
Entrada Ligaccedilatildeo Energia de ligaccedilatildeo
(KJ mol-1)
1 O-O 142
2 O=O 49359
3 S-S 268
4 S=S 4247
Devido agraves caracteriacutesticas citadas anteriormente os compostos
organossulfurados apresentam diversas classes de grupos funcionais com
diferentes estados de oxidaccedilatildeo do enxofre Dentre elas destacam-se as sulfonas
111 SULFONAS
As sulfonas satildeo compostos orgacircnicos que contecircm um aacutetomo de enxofre
ligado a dois aacutetomos de carbono e dois aacutetomos de oxigecircnio numa geometria
tetraeacutedrica com uma baixa barreira de inversatildeo As ligaccedilotildees enxofre-oxigecircnio satildeo
polarizadas havendo um momento de dipolo consideravelmente alto (KANO et
al 2008)
Os compostos orgacircnicos sulfonilados satildeo reagentes versaacuteteis em siacutentese
orgacircnica Podem atuar como um grupo retirador de eleacutetrons e atuar como receptor
em reaccedilotildees de Michael (BHATTACHARYA et al 2010 CHENG ISOBE 2011
LIU LIANG MANOLIKAKES 2016) Aleacutem disso as sulfonas estabilizam -
carbacircnions devido agrave elevada eletronegatividade do grupo sulfonila e satildeo um
excelente grupo de saiacuteda na reaccedilatildeo de Julia (ALONSO NAacuteJERA 2009 EISCH
BEHROOZ DUA 1985 JULIA PARIS 1973)
21
(a) (b)
Figura 3 - Principais caracteriacutesticas de sulfonas em siacutentese orgacircnica (a) vinilsulfonas
como receptor de Michael (b) Hidrogecircnio -sulfocircnico aacutecido e grupo sufonila
como bom grupo de saiacuteda
Devido a essa versatilidade o grupo sufonila pode ser transformado em
outros grupos funcionais orgacircnicos em reaccedilotildees de dessulfonilaccedilatildeo A
dessulfonilaccedilatildeo pode ocorrer tanto atraveacutes de substituiccedilatildeo nucleofiacutelica como por
reaccedilatildeo de adiccedilatildeo e eliminaccedilatildeo de compostos -insaturados (ALONSO
NAacuteJERA 2009)
Na reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva ocorre a remoccedilatildeo do grupo sulfonila
para a adiccedilatildeo de aacutetomos de hidrogecircnio ou na formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo
carbono-carbono Para tal remoccedilatildeo usualmente satildeo empregados metais do grupo
I ou seus amaacutelgamas (SIMPKINS 1993)
A reduccedilatildeo de sulfonas a hidrocarbonetos foi primeiramente relatada
usando-se soacutedio metaacutelico e amocircnia liquida (Esquema 1) onde satildeo misturados em
etanol e mantidos sob refluxo (TRUCE TATE BURDGE 1960)
Esquema 1 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva empregando soacutedio metaacutelico e amocircnio
Em seguida Truce e colaboradores relataram a reduccedilatildeo de compostos
sulfonilados a partir da reaccedilatildeo de sulfonas alquiacutelicas com liacutetio metaacutelico
empregando metilamina como solvente Os produtos foram obtidos em bons
rendimentos (Esquema 2) (TRUCE FRANK 1967)
22
Esquema 2 - Reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva com liacutetio metaacutelico e metilamina
O uso de amaacutelgama de soacutedio (Na-Hg) foi relatado por Trost e colaboradores
na reaccedilatildeo de reduccedilatildeo de compostos sulfonilados (Esquema 3) A sulfona foi
misturada ao amaacutelgama de soacutedio em metanol na presenccedila de hidrogenofosfato
dissoacutedico (Na2HPO4) A reaccedilatildeo apresenta uma alta quiomioespecificidade natildeo
apresentando migraccedilatildeo da dupla ligaccedilatildeo em sulfonas aliacutelicas (TROST et al
1976)
Esquema 3 - Emprego da amaacutelgama de soacutedio na dessulfonilaccedilatildeo redutiva
Devido agrave alta quiomioespecificidade da reaccedilatildeo de dessulfonilaccedilatildeo redutiva
com Na-Hg a metodologia eacute empregada atualmente em siacutenteses mais complexas
tal como na siacutentese total da Mycoleptodiscin A (Esquema 4) um produto natural
isolado do fungo Mycoleptodiscus sp em 2013 por Cubilla-Rios e colaboradores
Na etapa sinteacutetica que envolveu a dessulfonilaccedilatildeo ocorreu a saiacuteda do grupo tosila
(Ts) do fragmento (7) na presenccedila do amaacutelgama de soacutedio em metanol agrave baixa
temperatura que apoacutes algumas etapas foi transformada no produto natural em
questatildeo (DETHE SAU MAHAPATRA 2016 ZHOU et al 2015)
23
Esquema 4 - Emprego da NaHg na siacutentese total da Mycoleptodiscin A
Julia e colaboradores desenvolveram um meacutetodo de olefinaccedilatildeo partindo de
-hidroxissulfonas (8) e amaacutelgama de soacutedio sob condiccedilotildees brandas (Esquema 5)
(JULIA PARIS 1973)
Esquema 5 - Reaccedilatildeo de Julia com -hidroxissulfonas
A reaccedilatildeo de Julia eacute um exemplo de eliminaccedilatildeo redutiva de sulfonas na qual
ocorre a eliminaccedilatildeo do grupo sufonila para formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo carbono-
carbono Diversas metodologias de eliminaccedilatildeo redutiva de -hidroxissulfonas ou
-carboxissulfonas foram relatadas na literatura utilizando-se de agentes
redutores mais brandos e menos nocivos tais como fluoreto de ceacutesio (AYENI
MANDAL ZAJC 2013) DBU (KUMAR et al 2010) amideto de metais alcalinos
(POSPIacuteŠIL 2011) entre outros
A reaccedilatildeo conhecida atualmente como acoplamento de Julia-Kocienski
gera o alqueno E em bons rendimentos e elevada estereosseletividade sendo
utilizada na siacutentese total de diversos produtos naturais (CHATTERJEE BERA
MONDAL 2014) Um exemplo eacute a siacutentese de um intermediaacuterio importante (Figura
4) para a formaccedilatildeo de aacutecidos pseudomocircnicos potentes inibidores de bacteacuterias
Gram negativas (SRIDHAR SRIHARI 2014)
24
Figura 4 - Acoplamento de Julia-Kocienski na siacutentese total do mononato de metila do
aacutecido pseudomocircnicos C
Na siacutentese do intermediaacuterio 7 ocorreu o acoplamento entre os fragmentos
a e b a partir da adiccedilatildeo de KHMDS que eacute um amideto de potaacutessio usado como
base para a desprotonaccedilatildeo do fragmento a seguido de ataque agrave carbonila do
fragmento b formando assim a -hidroxisulfona que eacute eliminada de maneira
estereosseletiva para formar a dupla ligaccedilatildeo
Bonaparte e colaboradores relataram a conversatildeo direta de sulfonas
primaacuterias agrave aacutecidos carboxiacutelicos por meio da eliminaccedilatildeo oxidativa (BONAPARTE et
al 2011) A conversatildeo envolveu a oxigenaccedilatildeo de carbacircnions -sulfoniacutelicos
seguida da eliminaccedilatildeo do acircnion aril sulfiacutenico como ilustrado abaixo (Esquema 6)
Esquema 6 - Dessulfonilaccedilatildeo oxidativa de sulfonas primaacuterias levando a formaccedilatildeo de
aacutecidos carboxiacutelicos
As vinilsulfonas satildeo caracterizadas pela presenccedila de um grupo sufonila
vizinho a uma dupla ligaccedilatildeo carbono-carbono formando assim uma sulfona -
insaturada Esta classe de compostos eacute a mais importante e com maior nuacutemero
de aplicaccedilotildees em siacutentese orgacircnica
12 Vinilsulfonas
Como jaacute citado anteriormente essa classe de sulfona eacute um excelente
25
receptor de Michael e aleacutem disso estes compostos atuam como dienoacutefilos em
reaccedilotildees de cicloadiccedilatildeo
As vinilsulfonas tambeacutem estatildeo presentes em diversos compostos que
possuem atividade bioloacutegica (HOCK et al 2017 MEADOWS GERVAY-HAGUE
2006 WOO et al 2014) e satildeo bastante conhecidas por sua habilidade de inibir
diversos tipos de cisteiacutena proteases (MAHMOUD et al 2017 ZYSERMAN et al
2018)
A adiccedilatildeo conjugada em sulfonas -insaturadas ou mais comumente
chamada de adiccedilatildeo de Michael eacute bastante observada tanto em siacutentese orgacircnica
como em meio bioloacutegico A inibiccedilatildeo da cisteiacutena protease ocorre apoacutes a adiccedilatildeo 14
do resiacuteduo da cisteiacutena do siacutetio ativo da enzima na vinilsulfona formando um
complexo enzimaacutetico (KIEMELE et al 2016) Com a inibiccedilatildeo de inuacutemeros tipos
da enzima as vinilsulfonas tornaram-se candidatas a drogas como exemplo
pode-se citar a vinilsulfona K11777 (Figura 5) que estaacute sendo introduzida em
testes cliacutenicos de fase I contra doenccedila de Chagas (ZYSERMAN et al 2018)
Figura 5 - Moleacutecula K11777 inibidor da cisteiacutena protease
Em siacutentese orgacircnica adiccedilatildeo de Michael eacute uma reaccedilatildeo utilizada para
funcionalizaccedilatildeo de sulfonas Vasin e colaboradores reportaram a adiccedilatildeo de
malonatos de soacutedio agrave vinilsulfonas (Esquema 7) A estrateacutegia foi baseada na
adiccedilatildeo de hidreto de soacutedio ao composto malocircnico (seja o malonato de metila ou
malononitrila) seguido da adiccedilatildeo da vinilsulfona desejada A reaccedilatildeo procedeu sob
atmosfera de argocircnio agrave 20 degC e levou a formaccedilatildeo de uma nova ligaccedilatildeo carbono-
carbono em rendimentos moderados (VASIN et al 2011)
26
Esquema 7 - Adiccedilatildeo de compostos malocircnicos agrave vinilsulfona com formaccedilatildeo de ligaccedilatildeo
carbono-carbono
Moure e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de -hidroxissulfonas a partir
da adiccedilatildeo conjugada do diboropinacol (B2pin2) agrave vinilsulfona (MOURE GOacuteMEZ
ARRAYAacuteS CARRETERO 2011) A adiccedilatildeo da diborana foi catalisada pelo
complexo quiral CuIJOSIPHOS seguido da oxidaccedilatildeo in situ do boronato formado
levando a -hidroxissulfona em bom rendimento e elevado excesso enantiomeacuterico
(Esquema 8)
Esquema 8 - Siacutentese enantiosseletiva de -hidroxissulfonas a partir da adiccedilatildeo de B2pin2
agrave vinilsulfona catalisada por um complexo quiral de CuI seguido de
oxidaccedilatildeo do boronato
A literatura descreve tambeacutem a formaccedilatildeo de tioeacuteter sulfonas a partir da
adiccedilatildeo de tioacuteis em sulfonas -insaturadas na presenccedila de trietilamina (Esquema
9) Os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos apoacutes 30 minutos
(CHATANI NAIR BOWMAN 2013)
27
Esquema 9 - Adiccedilatildeo de Michael de tioacuteis a vinilsulfonas
A ligaccedilatildeo tioeacuteter sulfona formada natildeo eacute susceptiacutevel a hidroacutelises portanto
possuem aplicaccedilatildeo como corante tecircxtil para hidrogeacuteis com respostas celulares em
sistemas bioloacutegicos (NAIR et al 2014)
Li e colaboradores observaram que a adiccedilatildeo de uma base de Broslashnsted na
adiccedilatildeo conjugada de aminoaacutelcool agrave vinilsulfona levou a formaccedilatildeo quimio e
regiosseletiva de -hidroxissulfonas na presenccedila de um aacutecido de Lewis como
catalisador (Esquema 10) Mesmo o grupo hidroxila apresentando um caraacuteter
menos nucleofiacutelico frente ao grupo amino a presenccedila de uma base de Broslashnsted
forte o desprotona aumento sua nucleofilicidade O aacutecido de Lewis atua como
catalisador reacional favorecendo a reaccedilatildeo de adiccedilatildeo frente a polimerizaccedilatildeo da
vinilsulfona (LI YAZAKI OHSHIMA 2016)
Esquema 10 - Adiccedilatildeo quimio e regiosseletiva conjugada do grupo hidroxi em vinilsulfona
Mais recentemente um novo meacutetodo de funcionalizaccedilatildeo de sulfonas -
insaturadas foi desenvolvida por Hampton e colaboradores (HAMPTON
HARMATA 2017) na qual ocorre a formaccedilatildeo de uma ligaccedilatildeo na posiccedilatildeo com
retenccedilatildeo da ligaccedilatildeo (Esquema 11) Na metodologia foi utilizado liacutetio metaacutelico
havendo a desprotonaccedilatildeo do carbono vizinho agrave sulfona seguido de ataque
nucleofiacutelico a um eletroacutefilo Na metodologia desenvolvida foram utilizados diversos
tipos de eletroacutefilos tais como aldeiacutedos e compostos halogenados obtendo
rendimentos que variaram de 32 a 96
28
Esquema 11 - Funcionalizaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir da formaccedilatildeo de um organoliacutetio na
posiccedilatildeo vizinha agrave sulfona seguida de ataque nucleofiacutelico
As inuacutemeras transformaccedilotildees das vinilsulfonas e sua aplicabilidade na
siacutentese total de compostos bioativos demonstra a importacircncia do desenvolvimento
