II. PARTE EXPERIMENTAL. II.1. Reagentes e Solventes

Transcrição

1 33 II. PARTE EXPERIMETAL II.1. Reagentes e Solventes Carbonato de sódio (Synth), bicarbonato de sódio (Synth), nitrito de sódio (Cinética Química), cloreto de estanho (Qeel), cloreto de cálcio (Cinética Química), sulfato de magnésio (Synth), sulfato de sódio (Cinética Química), permanganato de potássio (Synth), m-bissulfito de sódio (Synth), 4,4 -dimetil-2,2 -bipiridina (Aldrich), ftalimida de potássio (Aldrich) e hidroxisuccinimida (Aldrich) foram utilizados sem tratamento prévio. Ácido triflúoracético (TFA) (Aldrich), ácido sulfúrico (Merck), ácido clorídrico (Merck), ácido nítrico (Merck), hidróxido de amônio (Merck) foram utilizados sem tratamento prévio. Meso-(tetrakis-fenil) porfirina (TPP) foi obtida de duas fontes, uma comercial da Aldrich que foi utilizada sem tratamento prévio e a outra sintetizada em nosso laboratório e purificada por cromatografia em coluna. Todas as purificações descritas a seguir foram realizadas segundo Armarego e Perrin 1 : Etanol (Synth, Merck) foi deixado em CaCl 2 por 12 horas, refluxado com iodo e magnésio e posteriormente destilado. Metanol (Synth) foi deixado em CaCl 2 por 12 horas refluxado com iodo e magnésio e posteriormente destilado. Clorofórmio (Synth ou Merck), diclorometano (Synth ou Merck) e tetracloreto de carbono (Merck) foram lavados duas vezes com água destilada, e secos em CaCl 2, sendo então destilados. utros tratamentos mais específicos foram realizados, sendo descritos ao longo do texto. Dimetilformamida (DMF) (Merck ou Aldrich) foi seca com MgS 4 (já ativado em mufla à 200 o C) por 24 horas e destilada à pressão reduzida de 6 mmhg, na ausência de luz e recolhida a 42 o C. DMF seca foi obtida pela destilação à pressão reduzida utilizando o solvente previamente purificado em presença de hidreto de sódio. Cloreto de tionila (Merck) foi destilado previamente a uso. Trietilamina (Aldrich ou Vetec) foi previamente seca em KH e destilada na presença de CaH 2. 1,4 dioxano (Aldrich) foi tratado passando-o por uma coluna de alumina neutra (já ativada anteriormente por 4 horas à C), em uma proporção de 90 g de alumina para 200 ml de solvente. Em seguida, foi feito um refluxo por 4 horas na presença de sódio metálico e então destilado sob argônio. Piridina (Grupo Química) utilizada foi seca com KH e destilada.

2 34 Tetra-hidrofurano (THF) foi purificado em duas etapas: inicialmente foi realizada uma destilação simples; o THF previamente destilado foi mantido sob refluxo na presença de benzofenona e sódio metálico e então redestilado. Foram utilizadas placas de TLC ( thin layer chromatography, cromatografia em camada delgada) de alumina neutra (Merck) e sílica gel (Merck) suportadas em alumínio. Para os procedimentos de cromatografia em coluna foram utilizados sílica gel (Aldrich) e óxido de alumina (Merck). II.2. SÍTESE DAS PRFIRIAS FUCIALIZADAS II.2.1 Síntese da [5-(p-nitrofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina ( 2 PTriPP) pela Reação de itração da TPP utilizando Ácido Trifluoracético (TFA)/a 2 2 Em um balão de 25 ml contendo 100 mg de TPP dissolvida em 10 ml de TFA, foram adicionados 20 mg de a 2. A mistura reacional foi mantida sob vigorosa agitação por 3 minutos à temperatura ambiente. Com o intuito de parar a reação, foram adicionados 100 ml de água gelada e então os produtos foram extraídos com diclorometano (6x 25 ml). As porções de diclorometano foram reunidas e lavadas duas vezes com 25 ml de solução saturada de carbonato de sódio e a seguir duas vezes com 25 ml água destilada. A mistura em diclorometano foi seca em CaCl 2 e após filtração o solvente foi eliminado por roto-evaporação, sendo obtido os produtos da reação. Foram feitos vários testes com o intuito de melhorar o rendimento desta reação e evitar que produtos secundários se formem: TESTE 1 Em um balão de 25 ml contendo 50 mg de TPP dissolvidas em 5 ml de TFA foram adicionados 10 mg de a 2. A reação permaneceu sob agitação por um minuto e meio à temperatura ambiente. TESTE 2 Em um balão de 25 ml contendo 50 mg de TPP dissolvidas em 5 ml de TFA foram adicionados 6 mg de a 2. A reação permaneceu sob agitação por três minutos à temperatura ambiente.

3 35 TESTE 3 Em um balão de 10 ml contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 ml de TFA foram adicionados 3 mg de a 2. A reação permaneceu sob agitação por um minuto à temperatura ambiente. TESTE 4 Em um balão de 10 ml contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 ml de TFA foram adicionados 3 mg de a 2. A reação permaneceu sob uma mistura refrigerante preparada com 20 g de a 2 C 3 para 100 g de gelo moído alcançando uma temperatura de 0 o C agitando por 12 minutos. A análise cromatográfica foi feita a cada dois minutos. TESTE 5 Em um balão de 10 ml contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 ml de TFA foram adicionados 3 mg de a 2. A reação permaneceu sob banho de gelo à 10 o C sob agitação por 8 minutos. A análise cromatográfica foi feita a cada minuto. TESTE 6 Em um balão de 10 ml contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 ml de TFA foram adicionados 1,5 mg de a 2. A reação permaneceu sob agitação por um minuto à temperatura ambiente. A análise cromatográfica foi feita a cada trinta segundos. TESTE 7 Em um balão de 10 ml contendo 25 mg de TPP dissolvidas em 3 ml de TFA foram adicionados 5 mg de a 2. A reação permaneceu sob agitação por 3 minutos a 0 o C (foi utilizada uma mistura refrigerante preparada com 20 g de a 2 C 3 para 100 g de gelo moído no qual foi inserido o balão de reação). A análise cromatográfica foi feita a cada um minuto. II.2.2 Síntese de [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina (H 2 PTriPP) 2,3 Em um balão de duas bocas de 10 ml foram adicionados 40 mg da mistura de produtos da reação de nitração da TPP, 6 ml de HCl e 0,109 g de SnCl 2. A solução foi mantida sob agitação, em atmosfera de argônio à 65 ºC durante 2 horas. A reação pode

4 36 ser considerada heterogênea pelo fato da não solubilização total da porfirina ao longo da reação. Com o intuito de parar a reação, foram adicionados 60 ml de água fria e só então a reação foi neutralizada com hidróxido de amônio até o ph 8. s produtos foram extraídos com diclorometano. A fase de diclorometano foi lavada com água e então seca em CaCl 2. Após filtração o sólido foi recuperado pela eliminação do solvente por rotoevaporação. A separação dos produtos foi realizada por cromatografia em coluna utilizando como fase estacionária sílica gel e como eluente clorofórmio ou diclorometano. II.2.3. Síntese (HPTriTP) 4 da [5-(p-hidróxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina Em um balão de 250 ml contendo 125 ml de ácido propiônico aquecido foram adicionados, 1,15 g de p-hidroxibenzaldeído e 3,3 ml de p-tolualdeído. A seguir foram adicionados 2,6 ml de pirrol. Após a adição do pirrol a mistura reacional foi mantida em refluxo por 40 minutos. balão foi colocado em banho de água até atingir a temperatura ambiente e depois deixado em geladeira por cerca de 8 horas. material pastoso formado foi filtrado sob pressão reduzida e o material sólido lavado repetidamente com etanol. sólido foi então deixado em estufa a 60ºC por 6 horas. A HPTriTP foi obtida por separação cromatográfica em coluna, utilizando sílica gel ( mesh) sendo utilizado diclorometano como eluente. II.3 Síntese de porfirinas com o espaçador bromoacetila. As reações abaixo foram realizadas por adaptação do método descrito para a porfirina [5-(o-aminofenil),10,15,20-tris-(pentafluorfenil)]porfirina 5. II.3.1 Síntese da [(5-p-(-bromoacetil)aminofenil)-10,15,20-tris- (fenil)]porfirina (BrAcHPTriPP) Foram adicionados 50 mg de [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina (H 2 PTriPP) e 11 µl de brometo de bromoacetila em um balão de 25 ml contendo 10 ml de diclorometano seco (seco com CaCl 2 e destilado de P 2 5 ). Esta solução permaneceu sob agitação durante 30 minutos à temperatura ambiente e então foram adicionados mais 6 µl de brometo de bromoacetila, permanecendo a reação sob agitação por mais 30 minutos. Para finalizar a reação, foram adicionados 50 ml de água destilada. A fase orgânica foi lavada quatro vezes com água destilada sendo observada a mudança da coloração da fase orgânica de verde para púrpura já na primeira lavagem. Pela análise da placa de TLC (sílica), observou-se que o produto formado fica ligeiramente mais retido na placa que a porfirina sem espaçador (H 2 PTriPP).

5 37 A purificação deste composto foi feita por cromatografia em coluna, utilizando uma proporção de 800 g sílica para 1 g de porfirina, e diclorometano como eluente. II.3.2 Síntese da [(5-p-(bromoacetato de fenila)-10,15,20-tris-(fenil)]porfirina (BrAcPTriPP) Foram adicionados 75 mg de [5-(p-hidroxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina (HPTriTP) e 15 µl de brometo de bromoacetila em um balão de 25 ml contendo 12 ml de diclorometano (seco com CaCl 2 e destilado de P 2 5 ). Esta solução permaneceu sob agitação durante 30 minutos à temperatura ambiente e então adicionou-se mais 7 µl de brometo de bromoacetila permanecendo a reação sob agitação por mais 30 minutos. Para finalizar a reação, foram adicionados 50 ml de água destilada. A fase orgânica foi lavada 4 vezes com água destilada onde a coloração mudou de verde para púrpura já na primeira lavagem. Pela análise da placa de TLC (sílica), observou-se que o produto formado fica menos retido na placa que a porfirina sem o espaçador (HPTriTP). A purificação deste composto foi feita por cromatografia em coluna, utilizando uma proporção de 1000 g sílica para 1 g de porfirina, e diclorometano como eluente. II.4 SÍTESE DAS BIPIRIDIAS FUCIALIZADAS II.4.1 Síntese da 4,4 -(diácidocarboxilico)-2,2 -bipiridina (DCABipy) Rota 1 - xidação do composto 4,4 -dimetil-2,2 -bipiridina utilizando permanganato de potássio 6. Em um balão de 250 ml foram adicionados 3,5 g de 4,4 -dimetil-2,2 -bipiridina (DMbipy) em 190 ml de ácido sulfúrico 25% (V/V). Posteriormente esta solução foi esfriada à 5 0 C e então adicionou-se 7,0 g de permanganato de potássio. Esta solução foi mantida sob banho de gelo durante 30 minutos sob vigorosa agitação. Após esses 30 minutos, o banho de gelo foi retirado e somente quando a temperatura estabilizou, foram adicionados mais 7,0 g de permanganato de potássio. A mistura foi então mantida sob refluxo por 12 horas. Após o refluxo foi adicionado m bissulfito de sódio para eliminar o excesso de permanganato. A solução foi resfriada em banho de água e gelo e então filtrada à vácuo. Para retirar o produto secundário (mono-ácidocarboxílico-bipiridina) formado na reação foi feito um refluxo do sólido por 5 horas com 100 ml solução de ácido nítrico e água destilada (1:1). Após este período de refluxo, adicionou-se 200 ml de água destilada e foi feita uma filtração a vácuo. produto obtido foi recristalizado dissolvendo o sólido em uma solução saturada de bicarbonato de sódio seguido de precipitação por adição de ácido clorídrico até ph 4. sólido foi filtrado á vácuo, lavado com água e seco

