Docsity
Docsity

Prepare-se para as provas
Prepare-se para as provas

Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity


Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos para baixar

Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium


Guias e Dicas
Guias e Dicas

Estudo da Composição dos Produtos da Reação de Baeyer-Villiger da Carvona, Slides de Materiais

Os resultados de um estudo sobre a composição dos produtos obtidos na reação de baeyer-villiger da carvona. O documento inclui figuras, esquemas e tabelas que descrevem as reações químicas, os catalisadores utilizados, os produtos obtidos e suas respectivas conversões. Além disso, há uma discussão sobre a competição da reação de epoxidação e a separação dos isómeros obtidos.

O que você vai aprender

  • Quais catalisadores foram utilizados na reação de Baeyer-Villiger da carvona?
  • Como foi feita a separação dos isómeros obtidos na reação de Baeyer-Villiger da carvona?
  • Quais são as reações químicas envolvidas na reação de Baeyer-Villiger da carvona?
  • Qual é a composição química dos produtos obtidos na reação de Baeyer-Villiger da carvona?
  • Quais são os produtos obtidos na reação de Baeyer-Villiger da carvona?

Tipologia: Slides

2022

Compartilhado em 07/11/2022

Pernambuco
Pernambuco 🇧🇷

4.2

(45)

225 documentos

1 / 92

Toggle sidebar

Esta página não é visível na pré-visualização

Não perca as partes importantes!

bg1
UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR
Ciências
Estudo da Composição dos Produtos da Reação de
Baeyer-Villiger da Carvona
Patrícia Pereira Neves
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Química Industrial
(2º ciclo de estudos)
Orientador: Prof. Doutor Jesus Miguel Rodilla
Covilhã, Junho de 2012
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12
pf13
pf14
pf15
pf16
pf17
pf18
pf19
pf1a
pf1b
pf1c
pf1d
pf1e
pf1f
pf20
pf21
pf22
pf23
pf24
pf25
pf26
pf27
pf28
pf29
pf2a
pf2b
pf2c
pf2d
pf2e
pf2f
pf30
pf31
pf32
pf33
pf34
pf35
pf36
pf37
pf38
pf39
pf3a
pf3b
pf3c
pf3d
pf3e
pf3f
pf40
pf41
pf42
pf43
pf44
pf45
pf46
pf47
pf48
pf49
pf4a
pf4b
pf4c
pf4d
pf4e
pf4f
pf50
pf51
pf52
pf53
pf54
pf55
pf56
pf57
pf58
pf59
pf5a
pf5b
pf5c

Pré-visualização parcial do texto

Baixe Estudo da Composição dos Produtos da Reação de Baeyer-Villiger da Carvona e outras Slides em PDF para Materiais, somente na Docsity!

UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR

Ciências

Estudo da Composição dos Produtos da Reação de

Baeyer-Villiger da Carvona

Patrícia Pereira Neves

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Química Industrial

(2º ciclo de estudos)

Orientador: Prof. Doutor Jesus Miguel Rodilla

Covilhã, Junho de 2012

ii

Algo só é impossível até que alguém duvide e acabe provando o contrário.