de meacutetodos de siacutentese para esses compostos A seguir seratildeo descritos alguns
deles
121 SIacuteNTESE DE VINILSULFONAS
Metodologias de siacutentese convencionais como o emprego da reaccedilatildeo de
Wittig (FU et al 1997) e de Heck (KABALKA GUCHHAIT 2004) podem ser
empregadas para a formaccedilatildeo de sulfonas -insaturadas (Esquema 12)
Esquema 12 - Metodologias convencionais aplicadas na siacutentese de sulfonas -
insaturadas
Ambas as metodologias utilizam como material de partida uma sulfona -
insaturada agregando a estrutura cadeias carbocircnicas atraveacutes da formaccedilatildeo de
uma nova ligaccedilatildeo carbono-carbono
Jiang e colaboradores realizaram a sulfonilaccedilatildeo de enamidas utilizando
cloreto de sulfonila mediada por complexo de iriacutedio como fotocatalisador (JIANG
et al 2013) A reaccedilatildeo eacute conduzida na presenccedila de hidrogenofosfato dissoacutedico em
29
atmosfera de argocircnio em acetonitrila levando a formaccedilatildeo da vinilsulfona em bons
e excelentes rendimentos (Esquema 13)
Esquema 13 - Siacutentese de vinilsulfonas promovida por fotocaacutetalise
Devido agrave dificuldade de manuseio dos cloretos de sulfonila que se
decompotildee facilmente na presenccedila de aacutegua novas metodologias tecircm sido
propostas baseadas na utilizaccedilatildeo de sulfonil-hidrazidas como percussores em
reaccedilotildees de sulfonilaccedilatildeo Estes compostos apresentam uma elevada estabilidade
e podem ser empregados sob condiccedilotildees aquosas
Em 2015 Mao e colaboradores desenvolveram uma metodologia de
siacutentese de vinilsulfonas promovida por tosil-hidrazonas catalisada por cobre (II)
(MAO et al 2015) A reaccedilatildeo foi realizada sob atmosfera de argocircnio agrave 140 degC e as
vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram de bons a
excelentes (Esquema 14)
Esquema 14 - Formaccedilatildeo de vinilsulfonas promovidas por tosil-hidrazonas
Rong e colaboradores relataram o uso de sulfonil-hidrazidas para a
sulfonilaccedilatildeo de alquinos na presenccedila de ferro e cobre (RONG et al 2015) A
sulfonilaccedilatildeo ocorreu na presenccedila de um oxidante em DMSO agrave 100 degC durante 12h
(Esquema 15)
30
Esquema 15 - Sulfonilaccedilatildeo de derivados alquiacutelicos promovido por ferro e cobre
Aleacutem do uso de sulfonil-hidrazidas para promover a siacutentese de vinilsulfonas
a partir de reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo os sulfinatos de soacutedio tambeacutem podem ser
utilizados uma vez que apresentam disponibilidade comercial aleacutem de serem
soluacuteveis em aacutegua possibilitando o desenvolvimento de metodologias em meio
aquoso Nie e colaboradores descreveram uma metodologia baseada no uso de
sulfinatos de soacutedio e nitro-olefinas na presenccedila de Mn(III) como catalisador para
a formaccedilatildeo de vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a
excelentes (NIE et al 2016) (Esquema 16)
Esquema 16 - Sulfonilaccedilatildeo de nitro-olefinas promovidas por sulfinatos de soacutedio
catalisada por Mn(III)
Wang e colaboradores descreveram uma metodologia alternativa para a
siacutentese de vinilsulfonas empregando aacutecidos sulfiacutenicos e alquinos terminais na
presenccedila de um fotocatalisador sem o uso metais de transiccedilatildeo como catalisador
reacional visando o desenvolvimento de uma metodologia mais verde (WANG et
al 2017) As vinilsulfonas desejadas foram obtidas em rendimentos que variaram
de moderados a excelentes (Esquema 17)
31
Esquema 17 - Siacutentese de vinilsulfonas mediada por fotocatalisador na ausecircncia de metal
de transiccedilatildeo
Jiang e colaboradores relataram a formaccedilatildeo de vinilsulfonas a partir do
acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos -insaturados e sulfinatos de soacutedio
(JIANG et al 2014) Os autores utilizaram oacutexido de cobre como catalisador e
iodeto de potaacutessio como aditivo para levar a formaccedilatildeo dos produtos desejados em
elevada estereoespecificidade e rendimentos (Esquema 18)
Esquema 18 - Acoplamento descarboxilativo entre aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio
promovido por CuO
Os aacutecidos carboxiacutelicos satildeo considerados os materiais de partida mais
adequados em siacutentese orgacircnica por apresentar baixa toxicidade elevada
estabilidade e terem disponibilidade comercial e preccedilos baixos (SCHWARZ
KOumlNIG 2018) Aleacutem disso apresentam vantagem frente a outros materiais de
partida pela liberaccedilatildeo do gaacutes carbocircnico como grupo de saiacuteda sendo facilmente
extraiacutedos do meio reacional Com isso a utilizaccedilatildeo de aacutecidos carboxiacutelicos em
siacutentese orgacircnica teve um grande crescimento nos uacuteltimos anos em especial por
atender aos princiacutepios da quiacutemica verde como economia de aacutetomos e reduccedilatildeo
na geraccedilatildeo de resiacuteduos (ANASTAS EGHBALI 2010 BORAH YAN 2015)
Gao e colaboradores no intuito de tornar a siacutentese de vinilsulfonas
ambientalmente amigaacutevel relataram uma metodologia baseada na utilizaccedilatildeo
aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio poreacutem na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
32
como catalisadores (GAO LAI YUAN 2015) O uso de sulfinato de soacutedio como
material de partida possibilitou que a reaccedilatildeo ocorresse em meio aquoso tornando
a metodologia ainda mais atrativa que as demais descritas anteriormente Os
autores se basearam na adiccedilatildeo de iodo molecular e carbonato de potaacutessio para
realizar o acoplamento descarboxilativo (Esquema 19)
Esquema 19 - Acoplamento descarboxilativo entre sulfinatos de soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
para siacutentese de vinilsulfonas na ausecircncia de metais de transiccedilatildeo
A semelhanccedila encontrada entre as reaccedilotildees descritas eacute a presenccedila de um
agente oxidante no meio reacional seja ele um metal de transiccedilatildeo um
fotocatalisador ou halogecircnio A presenccedila desses reagentes torna a reaccedilatildeo menos
atrativa uma vez que as mesmas geram resiacuteduos de elevada massa molecular
ou com toxicidade elevada como metais de transiccedilatildeo e halogecircnios moleculares
Por este motivo a eletrossiacutentese orgacircnica se tornou uma ferramenta importante
na siacutentese de das vinilsulfonas visto que agentes oxidantes satildeo substituiacutedos pela
transferecircncia direta de eleacutetrons na superfiacutecie de eletrodos e intermediaacuterios
instaacuteveis satildeo gerados in situ sob condiccedilotildees brandas (FRANCKE LITTLE 2014)
13 Eletrossiacutentese Orgacircnica
A eletrossiacutentese orgacircnica se baseia na transferecircncia de eleacutetrons entre a
superfiacutecie do eletrodo e a moleacutecula orgacircnica atraveacutes de um processo heterogecircneo
(FRONTANA-URIBE et al 2010) No caacutetodo ocorre o processo de reduccedilatildeo de
substacircncias orgacircnicas onde o eleacutetron eacute transferido do eletrodo para o LUMO da
moleacutecula Em contrapartida no anodo ocorre a oxidaccedilatildeo da substacircncia onde o
eleacutetron eacute removido do HOMO da moleacutecula para o eletrodo (CARDOSO et al 2017
ELGRISHI et al 2018b)
A reaccedilatildeo eletroquiacutemica ocorre numa ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 6) que eacute
constituiacuteda por eletrodo de trabalho eletrodo auxiliar e soluccedilatildeo eletroliacutetica
33
Figura 6 - Ceacutelula eletroquiacutemica hipoteacutetica para reaccedilotildees sem controle de potencial
(ausecircncia de eletrodo de referecircncia)
A figura 6 representa uma ceacutelula eletroquiacutemica de compartimento uacutenico O
eletrodo de trabalho eacute onde acontece a reaccedilatildeo eletroquiacutemica almejada No
eletrodo auxiliar ou contraeletrodo ocorre uma reaccedilatildeo que geralmente natildeo tem
interesse sinteacutetico excetuando-se em caso de reaccedilotildees emparelhadas (AUST
KIRSTE 2014) O eletrodo de referecircncia apresenta potencial eletroacutedico bem
estabelecido e alta estabilidade devido a essas vantagens eacute utilizado para
mediccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho em experimentos que necessitam
de controle de potencial A soluccedilatildeo eletroliacutetica eacute composta por iacuteons carregados
positiva e negativamente chamado de eletroacutelito imersos em um meio dieleacutetrico
no caso o solvente A movimentaccedilatildeo ordenada dos iacuteons acarreta na corrente
eleacutetrica na soluccedilatildeo (NEUEDER 2014)
A transferecircncia de eleacutetrons em siacutentese eletroquiacutemica pode ocasionar em
uma inversatildeo de reatividade do grupo funcional (umpolung) na qual a substacircncia
rica em eleacutetrons quando sofre oxidaccedilatildeo se torna eletrofiacutelica O anaacutelogo pode
acontecer no processo de reduccedilatildeo onde a moleacutecula pobre em eleacutetrons apoacutes a
transferecircncia de eleacutetrons se torna nucleofiacutelica (FRONTANA-URIBE et al 2010)
34
Como exemplo pode-se citar a reduccedilatildeo eletroquiacutemica de haletos orgacircnicos na
qual o carbono ligado diretamente ao halogecircnio apresenta deficiecircncia em eleacutetrons
devido ao efeito indutivo provocado pelo elemento mais eletronegativo apoacutes a
transferecircncia de dois eleacutetrons seguido de eliminaccedilatildeo do halogecircnio o carbono se
transforma em um carbacircnion apresentando uma caracteriacutestica nucleofiacutelica
(CLEARY et al 1986)
Esquema 20 - Reduccedilatildeo eletroquiacutemica do brometo benziacutelico
Em eletrossiacutentese existem dois meacutetodos de eletroacutelise que satildeo classificados
de acordo com o paracircmetro controlado ou seja potencial constante (E) chamado
de cronoamperometria ou corrente constante (i) chamado de
cronopotenciometria Em eletrossiacutentese orgacircnica eacute comumente utilizado o meacutetodo
de controle de corrente devido ao baixo custo do equipamento utilizado (BARD
FAULKNER 2011)
131 CRONOPOTENCIOMETRIA
Cronopotenciometria eacute uma teacutecnica galvanostaacutetica na qual a corrente eacute
mantida constante e o potencial sofre variaccedilatildeo com o tempo e com isso a
velocidade da reaccedilatildeo eacute fixada Numa eletroacutelise a corrente constante a quantidade
de carga que passa na reaccedilatildeo eacute dada pela Lei de Faraday (PLETCHER et al
2010a)
119876 = 119894119905 (1)
onde i eacute a corrente aplicada e t eacute o tempo de eletroacutelise
A quantidade de carga teoacuterica necessaacuteria para consumo total da espeacutecie a
ser reduzida (caacutetodo) ou oxidada (acircnodo) em condiccedilotildees onde haacute 100 de
eficiecircncia de corrente pode ser calculada da seguinte forma
35
119876 = 119911119899119865 (2)
Onde z eacute o nuacutemero de eleacutetrons envolvido na reaccedilatildeo entre a espeacutecie
eletroativa e o eletrodo n eacute o nuacutemero de mols da espeacutecie eletroativa e F eacute a
constante de Faraday que vale 964854 C mol-1
Como citado anteriormente a cronopotenciometria possui a vantagem de
ser uma teacutecnica mais barata comparada agrave cronoamperometria Poreacutem possui a
desvantagem de ser uma teacutecnica com baixa seletividade implicando em baixa
eficiecircncia de corrente
Uma das teacutecnicas mais importantes na qual o potencial eacute controlado eacute
voltametria por apresentar elevada precisatildeo e sensibilidade podendo chegar a
um limite de detecccedilatildeo para concentraccedilotildees em torno de 10-12 mol L-1 (KOUNAVES
2003) A voltametria eacute expressa com a medida da corrente eleacutetrica que flui na
ceacutelula eletroquiacutemica em funccedilatildeo do potencial do eletrodo de trabalho Existem
diversos tipos de voltametria tais como voltametria ciacuteclica voltametria de
varredura linear voltametria de pulso diferencial dentre outros (SCHOLZ 2015b)
Aqui seraacute dada ecircnfase agrave voltametria de varredura linear que eacute a teacutecnica utilizada
para as determinaccedilotildees do potencial de oxidaccedilatildeo das espeacutecies eletroativas do