6 38 ao ar e posteriormente mantido em estufa à 60ºC por 12 hs antes de ser armazenado em recipiente adequado. Massa obtida: 2,18 g; rendimento: 47%. Rota 2 - xidação do composto 4,4 -dimetil-2,2 -bipiridina utilizando dicromato de potássio 7. Primeiramente foram adicionados 5,0 g de 4,4 -dimetil-2,2 -bipiridina (DMBipy) em 125 ml de ácido sulfúrico sob agitação vigorosa. A agitação foi mantida sendo então adicionados 24,0 g de dicromato de potássio em pequenas porções. Durante a adição do dicromato a temperatura do meio reacional foi mantida em torno de 75 o C, sendo utilizado um banho de gelo para controlar a temperatura. Após a adição total do dicromato, e quando a temperatura do meio reacional atingiu a temperatura ambiente, a mistura foi transferida para um béquer contendo 800 ml de água deionisada, sendo observada a formação de precipitado. precipitado foi recuperado através de filtração à vácuo, sendo obtido um sólido ligeiramente amarelado. Para eliminar vestígios de monoácido-bipiridina, o sólido foi refluxado em 170 ml de solução de H 3 50% por 4 horas. Adicionou-se 1L de água destilada sendo novamente obtido um precipitado. precipitado foi recuperado através de uma filtração à vácuo, lavou-se o sólido com água e por último acetona. sólido foi finalmente seco ao ar, mantido em estufa à 60ºC por 12 hs e então armazenado em recipiente adequado. Massa obtida: 6,4 g; rendimento: 96%. II.4.2 Síntese da 4,4 -dietilester-2,2 -bipiridina (DEEBipy) 7,8,9 esta reação foram adicionados 1,1 g de 4,4 diácido-2,2 -bipiridina (DCABipy), 23,3 ml de etanol seco e 2,2 ml de ácido sulfúrico em um balão de 50 ml. Esta mistura foi refluxada por 24 horas ou até ser observada a dissolução completa do sólido. conteúdo do balão foi então transferido para um béquer contendo 100 ml de água deionisada, sendo observada a formação de material precipitado. Esta suspensão foi basidificada até ph 8 com solução de ah 25%. sólido obtido foi extraído da suspensão com diclorometano. A solução em diclorometano foi seca sob sulfato de sódio e o solvente então eliminado por roto-evaporação. sólido obtido foi recristalizado de etanol. Massa obtida: 0,94 g; rendimento: 70%. II.4.3 Síntese da 4,4 -dihidroximetil-2,2 -bipiridina (DHyMBipy) 8 Em um balão de 250 ml foram adicionados 1,0 g de 4,4 -dietilester-2,2 -bipiridina (DEEBipy), 3,2 g de borohidreto de sódio e 100 ml de etanol anidro. A mistura foi mantida sob refluxo por 5 horas. Quando o sistema atingiu a temperatura ambiente foram adicionados 70 ml de solução aquosa saturada de cloreto de amônio. Assim que

7 39 esta solução foi adicionada houve liberação de gás, sendo obtida uma solução rósea transparente. Após a adição do cloreto de amônio a solução foi mantida sob agitação por mais 30 minutos. etanol foi roto-evaporado, e a solução resultante tratada com acetato de etila (5 x 30 ml) para extrair o produto de reação. A fase orgânica foi seca com sulfato de sódio e depois roto-evaporada., sólido obtido foi dissolvido em metanol e filtrado em uma funil contendo sílica. A sílica foi lavada várias vezes com metanol. Após eliminação do solvente por rotoevaporação foi obtido um sólido branco. Massa obtida: 0,72 g; rendimento: 53%. II.4.4 Síntese da 4,4 -dibromometil-2,2 -bipiridina (DBMBipy) Rota 1: Reação da 4,4 -dimetil 2,2 - bipiridina com BS 10 Em um balão de duas bocas de 125 ml foram adicionados 1 g de 4,4 dimetil - 2,2 bipiridina, 2 g de -bromosuccinimida (BS), 93 mg de peróxido de benzoila e 40 ml de tetracloreto de carbono recém destilado. Todos os reagentes sólidos foram previamente secos em sistema Abderhalden na presença de P 2 5 sob vácuo e aquecimento. balão foi então submetido à ação da luz produzida por um holofote contendo uma lâmpada de halógena de 500 W. aquecimento da lâmpada faz com que o sistema entre em refluxo, tendo sido mantida atmosfera de argônio e vigorosa agitação por um período de 4 horas. Um indicativo do término da reação é o aparecimento de material sólido da suspensão que permanece flutuando na superfície, indicando que o bromo do reagente n-bromosuccinimida já foi liberado, ficando apenas a n-succinimida, que flutua por ser menos densa que o solvente. Ao término da reação, coloca-se em banho de gelo para posterior filtração para a retirada da succinnimida. filtrado tem um aspecto límpido e amarelado. Parte desta solução foi rotaevaporada formando assim precipitados que então foram filtrados e o sólido foi analisado por RM (solvente CCl 4 ), indicando ~ 95% de pureza. rendimento aproximado desta reação foi de 7%. Rota 2: Reação da dihidróximetil-bipiridina (DHyMBipy) com ácido bromídrico 11 Em um balão de 10 ml foram adicionados 100 mg de 4,4 -dihidroximetil-2,2 - bipiridina, 0,75 ml de ácido bromídrico 48% e 0,25 ml de ácido sulfúrico. Esta solução foi refluxada por 6 horas (~90 0 C) sendo observado o desenvolvimento de uma coloração laranja translúcida à medida que se iniciou o refluxo. Após o término do refluxo foram adicionados 5 ml de água destilada e o ph foi ajustado em 7,0 utilizando solução aquosa de ah. Após o ajuste do ph a solução torna-se rósea e é observada a formação de material sólido precipitado, que foi então filtrado à vácuo e lavado com água. Após

8 40 lavagem e secagem ao ar obtem-se um sólido róseo. Massa obtida: 0,10 g; rendimento: 65%. II.4.5 Síntese da 4,4 -diftalimidilmetil-2,2 -bipiridina (DPhatMBipy) 12 Em um balão de 50 ml de duas bocas foram adicionados 100 mg de 4,4 - dibromometil-2,2 -bipiridina (DBMBipy), 720 mg de ftalimida de potássio e 6 ml de DMF (seco com sulfato de magnésio e destilado sob ah) na presença de nitrogênio passado por tubo secante contendo sílica gel e cloreto de cálcio. A solução permaneceu sob agitação vigorosa por 2 horas à 65 0 C. Adicionou-se então 40 ml de água destilada, sendo o produto extraído com diclorometano. A fase orgânica foi lavada com solução de ah 0,2 M e posteriormente com água destilada. Esta fase foi seca com sulfato de sódio e depois de roto-evaporada, obteve-se um sólido branco. II.4.6 Síntese da 4,4 -diaminometil-2,2 bipiridina (DAMBipy) 13 Em um balão de 10 ml foram adicionados 60 mg de 4,4 - diftalimidilmetil-2,2 -bipiridina (DftaMBiPy), 0,2 ml de hidrazina e 6,0 ml de etanol. Esta solução foi refluxada por 7 horas. Foram então adicionados 20 ml de solução saturada de acl e posteriormente o ph foi ajustado até 12 com solução de ah 50%. produto foi extraído com diclorometano (4 x 40 ml) sendo a fase orgânica posteriormente seca com sulfato de sódio. solvente foi roto-evaporado e obteve-se um produto pastoso de cor amarelada. II.4.7 Síntese da 4,4 -dicloreto de ácido-2,2 -bipiridina (DACBipy) 14 Em um balão de 10 ml foram adicionados 200 mg de 4,4 -diácido carboxílico-2,2 - bipiridina (DCABipy) e 3,0 ml de cloreto de tionila na presença de argônio. Esta solução foi refluxada por 36 horas (ou até a dissolução completa do sólido), obtendo-se uma solução amarelada e translúcida. Depois de roto-evaporado o solvente, o sólido formado foi seco à vácuo de 2 mmhg na presença de P 2 5 à temperatura ambiente. Massa obtida: 0,21 g; rendimento: 97%. II.4.8 Síntese da 4,4 -disuccinimidil-2,2 -bipiridina (DSucBipy) 15,16 Em um balão de 25 ml foram adicionados 400 mg de DCABipy, 0,32 g de - hidroxi-succinimida e 9,2 ml de 1,4 dioxano. Esta solução foi resfriada a 10 0 C e adicionou-se 0,3 ml de piridina. A reação permaneceu sob vigorosa agitação por 2 horas

9 41 a temperatura ambiente. solvente foi removido a vácuo e o sólido resultante foi lavado com acetonitrila. Esta reação também foi realizada na ausência de solvente, utilizando como base trietlamina ao invés de piridina. II.4.9 Síntese da 4-etilcarboxilato-4 -ácido carboxílico-2,2 -bipiridina (EtCa- CABipy) 17,18 esta reação adicionou-se 200 mg de 4,4 -dietilester-2,2 -bipiridina (DEEBipy) em 9,0 ml de etanol (seco com cloreto de cálcio e destilado com o reagente de Grignard). Esta suspensão foi refluxada e só então adicionou-se vagarosamente a solução contendo 37 mg de KH em 3,5 ml de etanol. A reação foi refluxada por 6 horas sob agitação vigorosa. Depois de roto-evaporado o solvente, o sólido formado foi dissolvido em água e posteriormente acidificado com HCl até ph 6, formando assim um precipitado floculento que foi filtrado à vácuo e seco por 12 horas em dessecador à vácuo na presença de CaCl 2 Massa obtida: 0,161 g; rendimento: 90%. II.4.10 Síntese da 4-etilcarboxilato-4 -cloreto de ácido-2,2 -bipiridina (EtCa- ACBipy) 17,18 esta reação foram adicionados 161 mg de 4-etilcarboxilato-4 -ácido carboxílico- 2,2 -bipiridina (EtCa-CABipy), 60 ml de diclorometano (seco com cloreto de cálcio e destilado com P 2 5 ) e 122 mg de PCl 5. Esta solução foi mantida em refluxo por 3 horas e agitada vigorosamente. Depois de roto-evaporado o solvente, obteve-se um sólido que foi dissolvido em 6 ml de benzeno (seco com P 2 5 ), a solução resultante foi refluxada novamente por 20 minutos na presença de carvão ativo. Foi realizada uma filtração à quente para retirar o carvão ativo, sendo obtido o sólido no filtrado à medida que ocorre o resfriamento do filtrado. Este sólido foi seco à vácuo de 3 mmhg, na presença de P 2 5 à 80 0 C. Massa obtida: 0,09 g; rendimento: 53%.