sistema
132 VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Como o proacuteprio nome jaacute propotildee esta teacutecnica voltameacutetrica envolve a
varredura linear do potencial eletroacutedico em funccedilatildeo do tempo onde os paracircmetros
controlados satildeo o potencial inicial e final da varredura e a velocidade de
varreduras medidas em mV s-1 O voltamograma eacute plotado a partir da leitura da
corrente em funccedilatildeo do potencial eletroacutedico (Figura 7) (PACHECO et al 2013)
36
Figura 7 - Representaccedilatildeo de uma voltametria de varredura linear para potenciais mais
anoacutedicos onde a) representa a variaccedilatildeo do potencial com tempo e b) o
voltamograma mostrando a resposta da corrente em funccedilatildeo do potencial
aplicado (FONTE PACHECO et al 2013)
A corrente lida na varredura eacute uma soma das correntes faradaica e
capacitiva Corrente faradaica eacute gerada a partir da transferecircncia de eleacutetrons entre
a espeacutecie eletroativa e a superfiacutecie do eletrodo Para geraccedilatildeo da corrente
faradaica a espeacutecie eletroativa precisa chegar na superfiacutecie do eletrodo e este
movimento eacute denominado de transporte de massa O transporte de massa pode
ocorrer de trecircs formas a) difusatildeo das espeacutecies em um gradiente de concentraccedilatildeo
b) migraccedilatildeo de iacuteons sob um gradiente de potencial e c) por convecccedilatildeo
(PLETCHER et al 2010b SCHOLZ 2015a) Na interface entre a soluccedilatildeo
eletroliacutetica e o eletrodo a concentraccedilatildeo da espeacutecie neutra e da espeacutecie apoacutes a
transferecircncia de eleacutetron satildeo diferentes e essa interface eacute chamada de camada
de difusatildeo (Figura 8) (PLETCHER et al 2010b)
37
Concentraccedilatildeo
Soluccedilatildeo
Distacircncia da superfiacutecie do eletrodo
Camada de difusatildeo
Eletrodo
Figura 8 - Representaccedilatildeo da camada de difusatildeo onde a espeacutecie eletroativa A eacute oxidada
na superfiacutecie do eletrodo formando B (ADAPTADO DE SCHOLZ 2015)
A corrente capacitiva eacute gerada a partir da polarizaccedilatildeo entre a superfiacutecie do
eletrodo e a soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo ocorre quando a superfiacutecie do eletrodo se
carrega positiva ou negativamente devido agrave deficiecircncia ou excesso de eleacutetrons
respectivamente e quando a soluccedilatildeo estaacute carregada com cargas contraacuterias agrave
superfiacutecie eletroacutedica ou seja ao excesso de acircnions ou caacutetions respectivamente
podendo tambeacutem ocorrer a geraccedilatildeo de dipolo molecular do solvente A
polarizaccedilatildeo da superfiacutecie do eletrodo leva ao acuacutemulo de carga como um
capacitor Ao sofrer a descarga uma corrente capacitiva eacute gerada apresentando
um comportamento linear em funccedilatildeo do potencial o que dificulta a leitura da
corrente faradaica (ELGRISHI et al 2018a SCHOLZ 2015a)
A teacutecnica eletroquiacutemica de voltametria daacute indiacutecios de intermediaacuterios
reacionais gerados durante a eletroacutelise podendo auxiliar na proposta de um
mecanismo da reaccedilatildeo plausiacutevel
Devido ao grande nuacutemero de teacutecnicas eletroquiacutemicas que podem ser
empregadas na avaliaccedilatildeo do mecanismo de reaccedilotildees de compostos orgacircnicos a
eletrossiacutentese se tornou uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de
metodologias mais verdes atraveacutes da qual reaccedilotildees redox satildeo realizadas
utilizando ldquoeleacutetronsrdquo como reagentes (CARDOSO et al 2017) Aleacutem disso a
eletrossiacutentese orgacircnica segue pelo menos 9 dos 12 princiacutepios da quiacutemica verde
38
(FRONTANA-URIBE et al 2010) Os 9 princiacutepios satildeo apresentados abaixo
1) Prevenccedilatildeo de desperdiacutecios (Sem uso de agentes quiacutemicos iniciadores)
2) Economia de aacutetomos (eletroacutelises diretas)
3) Uso de solventes menos toacutexicos (liacutequido iocircnico ou aacutegua como solventes)
4) Prevenccedilatildeo de acidentes (geraccedilatildeo de intermediaacuterios in situ)
5) Meacutetodo de anaacutelise em tempo real (eletroanaliacutetica)
6) Economia de energia (reaccedilotildees a temperatura ambiente)
7) Uso de catalisadores (eletrocataacutelise)
8) Uso de energia renovaacutevel
9) Uso reagentes mais brandos
Visando desenvolver meacutetodos de siacutentese de vinilsulfonas mais verdes
diversos trabalhos foram publicados nos uacuteltimos anos utilizando a eletroquiacutemica
como ferramenta para geraccedilatildeo do radical sulfonila (RSO2)
133 SIacuteNTESE ELETROQUIacuteMICA DE VINILSULFONAS
Atualmente o radical sulfonila para formaccedilatildeo das vinilsulfonas eacute gerado
quimicamente por meio de um aditivo seja esse aditivo iodo molecular (HWANG
SHYAM JANG 2018 ZHAN et al 2018) AIBN (KUMAR SINGH SINGH 2018)
ou na presenccedila de metais de transiccedilatildeo como citados na seccedilatildeo 121
Luo e colaboradores foram os primeiros a relatar a siacutentese eletroquiacutemica
de vinilsulfonas (LUO PAN YUAN 2015) Na reaccedilatildeo o radical sulfonila eacute gerado
a partir de sulfinatos de soacutedio que reage com alquenos ariacutelicos mediado por um
sal de iodeto como eletroacutelito de suporte levando agrave formaccedilatildeo do produto desejado
em bons rendimentos (Esquema 21)
Esquema 21 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aril alquenos
39
Terentrsquoev e colaboradores relataram um meacutetodo eletroquiacutemico para a
siacutentese de vinilsulfonas a partir de sulfonil-hidrazidas (TERENTrsquoEV et al 2017)
O radical tambeacutem foi formado por mediaccedilatildeo de iodeto seguido de acoplamento
com alquenos ariacutelicos para levar as vinilsulfonas correspondentes em rendimentos
que variaram de moderados a excelentes
Esquema 22 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de alquenos com sulfonil-hidrazidas
A fim de utilizar reagentes menos toacutexicos e seguros Zhao e colaboradores
utilizaram a mesma sulfonil-hidrazida para descrever um novo meacutetodo de
eletrossiacutentese de vinilsulfonas baseado no acoplamento de aacutecidos cinacircmicos
(ZHAO et al 2017) A eletrossiacutentese foi realizada agrave corrente constante de 5 mA
com adiccedilatildeo de t-butoacutexido de liacutetio e n-Bu4NBF4 levando agrave formaccedilatildeo das
vinilsulfonas em rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 23)
Esquema 23 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica de aacutecidos cinacircmicos a partir de sulfonil-
hidrazidas
Qian e colaboradores descreveram a eletrossiacutentese direta de vinilsulfonas
a partir de aacutecidos cinacircmicos e sulfinatos de soacutedio empregando-se condiccedilotildees mais
brandas e reagentes menos toacutexicos (QIAN et al 2016) A reaccedilatildeo foi realizada em
uma mistura de solvente acetonitrilaaacutegua numa proporccedilatildeo 71 com adiccedilatildeo de
aacutecido aceacutetico como aditivo e levou agrave formaccedilatildeo dos produtos desejados em
40
rendimentos que variaram de moderados a bons (Esquema 24)
Esquema 24 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica a partir do acoplamento entre sulfinatos de
soacutedio e aacutecidos cinacircmicos
Frente aos meacutetodos tradicionais os meacutetodos eletroquiacutemicos de siacutentese de
vinilsulfonas possuem como vantagem a ausecircncia da utilizaccedilatildeo de metais de
transiccedilatildeo ou aditivos os quais apresentam elevada toxicidade e difiacutecil manuseio
Contudo ainda natildeo se encontra descrito na literatura um meacutetodo de siacutentese de
vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos
Portanto neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um meacutetodo
eletroquiacutemico para a formaccedilatildeo do radical sulfonila para aplicaccedilatildeo na siacutentese de
diferentes vinilsulfonas na ausecircncia de solventes orgacircnicos Para isso foi utilizada
uma ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade com eletrodo de poacute de grafite (Figura 9)
desenvolvida por Areias e colaboradores do nosso grupo de pesquisa em
colaboraccedilatildeo com o Institut de Chemie de Materiaux ndash CNRS e Universiteacute Paris-
Est Cregraveteil (AREIAS et al 2008) a qual apresenta como vantagens bons
rendimentos em diversas siacutenteses ausecircncia ou uso de uma quantidade miacutenima
de solvente e a possibilidade de compor o eletrodo de trabalho com diversos tipos
de materiais em poacute (DE SOUZA et al 2013 2015a 2015b OLIVEIRA et al
2015)
41
Eletrodo de trabalho
Bastatildeo de grafite
Eletrodo auxiliar
Soluccedilatildeoeletroliacutetica
Papel de filtro
Figura 9 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade
42
2 OBJETIVOS
21 Objetivo Geral
Desenvolver um novo meacutetodo para a siacutentese de vinilsulfonas a partir da
reaccedilatildeo de acoplamento entre diferentes aacutecidos cinacircmicos e radicais sufonila
gerados via eletroquiacutemica sem o uso de aditivos e solventes empregando ceacutelula de
cavidade
22 Objetivos Especiacuteficos
Sintetizar e caracterizar diferentes aacutecidos cinacircmicos
Realizar estudos voltameacutetricos para avaliar potenciais de pico dos materiais de
partida
Avaliar a influecircncia diferentes paracircmetros na formaccedilatildeo da vinilsulfona tais como
corrente eleacutetrica soluccedilatildeo eletroliacutetica e composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho tempo
de eletroacutelise e proporccedilatildeo entre os reagentes
Sintetizar e caracterizar diferentes vinilsulfonas
43
3 PROCEDIMENTO EXPERIMETAL
31 Materiais e Meacutetodos
Os reagentes obtidos comercialmente foram utilizados sem qualquer
etapa de purificaccedilatildeo As purificaccedilotildees dos solventes obtidos comercialmente
foram realizadas de acordo com os meacutetodos descritos na literatura
(ARMAREGO CHAI 2013) O acetato de etila foi destilado na presenccedila de
K2CO3 O hexano foi destilado na presenccedila de CaH2 O eacuteter de petroacuteleo foi
destilado na presenccedila de CaCl2 Os solventes foram evaporados em um
rotaevaporador BUumlCHI Rotavaporreg R-210 acoplado a uma bomba de vaacutecuo
Vacuubrand PC 3001 Vario Os produtos foram secados utilizando uma bomba
de alto vaacutecuo da EDWARDS Os grafites em poacute foram obtidos da Sigma-Aldrich
(lt20 m) e da Fluka (lt01 mm) e antes de serem utilizados foram submetidos a
um tratamento teacutermico a 280degC no forno de vidro para micro destilaccedilatildeo da BUumlCHI
modelo B-585 sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 4 horas O nanotubo de
carbono de paredes muacuteltiplas (93 de pureza diacircmetro 5 nm ndash 60 nm e
comprimento 5 m a 60 m) foi produzido no Laboratoacuterio de Nanomateriais da
UFMG O bastatildeo de grafite do contraeletrodo (caacutetodo) possui 08 cm de diacircmetro
por 6 cm de comprimento O papel de filtro utilizado nas eletroacutelises foi qualitativo
80 g Foi utilizada Celite 545 fornecida pela CRQ A siacutelica gel utilizada nos
procedimentos de cromatografia em coluna para purificaccedilatildeo dos produtos
obtidos foi de 70-230 mesh fornecida pela Merck
Os cromatogramas foram obtidos a partir do cromatoacutegrafo Varian CP 3380
Gas Chromatograph com coluna capilar DB-5 30 m x 025 mm x 025 microm As
condiccedilotildees de funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de
240 degC temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 220 degC (final) com taxa de 10
degCmin tempo de cada injeccedilatildeo de 20 minutos temperatura do detector de 290
degC O Nitrogecircnio com grau de pureza 99999 foi empregado como gaacutes de
arraste As relaccedilotildees entre os picos observados do cromatograma e as
substacircncias foi feita a partir da anaacutelise do cromatograma dos reagentes
Os espectros de massas foram obtidos a partir de um espetrocircmetro de
massas com ionizaccedilatildeo eletrocircnica da Thermo Scientific modelo ISQ 7000 single
quadrupole acoplado ao cromatoacutegrafo da Thermo Scientific modelo Trace 1310
44
com coluna capilar TG-5MS 30 m x 025 mm x 025 m As condiccedilotildees de
funcionamento do cromatoacutegrafo foram temperatura do injetor de 250 degC
temperaturas do forno de 60 degC (inicial) e 240 degC (final) com taxa de 10 degCmin
tempo de cada injeccedilatildeo de 40 minutos temperatura do detector de 330 degC O gaacutes
Heacutelio 50 analiacutetico foi utilizado como gaacutes de arraste
Os espectros de RMN 1H e 13C foram adquiridos pelo espectrocircmetro
Varian modelo Unity Plus 300 MHz ou num espectrocircmetro Varian modelo
URMNS 400 MHz Os solventes utilizados foram CDCl3 ou DMSO-d6 Os
deslocamentos quiacutemicos () para os sinais 1H foram expressos em ppm relativos
ao padratildeo interno de tetrametilsilano (TMS) As constantes de acoplamento (J)
entre os proacutetons foram expressas em Hz Os deslocamentos quiacutemicos para os
sinais de 13C foram relativos aos picos residuais do solvente
As voltametrias de varredura linear foram realizadas num
potenciostatogalvanostato Autolab Metrohm PGSTAT 30 utilizando o programa
NOVA 20 para aquisiccedilatildeo de dados As eletroacutelises foram realizadas numa fonte
de energia DC da Instrutherm FA-3005 ou no potenciostatogalvanostato Autolab
Metrohm PGSTAT 30
32 Procedimento Geral de Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Os aacutecidos p-fluoro e p-metoxicinacircmico foram preparados de acordo com
procedimento adaptado descrito por Wiley e colaboradores (WILEY SMITH
1950)
Em um balatildeo de fundo redondo de 25 mL contendo 20 mmol do aldeiacutedo
apropriado (1a-b) em 8 mL de piridina foi adicionado 40 mmol (416 g) do aacutecido
malocircnico A mistura foi deixada sob agitaccedilatildeo e aquecimento ateacute que todo o aacutecido
malocircnico fosse totalmente dissolvido Apoacutes esse periacuteodo foi entatildeo adicionado
ao balatildeo 300 L de piperidina Em seguida o balatildeo foi equipado com um
condensador de refluxo e a mistura foi mantida sob aquecimento a 85degC durante
1 hora Apoacutes esse tempo a mistura foi aquecida ateacute refluxo (115degC) por 5 horas
Ao teacutermino da reaccedilatildeo a mistura foi diluiacuteda em 80 mL de aacutegua gelada e acidificada
com adiccedilatildeo gota a gota sob agitaccedilatildeo de 10 mL de HCl concentrado Os cristais
formados com a adiccedilatildeo do HCl foram filtrados sob vaacutecuo e lavados com aacutegua
45
gelada (4 x 30 mL) Os cristais foram redissolvidos numa soluccedilatildeo contendo 40
mmol (16 g) de hidroacutexido de soacutedio em 60 mL aacutegua A soluccedilatildeo foi filtrada a vaacutecuo
e adicionou-se 24 mL de aacutegua A soluccedilatildeo foi acidificada mais uma vez sob
agitaccedilatildeo com a adiccedilatildeo de 12 mL de soluccedilatildeo 90 mol L-1 de HCl A soluccedilatildeo foi
filtrada a vaacutecuo novamente e lavada com aacutegua gelada (3 x 30 mL) O produto
obtido foi seco sob alto vaacutecuo (5 mmHg) durante 6 horas para obtenccedilatildeo dos
compostos 3a-b
Aacutecido (E)-p-metoxi cinacircmico (3a) (95 338 g) soacutelido branco RMN 1H (400
MHz DMSO-d6) 1220 (s 1H) 763 (d 2H J = 88Hz) 754 (d 1H J = 16Hz)
697 (d 2H J = 88Hz) 637 (d 1H J = 16Hz) 379 (s 3H) RMN 13C (100MHz
DMSO-d6) 5527 11432 11650 12680 12988 14367 16090 16777
Aacutecido (E)-p-fluoro cinacircmico (3b) (83 276 g) soacutelido cinza RMN 1H (300 MHz
CDCl3) 775 (d 1H J = 18Hz) 755 (m 2H) 710 (m 2H) 638 (d 1H J =
18Hz) RMN 13C (75 MHz DMSO-d6) 11601 11630 11684 13020 13032
14567 16249 16585 17118
33 Procedimento de Siacutentese de Vinil Sulfonas
331 PREPARACcedilAtildeO DO ELETRODO DE REFEREcircNCIA DE AGAGCL (KCLSAT)
O fio de prata de comprimento 65 cm e diacircmetro 10 mm foi lavado com
soluccedilatildeo 30 mol L-1 de HNO3 e em seguida foi lavado exaustivamente com aacutegua
deionizada
46
Apoacutes lavagem o fio de prata foi imerso em 50 mL de soluccedilatildeo 01 mol L-1
de HCl contida num beacutequer de 100 mL e utilizado como eletrodo de trabalho
Uma rede de accedilo inox foi imersa no mesmo beacutequer e utilizada como
contraeletrodo Apoacutes montagem da ceacutelula eletroquiacutemica (Figura 10a-b) aplicou-
se uma corrente eleacutetrica constante de 05 mA com auxiacutelio de um potenciostato
durante 2 horas Apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo o fio de prata com depoacutesito de AgCl foi
retirado da soluccedilatildeo e lavado com aacutegua deionizada Ao final a superfiacutecie do fio
de prata com o depoacutesito de AgCl apresentou uma coloraccedilatildeo preta (Figura 10c)
Figura 10 - Eletrodeposiccedilatildeo no fio de Ag a) Visatildeo frontal da ceacutelula eletroquiacutemica b) visatildeo
por cima da ceacutelula c) fio de Ag apoacutes a eletrodeposiccedilatildeo de AgCl
Em seguida o fio de prata foi colocado dentro de um tubo de vidro no
qual uma das pontas foi vedada com uma membrana vidro poroso chamada de
Vycorreg com auxiacutelio de um tubo de Teflonreg (Figura 11) O tubo de vidro foi entatildeo
preenchido com soluccedilatildeo saturada de KCl com corpo de fundo a fim que a parte
preta do fio de prata ficasse totalmente imersa na soluccedilatildeo
47
Figura 11 - Eletrodo de AgAgCl (KCl sat) totalmente montado
332 MONTAGEM DA CEacuteLULA ELETROQUIacuteMICA DE CAVIDADE
Os seguintes passos foram seguidos para a montagem da ceacutelula
eletroquiacutemica para a realizaccedilatildeo dos experimentos de voltametria de varredura
linear e das eletroacutelises
Um bastatildeo de grafite usado como contato eleacutetrico do acircnodo de
comprimento 45 cm e diacircmetro 10 cm foi envolvido com fita de Teflonreg em parte
de sua lateral a fim de deixar justo na base do compartimento de Teflonreg (Figura
12a) O bastatildeo utilizado como contato eleacutetrico foi colocado na base a uma altura
na qual houvesse uma cavidade a fim de comportar o eletrodo de trabalho
(Figura 12b-c) O compartimento de Teflonreg foi colocado num suporte universal
para a realizaccedilatildeo da prensagem do acircnodo
48
Figura 12 - a) Bastatildeo de grafite envolvido com fita de Teflonreg b) compartimento de
Teflonreg c) cavidade formada entre o bastatildeo de grafite e a base do
compartimento de Teflonreg
Pesou-se o material anoacutedico (ver procedimento do experimento para
quantidade dos materiais) misturou-se e transferiu-o para a cavidade contida na
base de Teflonreg (Figura 13a) O material anoacutedico em poacute foi submetido a uma
prensagem com o auxiacutelio de um bastatildeo de alumiacutenio sob 25 Kg durante 10
minutos em todos os experimentos (Figura 13b) Para experimentos que tinham
material na fase liquida foi realizada a transferecircncia gota-a-gota para o material
anoacutedico prensado Para impossibilitar a difusatildeo do material anoacutedico foi colocado
um papel de filtro com furos no centro feitos com uma agulha de seringa para
saiacuteda de CO2 formado durante os experimentos (Figura 13c)
Figura 13 - a) Transferecircncia do material anoacutedico para a cavidade b) Prensagem do
material anoacutedico c) Papel de filtro com furos colocado na base do
compartimento de Teflonreg
49
Feito isso foi realizada a uniatildeo entre o compartimento de Teflonreg e o de
vidro (Figura 14) e adicionados 10 mL de soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 ao
compartimento de vidro Foram imersos na soluccedilatildeo eletroliacutetica o contraeletrodo
e o eletrodo de referecircncia (em caso de experimentos voltameacutetricos) e
conectados a garras e entatildeo foi iniciado o experimento
Figura 14 - Ceacutelula eletroquiacutemica de cavidade a) para experimentos de voltametria de
varredura linear (contendo eletrodos de trabalho auxiliar e referecircncia
potencial controlado) e b) para experimentos de eletroacutelise a corrente
constante (contendo apenas os eletrodos de trabalho e auxiliar)
333 EXTRACcedilAtildeO DAS VINIL SULFONAS DA CEacuteLULA DE CAVIDADE
Apoacutes o teacutermino do experimento a soluccedilatildeo eletroliacutetica foi transferida para
um funil de separaccedilatildeo e mantida em repouso Em seguida o compartimento de
vidro foi desacoplado do compartimento de Teflonreg o qual foi rosqueado em
outro compartimento de vidro com tampa de plaacutestico chamado de extrator
(Figura 15)
50
a b
Figura 15 - Compartimento de vidro utilizado como extrator
Foram adicionados 30 mL de acetato de etila ao extrator e agitou-se
vigorosamente Repetiu-se esse procedimento por 3 vezes ateacute que todo o
material anoacutedico tivesse saiacutedo da cavidade do compartimento de Teflonreg Apoacutes
isso a mistura foi filtrada sob pressatildeo reduzida num funil de vidro de placa
sinterizada contendo uma camada de 300 mg de Celite 545 recoberto por uma
camada com 50 mg de siacutelica gel
O filtrado foi misturado com a soluccedilatildeo eletroliacutetica no funil de separaccedilatildeo e
agitou-se a mistura vigorosamente Lavou-se a fase orgacircnica 3 vezes com
porccedilotildees de 10 mL de aacutegua A fase orgacircnica foi separada e adicionou-se Na2SO4
para secagem A soluccedilatildeo foi filtrada e o solvente foi removido sob pressatildeo
reduzida
334 PROCEDIMENTO PARA VOLTAMETRIA DE VARREDURA LINEAR
Para a realizaccedilatildeo do experimento de voltametria de varredura linear foi
elaborada a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332 A
soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada nos experimentos foi LiClO4 01mol L-1 Os
experimentos foram realizados utilizando o programa GPES
Para realizar a voltametria do aacutecido cinacircmico (3c) o material anoacutedico foi
constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c
Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute
51
de grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de
grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria do p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a) o material
anoacutedico foi constituiacutedo por 300 mg de grafite em poacute misturado com 10 mmol
(178 mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as
garras do potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de
trabalho (poacute de grafite compactado sobre barra de grafite) do contra eletrodo
(barra de grafite) e do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o
experimento Os paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de
potencial de 00 V a +250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
Para realizar a voltametria da reaccedilatildeo o material anoacutedico foi constituiacutedo por
300 mg de grafite em poacute misturado com 05 mmol (74 mg) do 3c e 10 mmol (178
mg) do 4a Apoacutes a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica conectou-se as garras do
potenciostato nas extremidades do contato eleacutetrico do eletrodo de trabalho (poacute de
grafite compactado sobre barra de grafite) do contraeletrodo (barra de grafite) e
do eletrodo de referecircncia de AgAgCl (KCl sat) e iniciou-se o experimento Os
paracircmetros utilizados para o experimento foram faixa de potencial de 00 V a
+250 V com velocidade de varredura de 04 mV s-1
335 PROCEDIMENTO GERAL DE SIacuteNTESE DAS VINIL SULFONAS
Em um beacutequer de 10 mL foi pesado o material anoacutedico 05 mmol do aacutecido
cinacircmico apropriado 10 mmol do sulfinato de soacutedio apropriado e 300 mg de poacute
de grafite e misturou-se com uma espaacutetula (Figura 16) Todo o material anoacutedico
foi transferido com a espaacutetula para a cavidade do compartimento de Teflonreg e
realizou-se a montagem da ceacutelula eletroquiacutemica de acordo com o item 332
Apoacutes 8 horas de eletroacutelise a reaccedilatildeo foi extraiacuteda de acordo com o item 333
52
Figura 16 - Material anoacutedico a) antes de misturar e b) depois de misturar e deixar
homogecircneo
A purificaccedilatildeo dos compostos 5a-d se deu por coluna cromatograacutefica
utilizando um sistema de solventes constituiacutedo por eacuteter de petroacuteleoacetato de
etila (101) Apoacutes a recuperaccedilatildeo de toda primeira fraccedilatildeo a sair da coluna
cromatograacutefica o solvente foi removido sob pressatildeo reduzida e o resiacuteduo seco
sob alto vaacutecuo durante 8 horas
(E)-1-Metoxi-4-(2-estirilsulfonil)benzeno (5a) (61 879 mg) soacutelido branco