10 42 II.5 REAÇÕES PARA A BTEÇÃ DS CMPSTS BISPRFIRIAS- BIPIRIDIA II.5.1 Reações utilizando a [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina (H 2 PTriPP) II Reação com 4,4 -dicloreto de ácido-2,2 -bipiridina (DACBipy) TESTE 1 Em um balão de duas bocas de 10 ml foram adicionados 20 mg de H 2 PTriPP, 4,5 mg de carbonato de potássio, 9 mg de DACBipy e 1 ml de diclorometano. A reação foi mantida à temperatura ambiente por 8 horas. A evolução da reação foi feita a cada uma hora, em placa cromatográfica (CCD) de sílica utilizando-se clorofórmio como eluente. conteúdo do balão foi transferido para um funil de separação e então lavada com água destilada por quatro vezes. Puderam ser observadas no funil de separação a formação de três fases, a primeira fase de diclorometano, uma segunda fase de aspecto oleoso e a terceira fase que corresponde à fase aquosa. As fases de diclorometano e a oleosa foram coletadas e deixadas com MgS 4 por 12 horas, sendo então o material separado do secante por filtração simples. Após eliminação do solvente por rotoevaporação, o material obtido de cada fase foi analisado em placas CCD de sílica. TESTE 2 Em um balão de 10 ml foram adicionados 14 mg de H 2 PTriPP, 1,5 ml de diclorometano, 900 µl de piridina e por último, 4,8 mg de DACBipy. Deixou-se reagir por 4 horas à temperatura ambiente e por 2 dias em refluxo. Adicionou-se mais 1 ml de diclorometano e mais 500 µl de piridina e deixou-se por mais um dia sob refluxo. Tratase de uma reação heterogênea, uma vez que o composto da bipiridina não solubiliza ao longo da reação. conteúdo do balão foi transferido para um funil de separação e então lavada com água destilada duas vezes (50 ml), com solução saturada de carbonato de sódio (50 ml) e novamente com água (50 ml). Deixou-se a fase orgânica em a 2 S 4 por 12 horas e posteriormente foi feita uma filtração simples para recuperar a fase orgânica, sendo o sólido obtido por roto-evaporação do solvente. sólido obtido foi analisado em placas CCD de sílica.

11 43 TESTE 3 Em um balão de 10 ml foram adicionados 14 mg de H 2 PTriPP, 1,5 ml de DMF, 300 µl de trietilamina e por último, 4,8 mg de DACBipy. Deixou-se reagir por 1 hora à temperatura ambiente, observaram-se vários precipitados, portanto a solução foi aquecida e conseqüentemente os precipitados foram se dissolvendo e então a solução foi deixada por 2 dias em refluxo. Foi feita uma análise a cada 12 horas, roto-evaporando o DMF, dissolvendo o precipitado em clorofórmio e aplicando em placa cromatográfica CCD de sílica (eluente: clorofórmio), constatando-se a formação de vários produtos. TESTE 4 Em um balão de 10 ml foram adicionados 4 mg de DCABipy e 4 ml de cloreto de tionila recém destilado. Esta suspensão foi refluxada por 24 horas (ou até a dissolução completa do sólido). cloreto de tionila foi rotoevaporado e o produto obtido sem nenhuma purificação foi utilizado na etapa seguinte. o mesmo balão da reação anterior contendo o DACBipy foram adicionados 24,7 mg de H 2 PTriPP, 4 ml de diclorometano seco e destilado e 2 ml de trietilamina. A solução resultante permaneceu em refluxo durante 4 horas. solvente foi eliminado por rotoevaporação e o sólido obtido analisado por CCD de sílica. sólido obtido na reação foi transferido para um erlemeyer e adicionado diclorometano contendo 2% de metanol. Esta mistura foi mantida sob agitação por uma hora sendo posteriormente filtrada. sólido obtido após a filtração foi purificado por CCD preparativa utilizando como fase estacionária sílica mesh, 60 Å (Aldrich) em placas de vidro. Para a aplicação da amostra nas placas, o sólido foi dissolvido na menor quantidade possível de THF. Após a aplicação as placas foram levadas à estufa para a eliminação do THF e então realizada uma primeira corrida utilizando uma mistura de diclorometano contendo 2% de metanol. Foi realizada uma segunda corrida na qual a polaridade do solvente foi aumentada, utilizando-se uma mistura de diclorometano contendo 10% de metanol. produto que fica retido próximo ao ponto de aplicação da amostra na placa cromatográfica foi extraído utilizando-se mistura diclorometano-20%metanol ou THF.

12 44 II Reação com 4,4 -disuccinimidil-2,2 -bipiridina (DSucBipy) TESTE 1 Em tubo de Schlenk já saturado com nitrogênio (passado por uma linha secante com sílica e cloreto de cálcio) foram adicionados 16 ml de THF (recém destilado), 10,7 mg de H 2 PTriPP e 3 mg de DSucBipy. s reagentes utilizados foram secos em Abderhalden a vácuo na presença de P 2 5. A reação foi mantida por 18 horas sob refluxo, sob atmosfera de nitrogênio e vigorosa agitação. THF foi roto-evaporado, o sólido foi dissolvido em acetato de etila e lavado com solução aquosa de ah. Foi seco com sulfato de magnésio, roto-evaporado e fez-se uma purificação em coluna de alumina com acetato de etila. TESTE 2 Idêntico ao teste 1, porém a reação foi mantida por 5 dias ao invés de 18 horas. TESTE 3 Em um balão de 10 ml foram adicionados 1,5 ml de diclorometano, 16 mg de H 2 PTriPP e 4,5 µl de trietil-amina. 5,2 mg da DSucBipy foram dissolvidos em 2 ml de diclorometano que foi adicionado vagarosamente no balão já contendo a porfirina e a trietilamina. s reagentes foram adicionados sob argônio e refluxados por 24 horas. diclorometano foi roto-evaporado, o sólido foi dissolvido em acetato de etila e lavado com solução aquosa de ah. Foi seco com sulfato de magnésio, roto-evaporado e fezse uma purificação em coluna de alumina com acetato de etila. II Reação com 4,4 -dibromometil-2,2 bipiridina (DBMBipy) Em um balão de 50 ml foram adicionados 20 mg de H 2 PTriPP, 3,6 mg de DBMBipy, 4 mg de carbonato de potássio e 30 ml de DMF (seco com sulfato de magnésio e destilado em presença de hidreto de sódio). Todos os reagentes sólidos foram previamente secos à vácuo de 2 mmhg na presença de P 2 5 à 60 0 C. A reação permaneceu sob agitação à 65 0 C durante 24 horas. Após roto-evaporação do solvente à pressão reduzida, o sólido foi dissolvido em clorofórmio, esta solução foi então lavada com água e posteriormente a fase orgânica foi seca sob MgS4, sendo o sólido obtido por roto-evaporação do clorofórmio.

13 45 II.5.2 Reações utilizando a [5-(p-hidróxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina (HPTriTP) II Reação com a 4,4 -disuccinimidilester-2,2 -bipiridina (DSucBipy) Em tubo de Schlenk já saturado com nitrogênio (passado por uma linha secante com sílica e cloreto de cálcio) foram adicionados 16 ml de THF, 11 mg de HPTriTP e 3,2 mg de DSucBipy. s reagentes utilizados foram secos em Abderhalden à vácuo na presença de P 2 5. A reação foi mantida por 18 horas sob refluxo, com nitrogênio e vigorosa agitação. THF foi roto-evaporado, o sólido obtido foi então dissolvido em acetato de etila e lavado com solução aquosa de ah. A solução em THF foi deixada em sulfato de magnésio por 24 horas, sendo o sólido obtido por roto-evaporado, após a filtração do secante. Com o sólido obtido foi realizado um procedimento de cromatografia em coluna utilizando acetato de etila como eluente. II Reação com a 4,4 -dibromometil-2,2 bipiridina (DBMBipy) TESTE 1 Em um tubo de Schelenk foram adicionados na presença de nitrogênio 15 ml de DMF, 10 mg de HPTriTP, 2,1 mg da DBMBipy e 1 µl de trietil amina. A reação permaneceu sob refluxo e agitação durante 48 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD. TESTE 2 Em um tubo de Schelenk foram adicionados na presença de nitrogênio 15 ml de DMF, 10 mg de HPTriTP, 2,1 mg de DBMBipy e 1,0 g de carbonato de potássio. A reação permaneceu sob refluxo e agitação durante 48 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em TLC. TESTE 3 Em um balão de 2 ml foram adicionados na presença de nitrogênio 0,5 ml de DMF, 10 mg de HPTriTP, 2,1 mg de DBMBipy e 10 mg de carbonato de potassio. A reação permaneceu sob refluxo e agitação durante 48 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em TLC.

14 46 II.5.3 bromoacetila Reações utilizando as porfirinas contendo o espaçador II Reação entre [(5-p-(-bromoacetil)aminofenil),10,15,20-tris- (fenil)]porfirina (BrAcHPTriPP) e 4,4 -dihidroximetil-2,2 -bipiridina (DHyMBipy) TESTE 1 Em um balão de 25 ml foram adicionados 12 mg de BrAcHPTriPP, 1,2 mg de DHyMBipy, 1,4 mg de carbonato de potássio e 16 ml de DMF (seco com sulfato de magnésio e destilado em presença de hidreto de sódio). Todos os reagentes sólidos foram previamente secos à vácuo de 2 mmhg na presença de P 2 5 à 60 0 C. A reação permaneceu sob agitação à 65 0 C durante 20 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD. TESTE 2 Em um balão de 50 ml foram adicionados 14,4 mg de BrAcHPTriPP, 1,7 mg de DHyMBipy, 10 ml de trietil amina seca e 10 ml de DMF (seco com sulfato de magnésio e destilado em presença de hidreto de sódio). Todos os reagentes sólidos foram previamente secos à vácuo de 2 mmhg na presença de P 2 5 à 60 0 C. A reação permaneceu sob agitação à 65 0 C durante 12 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD. II Reação entre [(5-p-(bromoacetato de fenila),10,15,20-tris- (fenil)]porfirina (BrAcPTriPP) e 4,4 -dihidroximetil-2,2 -bipiridina (DHyMBipy) Em um balão de 50 ml foram adicionados sob argônio 20 mg de BrAcPTriPP, 1,8 mg de DHyMBipy, 2,3 mg de carbonato de potássio e 25 ml de DMF anidro. A reação permaneceu sob agitação à 65 0 C durante 12 horas. Alíquotas foram retiradas ao longo da reação para acompanhamento cromatográfico em CCD. II.6 Metalação da BisPBipy com Zn(II) Em um balão de 250 ml foram adicionados 30 mg de BisPBipy, 100 ml de clorofórmio e 6 ml de solução de metanol saturada com acetato de zinco. Esta solução

15 47 foi mantida em refluxo sob vigorosa agitação durante 1 hora. A reação foi acompanhada por espectroscopia UV-VIS e já nos primeiros quinze minutos houve mudança espectral. Assim que o meio reacional atingiu a temperatura ambiente, foram adicionados 100 ml de água destilada e a fase orgânica foi coletada e seca com MgS 4. Após filtração o sólido foi recuperado pela eliminação parcial do solvente por roto-evaporação e então recristalizado de acetonitrila a 0 o C (mistura refrigerante CaC 3 /gelo). A suspensão foi centrifugada à rpm a 5 o C, formando assim o pellet, que foi recuperado e seco em Abderhalden. II. 7 Instrumentação e Procedimentos USP. As análises elementares de C, H e foram realizadas pela Central Analítica do IQ- s espectros de massa foram gentilmente obtidos no laboratório do Prof. Marcos. Eberlin do IQ-UICAMP. s espectros eletrônicos de absorção foram registrados no espectrofotômetro HP8453, utilizando cubetas de quartzo de caminho ótico 10 mm e capacidade de 3 ml. s espectros de emissão foram registrados no espectrofluorímetro SPEX- Fluorolog-2 modelo FL212, duplo feixe com monocromador 0,22m, equipado com uma fotomultiplicadora Hamamatsu R928 e operado através do software DM3000F. A excitação da amostra é feita com uma lâmpada de Xe 450W. Todos os espectros apresentados foram corrigidos em função da resposta da fotomultiplicadora, uma vez que sua sensibilidade não é linear em função do comprimento de onda. s rendimentos quânticos de fluorescência foram determinados a partir do optical dilute method 19, utilizando soluções com absorbância entre 0,040 a 0,100 nos comprimentos de onda usados para a excitação, para minimizar eventuais efeitos de auto-absorção e filtro interno. Como amostra padrão utilizou-se TPP em benzeno (Φ fl =0,13) 20. s espectros de emissão à 77 K foram realizados em tubos de quartzo de 5 mm de diâmetro, contendo solução das porfirinas de concentração 5x10-6 M em THF.