RMN 1H (300 MHz CDCl3) δ 789 ndash 775 (m 2H) 760 (d J = 154 Hz 1H) 742
(d J = 88 Hz 2H) 733 (d J = 81 Hz 2H) 689 (d J = 88 Hz 2H) 669 (d J =
154 Hz 1H) 383 (s 3H) 243 (s 3H) RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 16212
14426 14187 13836 13049 13003 12771 12511 11463 5557 2173
(E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno (5c) (81 104 mg) soacutelido branco RMN
1H (300 MHz CDCl3) δ 783 (d J = 82 Hz 2H) 766 (d J = 154 Hz 1H) 753-
737 (m 5H) 734 (d J = 82 Hz 2H) 685 (d J = 154 Hz 1H) 243 (s 1H)
53
RMN 13C (75 MHz CDCl3) δ 14452 14208 13790 13123 13010 12920
12866 12786 12779 2176
54
4 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
41 Siacutentese dos Aacutecidos Cinacircmicos
Inicialmente foram realizadas as siacutenteses dos materiais de partida aacutecidos
p-metoxicinacircmico (1) e p-fluacuteorocinacircmico (2) (Figura 17)
Figura 17 - Aacutecidos p-metoxicinacircmico (1) e aacutecido p-fluorocinacircmico (2)
O procedimento de siacutentese dos materiais de partida foi realizado de acordo
com metodologia adaptado de Wiley e colaboradores (WILEY SMITH 1950)
onde a piridina foi utilizada como solvente da reaccedilatildeo substituindo o etanol do
artigo original e piperidina foi adicionada como base para desprotonaccedilatildeo do aacutecido
malocircnico seguido de adiccedilatildeo do aldeiacutedo apoacutes total dissoluccedilatildeo do aacutecido malocircnico
O final da reaccedilatildeo foi determinado pelo consumo total do material de partida
observado por placa de CCD para levar a formaccedilatildeo do produto desejado
Os aacutecidos cinacircmicos foram obtidos em excelentes rendimentos e
caracterizados por RMN de 1H e de 13C Os resultados estatildeo descritos na Tabela
2
55
Tabela 2 - Siacutentese dos aacutecidos cinacircmicos
Entrada Aldeiacutedo Produto Tempo (h) Rendimento ()a
1
3 95
2
8 83
aProduto isolado
Os produtos foram caracterizados atraveacutes de RMN 1H e os dados obtidos
estatildeo de acordo com a literatura Como exemplo seraacute discutida a atribuiccedilatildeo
realizada para o composto 3a No espectro de RMN 1H do composto 3a (Figura
18) observa-se um singleto largo em 1220 referente ao hidrogecircnio do grupo
carboxiacutelico (CO2H) que estaacute bastante desblindado devido a presenccedila de um grupo
retirador de eleacutetrons Os dois dupletos referentes aos hidrogecircnios aromaacuteticos
aparecem em 763 (H3) e 697 (H4) Cada um dos sinais dos hidrogecircnios
aromaacuteticos apresenta uma integraccedilatildeo relativa correspondente a dois hidrogecircnios
devido agrave simetria presente na estrutura do anel aromaacutetico Os sinais acoplam
entre si com 3J = 88 Hz O grupo -OMe causa efeito mesomeacuterico aos hidrogecircnios
em posiccedilatildeo orto devido ao aumento da densidade eletrocircnica blindando-os e
deslocando o sinal para um menor valor de deslocamento quiacutemico
Aleacutem desses sinais pode-se observar outros dois dupletos em 754 (H2)
e 637 (H1) referentes aos hidrogecircnios da dupla ligaccedilatildeo os quais acoplam com
3J = 16 Hz indicando que os mesmos apresentam geometria trans Por fim o
singleto em 379 eacute referente aos trecircs hidrogecircnios do grupo metoacutexila (-OCH3)
56
OH3C
CO2H
H 1
H2
H 4
H4
H3
H3
H3
H2
H4
H1
-OCH3
CO H2
Figura 18 - Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) do produto 3a
No espectro de RMN 13C (Figura 19) observa-se o sinal do carbono
carboxiacutelico em 16777 devido agrave presenccedila dos dois aacutetomos de oxigecircnio
eletronegativos que o desblindam aumentando assim o seu deslocamento
quiacutemico O sinal em 16090 (C2) refere-se ao carbono aromaacutetico que estaacute ligado
diretamente ao grupo (-OMe) que tambeacutem apresenta alto valor de deslocamento
quiacutemico devido ao efeito indutivo do aacutetomo de oxigecircnio O carbono C6 apresenta
alto efeito mesomeacuterico aumentando a sua densidade eletrocircnica e movendo seu
deslocamento quiacutemico para 14367 Dois sinais podem ser observados
referentes aos carbonos C4 e C3 em 12988 e 11432 respectivamente Para
completar a caracterizaccedilatildeo dos carbonos aromaacuteticos observa-se o sinal em
12680 referente ao carbono C5 O sinal referente ao carbono C7 aparece em
11650 O sinal mais blindado no espectro em 5527 refere-se ao carbono C1
57
3
23
4
5
4
O
6
7
CO2H8
1
C8
C2
C6
C4
C5
C7
C3
C1
Figura 19 - Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) do produto 3a
A proposta de mecanismo para formaccedilatildeo de aacutecidos cinacircmicos partindo de
aldeiacutedos e aacutecido malocircnico se baseia na condensaccedilatildeo de Knoevenagel (Esquema
25)
Esquema 25 - Proposta mecaniacutestica para condensaccedilatildeo de Knoevenagel com aacutecido
malocircnico
Nesta proposta mecaniacutestica haacute a formaccedilatildeo do enolato (intermediaacuterio a) a
partir da desprotonaccedilatildeo do aacutecido malocircnico pela piperidina Simultaneamente
58
ocorre a formaccedilatildeo do iacuteon imiacutenio (intermediaacuterio b) a partir do ataque nucleofiacutelico
da piperidina no carbono carboniacutelico do aldeiacutedo (1a-b) seguido de eliminaccedilatildeo de
aacutegua (DALESSANDRO et al 2017) Formado os intermediaacuterios a e b proacuteximo
passo eacute o ataque nucleofiacutelico do enolato ao carbono sp2 imiacutenico Com o
aquecimento da mistura a reaccedilatildeo de descarboxilaccedilatildeo se procede eliminando
CO2 e restituindo a piperidina Apoacutes a adiccedilatildeo de aacutecido cloriacutedrico concentrado haacute
a formaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico (3a-b)
Preparados os materiais de partida partiu-se para o desenvolvimento de
metodologia para geraccedilatildeo do radical sulfonila
42 Desenvolvimento de Metodologia Eletroquiacutemica de Formaccedilatildeo do Radical
Sulfonila em Ceacutelula de Cavidade
Devido agrave ausecircncia de metodologias limpas sem uso de solventes
orgacircnicos e aditivos e visando a preocupaccedilatildeo com o meio ambiente neste
toacutepico seratildeo expostos os resultados referentes agraves otimizaccedilotildees de uma
metodologia verde para a geraccedilatildeo de radical sulfonila aplicada agrave siacutentese de vinil
sulfonas na qual natildeo se faz necessaacuterio o uso de aditivos tais como sais de
iodetos metais de transiccedilatildeo ou aacutecidos todos presentes em metodologias
publicadas e jaacute discutidas anteriormente
421 ESTUDOS VOLTAMEacuteTRICOS DA REACcedilAtildeO DA SULFONILACcedilAtildeO
ELETROQUIacuteMICA
A teacutecnica de voltametria de varredura linear foi aplicada para a
determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo de espeacutecies eletroquimicamente ativas
Para minimizar a corrente capacitiva gerada entre a superfiacutecie do eletrodo e a
soluccedilatildeo as voltametrias foram conduzidas a velocidades de 04 mV s-1 devido agrave
grande aacuterea superficial do eletrodo de poacute de grafite quando comparado com
microeletrodos
Os estudos iniciais se basearam na determinaccedilatildeo do potencial de oxidaccedilatildeo
do p-tolueno sulfinato de soacutedio (Figura 20) Para isso o sistema foi montado com
10 mmol do p-tolueno sulfinato de soacutedio misturados em 300 mg de grafite em poacute
59
e a soluccedilatildeo eletroliacutetica utilizada foi LiClO4 01 M em aacutegua Nesse estudo foi
observado apenas uma banda referente a oxidaccedilatildeo do p-tolueno sulfinato de
soacutedio em +144 V vs AgAgCl apresentando intensidade de corrente de +288
mA A carga total passada na voltametria foi calculada a partir da equaccedilatildeo abaixo
119876119890119909119901 = 119860
119907 (3)
Onde A eacute a aacuterea sob o pico de corrente e v eacute a velocidade de varredura em
V s-1
A partir da equaccedilatildeo 3 a carga total calculada foi de 779 C que se aproxima
do processo de transferecircncia de 1 eleacutetron (carga teoacuterica calculada a partir da
equaccedilatildeo 2 para transferecircncia de 1 eleacutetron Qteo = 965 C)
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
I (m
A)
E vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 20 - Voltamograma de varredura linear do p-toluenossulfinato de soacutedio em
macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma de varredura linear foi realizado em eletrodo de poacute de
grafite e apresentou uma uacutenica onda com potencial de pico de cerca de +144 V
vs AgAgCl (Figura 20) Em um experimento de voltametria ciacuteclica usando carbono
viacutetreo como eletrodo de trabalho e em meio de acetonitrilaaacutegua (QIAN et al
2016) a oxidaccedilatildeo do p-toluenossulfinato de soacutedio apresentou 2 picos de oxidaccedilatildeo
para o sulfinato de soacutedio no primeiro pico ocorre a formaccedilatildeo do radical sulfonila
60
em +103 V vs AgCl (1 eleacutetron) seguido de um segundo pico em +173 V vs AgCl
correspondente agrave oxidaccedilatildeo do radical sulfonila (1 eleacutetron) Portanto eacute possiacutevel
que os dois processos de oxidaccedilatildeo ocorram dentro do pico largo observado na
voltametria de varredura linear realizada em eletrodo de poacute de grafite Por isso
ao final da voltametria realizada o material anoacutedico foi extraiacutedo com clorofoacutermio e
analisado por GCMS cujo resultado da anaacutelise mostrou a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila produto derivado da reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo de 2 eleacutetrons de acordo com o
Esquema 26 descrito abaixo Portanto o radical tosila pode ser seletivamente
obtido em potenciais menores que o potencial de pico (+144 V vs AgAgCl)
observado na varredura linear
Esquema 26 - Formaccedilatildeo de cloreto de tosila na ceacutelula de cavidade
Em seguida foi analisado se o aacutecido cinacircmico eacute ativo eletroquimicamente
em eletrodo de poacute de grafite (Figura 21) O voltamograma foi realizado com 05
mmol do aacutecido cinacircmico misturados em 300 mg do poacute de grafite e soluccedilatildeo
eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua
00 05 10 15 20 25
0
5
10
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 21 - Voltamograma de varredura linear do aacutecido cinacircmico em macroeletrodo de
61
grafite em poacute v = 04 mV s-1
O voltamograma apresentou uma onda de oxidaccedilatildeo em +178 V vs AgCl e
corrente de pico de +456 mA sendo que o ruiacutedo observado a partir do potencial
de pico eacute devido agrave oxidaccedilatildeo da aacutegua que ocorre na superfiacutecie da cavidade levando
agrave liberaccedilatildeo de gaacutes oxigecircnio (Eq 3) Aleacutem da oxidaccedilatildeo da aacutegua e geraccedilatildeo de O2
em eletrodo de grafite tambeacutem eacute possiacutevel a geraccedilatildeo de H2O2 em potencial mais
elevado (Eq 4)
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O E = 1229 vs EPH (3)
H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O E = 1776 vs EPH (4)
A partir da anaacutelise de GCMS realizada da amostra apoacutes a anaacutelise
voltameacutetrica foi constatada a formaccedilatildeo de benzaldeido A literatura descreve o
mecanismo de oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico em outros eletrodos de trabalho como
o de diamante dopado com boro (FLORES et al 2017) e de molibdecircnio
modificado com PbO2 (DAI et al 2016) Ambos os trabalhos descrevem a adiccedilatildeo
de radicais hidroxilas (OH) ao aacutecido cinacircmico com eliminaccedilatildeo de CO2 da
moleacutecula gerando o benzaldeido (Esquema 27)
Esquema 27 - Oxidaccedilatildeo eletroquiacutemica do aacutecido cinacircmico
A formaccedilatildeo dos radicais hidroxilas segundo estes autores se daacute pela
geraccedilatildeo de H2O2 proveniente da oxidaccedilatildeo da aacutegua com raacutepida clivagem
homoliacutetica para formaccedilatildeo de dois radicais hidroxila Na ceacutelula de cavidade a
oxidaccedilatildeo da aacutegua se daacute na interface entre a cavidade e a soluccedilatildeo eletroliacutetica os
radicais hidroxila formados satildeo adsorvidos no poacute de grafite reagindo com o aacutecido
cinacircmico para formar o benzaldeiacutedo
Por fim foi realizada a anaacutelise voltameacutetrica da reaccedilatildeo O material anoacutedico
foi composto com 10 mmol do sulfinato de soacutedio e 05 mmol do aacutecido cinacircmico
misturados em 300 mg do grafite em poacute e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M de LiClO4 em
62
aacutegua No voltamograma foi observado apenas uma onda de oxidaccedilatildeo em +194V
com intensidade de corrente +198 mA relativo a oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio
Imagina-se que a presenccedila do aacutecido cinacircmico na cavidade levou a oxidaccedilatildeo do
sulfinato de soacutedio para potenciais mais positivos o que pode ser explicado pela
possiacutevel transferecircncia de proacuteton do aacutecido cinacircmico para o sal
00 05 10 15 20 25
-5
0
5
10
15
20
25
30
I (m
A)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Figura 22 - Voltamograma de varredura linear do p-tolueno sulfinato de soacutedio com aacutecido
cinacircmico em macroeletrodo de grafite em poacute v = 04 mV s-1
Aleacutem de deslocar o potencial de pico para um valor 500 mV mais positivo
a presenccedila do aacutecido cinacircmico proporcionou tambeacutem uma intensidade de corrente
menor O deslocamento pode ser facilmente visualizado quando todas as anaacutelises
voltameacutetricas satildeo plotadas em um mesmo graacutefico (Figura 23)
63
00 05 10 15 20 25
0
10
20
30
40
E = +178 V
E = +185 VI
(mA
)
Potencial vs AgAgCl (KClsat
) (V)
Sulfinato de sodio
Acido Cinacircmico
Reaccedilao
E = +144 V
Figura 23 - Voltametria realizada do sulfinato de soacutedio em azul do aacutecido cinacircmico em
vermelho e da mistura dos dois em verde
Apoacutes as anaacutelises voltameacutetricas partiu-se para a otimizaccedilatildeo do
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo
422 OTIMIZACcedilAtildeO DA REACcedilAtildeO DE ACOPLAMENTO ELETROQUIacuteMICO
DESCARBOXILATIVO
Alguns experimentos foram realizados para a otimizaccedilatildeo da reaccedilatildeo de
acoplamento eletroquiacutemico descarboxilativo para isso foi utilizada como reaccedilatildeo
modelo o acoplamento eletroquiacutemico entre o aacutecido cinacircmico (3c) e o p-tolueno
sulfinato de soacutedio (4a) A primeira variaacutevel estudada foi a granulometria do poacute de
grafite que compotildee o eletrodo de trabalho Para isso foram utilizados dois tipos
de grafite em poacute com diferentes granulometrias obtidos da Aldrich (A1) e da Fluka
(A2) As eletroacutelises foram conduzidas sob uma corrente de 20 mA durante 30
minutos utilizando-se 05 mmol do 3c e 05 mmol do 4a e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 em aacutegua Apoacutes o teacutermino da eletroacutelise a mistura foi extraiacuteda e analisada
por cromatografia gasosa utilizando 3c como reagente limitante Os resultados
satildeo mostrados na tabela 3
64
Tabela 3 - Efeito da granulometria do poacute de grafite no acoplamento eletroquiacutemico
descarboxilativo
Entrada Grafite (300 mg) 5c ()a
1 A2 30
2 A1 32
aTaxa de conversatildeo determinada por GC em relaccedilatildeo a 3c
A granulometria do grafite em poacute utilizado estaacute associada agrave aacuterea superficial
do eletrodo de trabalho quanto maior a granulometria do poacute de grafite usado
menor seraacute a aacuterea superficial do eletrodo de trabalho confeccionado De acordo
com a Tabela 3 o uso do grafite A2 rendeu menor taxa de conversatildeo (Tabela 3
entrada 1) Com o uso de um grafite em poacute com uma maior aacuterea superficial
(Tabela 3 entrada 2) a conversatildeo do produto 5c subiu de 30 para 32
provavelmente devido ao aumento de siacutetios de transferecircncia de eleacutetrons Apesar
da pequena diferenccedila no rendimento do produto desejado optou-se pelo uso do
grafite A1
Apoacutes a escolha do poacute de grafite para a eletroacutelise foi avaliado o uso de
aditivos na confecccedilatildeo do eletrodo de trabalho para promover a reaccedilatildeo de
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa O aacutecido cinacircmico (3c 05 mmol) e o
p-tolueno sulfinato de soacutedio (4a 05 mmol) foram misturados em 300 mg do grafite
em poacute A1 com o aditivo e soluccedilatildeo eletroliacutetica 01 M LiClO4 em aacutegua As eletroacutelises
foram conduzidas sob corrente constante de 20 mA durante 30 minutos De
acordo com a Tabela 4 a adiccedilatildeo de aditivos ao eletrodo de poacute de grafite A1 levou
a baixas conversotildees com formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo subproduto resultante da
reaccedilatildeo paralela da oxidaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico como mostrado anteriormente no
esquema 27
65
Tabela 4 - Influecircncia de aditivos no eletrodo na sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa
Entrada Eletrodo Quantidade de
aditivo 5c ()a 6c ()a
1 CCNT 120 mg 28 7
2 CAu(III) 19 mg (10 mol) 25 20
3 CCu(I) 48 mg (05 eq) 14 2
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De maneira geral com a utilizaccedilatildeo de aditivos foram observadas
conversotildees inferiores para 5c quando comparadas aos resultados obtidos em
eletrodo de poacute de grafite A1 (tabela 3 entradas 1 e 2) O nanotubo de carbono de
paredes muacuteltiplas (CNT) foi utilizado com propoacutesito de aumentar a aacuterea superficial
efetiva da matriz anoacutedica devido a sua baixa resistividade eleacutetrica comparado a
carbono amorfo (MIAO 2011) Com o aumento da aacuterea superficial efetiva e
decreacutescimo na resistividade eleacutetrica da matriz anoacutedica era esperado que este
ambiente facilitasse a difusatildeo das espeacutecies e potenciais de ceacutelula menores
comparados com matrizes anoacutedicas montadas apenas com grafite em poacute A1 De
fato foi observada uma melhora na condutividade da ceacutelula de cavidade poreacutem
natildeo foi observado um aumento na conversatildeo ao produto de acoplamento Com
isso optou-se pelo o uso de Au(OAc)3 com intenccedilatildeo de se obter uma melhora na
etapa de descarboxilaccedilatildeo do aacutecido cinacircmico visto que trabalhos publicados na
literatura revelaram a accedilatildeo cataliacutetica de sais de ouro em reaccedilotildees de
descarboxilaccedilatildeo (CORNELLA ROSILLO-LOPEZ LARROSA 2011 DUPUY et
al 2011) No entanto observou-se uma baixa accedilatildeo cataliacutetica do Au(III) no
macroeletrodo de poacute de grafite (ceacutelula de cavidade) aleacutem disso a sua utilizaccedilatildeo
favoreceu a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo em paralelo agrave reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa com conversatildeo apenas de 25 ao produto
desejado (Tabela 4 entrada 2) Com base em publicaccedilotildees anteriores onde o
radical sulfonila foi gerado na presenccedila de sais de cobre ou iodo molecular
resolveu-se utilizar iodeto de cobre a fim de catalisar a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
66
eletroquiacutemica descarboxilativa visto que o iodo molecular pode ser
eletroquimicamente gerado in situ na ceacutelula de cavidade Contudo o resultado
obtido natildeo correspondeu agraves expectativas com conversatildeo de apenas 14 ao
produto e formaccedilatildeo do tiossulfonato correspondente do sulfinato de soacutedio
utilizado A formaccedilatildeo do tiossulfonato como produto em reaccedilotildees utilizando
sulfinatos de soacutedio e CuI eacute descrita na literatura (TRANQUILINO et al 2017)
Com isso foi abandonado o uso de aditivos no eletrodo de trabalho e
optou-se por realizar um estudo do efeito da quantidade de sulfinato na formaccedilatildeo
de sulfonas viniacutelicas Tambeacutem foi estudado o aumento no tempo de eletroacutelise
passando de 30 minutos para 2 horas Foi observado que a taxa de conversatildeo ao
produto desejado mudou consideravelmente quando foi variada a quantidade de
4a de 1 para 2 equivalentes em relaccedilatildeo a 3c (Tabela 5 entradas 1-2) Contudo
quantidades superiores natildeo levaram a uma melhora significativa na conversatildeo de
5c (Tabela 5 entradas 3-5)
Tabela 5 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa usando diferentes quantidades de
p-tolueno sulfinato de soacutedio
Entrada Proporccedilatildeo de 4a
(eq) 5c ()a
1 1 38
2 2 98
3 3 99
4 4 99
5 5 99
ataxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
Portanto um aumento significativo na conversatildeo a 5c foi observado
apenas dobrando a quantidade do sulfinato utilizado a reaccedilatildeo foi completa e
limpa apoacutes 2 horas de reaccedilatildeo empregando-se o aacutecido cinacircmico como reagente
limitante sem nenhum subproduto formado
Uma vez definida a proporccedilatildeo de sulfinato de soacutedio foi estudada a
influecircncia da quantidade de grafite em poacute na composiccedilatildeo da matriz anoacutedica para
67
a formaccedilatildeo da sulfona viniacutelica
Tabela 6 - Influecircncia da quantidade de grafite em poacute no eletrodo de trabalho na
sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
Entrada Grafite em poacute (mg) 5c ()a
1 300 98
2 250 58
3 200 2
4 150 1
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
De acordo com a Tabela 6 quando foi utilizado 300 mg de grafite em poacute na
composiccedilatildeo do eletrodo de trabalho observou-se o melhor resultado com
conversatildeo de 98 (Tabela 6 entrada 1) Quantidades menores de grafite levaram
a uma grande diminuiccedilatildeo na taxa de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 6
entradas 2-4) Esse efeito eacute atribuiacutedo provavelmente a grande diminuiccedilatildeo da aacuterea
superficial efetiva que dificultaria a adsorccedilatildeo dos reagentes agrave superfiacutecie do
eletrodo
Com as condiccedilotildees reacionais otimizadas ou seja aacutecido cinacircmico (05
mmol) sulfinato de soacutedio (10 mmol) corrente de 20 mA soluccedilatildeo eletroliacutetica 01
M LiClO4 grafite em poacute A1 (300 mg) e 2 horas de eletroacutelise a proacutexima etapa do
trabalho foi submeter diferentes aacutecidos cinacircmicos a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo
eletroquiacutemica descarboxilativa
Poreacutem ao realizar as reaccedilotildees com outros aacutecidos cinacircmicos foram
observadas baixas taxas de formaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas sendo muito material
de partida recuperado Somado a isso foi observada a formaccedilatildeo do cloreto de
tosila em grandes quantidades subproduto resultante do acoplamento entre o
radical sulfonila gerado e alguma fonte de cloro (Figura 24) possivelmente a
soluccedilatildeo eletroliacutetica de LiClO4
68
Figura 24 - Cloreto de tosila originado como subproduto da sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica
descarboxilativa em ceacutelula de cavidade
Tendo como objetivo aumentar o consumo de aacutecido e consequentemente
uma maior conversatildeo do produto desejado as eletroacutelises foram conduzidas pelo
periacuteodo de 8 horas Desta forma nas reaccedilotildees seguintes foi observada a formaccedilatildeo
de cloreto de tosila como produto secundaacuterio poreacutem com alto consumo do aacutecido
cinacircmico
Com a finalidade de reduzir ou ateacute mesmo cessar a formaccedilatildeo do cloreto
de tosila como subproduto foi realizado um estudo do melhor eletroacutelito que
poderia ser utilizado na reaccedilatildeo onde foram testados sais com ausecircncia do cloro
Os resultados obtidos satildeo mostrados na Tabela 7
Tabela 7 - Influecircncia da soluccedilatildeo eletroliacutetica na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Soluccedilatildeo
eletroliacutetica 5c ()a 6c ()a
1 LiClO4 98 traccedilos
2 KNO3 87 10
3 NaI 60 37
4 n-Bu4ClO4b 55 -
aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
bAcetonitrila foi usado como solvente
O melhor resultado foi observado com a utilizaccedilatildeo de LiClO4 como
eletroacutelito onde a sulfona viniacutelica desejada foi obtida em uma conversatildeo de 98
(Tabela 7 entrada 1) O uso de KNO3 apresentou um resultado satisfatoacuterio na
formaccedilatildeo do produto com 87 de conversatildeo ao produto desejado (Tabela 7
entrada 2) contudo a formaccedilatildeo do subproduto 7c ainda se fez presente e em
69