16 48 s estudos da interação das bisporfirinas-bipiridina com os íons metálicos foram realizados através de titulações espectrofotométricas e espectrofluorimétricas. Tipicamente, cubetas contendo 2,50 ml de solução (1x10-6 M a 5x10-6 M) da bisporfirina-bipiridina em THF foram titulados com soluções estoque do respectivo íon metálico. as titulações espectrofotométricas foram utilizadas soluções dos íons metálicos em THF contendo 10% de água sendo que a concentração das soluções estoque variaram de 1x10-3 M a 3x10-3 M, dependendo do íon metálico em questão. Procedimento similar foi realizado para as titulações espectrofluorimétricas, utilizando-se porém, soluções estoque na faixa de concentração de 5x10-4 a 1x10-3 M. Em todas as titulações foram utilizadas soluções estoque recém preparadas e as alíquotas foram introduzidas nas cubetas através de micropipetas. s espectros foram registrados após 2 minutos da adição de cada alíquota e as soluções nas cubetas foram mantidas sob agitação magnética. As soluções estoques foram preparadas à partir dos seguintes sais dos íons metálicos: Co( 3 ) 2.6H 2 ; Cu( 3 ) 2.3H 2 ; icl 2.6H 2 ; ZnS 4.7H 2 ; FeS 4.3H 2. complexo [Eu(tta) 3 (H 2 ) 2 ] ([bis(aquo)-tris(tenoiltrifluoracetonato)] Eu 3+ ) foi gentilmente cedido pelo prof. Hermi F. de Brito do IQ-USP. III. RESULTADS E DISCUSSÃ III.1 Síntese das porfirinas mono-funcionalizadas III.1.1 Síntese de [5-(p-aminofenil)-10,15,20-trifenil)]porfirina (H 2 PtriPP) A obtenção de porfirinas mono-funcionalizadas com grupos reativos é essencial para a formação de ligações com bipiridinas bis-funcionalizadas para gerar as respectivas bisporfirinas. Um grupo reativo conveniente ligado à estrutura da porfirina é uma função amina, uma vez que uma amina pode reagir, por exemplo, com um cloreto de ácido, ou um haleto de alquila, formando respectivamente uma amida e o produto de alquilação da amina. Utilizamos como porfirina precursora a 2 PtriPP ([5-(p-nitrofenil)-10,15,20- trifenil)]porfirina) que origina a H 2 PtriPP, pela redução do grupo nitro utilizando cloreto de estanho em meio ácido.

17 49 H H 2 SnCl 2 H + H H H 2 2 PtriPP H 2 PtriPP Figura III.1. Representação esquemática da obtenção da mono-aminofenilporfirina H 2 PtriPP pela redução do grupo nitro-fenil da 2 PtriPP utilizando cloreto de estanho(ii). Esta porfirina precursora foi obtida inicialmente pela nitração da TPP (tetrafenilporfirina) utilizando ácido nítrico ou misturas ácido nítrico/ácido sulfúrico 21. s principais problemas encontrados neste método foram a falta de reprodutibilidade, sendo obtidos diferentes graus de nitração para a mesma condição reacional, e uma porcentagem relativamente alta de decomposição da porfirina. Uma vez que a nitração da TPP empregando ácido nítrico não mostrou-se conveniente, utilizamos então um método reportado recentemente 2, que relata a síntese de nitrofenilporfirinas, com altos rendimentos e regioseletividade, utilizando nitrito de sódio em ácido trifluoracético. Reproduzimos este método, nas condições descritas para a obtenção do produto mono-nitrado, entretanto, não foram obtidos os rendimentos relatados de 80-90%. estas condições (vide parte experimental) observamos que, à medida em que ocorre um consumo da TPP, ao invés do aumento da quantidade de produto mono-nitrado, ocorre concomitantemente a formação dos produtos di-nitrados.

18 H H 2 H H 2 Figura III.2. Estrutura dos dois isômeros dos produtos di-nitrados da TPP (tetrafenilporfirina). Realizamos então, vários testes, alterando o tempo, a temperatura e a quantidade de nitrito de sódio utilizados nas reações, na tentativa de obter o produto monosubstituído em maior quantidade sem a formação dos outros produtos de nitração. s resultados particulares de cada teste não serão discutidos, porém a melhor condição encontrada é aquela em que a reação é realizada à temperatura ambiente, excesso de aproximadamente 2 equivalentes de nitrito de sódio em relação à TPP e o tempo de reação deve ser de um minuto. estas condições, não são formados os produtos dinitrados e a conversão da TPP em 2 PtriPP é de aproximadamente 60%. Tempos maiores de reação acarretam somente em um aumento da quantidade de produto dinitrado. utros aspectos relevantes são: a) nestas condições a reação apresenta uma boa reprodutibilidade; b) não são observadas quantidades significativas de produtos de decomposição da porfirina e c) fica evidenciado pelo grande número de testes que realizamos que os rendimentos descritos na literatura não são obtidos e não correspondem ao descrito para este método de nitração. Portanto, desta forma os dois produtos contidos no meio reacional são a TPP e a 2 PTriPP. A separação destes dois produtos utilizando cromatografia em coluna, não é simples devido a menor solubilidade dos produtos nitrados e pelo fato dos dois produtos apresentarem Rfs próximos. Realizamos então a redução da nitroporfirina diretamente na mistura, uma vez que a TPP não reage com o agente redutor (SnCl 2 ). A redução ocorre de forma quantitativa, não sendo observada em placas TLC a presença de 2 PTriPP. A mistura TPP/H 2 PTriPP é mais facilmente separada, devido principalmente a maior diferença de Rf entre estes dois componentes, sendo a TPP eluída primeiro e em

19 51 seguida com uma boa separação desenvolve-se a banda da H 2 PTriPP. Este comportamento foi particularmente observado nas placas CCD. A separação cromatográfica em coluna destas misturas após a redução, entretanto, apresentou de forma geral um comportamento anômalo. Entre as diversas colunas que foram realizadas desenvolveram-se as bandas esperadas para a TPP e a H 2 PTriPP, porém à medida que o procedimento cromatográfico transcorria era observada a formação de um produto de cor verde que seguia à frente das bandas das duas porfirinas, sendo que em várias colunas as bandas desdobraram-se em duas ou mais bandas de coloração esverdeada. utro aspecto foi o da retenção de uma quantidade apreciável de material no topo da coluna. utro fato curioso foram os resultados das placas CCD das frações recolhidas das colunas cromatográficas. Frações de cor violeta (cor esperada para estas porfirinas) ao serem aplicadas nas placas desenvolviam-se como produtos de cor verde. Soluções de porfirinas de cor verde normalmente são associadas à formação da correspondente forma mono ou diácida. H 2 H + H + H H + H H Figura III.3. Representação da forma diácida do macrociclo porfirínico pela protonação da porfina. Espectros UV-Vis das amostras recolhidas mostraram a existência de duas bandas uma na região de 420 nm esperada para a TPP e H 2 PTriPP e outra banda de menor intensidade na região de 445 nm, indicando à princípio, uma mistura da base livre da TPP e H 2 PtriPP e da respectiva forma diácida. Tratamentos de amostras com solução de bicarbonato ou carbonato, revelaram que o espectro de absorção apresentava a banda da região de 420 nm (base livre) e apenas uma ligeira banda na região de 450 nm. Portanto, através destes testes concluímos que o solvente utilizado (clorofórmio) deveria estar ácido, resultando na formação da espécie mono ou diácida. clorofórmio purificado (vide Parte Experimental) foi então tratado com solução de ahc 3, água, seco e novamente destilado. Este tratamento não surtiu efeito, sendo observado o mesmo tipo de comportamento tanto em coluna como nos espectros UV-Vis. Foram testados então clorofórmios de várias procedências, tendo estes sido exaustivamente

20 52 purificados, entretanto, não ocorreu alteração do comportamento nas separações. Um tratamento posterior com a 2 S 2 3 foi realizado, sem efeitos significativos. Uma vez que o tratamento do solvente não resultou em mudança significativa do comportamento descrito anteriormente, a fase estacionária foi lavada com água Millipore e ativada em mufla. tratamento da fase estacionária também não resultou em alterações do comportamento do sistema. Substituímos o clorofórmio por diclorometano (que também foi purificado de diversas formas) como o eluente nos procedimentos descritos, também sem resultados significativos. Uma vez que diversos tratamentos foram realizados com o intuito de eliminar possíveis fontes de acidez nos solventes e na fase estacionária, realizamos um estudo mais detalhado da TPP em solução. Um fato que inicialmente chamou nossa atenção foi a persistência de uma banda na região de 450 nm de soluções em clorofórmio que haviam sido tratadas com ahc 3 e posteriormente foi verificado que esta banda aumentava a sua intensidade com o decorrer do tempo. Foram registrados espectros sucessivos de soluções recém preparadas em clorofórmio e observamos que a banda em 420 nm diminui significativamente enquanto que a banda em 450 nm aumenta em função do tempo. A variação espectral pode ser observada na Fig.III.4. Absorbância 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 10s min 1min10 1min20 1min30 1min40 1min50 2min 2min10 2min20 2min30 2min40 15min 0,2 0, λ (nm) Figura III.4. Espectros de absorção da TPP em clorofórmio em função do tempo.

21 53 A figura III.4 mostra a variação espectral da TPP em clorofórmio em função do tempo indicando a existência de um ponto isosbéstico bem definido em 435 nm e que após 15 minutos a banda Soret mostra uma drástica redução de sua intensidade, e que a espécie predominante é a que apresenta absorção em 445 nm. A análise da região das bandas Q (figura III.5) revela por sua vez uma característica importante, de que as bandas Q y (1,0) e Q y (0,0) não apresentam deslocamentos de seus máximos de absorção (os máximos em 515 e 550 nm, são mantidos) e que a intensidade de absorção diminui em função do tempo. A banda Q x (1,0) sofre um deslocamento batocrômico (590 nm para 600 nm) ocorrendo um aumento gradual na intensidade de absorção, porém um aumento não muito pronunciado. Finalmente, e talvez o fato mais importante, a banda Q x (0,0) não apresenta um deslocamento significativo de seu máximo de absorção (658 nm), porém ocorre um aumento pronunciado da intensidade de absorção em função do tempo. Absorbância 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 10s min 1min10 1min20 1min30 1min40 1min50 2min 2min10 2min20 2min30 2min40 15min 0,02 0, λ (nm) Figura III.5. Espectros de absorção na região das bandas Q da TPP em clorofórmio em função do tempo. fato de que ainda são observadas quatro bandas Q, revela que não ocorre a protonação do macrociclo porfirínico, mas que existe outro processo em solução. A protonação dos nitrogênios pirrólicos da base livre da TPP implica na mudança de simetria de D 2h para D 4h, logo é esperado não só o deslocamento da banda Soret como também a redução do número de bandas Q, de quatro para duas bandas 22. fato da existência de quatro bandas Q, associado à presença de uma banda Q x (0,0) com maior absortividade molar que as demais é um indicativo de um processo de redução nos

22 54 pirróis, como a formação de um clorin 22 coloração verde). (que normalmente também apresenta a H H H H H H Figura III. 6 Estrutura da clorin TPP Este mesmo tipo de comportamento espectral foi observado em diclorometano, sendo que a conversão é aparentemente mais eficiente, uma vez que como pode ser observado nas figuras III.7 e III.8 a variação espectral obtida após 2,5 minutos não difere apreciavelmente do espectro de absorção obtido após 15 minutos, e que o desaparecimento da banda Soret é quase completo após 15 minutos. espectro na região das bandas Q é mais definido que no caso dos espectros obtidos em clorofórmio sendo possível observar um ponto isosbéstico em 590 nm (figura III.8). Absorbância 2,7 10 seg 20 seg 30 seg 2,4 40 seg 50 seg 2,1 1 min 1 min 10 s 1 min 20 s 1,8 1 min 30 s 1 min 40 s 1,5 1 min 50 s 2 min 2 min 10 s 1,2 2 min 20 s 2 min 30 s 2 min 40 s 0,9 15 min 0,6 0,3 0, λ (nm) Figura III.7. Espectros de absorção da TPP em diclorometano em função do tempo.

23 55 Absorbância 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 10 seg 20 seg 30 seg 40 seg 50 seg 1 min 1 min 10 s 1 min 20 s 1 min 30 s 1 min 40 s 1 min 50 s 2 min 2 min 10 s 2 min 20 s 2 min 30 s 2 min 40 s 15 min 0,05 0, λ (nm) Figura III.8. Espectros de absorção na região das bandas Q da TPP em diclorometano em função do tempo. A conversão espectral também se mostrou dependente da presença de luz sendo que amostras recém preparadas deixadas no escuro, revelaram uma baixa taxa de conversão quando registrado o primeiro espectro, sendo que à medida que espectros sucessivos são registrados observa-se novamente a variação espectral. 1,8 1,6 1,4 0 s 30 s 1 min 1 min 30 s 2 min 2 min 30 s 3 min 3 min 30 s Absorbância 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, λ (nm) Figura III.9. Espectros de absorção da TPP em diclorometano após 15 minutos da preparação da solução mantida ao abrigo de luz (linha preta). s outros espectros foram registrados em tempos regulares como indicado na figura.

24 56 Provavelmente a pequena variação espectral observada após 15 minutos da amostra mantida no escuro, é devida a ação fotoquímica decorrente da incidência de luz no momento de registrar o espectro de absorção, uma vez que o sistema diode array apresenta uma energia de incidência de luz relativamente intensa fornecida pelo pulso das lâmpadas de deutério e tungstênio. Este fato pôde ser comprovado analisando a variação espectral obtida em amostras recém preparadas deixadas sobre a bancada em contato com luz ambiente por 15 minutos que apresentaram uma maior taxa de conversão que a deixada ao abrigo de luz, porém menor que as amostras às quais foram registrados espectros em intervalos sucessivos. Portanto, os registros de 10 em 10 segundos correspondem a irradiações sucessivas e evidenciam que um processo fotoquímico encontra-se associado à transformação da TPP. Transformações também ocorrem em tetracloreto de carbono, porém não é observada uma diminuição significativa da banda Soret na medida em que aumenta a intensidade da banda em 445 nm (figura III.10). 2,1 1,8 Absorbância 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 0, λ (nm) Figura III.10. Espectros de absorção da TPP em tetracloreto de carbono em função do tempo, medidas feitas a cada 10 segundos. Para tornar a descrição e a discussão dos resultados deste tópico mais direta, abaixo são apresentadas outras informações relevantes: a) A utilização de solventes purificados pelos diversos métodos mencionados ou diretamente das fontes comerciais não altera de forma significativa os resultados previamente mencionados.

25 57 b) Resultados similares foram obtidos com a TPP sintetizada em nosso laboratório ou obtida de fontes comerciais. c) Amostras de H 2 PTriPP apresentam um comportamento similar ao apresentado pela TPP. pela luz 23 : Abaixo são mostradas algumas reações de decomposição do clorofórmio iniciadas (i) CHCl 3 (hν) Cl + CHCl 2 (ii) Cl + CHCl 3 HCl + CCl 3 (iii) CHCl 2 + CHCl 3 CH 2 Cl 2 + CCl 3 a presença de oxigênio o radical triclorometil reage formando peróxidos como representado abaixo 23 : (iv) CCl CCl 3 (v) CCl 3 + CHCl 3 CCl 3 H + CCl 3 Algumas particularidades das reações mostradas acima são que: a) A etapa inicial da decomposição do clorofórmio, representada em (i) ocorre apenas com irradiação com luz ultravioleta abaixo de 260 nm. b) A decomposição é uma seqüência em cadeia, uma vez que, os produtos radicalares formados na etapa fotoquímica inicial (i), Cl e CHCl 2 reagem posteriormente com o clorofórmio, levando a sua decomposição em outros produtos. c) A etapa (ii) mostra que existe a formação de HCl. d) Um esquema similar de reações iniciadas pela luz ocorre para o diclorometano. Uma correlação entre os dados espectrais apresentados pela TPP e a seqüência de reações mostrada acima para a decomposição do clorofórmio não é simples e direta. A decomposição do solvente (clorofórmio/diclorometano) durante a realização dos espectros sucessivos da TPP, poderia ser justificada pela incidência de luz ultravioleta

26 58 proveniente da lâmpada de deutério. Uma vez iniciada a decomposição do solvente, uma série de reações pode ocorrer com a TPP em solução (vide abaixo). Entretanto, as variações espectrais da TPP são observadas mesmo quando as amostras são deixadas sob luz ambiente onde a incidência de luz UV (<260 nm) é praticamente inexistente. Logo, parece que de alguma forma a TPP deve estar sensibilizando o processo de decomposição dos solventes halogenados com luz na região do visível. Como já mencionado acima as características espectrais na região das bandas Q, em particular a existência de uma banda Q x (0,0) de absortividade molar maior que as demais bandas Q, são características da formação de um clorin, que poderia estar sendo gerado pelo radical triclorometil que pode atuar como redutor 23,24. A maior parte dos estudos nos quais são reportadas as características espectrais dos clorins fica restrita à região das bandas Q, entretanto em um dos primeiros estudos do isolamento de clorin TPP, Dorough 25 apresenta o espectro total UV-Vis, onde pôde ser constatado que a posição da banda Soret não muda significativamente em relação à posição encontrada na TPP (420 nm). Portanto, a banda centrada em 445 nm observada nos espectros de absorção utilizando solventes clorados não deve estar associada à formação de clorin TPP, mas sim a uma outra espécie. Amostras de TPP em solventes clorados ao serem rotoevaporadas, resultaram em um sólido verde mantendo, portanto, a cor apresentada em solução. A redissolução deste sólido em solventes não clorados como tolueno ou benzeno mostraram que a solução apresenta uma coloração violeta e registros dos espectros UV-Vis destas soluções revelaram o perfil espectral esperado para a TPP, mesmo sendo registrados espectros sucessivos como indicado anteriormente para os solventes halogenados (Fig.III.11). 2,4 2,1 1,8 Absorbância 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 0, λ (nm) Figura III.11. Espectro de absorção da TPP em benzeno obtido da rotoevaporação de solução de TPP em CHCl 3 previamente submetidas à luz. s espectros sucessivos em benzeno são coincidentes. As linhas indicadas (1 a 5) encontram-se sobrepostas no espectro e equivalem a espectros registrados de 30 em 30 segundos.

27 59 A regeneração do espectro esperado para a TPP em benzeno após a simples rotoevaporação do CHCl 3 indica que uma espécie de redução como o clorin não deve estar efetivamente sendo formada. A transformação de uma porfirina em um clorin não pode ser considerada como uma transformação reversível, sendo que a conversão de um clorin na respectiva porfirina só ocorre em condições especiais. Caso um clorin fosse efetivamente formado nos solventes halogenados, o perfil espectral desta espécie deveria ser mantido em benzeno ou tolueno. conjunto de resultados descritos acima são à princípio contraditórios em relação a espécie que se forma nos solventes halogenados e poder-se-ia especular sobre a eventual formação de um aduto entre um dos produtos de decomposição do solvente (uma espécie eletrofílica) e a TPP, aduto este que não seria estável quando se elimina o solvente halogenado e se coloca o sólido em benzeno/tolueno. Entretanto, espectros UV-Vis de alíquotas de soluções de TPP em clorofórmio expostas à luz adicionadas à cubetas contendo benzeno, ainda mostram a existência da banda em 445 nm e a banda Q x (0,0) de maior intensidade na região das bandas Q, que persistem em função do tempo. Solventes halogenados são comumente utilizados no estudo da TPP e vários de seus derivados, sendo que não temos conhecimento do relato de fenômenos similares para estes compostos. Encontramos apenas um único estudo no qual existem algumas evidências de que a octaetilporfirina é protonada e forma-se o respectivo florin em clorofórmio ou diclorometano na presença de luz 26. As condições experimentais nas quais ocorrem estes fenômenos, entretanto, diferem de forma significativa das condições de nossos estudos: a) A protonação e a possível formação de florin só ocorrem na presença de grandes quantidades de p-benzoquinonas halogenadas (fluoranil, cloranil, bromanil). b) Transformações apreciáveis são obtidas após longos períodos de irradiação (ao menos 1 hora), sob ação de uma fonte externa de luz. este estudo envolvendo a octaetilporfirina (figura III.12), a decomposição dos solventes halogenados é atribuída a uma reação do estado triplete da p-benzoquinona halogenada com o solvente, sendo que tentativas de isolamento do respectivo octaetilflorin não foram bem sucedidas sendo obtido o correspondente produto de abertura de anel, a octaetilbilindiona.

28 60 H H H +H H H H EP EP-Florin X X X X X= F, Cl, Br Figura III.12. Estruturas da octaetilporfirina (EP), octaetilflorin e das p-benzoquinonas halogenadas. Este comportamento inesperado inicialmente constatado durante os procedimentos cromatográficos da separação da H 2 PTriPP, resultou em uma grande quantidade de trabalho adicional, uma vez que o comportamento em coluna sugeria que além dos produtos esperados outros compostos se apresentavam na mistura a ser separada. Mesmo para frações que eram recolhidas das colunas cromatográficas de uma banda bem definida, de cor púrpura e com R f condizente com o esperado para a TPP ou H 2 PTriPP, ao serem aplicadas em placas de CCD, originavam mais de uma banda, o que era interpretado como uma fração que não havia sido efetivamente separada. Isto levou a uma purificação exaustiva e desnecessária dos solventes CHCl 3 e CH 2 Cl 2, assim como da fase estacionária, tendo sido testados materiais de diversas procedências. Antes da constatação de que após a rotoevaporação do solvente halogenado a porfirina obtida era a esperada, foram realizados procedimentos cromatográficos nos quais se evitou o emprego de CHCl 3 /CH 2 Cl 2 utilizando misturas benzeno:metanol ou tolueno:metanol, em que além do fato da separação ser mais trabalhosa (as bandas se desenvolvem lentamente, ocorrendo posteriormente o alargamento da banda), recorre na manipulação prolongada e em maior quantidade de solventes potencialmente mais tóxicos. Portanto, considerando todo o trabalho envolvido na separação e na tentativa de entender este comportamento inesperado, foi consumida uma grande quantidade de tempo que prejudicou o andamento do projeto, pois tratava-se da porfirina funcionalizada necessária para a reação com as bipiridinas. Apesar destes inconvenientes, os resultados descritos sugerem uma possível aplicação da TPP e/ou outros derivados porfirínicos, seja na detecção ou na possível decomposição de solventes clorados, com implicações importantes em questões ambientais. Pretendemos em momento oportuno continuar estes estudos com o intuito de esclarecer os processos que levam às alterações espectroscópicas descritas para a TPP

29 61 em solventes halogenados. Estes resultados também são indicativos das possíveis causas da falta de reprodutibilidade em muitos sistemas porfirínicos descritos na literatura. A H2PTriPP obtida na separação cromatográfica foi recristalizada de soluções de metanol. precipitado foi isolado, seco em Abderhalden e caracterizado por análise elementar (Calculado: C81,6;H5,1;10,8 Encontrado: C81,99;H5,18;10,23) e RM, sendo obtido o perfil esperado para os sinais de todos os prótons da molécula (Fig.III.13). d d d c c b b d d d c c b b a e H f h h H 2 H g e f a b b c c d d d CHCl 3 b d TMS c a e f g H 2 h (ppm) Figura III.13. Espectro de H RM da H 2 PTriPP em CDCl 3.