maior quantidade quando comparado agrave eletroacutelise realizada com LiClO4 A
utilizaccedilatildeo de NaI como eletroacutelito levou a uma baixa conversatildeo para a formaccedilatildeo de
5c sendo observada a formaccedilatildeo de benzaldeiacutedo por meio da oxidaccedilatildeo do aacutecido
cinacircmico como subproduto Um resultado interessante foi observado quando a
acetonitrila foi utilizada na soluccedilatildeo eletroliacutetica onde natildeo foi observada a formaccedilatildeo
do subproduto 7c no entanto 5c foi obtido em uma baixa conversatildeo (Tabela 7
entrada 4)
Com esses resultados optou-se pela continuidade da utilizaccedilatildeo de LiClO4
como eletroacutelito da reaccedilatildeo e entatildeo partiu-se para um estudo da influecircncia da
corrente com finalidade de diminuir a formaccedilatildeo de subprodutos Os resultados
satildeo apresentados na Tabela 8
Tabela 8 - Influecircncia da corrente na formaccedilatildeo de 5c
Entrada Corrente (mA) 5c ()a 6c ()a
1 10 64 36
2 20 98 Traccedilos
3 40 62 - aTaxa de conversatildeo determinada por GC com relaccedilatildeo a 3c
A partir da Tabela 8 pode-se observar que a utilizaccedilatildeo de correntes
menores que 20 mA favoreceu a formaccedilatildeo de 6c Quando a corrente foi
aumentada para 40 mA natildeo foi possiacutevel observar a formaccedilatildeo do benzaldeiacutedo no
entanto a formaccedilatildeo de 7c foi intensificada e natildeo houve consumo total do material
de partida Com isso o melhor resultado obtido ocorreu quando se utilizou
corrente de 20 mA
Com esses experimentos tentou-se novamente aplicar as melhores
condiccedilotildees reacionais para a reaccedilatildeo de sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa
em ceacutelula de cavidade para outros aacutecidos cinacircmicos (Tabela 9)
70
Tabela 9 - Sulfonilaccedilatildeo eletroquiacutemica descarboxilativa realizada em macroeletrodo de poacute
de grafite usando ceacutelula de cavidade
Entrada Aacutecido Produto Rendimento
()a
1
82
2
61
3
77b
aProduto isolado
bTaxa de conversatildeo com relaccedilatildeo a 3b
Os rendimentos apresentados na Tabela 9 foram determinados apoacutes
realizaccedilatildeo de 3 colunas cromatograacuteficas da mistura com sistema de solvente
hexanoacetato de etila (11) para obtenccedilatildeo do produto com pequenas impurezas
como pode ser observado no espectro de RMN 1H de 5c (Figura 25)
No espectro de RMN 1H podem ser observados dois dupletos
correspondentes aos hidrogecircnios H6 ( 783) e H7 ( 734) com 3J = 82 Hz Em
766 e 685 aparecem dois dupletos referentes aos hidrogecircnios viniacutelicos H4 e H5
que acoplam entre si com 3J = 154 Hz o que indica que estatildeo trans O sinal
referente agrave metila (-CH3) aparece em 243 O multipleto em 753-737 integra
com cinco hidrogecircnios e referem-se aos hidrogecircnios aromaacuteticos H1 H2 e H3 Pode
ser observado tambeacutem um sinal ao lado do sinal da metila em 243 que pode
ser atribuiacutedo agrave metila do cloreto de tosila subproduto da reaccedilatildeo e que eacute difiacutecil de
ser separado da sulfona viniacutelica
71
H3C
S
O O
H7
H6
H7
H6
H3H4
H5
H3
H2
H2
H1
H5
H4
H6
222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880Deslocamento quiacutemico (ppm)
10
0
10
1
20
0
30
048
4
21
7
767778 735740745750 680685690
H7
CH3
Figura 25 - Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) do produto 5c
No espectro de RMN 13C (Figura 26) observam-se 11 sinais condizentes
com a estrutura proposta para 5c O sinal 2176 corresponde ao carbono C1
Em 127 79 e 13790 verifica-se a presenccedila dos carbonos viniacutelicos C6 e C7
respectivamente Os carbonos aromaacuteticos satildeo quase igualmente afetados pelo
campo magneacutetico do RMN 13C apresentando deslocamentos quiacutemicos muito
proacuteximos em 13261-12786 sendo bastante difiacutecil a atribuiccedilatildeo dos sinais nesta
regiatildeo com exceccedilatildeo dos carbonos C5 ( 14452) e C2 ( 14208) que satildeo
fortemente influenciados pelo efeito mesomeacuterico causado pelo grupo sulfonila No
espectro de RMN 13C natildeo foi possiacutevel observar sinais referentes ao subproduto
da reaccedilatildeo devido agrave baixa intensidade dos sinais
72
20253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150f1 (ppm)
21
76
76
74
77
16
77
58
127
79
12
78
612
86
612
92
01
30
10
13
12
3
13
26
1
137
90
14
20
8
14
45
2
S
O O
1 32
3
4
4
5 6
7
8
9
9
10
10
11
C1
C6
C5
C2
C7
Figura 26 - Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) do produto 5c
Devido agrave dificuldade na purificaccedilatildeo das sulfonas viniacutelicas buscou-se outros
meacutetodos de separaccedilatildeo O primeiro foi a utilizaccedilatildeo da teacutecnica de cromatografia em
camada delgada Para isso foi realizada a preparaccedilatildeo da placa com siacutelica gesso
sobre uma placa de vidro (20 cm x 20 cm) com sistema de eluiccedilatildeo hexanoacetato
(11) Contudo em virtude da grande quantidade de composto (cerca de 230 mg
no total) a placa apresentou uma grande mancha de arraste natildeo sendo possiacutevel
separar a sulfona viniacutelica e o cloreto de tosila
Com isso tentou-se modificar o sistema eluente da coluna cromatograacutefica
partindo para um sistema eacuteter de petroacuteleoacetato (101) o mesmo sistema
utilizado em trabalhos na qual formavam a sulfona viniacutelica como produto principal
a partir de sulfinatos de soacutedio (LUO PAN YUAN 2015 QIAN et al 2016)
Todavia a tentativa de separaccedilatildeo natildeo foi eficaz utilizando como substratos os
aacutecidos p-metoxicinacircmico (5a) e furfuralcinacircmicos (5d) (Apecircndice)
Assim meacutetodos mais eficientes de separaccedilatildeo estatildeo sendo estudadas e os
resultados ainda estatildeo em andamento
73
5 CONCLUSOtildeES
A eletrossiacutentese das vinilssulfonas (E)-1-metoxi-4-(2-estirilsulfonil) benzeno
e (E)-1-metil-4-(estirilsulfonil)benzeno foram realizadas em macroeletrodo de
grafite em poacute e ceacutelula de cavidade com rendimentos de 61 e 81
respectivamente
A anaacutelise da oxidaccedilatildeo do sulfinato de soacutedio e do aacutecido cinacircmico em
macroeletrodo de poacute de grafite por voltametria linear mostrou que no processo de
oxidaccedilatildeo podem ocorrer perdas devido agrave formaccedilatildeo de cloreto de tosila e
benzaldeiacutedo Foi evidenciado que o potencial aplicado na cavidade anoacutedica natildeo
pode ser muito elevado
Os paracircmetros de granulosidade do grafite (20 μm ou 100 μm) ou adiccedilatildeo
de aditivos (CNT Au(OAc)3 and CuI) ao poacute de grafite natildeo levaram a um aumento
do rendimento dos produtos Outros paracircmetros como quantidade de grafite em
poacute (300 mg) eletroacutelito de suporte (LiClO4) usado na soluccedilatildeo aquosa do
compartimento central e intensidade da corrente aplicada (20 mA) se mostraram
determinantes para obtenccedilatildeo de bons rendimentos de produtos
O aumento da quantidade de sulfinato de soacutedio na proporccedilatildeo 21 em
relaccedilatildeo ao aacutecido cinacircmico mostrou-se fundamental para obtenccedilatildeo dos bons
resultados observados devido ao baixo rendimento eletroquiacutemico de geraccedilatildeo do
radical sulfinato no eletrodo de grafite em poacute
74
6 PERSPECTIVAS
Outros aacutecidos cinacircmicos seratildeo sintetizados ou adquiridos comercialmente e
utilizados no processo de eletrossiacutentese em ceacutelula de grafite com macroeletrodo
de grafite em poacute para validaccedilatildeo do meacutetodo eletroquiacutemico para a siacutentese de
vinilsulfonas
Considerando a pureza dos produtos obtidos se faz necessaacuterio um estudo
de meacutetodos de separaccedilatildeo mais eficaz
75
REFEREcircNCIAS
ALONSO D A NAacuteJERA C Desulfonylation Reactions In Organic
Reactions Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2009 v 72p 367ndash656
ANASTAS P EGHBALI N Green Chemistry Principles and Practice
Chem Soc Rev v 39 n 1 p 301ndash312 2010
AREIAS M C C et al A novel electrosynthesis cell with a compressed
graphite powder cathode and minimal organic solvent content Application to the
Reformatsky reaction Electrochimica Acta v 53 n 22 p 6477ndash6483 2008
ARMAREGO W L F CHAI C Chapter 4 - Purification of Organic
Chemicals In ARMAREGO W L F CHAI C (Eds) Purification of
Laboratory Chemicals (Seventh Edition) Seventh Ed ed Boston Butterworth-
Heinemann 2013 p 103ndash554
AUST N KIRSTE A Paired Electrosynthesis In KREYSA G OTA K
SAVINELL R F (Eds) Encyclopedia of Applied Electrochemistry New
York NY Springer New York 2014 p 1505ndash1510
AYENI D O MANDAL S K ZAJC B Julia-Kocienski approach to
trifluoromethyl-substituted alkenes Tetrahedron Letters v 54 n 45 p 6008ndash
6011 2013
BARD A J FAULKNER L R Bulk Electrolysis Methods In
ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications second
ed [sl sn] p 417ndash470
BHATTACHARYA R et al An experimental and theoretical study on the
remarkable influence of protecting groups on the selectivity of addition of amines
to vinyl sulfone-modified hex-2-enopyranosides Journal of Organic Chemistry
v 75 n 2 p 303ndash314 2010
BONAPARTE A C et al Novel aerobic oxidation of primary sulfones to
carboxylic acids Organic Letters v 13 n 6 p 1447ndash1449 2011
76
BORAH A J YAN G Decarboxylative functionalization of cinnamic acids
Organic amp Biomolecular Chemistry v 13 n 30 p 8094ndash8115 2015
BREEDEN D C JUVIK J A An extraction method for the determination
of dimethyl sulfide in cooked corn Journal of Food Composition and Analysis
v 5 n 2 p 134ndash138 jun 1992
BROSNAN J T BROSNAN M E The sulfur-containing amino acids an
overview The Journal of nutrition v 136 n 6 Suppl p 1636Sndash1640S jun
2006
CARDOSO D S P et al Organic Electrosynthesis From Laboratorial
Practice to Industrial Applications Organic Process Research amp Development
v 21 n 9 p 1213ndash1226 15 set 2017
CARON S et al Large-scale oxidations in the pharmaceutical industry
Chemical Reviews v 106 n 7 p 2943ndash2989 2006
CHATANI S NAIR D P BOWMAN C N Relative reactivity and
selectivity of vinyl sulfones and acrylates towards the thiolndashMichael addition
reaction and polymerization Polymer Chemistry v 4 n 4 p 1048ndash1055 2013
CHATTERJEE B BERA S MONDAL D Julia-Kocienski olefination A
key reaction for the synthesis of macrolides Tetrahedron Asymmetry v 25 n
1 p 1ndash55 2014
CHENG C Y ISOBE M Three types of products by carbon nucleophiles
toward methoxyphenylacetylenic sulfones Tetrahedron v 67 n 51 p 9957ndash
9965 2011
CLEARY J A et al Electrochemical reduction of alkyl halides at vitreous
carbon cathodes in dimethylformamide Journal of Electroanalytical Chemistry
and Interfacial Electrochemistry v 198 n 1 p 107ndash124 jan 1986
CORNELLA J ROSILLO-LOPEZ M LARROSA I A Novel Mode of
Reactivity for Gold(I) The Decarboxylative Activation of (Hetero)Aromatic
Carboxylic Acids Advanced Synthesis amp Catalysis v 353 n 8 p 1359ndash1366
77
maio 2011
DAI Q et al Electrochemical oxidation of cinnamic acid with Mo modified
PbO 2 electrode Electrode characterization kinetics and degradation pathway
Chemical Engineering Journal v 289 p 239ndash246 abr 2016
DALESSANDRO E V et al Mechanism of the Piperidine-Catalyzed
Knoevenagel Condensation Reaction in Methanol The Role of Iminium and
Enolate Ions The Journal of Physical Chemistry B v 121 n 20 p 5300ndash5307
25 maio 2017
DE SOUZA C A et al Electrochemical Reformatsky reaction of α-
haloketones and benzaldehyde on a graphite powder cathode free of organic
solvents Electrochimica Acta v 89 p 631ndash634 fev 2013
DE SOUZA R F M et al Electrochemical reduction of benzyl chloride on
silver graphite and silvergraphite powder macroelectrodes Electrochimica
Acta v 167 p 105ndash111 2015a
DE SOUZA R F M et al ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF
BENZYL CHLORIDE ON SILVER GRAPHITE AND SILVERGRAPHITE
POWDER MACROELECTRODES Electrochimica Acta v 167 p 105ndash111 jun
2015b
DETHE D H SAU S K MAHAPATRA S Biomimetic Enantioselective
Total Synthesis of (minus)-Mycoleptodiscin A Organic Letters v 18 n 24 p 6392ndash
6395 2016
DUPUY S et al Decarboxylation of aromatic carboxylic acids by gold(i)-N-