30 62 III.1.2 Síntese de [5-(p-hidroxifenil)-10,15,20-tritolil)]porfirina (HPTriTP) Uma vez que estávamos encontrando dificuldades na obtenção da H 2 PTriPP, optamos obter neste ínterim, um outro derivado porfirínico mono-substituído com um grupo funcional hidroxila. grupo hidroxila, assim como o grupo amino, reage com cloretos de ácido e haletos de alquila, originando ésteres e éteres respectivamente. A HPTriTP foi obtida pela reação de condensação entre pirrol e aldeídos substituídos como indicado esquematicamente abaixo. CH 3 H H C C CH 3 H H 3 C H H H CH 3 Figura III.14. Reação entre pirrol e aldeídos substituídos na formação da HPTriTP. Apesar da estequiometria utilizada ser a que leva à formação do produto porfirínico mono-hidroxilado (HPTriTP), formam-se no meio reacional uma série de outras porfirinas como ilustrado na Fig.III.15. R 1 R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = CH 3 R 4 H R 2 R 1 = R 2 = CH 3 ; R 3 = R 4 = H R 1 = R 3 = CH 3 ; R 2 = R 4 = H H R 1 = R 2 = R 3 = CH 3 ; R 4 = H R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = H R 3 Figura III.15. Possíveis produtos porfirínicos formados na reação de condensação entre pirrol, p-hidroxobenzaldeído e p-tolualdeído.

31 63 Estas reações de condensação produzem também produtos de polimerização e produtos cíclicos porfirínicos não totalmente oxidados (clorins, florins etc.), levando a um baixo rendimento do produto desejado. A HPTriTP foi obtida com rendimentos da ordem de 7% após separação cromatográfica, rendimentos estes que podem ser considerados bons para este tipo de reação de obtenção de porfirinas assimétricas por condensação entre pirrol e aldeídos. A separação cromatográfica da HPTriTP é dificultada pela baixa solubilidade da amostra que é isolada do piche que se forma na reação, sendo que o primeiro produto que elue da coluna é a tetra-tolilporfirina (TTP), e a segunda fração a HPTriTP e no topo da coluna ficam retidos os outros produtos. bserva-se que esta fração de HPTriTP ainda contém TTP, sendo então recromatografada até ser obtida sem contaminações de TTP. Diferentemente do que foi descrito para a separação da H 2 PTriPP, não foi observada uma quantidade apreciável de material esverdeado na medida em que as bandas se desenvolveram na coluna. Apenas na porção final das bandas, quando o material já se apresenta bastante diluído, notou-se o desenvolvimento de um final de banda de cor verde. Ao serem recolhidas estas frações apresentaram a cor violeta esperada. Caracterização do material obtido dos procedimentos cromatográficos, mostrou-se condizente com a análise elementar (Calculado: C82,81;H5,4;8,22 Encontrado: C82,96;H5,49;8,28) e como reportado 4 para as atribuições dos prótons no espectro de H-RM (Fig. III.16). próton do grupo fenólico, como esperado, não é observado de forma inequívoca, devido ao rápido fenômeno de troca protônica 27, sendo o sinal mais provável deste próton o assinalado na Figura III.16 em 5,3 ppm.

32 64 d CH 3 c c b b d H 3 C c c b b a a a a H b c a H a b c a a e H f CH 3 d H 2 TMS a d CHCl 3 b c e f (ppm) Figura III.16. Espectro de H-RM da HPTriPP em CDCl 3. III.1.3 Síntese de porfirinas com o espaçador bromoacetila. A partir da obtenção da H 2 PTriPP e da HPTriTP, realizamos a síntese dos derivados porfirínicos com um espaçador bromoacetila. Estes derivados foram

33 65 sintetizados uma vez que representam uma alternativa adicional para a obtenção de bisporfirinas ligadas à unidades bipiridínicas. Para inserir este espaçador utilizamos o brometo de bromoacetila. Este reagente é interessante, uma vez que o grupo bromo ligado diretamente à carbonila é muito mais reativo do que o bromo ligado a um grupo alquila. Portanto, ao reagir este composto com aminas ou álcoois formam-se as respectivas amidas e ésteres, permanecendo a função bromo-alquila inalterada. Isto permite a utilização posterior do grupo bromo-alquila em reações de substituição nucleofílica. R H 2 + Br C CH 2 Br R H C CH 2 Br + HBr R H + Br C CH 2 Br R C CH 2 Br + HBr Figura III.17. Reações do brometo de bromoacetila com os grupos amina e álcool originando respectivamente amidas e ésteres. Após purificação em coluna foi obtido um rendimento de 80%, que pode ser considerado bom, levando-se em consideração que uma parte da amostra fica retida no topo da coluna e que são necessárias etapas de lavagem e extração dos produtos após a reação. espectro de ressonância de prótons é similar ao das porfirinas precursoras com exceção do aparecimento do sinal dos prótons do grupo CH 2 ligado a um elemento eletronegativo, com um sinal característico em 4,2 ppm. III.2 SÍTESE DAS BIPIRIDIAS FUCIALIZADAS Uma das estratégias para a obtenção de bisporfirinas unidas por uma unidade de bipiridina é a formação de ligações amídicas. Uma reação clássica que origina ligações do tipo amida é a reação entre uma função amina e a função cloreto de ácido. ptamos então obter a unidade de 2-2 -bipiridina funcionalizada nas posições 4 e 4 com grupos cloreto de ácido à partir do respectivo ácido carboxílico. Abaixo é descrita a obtenção das 2-2 bipiridinas funcionalizadas nas posições 4-4 com os grupos ácido carboxílico e cloreto de ácido.

34 66 III.2.1 Síntese da DACBipy Inicialmente foi sintetizado o ácido 2,2 -bipiridina-4,4 -dicarboxílico (DCABipy), pela reação de oxidação dos grupos metila da 4,4 -dimetil-2,2 -bipiridina (DMBipy) utilizando permanganato de potássio 6. A reação é indicada esquematicamente abaixo: H 3 C CH 3 HC CH KMn 4 Trata-se de um método conveniente uma vez que a maior parte do produto formado é do diácido, sendo este facilmente separado do meio reacional devido a sua baixa solubilidade em água em ph neutro ou ligeiramente ácido. A reação de obtenção da bipiridina diácido carboxílico também foi realizada utilizando dicromato de potássio como agente oxidante 7 ao invés de permanganato. As vantagens deste último método são os maiores rendimentos encontrados, sendo da ordem de 70% e 90% utilizando permanganato e dicromato respectivamente, e a maior facilidade na eliminação do agente oxidante após a reação. btido o diácido este foi convertido no respectivo cloreto de ácido pela reação com cloreto de tionila: HC CH ClC CCl SCl 2 s testes de reatividade inicialmente realizados entre o derivado dicloreto de ácido com a H 2 PTriPP, entretanto, não apresentaram resultados satisfatórios (vide item específico) o que nos levou a busca de rotas alternativas para realizar a ligação entre as unidades de porfirina e de bipiridina. Uma vez que havíamos obtido o diácido carboxílico da bipiridina (DCABipy) com bons rendimentos e de forma reprodutível optamos em utilizá-lo como precursor para a obtenção de uma série de bipiridinas funcionalizadas. É importante notar que no esquema da Fig. III.18, após a conversão do ácido no correspondente éster são formados álcoois, haletos de alquila e aminas

35 67 H 3 C CH 3 HC CH EtC CEt KMn 4 EtH (ou K 2 Cr 2 7 ) EtC CEt HCH 2 CH 2 H BrCH 2 CH 2 Br abh 4 HBr BrCH 2 CH 2 Br K CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 H 2 CH 2 CH 2 H 2 H 2 H 2 Figura III.18. Representação de uma série de transformações dos grupos funcionais nas posições 4-4 da 2,2 -bipiridina. Esta rota sintética é interessante, pois as funcionalizações obtidas nas bipiridinas permitem a reação não só com a H 2 PTriPP, mas também com os outros derivados porfirínicos que foram obtidos neste projeto. Abaixo são indicadas as possibilidades de reação entre os derivados funcionalizados das bipiridinas e as porfirinas, por uma questão de simplificação apenas serão indicadas as reações dos grupos funcionais sem a reprodução da estrutura completa das moléculas envolvidas:

36 68 a) HCH 2 CH 2 H DHyMBipy Formação de um éter com a BrAcHPTriPP ou a BrAcPTriPP: R CH 2 H + Br CH 2 R' R CH 2 CH 2 R' + HBr DHyMBipy BrAcPTriPP ou BrAcHTriPP b) BrCH 2 CH 2 Br DBMBipy i) alquilação da amina da H 2 PTriPP: R CH 2 Br + H 2 R' R CH 2 H R' + HBr DBMBipy H 2 PTriPP ii) formação de um éter aromático com a HPTriTP: R CH 2 Br DBMBipy H R' R CH 2 R' + + HBr HPTriTP

37 69 c) H 2 CH 2 CH 2 H 2 DAMBipy i- alquilação da amina da DAMBipy: R CH 2 H 2 + Br CH 2 R' R CH 2 H CH 2 R' + HBr DAMBipy BrAcPTriPP ou BrAcHTriPP ii- substituição nucleofílica do flúor na posição para de uma (pentafluor-fenil) porfirina (PFPP) pelo grupo amino da DAMBipy: F F F F R CH 2 H 2 + F R' R CH 2 H R' + HF DAMBipy F PFPP F F F d) EtC CEt DEEBipy Mono funcionalização da bipiridina utilizando o derivado etil-éster i- hidrólise seletiva da DEEBipy: CH 3 CH 2 C C CH 2 CH 3 H C C CH 2 CH 3 KH/ETH

38 70 ii- transformação do grupo carboxilato da ETCaCaBipy no respectivo cloreto de ácido: CH 3 CH 2 C C H CH 3 CH 2 C C Cl PCl 5 EtCaCaBipy EtCaAcBipy A seguir serão descritos aspectos da obtenção destas bipiridinas, sendo a discussão baseada nas referências 28,29,30 III.2.2 Síntese da DEEBipy A conversão dos ácidos carboxílicos nos respectivos ésteres pode ser obtida através da reação com um álcool em meio acidificado. A reação é representada abaixo: HC CH CH 3 CH 2 C C CH 2 CH 3 + 2CH 3 CH 2 H + 2H 2 A esterificação é uma reação de equilíbrio e como além do éster também é formada água, o etanol utilizado foi exaustivamente seco e utilizado em excesso de forma a deslocar o equilíbrio no sentido da formação do produto. Após o término da reação (estabelecimento da condição de equilíbrio), a adição de excesso de água origina a precipitação das bipiridinas. ajuste do ph em 8 garante a neutralização do ácido sulfúrico e a dissolução da bipiridina diácido carboxílico que não reagiu, ou eventualmente o produto mono-esterificado. Finalmente o diéster é extraído com diclorometano obtendo-se um rendimento de 70%. A formação do dietilester-bipiridina foi confirmada por análise elementar e pelo espectro de RM.

39 71 CH 3 CH 2 C e C d c CH 2 CH 3 a b a b e c d TMS CHCl (ppm) Figura III.19. Espectro H-RM da DEEBipy em CDCl 3. III.2.3 Síntese da DHyMBipy A dihidroximetil-bipiridina foi obtida pela redução do diéster utilizando como redutor abh 4. A redução direta dos ácidos aos correspondentes álcoois também pode ser realizada, e é mais eficiente do que a dos ésteres, porém neste caso, devido à baixa solubilidade da DCABipy a redução à partir do éster torna a reação mais favorável. A utilização do abh 4 neste caso também é conveniente, uma vez que este agente redutor não reduz as ligações duplas carbono-carbono mesmo quando estas encontram-se conjugadas ao grupo carbonila, o que preserva a integridade do anel da bipiridina. A adição de solução de cloreto de amônio, resulta um meio de ph aproximadamente 4, o que decompõem o excesso de borohidreto e auxilia na protonação do alcóxido intermediário resultando na formação do álcool. s rendimentos obtidos (53%) foram consideravelmente menores que os reportados 11 de cerca de 80%. A formação da dihidroximetil-bipiridina foi confirmada pelo espectro de RM.

40 72 HCH 2 b CH 2 H a c d MeH a d b c MeH (ppm) Figura III.20. Espectro H-RM da DHyMBipy em CH 3 D. Pode ser observado no espectro RM da figura acima a presença dos sinais dos prótons do solvente, sendo que devido à troca de prótons, os sinais do grupo metila do CH 3 D aparecem como um singlete em 4,85 ppm e o multipleto em aproximadamente 3,3 ppm corresponde ao sinal do próton alcoólico resultante da troca com os prótons alcoólicos da DHyMBip e/ou resíduos de umidade presentes no próprio solvente. Também

41 73 deve ser levado em consideração que segundo Della Ciana 8 a DHyMBipy apresenta moléculas associadas de metanol (moléculas de metanol de cristalização), que podem ser removidas por sublimação, purificação esta que não foi realizada no presente trabalho, pois em princípio, estas moléculas de metanol de associação não devem interferir nos processos subseqüentes da utilização da DHyMBipy. s dados de análise elementar confirmaram a presença do metanol de cristalização. III.2.4 Síntese da DBMBipy Para a obtenção do derivado dibromado da bipiridina foram utilizados dois métodos. Inicialmente como dispúnhamos da 4,4 -dimetil 2,2 -bipiridina (DMBipy) obtida de fonte comercial, decidimos realizar a reação de bromação radicalar dos substituintes metila utilizando BS (-Bromosuccinimida), segundo o procedimento descrito por Meyer 10, no qual o iniciador radicalar é a azobis(isobutironitrila). H 3 C CH 3 Br BrCH 2 CH 2 Br Análise do sólido obtido nesta reação mostrou que o sólido é essencialmente constituído do material de partida, sem ter ocorrido a bromação efetiva dos grupos metílicos. Como as reações da BS são extremamente dependentes do iniciador radicalar e são favorecidas pela incidência de luz, realizamos esta reação novamente, porém na presença de peróxido de benzoila que é um iniciador radicalar mais eficiente e luz. este caso ocorreu a liberação do bromo da BS, uma vez que foi observada a presença succinimida, que é menos densa que o tetracloreto de carbono após cerca de 4 horas de reação. Análise RM mostra que o produto foi obtido, entretanto o rendimento da reação foi de apenas 7%. Portanto, considerando a manipulação do iniciador radicalar (peróxido de benzoila) que é perigosa e todos os cuidados necessários na ausência de umidade no solvente e nos reagentes, este método não se mostrou conveniente na preparação do composto dibromado.

42 74 Utilizamos então a reação da dihidroximetil-bipiridina com ácido bromídrico. HCH 2 CH 2 H BrCH 2 CH 2 Br HBr + 2H 2 Trata-se de uma reação de substituição nucleofílica alifática catalisada por ácido. A presença de ácido sulfúrico no meio reacional auxilia a protonação do álcool (i), formando um intermediário H 2 + (ii), que é um grupo de saída muito mais efetivo que o grupo H -. Como é liberada água (ii) nesta reação de substituição, o ácido sulfúrico também auxilia este processo pelas suas características desidratantes. Provavelmente, trata-se de uma reação S2, uma vez que a DHyMBipy é um álcool primário, logo devendo o cátion carbônio apresentar uma estabilização reduzida desfavorecendo um mecanismo S1. Simplificadamente temos: i- R H + H + + R H 2 ii- + Br - δ - δ + + R H 2 [Br R H 2 ] R Br + H 2 produto dibromado foi obtido com um redimento de 65% inferior ao relatado na literatura (87%) 11. menor rendimento é devido ao fato de que não recuperamos uma porção anterior do produto no filtrado por extração com acetato de etila. Preferimos optar por trabalhar apenas com o precipitado inicialmente obtido que deve ser mais puro que o recuperado do filtrado. utro aspecto que deve ser responsável pelos menores rendimentos (não só nesta síntese como nas demais), é que os trabalhos relatados na literatura realizam as sínteses na escala de gramas (às vezes dezenas de gramas) e em nosso caso na escala de miligramas, logo a manipulação geral fica dificultada e maior atenção nos procedimentos é requerida para evitar perdas. espectro de RM obtido do sólido isolado confirma a obtenção do produto, entretanto, como pode ser observado na Fig. 21, além dos picos esperados para o composto e do solvente, também encontra-se um pico de um singleto em 4,85 ppm, idêntico ao observado no espectro de RM da DHyMBipy e característico dos prótons metílicos do MeH.

43 75 Este singleto em 4,85 ppm, aparece com uma intensidade consideravelmente mais baixa que no espectro da DHyMBipy, logo deve tratar-se de alguma contaminação de MeH. a Br H2 C b b Br CH 2 a c d d c a CHCl 3 b MeH TMS d c H (ppm) Figura III.21. Espectro HRM da DBMBipy em CD 3 Cl 3.

44 76 III.2.5 Síntese da DPhatMBiPy e DAMBipy A preparação de aminas primárias à partir de haletos de alquila, também conhecida como reação de Gabriel 31, é um método geral de sínteses de aminas amplamente utilizado. Este método é baseado na formação de uma -alquilftalimida (i) e posterior hidrólise da ftalimida -alquilada, ou reação com hidrazina (ii) (desproteção de Ing- Mansk) 32. os esquemas indicados abaixo, por simplificação, apenas um dos anéis piridínicos da 2,2 -bipiridina é mostrado: CH 2 Br CH 2 (i) + - K + + K + Br - A reação (i) é uma reação de substituição nucleofílica, sendo o ânion da ftalimida um excelente agente nucleofílico. Após a alquilação, a ftalimida já não apresenta propriedades nucleofílicas, e então o aduto formado pode ser hidrolizado ou reagir com hidrazina. A reação com a hidrazina 32 é mais eficiente que a hidrólise, sendo então produzidas a amina e a ftalohidrazida como representado em (ii): (ii) CH 2 CH 2 H 2 + H 2 H 2 + H H Apesar de ser um método conveniente para a obtenção de aminas primárias e utilizado na obtenção de algumas 2,2 -bipiridinas mono-funcionalizadas na posição 4 com grupamentos amina 13, tivemos problemas nestas etapas da conversão da DBMBipy na respectiva amina. A reação da DBMBipy com a ftalimida de potássio resultou em um sólido de baixa solubilidade na maior parte dos solventes, inclusive em clorofórmio, onde em princípio este composto deveria ser solúvel. Devido à baixa solubilidade não conseguimos obter um espectro de RM satisfatório. A menor solubilidade pode estar associada: a) a presença de dois grupos ftalimidil na estrutura da bipiridina, b) nas bipiridinas mono-funcionalizadas, a amina primária é ligada a um grupo alquílico longo

45 77 (4-6 carbonos) 12,13. Estas diferenças, ou seja, a presença de duas ftalimidas na molécula e conectores metila ao invés de butila ou hexila, podem ter originado em nosso caso um produto com solubilidade diferente da esperada. Apesar deste sólido não estar devidamente caracterizado, realizamos a reação de desproteção da ftalimida com a hidrazina, sendo obtido um material oleoso como esperado para a amina. Análise de RM mostra que a diamina provavelmente foi obtida, porém na presença de impurezas. Como os compostos não foram devidamente caracterizados, na parte experimental não constam os rendimentos de reação obtidos. III.2.6 Reações de mono-funcionalização utilizando a DEEbipy Uma outra perspectiva dentro do desenvolvimento deste projeto é a obtenção de derivados mono-funcionalizados das bipiridinas. Estes derivados mono-funcionalizados das bipiridinas são úteis, pois à partir deles é viabilizada a obtenção de bipiridinas contendo apenas uma porfirina que se constitui em um modelo comparativo em relação às bipiridinas bisfuncionalizadas. A síntese de 2-2 bipiridinas mono-funcionalizadas com grupos cloreto de ácido pode ser realizada pela oxidação seletiva da DMBipy utilizando oxido de selênio 33, seguida da reação com cloreto de tionila resultando no mono-cloreto de ácido, conforme representado abaixo: CH 3 CH 3 Se 2 CH 3 C H SCl 2 CH 3 C Cl Testes iniciais da oxidação da DMBipy com Se 2 mostraram que forma-se selênio metálico finamente dividido que persiste no material orgânico, mesmo com tratamento em celite, e que os rendimentos são relativamente baixos (obs: estes testes não foram descritos na Parte Experimental). Uma pesquisa na literatura mais minuciosa revelou a possibilidade de obtenção de bipiridinas mono-funcionalizadas com cloretos de ácido tendo como material de partida os respectivos ésteres 17,18. Uma vez que obtivemos os di-ésteres com bons rendimentos, através de sínteses reprodutivas, optamos por este material de partida na obtenção dos derivados mono-funcionalizados.