heterocyclic carbene (NHC) complexes Chemical Communications v 47 n 19
p 5455 2011
EINSTEIN A Sobre Religiatildeo Coacutesmica e Outras Opiniotildees e Aforismos sl
1931
EISCH J J BEHROOZ M DUA S K Sulfone reagents in organic
synthesis VI Sulfonyl- and silyl-substituted hydrocarbons as versatile carbanion
78
precursors in organic synthesis Journal of Organometallic Chemistry v 285
n 1ndash3 p 121ndash136 1985
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 fev 2018a
ELGRISHI N et al A Practical Beginnerrsquos Guide to Cyclic Voltammetry
Journal of Chemical Education v 95 n 2 p 197ndash206 13 fev 2018b
FLORES N et al Electrochemical destruction of trans-cinnamic acid by
advanced oxidation processes kinetics mineralization and degradation route
Environmental Science and Pollution Research v 24 n 7 p 6071ndash6082 14
mar 2017
FRANCKE R LITTLE R D Redox catalysis in organic electrosynthesis
basic principles and recent developments Chemical Society Reviews v 43 n
8 p 2492 2014
FRONTANA-URIBE B A et al Organic electrosynthesis a promising
green methodology in organic chemistry Green Chemistry v 12 n 12 p 2099
2010
FU C et al αβ-UNSATURATED SULFONES BY THE WITTIG
REACTION OF STABLE YLIDE WITH ALDEHYDES UNDER MICROWAVE
IRRADIATION Organic Preparations and Procedures International v 29 n
5 p 587ndash589 out 1997
GAO J LAI J YUAN G Iodine-mediated synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and cinnamic acids in aqueous medium RSC Advances
v 5 n 82 p 66723ndash66726 2015
GE H AG H Bond Energies In Encyclopedia of Inorganic Chemistry
Chichester UK John Wiley amp Sons Ltd 2006
GUIDO L F Sulfites in beer reviewing regulation analysis and role
Scientia Agricola v 73 n 2 p 189ndash197 2016
HAMPTON C S HARMATA M Electrophilic trapping of α-lithio dienyl
79
sulfones Tetrahedron Letters v 58 n 26 p 2530ndash2532 jun 2017
HERRMANN M WIDMANN T HERRMANN W Homocysteine - A newly
recognised risk factor for osteoporosis Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine v 43 n 10 p 1111ndash1117 2005
HOCK K J et al Difluoro- and trifluoro diazoalkanes ndash complementary
approaches in batch and flow and their application in cycloaddition reactions
Green Chemistry v 19 n 4 p 905ndash909 2017
HWANG S J SHYAM P K JANG H-Y Synthesis of Vinyl Sulfones via
I 2 -mediated Alkene Sulfonylations with Thiosulfonates Bulletin of the Korean
Chemical Society v 39 n 4 p 535ndash539 abr 2018
JIANG H et al C-H Functionalization of Enamides Synthesis of β-
Amidovinyl Sulfones via Visible-Light Photoredox Catalysis Advanced Synthesis
amp Catalysis v 355 n 4 p 809ndash813 11 mar 2013
JIANG Q et al Copper-Catalyzed Aerobic Decarboxylative Sulfonylation
of Cinnamic Acids with Sodium Sulfinates Stereospecific Synthesis of ( E )-Alkenyl
Sulfones The Journal of Organic Chemistry v 79 n 16 p 7372ndash7379 15 ago
2014
JIN U-H KIM S-B SAFE S Omeprazole Inhibits Pancreatic Cancer
Cell Invasion through a Nongenomic Aryl Hydrocarbon Receptor Pathway
Chemical Research in Toxicology v 28 n 5 p 907ndash918 2015
JULIA M PARIS J-M Syntheses a lrsquoaide de sulfones v(+)- methode de
synthese generale de doubles liaisons Tetrahedron Letters v 14 n 49 p
4833ndash4836 1973
KABALKA G W GUCHHAIT S K Convenient synthesis of αβ-
unsaturated sulfones via a MizorokindashHeck reaction of arylboronic acids with phenyl
vinyl sulfones Tetrahedron Letters v 45 n 21 p 4021ndash4022 maio 2004
KANO N et al Structure and Properties of a Sulfur(IV) Sulfur(II)-Bond
Compound Reversible Conversion of a Sulfur-Substituted Organosulfurane into a
80
Thiol Angewandte Chemie International Edition v 47 n 49 p 9430ndash9433 24
nov 2008
KIEMELE E R et al Total Synthesis of K777 Successful Application of
Transition-Metal-Catalyzed Alkyne Hydrothiolation toward the Modular Synthesis
of a Potent Cysteine Protease Inhibitor Organic Letters v 18 n 3 p 492ndash495
5 fev 2016
KOUNAVES S P Voltammetric techniques In Inorganic
Electrochemistry Cambridge Royal Society of Chemistry 2003 p 49ndash136
KUMAR A et al Synthesis of chalcones and flavanones using Julia-
Kocienski olefination Tetrahedron v 66 n 48 p 9445ndash9449 2010
KUMAR S SINGH R SINGH K N AIBN-Initiated Denitrative Cross-
Coupling Reactions of β-Nitrostyrenes with Sulfonyl HydrazidesDisulfides A
Metal-free Approach towards Vinyl Sulfones Asian Journal of Organic
Chemistry v 7 n 2 p 359ndash362 fev 2018
LEVINE R L et al Methionine residues as endogenous antioxidants in
proteins Proceedings of the National Academy of Sciences v 93 n 26 p
15036ndash15040 1996
LI Z YAZAKI R OHSHIMA T Chemo- and Regioselective Direct
Functional Group Installation through Catalytic Hydroxy Group Selective
Conjugate Addition of Amino Alcohols to αβ-Unsaturated Sulfonyl Compounds
Organic Letters v 18 n 14 p 3350ndash3353 15 jul 2016
LIU N-W LIANG S MANOLIKAKES G Recent Advances in the
Synthesis of Sulfones Synthesis v 48 n 13 p 1939ndash1973 2016
LUO Y-C PAN X-J YUAN G-Q An efficient electrochemical synthesis
of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins Tetrahedron v 71 n 14 p
2119ndash2123 abr 2015
MAHMOUD M S E-D et al Effect of phenyl vinyl sulphone cysteine
protease inhibitor on Schistosoma mansoni in vitro and in vivo experimental
81
studies Journal of Parasitic Diseases v 41 n 4 p 1049ndash1058 22 dez 2017
MAO S et al Copper-Catalyzed Radical Reaction of N -Tosylhydrazones
Stereoselective Synthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Organic Letters v 17 n 7 p
1692ndash1695 3 abr 2015
MEADOWS D C GERVAY-HAGUE J Vinyl sulfones Synthetic
preparations and medicinal chemistry applications Medicinal Research
Reviews v 26 n 6 p 793ndash814 2006
MESTRES M BUSTO O GUASCH J Analysis of organic sulfur
compounds in wine aroma Journal of Chromatography A v 881 n 1ndash2 p
569ndash581 2000
METZNER P THUILLIER A Sulfur Reagents in Organic Synthesis
[sl] Elsevier 2013
MIAO M Electrical conductivity of pure carbon nanotube yarns Carbon v
49 n 12 p 3755ndash3761 out 2011
MOURE A L GOacuteMEZ ARRAYAacuteS R CARRETERO J C Catalytic
asymmetric conjugate boration of αβ-unsaturated sulfones Chemical
Communications v 47 n 23 p 6701 2011
NAIR D P et al The Thiol-Michael Addition Click Reaction A Powerful
and Widely Used Tool in Materials Chemistry Chemistry of Materials v 26 n
1 p 724ndash744 14 jan 2014
NEUEDER R Conductivity of Electrolytes In Encyclopedia of Applied
Electrochemistry New York NY Springer New York 2014 p 260ndash264
NIE G et al Mn(III)-mediated regioselective synthesis of (E)-vinyl sulfones
from sodium sulfinates and nitro-olefins RSC Advances v 6 n 79 p 75277ndash
75281 2016
OLIVEIRA J L et al A Graphite Powder Cavity Cell as an Efficient Tool of
Sustainable Chemistry Electrocatalytic Homocoupling of 2-Halopyridines
Electrochimica Acta v 173 p 465ndash475 2015
82
PACHECO W F et al Voltammetry A Brief Review About Concepts
Revista Virtual de Quiacutemica v 5 n 4 p 516ndash537 2013
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010a v 15p
178ndash228
PLETCHER D et al Potential sweep techniques and cyclic voltammetry
In Instrumental Methods in Electrochemistry [sl] Elsevier 2010b v 15p
178ndash228
POSPIacuteŠIL J Simple protocol for enhanced (E)-selectivity in Julia-Kocienski
reaction Tetrahedron Letters v 52 n 18 p 2348ndash2352 2011
QIAN P et al Electrosynthesis of ( E )-Vinyl Sulfones Directly from
Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono
Functionalization The Journal of Organic Chemistry v 81 n 11 p 4876ndash4882
3 jun 2016
RAI N SARKAR M RAHA S Piroxicam a traditional non-steroidal anti-
inflammatory drug (NSAID) causes apoptosis by ROS mediated Akt activation
Pharmacological Reports v 67 n 6 p 1215ndash1233 2015
RONG G et al IronCopper Co-Catalyzed Synthesis of Vinyl Sulfones from
Sulfonyl Hydrazides and Alkyne Derivatives The Journal of Organic Chemistry
v 80 n 9 p 4697ndash4703 22 maio 2015
SCHAFFER S W et al Physiological roles of taurine in heart and muscle
Journal of Biomedical Science v 17 n Suppl 1 p S2 2010
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 dez 2015a
SCHOLZ F Voltammetric techniques of analysis the essentials
ChemTexts v 1 n 4 p 17 9 dez 2015b
SCHWARZ J KOumlNIG B Decarboxylative reactions with and without light
ndash a comparison Green Chemistry v 20 n 2 p 323ndash361 2018
83
SEMMELROCH P GROSCH W Studies on character impact Odorants
of coffee brews Journal of Agricultural and Food Chemistry v 44 n 2 p
537ndash543 1996
SESHADRI S Elevated plasma homocysteine levels Risk factor or risk
marker for the development of dementia and Alzheimerrsquos disease Journal of
Alzheimerrsquos Disease v 9 n 4 p 393ndash398 2006
SIMPKINS N S Sulphones in organic synthesis [sl] Pergamon 1993
SINGH J et al The resurgence of covalent drugs Nature Reviews Drug
Discovery v 10 n 4 p 307ndash317 1 abr 2011
SRIDHAR Y SRIHARI P A unified strategy for the synthesis of the C1ndash
C14 fragment of marinolic acids mupirocins pseudomonic acids and thiomarinols
total synthesis of pseudomonic acid methyl monate C Organic amp Biomolecular
Chemistry v 12 n 18 p 2950 2014
TERENTrsquoEV A O et al Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes
and sulfonyl hydrazides mediated by KI Аn electrochemical mechanistic study
Tetrahedron v 73 n 49 p 6871ndash6879 dez 2017
TRANQUILINO A et al Non-expensive open-flask and selective catalytic
systems for the synthesis of sulfinate esters and thiosulfonates Tetrahedron
Letters v 58 n 13 p 1265ndash1268 mar 2017
TROST B M et al Desulfonylation of aryl alkyl sulfones Tetrahedron
Letters v 17 n 39 p 3477ndash3478 1976
TRUCE W E TATE D P BURDGE D N The Cleavage of Sulfides and
Sulfones by Alkali Metals in Liquid Amines 1 I Journal of the American
Chemical Society v 82 n 11 p 2872ndash2876 jun 1960
TRUCE W FRANK F The Cleavage of Sulfides and Sulfones by Alkali
Metals in Liquid Amines III The Cleavage of Alkyl Cycloalkyl and Dicycloalkyl
Sulfides and Sulfones by Lithium in Methylamine The Journal of Organic
Chemistry v 32 n 6 p 1918ndash1920 jun 1967
84
VASIN V A et al Reactions of styryl and phenylethynyl sulfones with some
CH-acids Russian Journal of Organic Chemistry v 47 n 8 p 1139ndash1141
2011
WANG H et al Markovnikov-Selective Radical Addition of S-Nucleophiles
to Terminal Alkynes through a Photoredox Process Angewandte Chemie
International Edition v 56 n 2 p 595ndash599 9 jan 2017
WILEY R H SMITH N R Nitrostyrenes and 2-Nitro-5-vinylfuran 1
Journal of the American Chemical Society v 72 n 11 p 5198ndash5199 nov
1950
WOO S Y et al Discovery of vinyl sulfones as a novel class of
neuroprotective agents toward Parkinsonrsquos disease therapy Journal of Medicinal
Chemistry v 57 n 4 p 1473ndash1487 2014
ZHAN Z et al Metal-free catalyzed synthesis of the (E)-vinyl sulfones via
aromatic olefins with arylsulfonyl hydrazides Tetrahedron Letters v 59 n 14 p
1446ndash1450 abr 2018
ZHAO Y et al Electrochemical Decarboxylative Sulfonylation of Cinnamic
Acids with Aromatic Sulfonylhydrazides to Vinyl Sulfones Journal of Organic
Chemistry v 82 n 18 p 9655ndash9661 2017
ZHOU S et al Asymmetric total synthesis of mycoleptodiscin A
Angewandte Chemie - International Edition v 54 n 23 p 6878ndash6882 2015
ZYSERMAN I et al Identification of cysteine protease inhibitors as new
drug leads against Naegleria fowleri Experimental Parasitology v 188 p 36ndash
41 maio 2018
85
APEcircNDICE A - ESPECTROS SELECIONADOS
86
Espectro de RMN 1H (400 MHz DMSO-d6) de 3a
Espectro de RMN 13C (100 MHz DMSO-d6) de 3a
87
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 3b
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 3b
88
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5c apoacutes trecircs colunas cromatograacuteficas com
sistema eluente hexanoacetato de etila (11)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5c apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente hexanoacetato de etila (11)
89
Espectro de RMN 1H (300 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)
Espectro de RMN 13C (75 MHz CDCl3) de 5a apoacutes coluna cromatograacutefica com sistema
eluente eacuteter de petroacuteleoacetato de etila (101)