46 78 As reações de mono-funcionalização foram desenvolvidas por Vögtle para 2,2 bipiridinas di-substituídas com grupos etilcarboxilato (etil-éster) nas posições 5,5. Estas reações são baseadas na funcionalização seletiva baseada na estequiometria utilizada na reação, o que de certa forma é uma surpresa já que, em princípio, esperar-se-ia um processo estatístico, considerando que a etapa inicial corresponde à hidrólise da função éster em meio básico contendo o íon hidróxido. CH 3 CH 2 C C CH 2 CH 3 H C C CH 2 CH 3 KH/ETH btivemos bons resultados para a hidrólise seletiva na posição 4 da DEEBipy, com rendimentos da ordem de 80%. Uma vez obtido o mono-ácido este foi convertido no respectivo cloreto de ácido pela reação com PCl 5 : CH 3 CH 2 C C H CH 3 CH 2 C C Cl PCl 5 EtCaCaBipy EtCaAcBipy esta etapa, os rendimentos foram menores (53%), do que os reportados para o isômero na posição 5 (aprox. 80%). Tanto para a EtCa-CaBipy como para a EtCaAcBipy foram obtidos espectros de RM condizentes com as estruturas dos compostos. III.3 REAÇÕES PARA BTEÇÃ DAS BISPRFIRIAS-BIPIRIDIAS Seguindo nossa proposição inicial da obtenção dos adutos porfirina-bipiridina, foram feitos testes de reatividade entre a H 2 PTriPP e a DACBipy. A reação entre os grupos funcionais amina e cloreto de ácido, origina uma ligação amida, sendo liberado HCl no meio reacional. A reação é representada a seguir:

47 79 ClC CCl 2Porf H 2 + Porf H C C H Porf + 2 HCl este tipo de reação normalmente são utilizadas bases em quantidades estequiométricas de forma a neutralizar o ácido (HCl) à medida que este é liberado no meio reacional, favorecendo o deslocamento da reação no sentido da formação dos produtos. Realizamos inicialmente a reação em diclorometano e utilizamos carbonato de sódio como base no meio reacional. o procedimento de extração dos produtos do meio reacional após lavagem com água, observou-se um comportamento atípico, ou seja, ao invés de duas fases (orgânica e aquosa) foram obtidas três fases: uma fase orgânica bem definida (diclorometano), uma fase oleosa turva, e a água. A análise cromatográfica (CCD) mostrou que a fase orgânica é constituída pela H 2 PTriPP que não reagiu, a fase oleosa intermediária é formada também pela H 2 PTriPP, por um produto que praticamente não corre a placa e aparentemente por um outro produto que se forma em pequena quantidade com R f menor que a H 2 PTriPP (Fig. III.22). Figura III.22. Placa cromatográfica de sílica (eluente: 5% de metanol em clorofórmio) da fase oleosa obtida na extração da reação da H 2 PTriPP com a DACBipy. A primeira aplicação corresponde à H 2 PTriPP e a segunda da fase oleosa. s círculos azuis e verdes indicam respectivamente a H 2 PTriPP que não reagiu e o produto da reação que fica retido, enquanto o círculo branco mostra um outro possível produto de reação com menor R f que a H 2 PTriPP.

48 80 Com o intuito de analisar o produto que fica retido na placa cromatográfica a fase oleosa foi aplica em placas CCD qualitativas, sendo possível separar a H 2 PTriPP que não reagiu e isolar o produto retido em quantidade suficiente para a obtenção de espectros UV-Vis. A extração da mancha correspondentes aos produtos de reação que ficam fortemente retidos na placa não é obtida de forma satisfatória com solventes como diclorometano, clorofórmio, acetonitrila, assim como com misturas destes solventes com álcoois, indicando uma forte retenção. Conseguimos extrair o produto em DMF e ácido acético à quente. Espectros de absorção foram realizados em DMF, e uma análise da absorção na região de absorção π-π * dos grupos bipiridínicos ( nm) revela que existe um aumento na absortividade molar (ε) nesta região comparativamente a da H 2 PTriPP indicando que ocorreu uma incorporação do resíduo bipiridínico neste produto. Entretanto, o aumento na absortividade molar corresponde, em princípio, à formação de bipiridina mono substituída com apenas um grupo porfirínico e uma análise mais criteriosa fica dificultada devido à absorção competitiva das duas espécies nesta região espectral. fato da H 2 PTriPP ser encontrada na fase de diclorometano e também na fase oleosa em quantidades apreciáveis como revelado pelas placas de CCD, é um indicativo de que a reação não ocorreu de forma completa uma vez que os excessos molares da porfirina foram de apenas 5%, o que não justifica a quantidade encontrada sem reagir. Alguns aspectos podem estar contribuindo para que não ocorra uma substituição completa na unidade de bipiridina: a) não foi observada uma solubilidade apreciável da bipiridina cloreto de ácido em diclorometano na presença da porfirina; b) o carbonato de sódio por ser insolúvel em diclorometano pode não estar funcionando adequadamente na neutralização do ácido clorídrico; c) a reação foi realizada à temperatura ambiente. Realizamos um outro teste no qual o carbonato foi substituído pela piridina e após certo tempo de reação a mistura foi mantida em refluxo, porém resultados similares foram obtidos. Para tentar contornar a questão da baixa solubilidade do DACBipy no meio reacional, foi realizada uma reação em DMF e utilizamos como base a trietil-amina. Estas condições de reação demostram que ainda permanece material porfirínico sem reagir e formam-se dois produtos um com R f menor e outro com R f maior que a amino-porfirina, além do produto que fica retido no ponto de aplicação da placa cromatográfica (vide Fig. III.23).

49 81 Figura III.23. Placa cromatográfica de sílica (eluente: clorofórmio) da reação entre a H 2 PTriPP e a DACBipy em DMF contendo trietilamina como base. A primeira aplicação é a H 2 PTriPP padrão e a segunda e terceira aplicações correspondem ao materil obtido da reação. s produtos desta reação não foram separados em CCD qualitativa uma vez que a maior parte da H 2 PTriPP não reagiu. A existência de produto com R f maior que a H 2 PTriPP, é um indicativo de que deve estar ocorrendo uma alteração no grupo aminofenil de parte da H 2 PTriPP que foi colocada no meio reacional, tornando a molécula menos polar, diminuindo assim a sua retenção na placa de TLC. Sendo os resultados da reação entre a H 2 PTriPP e a DACBipy pouco satisfatórios, uma vez que a maior parte da amino-porfirina não reage, a DCABipy foi convertida no respectivo succinimidil-éster. A reação de ésteres de succinimida com aminas primárias para a formação de amidas é um método amplamente empregado na síntese de peptídeos e apresenta a vantagem em relação aos cloretos de ácido de serem mais estáveis às condições que levam à formação do ácido carboxílico (estabilidade frente a conversão do cloreto de ácido em ácido) e a succinimida é um melhor grupo de saída que o cloreto. A conversão do cloreto de ácido no respectivo succinimidil-éster, foi realizado pela reação da DACBipy com -hidroxisuccinimida, sendo obtidos bons resultados na conversão, principalmente na ausência de solventes 16 e utilizando a trietil-amina como agente básico. A reação é representada abaixo:

50 82 ClC CCl C C + HCl H A reação da DsucBipy com a H 2 PTriPP não produziu resultados satisfatórios, sendo que análise dos material da reação mostrou que o material presente no meio reacional é formado apenas pela H 2 PTriPP, indicando que não houve reação. Em virtude dos problemas encontrados com a reação principal que havia sido proposta neste projeto (e em princípio a via mais conveniente, devido à conhecida reatividade dos grupos funcionais presentes na porfirina e na bipiridina) para a obtenção das bisporfirinas-bipiridinas, buscamos vias alternativas para a obtenção das bisporfirinas-bipiridinas, tendo sido realizadas uma série de outras reações com outras bipiridinas e porfirinas funcionalizadas, conforme já mencionado nas páginas Apenas não foram testadas as reações que envolviam a DAMBipy, uma vez que não obtivemos esta amina, e o derivado monofuncionalizado EtCaAcBipy. Para evitar uma descrição de cada caso, o que tornaria este item extremamente longo e cansativo, o resultado geral destas reações foram similares ao descritos acima, em linhas gerais temos: a) ocorre a formação de um produto que fica fortemente retido no ponto de aplicação da amostra e observa-se ainda a porfirina funcionalizada que não reagiu; b) não ocorre a reação e obtêm-se apenas a porfirina de partida. Uma vez que foram testadas tantas opções da formação de ligações entre as porfirinas funcionalizadas e as bipiridinas contendo grupos reacionais convenientes, ficou demonstrado que é muito pouco provável que efetivamente não esteja ocorrendo a reação entre as unidades de porfirina e bipiridina, mesmo que com rendimentos baixos. Portanto, realizamos uma reavaliação da interpretação dos resultados dos testes de reação. Retomamos então a reação entre a H 2 PTriPP e a DACBipy e um fato que chamou a atenção nos testes realizados foi a baixa solubilidade apresentada pelo DACBipy em diclorometano. Cloretos de ácido da bipiridina são em geral solúveis em benzeno 14 e diclorometano 34. Inicialmente atribuiu-se a baixa solubilidade à presença da porfirina no meio reacional, porém o fato mais provável da insolubilidade apresentada pelo DACBipy é a instabilidade da função cloreto de ácido que é facilmente convertida na função ácido

51 83 carboxílico, na presença de traços de umidade. Portanto, o produto pouco solúvel que se apresenta no meio reacional é o correspondente derivado de ácido carboxílico que é pouco solúvel e não o cloreto de ácido propriamente dito. Para evitar/minimizar este processo ao invés de isolar o derivado de cloreto de ácido para posteriormente utilizá-lo nas reações com a H 2 PTriPP, o cloreto de ácido foi gerado à partir do ácido carboxílico diretamente no mesmo balão em que foi realizada a reação com a porfirina. Utilizando este procedimento não foi mais observado o sólido esbranquiçado que permanecia em solução. Adicionalmente, a porfirina, a base (trietilamina) e o solvente (diclorometano) foram secos de forma exaustiva antes da realização das reações. excesso molar de porfirina na reação também foi aumentado de 5% para 20% o que representa uma condição final de 10% de excesso em relação a cada grupo cloreto de ácido, uma vez que a reação se dá em uma razão molar de 2:1 (porfirina:bipiridina). estas condições, que correspondem ao Teste 4 do item II na Parte Experimental, observa-se também a formação de um produto que fica retido próximo ao ponto de aplicação e desenvolve-se uma mancha que corresponde H 2 PTriPP, porém a quantidade residual de H 2 PTriPP é bem menor que nos testes anteriores. Uma vez que o produto que fica retido apresenta baixa solubilidade em clorofórmio e diclorometano e em misturas destes solventes com baixas porcentagens de metanol (2-5%), após o término da reação e eliminação do solvente, ao sólido resultante foi adicionado diclorometano contendo metanol, e a mistura mantida sob agitação para solubilizar a H 2 PTriPP. A maior parte da H 2 PTriPP foi então eliminada por filtração. Testes de CCD qualitativa mostraram que ainda existe uma pequena quantidade de H 2 PTriPP residual no produto obtido. A utilização de cromatografia em coluna mostrouse inviável para a eliminação da H 2 PTriPP devido à dificuldade de solubilização da amostra como um todo e sua aplicação na coluna cromatográfica. A eliminação da H 2 PTriPP residual foi obtida então utilizando-se placas de CCD preparativa. bservamos que o material apresenta boa solubilidade em THF, logo utilizamos este solvente para aplicar o material na placa cromatográfica, após eliminação do THF da placa, foi realizada a eluição da H 2 PTriPP utilizando misturas diclorometano:metanol como indicado na parte experimental A Fig. III.24 mostra um foto de uma placa preparativa após a segunda corrida com a mistura de solventes de maior polaridade onde se pode observar no topo da placa uma pequena quantidade de H 2 PTriPP, na base a maior parte do produto de reação ainda retido e o desenvolvimento de uma faixa que corresponde ao produto devido à maior polaridade do solvente.

52 84 Figura III.24. Placa cromatográfica CCD preparativa do produto de reação entre a H 2 PTriPP e a DACBipy. Segunda corrida utilizando diclorometano:metanol (9:1). A mancha no topo da coluna assinalada com o retângulo corresponde à H 2 PTriPP e a porção inferior da placa ao produto de reação retido e parcialmente eluido nas condições de polaridade utilizadas. A porção livre da H 2 PTriPP foi extraída com misturas diclorometano:metanol de maior polaridade ou com THF. Placas CCD qualitativas mostram que após a extração do produto das placas preparativas não existe mais contaminação com a H 2 PTriPP e que na reação formou-se um único produto. Figura III.25. Placa de CCD de sílica. Da esquerda para a direita temos, 1ª aplicação: H 2 PTriPP padrão; 2ª aplicação: mistura reacional; 3ª aplicação: produto extraído da placa CCD preparativa.