Albert Einstein

iv

Resumo

Esta dissertação descreve o trabalho desenvolvido sobre a aplicação e o estudo da oxidação de Baeyer-Villiger de cetonas cíclicas com catalisadores, AlCl 3 e Hidrotalcita, usando o peróxido de hidrogénio e o ácido meta-cloroperbenzóico como agentes oxidantes. Neste projeto de investigação foram realizadas três reações de oxidação, tendo-se testado a carvona e a 8,9-epoxicarvona, como substratos. Os métodos aplicados foram: 1) – Oxidação na presença de AlCl 3 e H 2 O 2 ; 2) – na presença de Hidrotalcita com mistura de H 2 O 2 /benzonitrilo; e 3) – na presença de Hidrotalcita com AMCPB. Foram estudados os efeitos de algumas variáveis, como o tempo da reação, a temperatura e a quantidade de oxidante. Para um controle da evolução das reações foram-se realizando cromatografias em camada fina. No final de cada reação, procedeu-se à extração dos produtos utilizando como solvente CH 2 Cl 2. A separação dos produtos de reação foi efetuada por cromatografia em coluna e a verificação do grau de separação dos mesmos por cromatografia em camada fina. A caracterização dos produtos foi feita por várias técnicas entre elas: RMN de 13 C e de 1 H e as misturas mais complexas por GC-MS. No primeiro método, quando o substrato usado foi a 8,9-epoxicarvona, obtiveram-se dois compostos, a 8,9-dihidroxicarvona e a 5-hidroxi-4-metil-3-(3´-oxobutil)penta-1,4-olida (uma -lactona). Quando se testou o segundo substrato obteve-se um composto, a 8,9- epoxicarvona. Constatou-se que a % de conversão da carvona foi inferior à % de conversão da 8,9-epoxicarvona. Com este resultado concluiu-se que a 8,9-epoxicarvona foi o melhor substrato neste método. No segundo método, quando se testou a 8,9-epoxicarvona, obteve-se a -lactona, produto obtido no primeiro método. Quando se usou a carvona verificou-se que este substrato originou a 8,9-epoxicarvona, a (1,6),(8,9)-diepoxicarvona e a -lactona. Comparando as % de conversão dos dois substratos, verifica-se que neste método de oxidação a carvona foi o melhor substrato, uma vez que se converteu na totalidade. Através do terceiro método, quando se testou a 8,9-epoxicarvona, obtiveram-se três compostos, a (1,6),(8,9)-diepoxilactona, a -lactona e a prop-2´-il-penta-1(1´),5(2´)-diolida. Quando se usou a carvona, como substrato, obteve-se apenas uma mistura de produtos, estando presente maioritariamente o ácido clorobenzóico. O melhor substrato neste método foi a 8,9-epoxicarvona, uma vez que se obtiveram produtos de oxidação de Baeyer-Villiger. Tendo em conta os resultados, conclui-se que o terceiro método foi o mais eficiente e mais rápido, embora tenha originado grande quantidade de ácido clorobenzóico.

Palavras-chave

Carvona; 8,9-epoxicarvona; Hidrotalcita; Oxidação de Baeyer-Villiger; Benzonitrilo; Peróxido de hidrogénio; Tricloreto de alumínio; Ácido m-cloroperbenzóico.

v

Abstract

This dissertation describes the work developed on the application and study of the Baeyer- Villiger oxidation of cyclic ketones with catalysts, AlCl 3 and Hydrotalcite, using hydrogen peroxide and meta-chloroperbenzoic acid as oxidizing agents. In this research project were performed three oxidation reactions, having been tested the 8,9-epoxicarvone and carvona, as substrates. The methods used were: 1) - Oxidation in the presence of AlCl 3 and H 2 O 2 ; 2) - in the presence of Hydrotalcite with a mixture of H 2 O 2 /benzonitrile; and 3) - in the presence of Hydrotalcite with AMCPB. Were studied the effects of some variables such as reaction time, temperature and amount of oxidant. To control the evolution of the reactions were gradually made thin-layer chromatography. At the end of each reaction was preceded to the extraction of products using as solvent CH 2 Cl 2. The separation of reaction products was performed by column chromatography and checking the degree of separation thereof by thin-layer chromatography. The characterization of the products was performed by various techniques including: 13 C-NMR and 1 H-NMR and more complex mixtures by GC-MS. In the first method, when the substrate used was 8,9-epoxicarvone, were obtained two compounds, the 8,9-dihydroxicarvone and 5-hydroxy-4-methyl-3-(3'-oxobutyl)penta-1,4-olida (a -lactone). When testing the second substrate, is obtained an compound, the 8,9- epoxicarvone. It was found that the % conversion of carvone was lower than that % conversion of 8,9-epoxicarvone. With this result it concluded that the 8,9-epoxicarvone was the best substrate in this method. In the second method, when tested the 8,9-epoxicarvone, there was obtained the gamma lactone, product obtained in the first method. When used to carvone was found that this substrate originated the 8,9-epoxicarvone, the (1,6),(8,9)-diepoxicarvone and gamma lactone. By comparing the % conversion of the two substrates, is verified that in this method of oxidation the carvone was the best substrate, since it was converted in its entirety. By the third method, when tested the 8,9-epoxicarvone, three compounds were obtained, the (1,6),(8,9)-diepoxilactone, gamma lactone and prop-2'-yl-pent-1(1'),5(2')-diolide. When the carvone was used, as substrate, there was obtained a mixture of products only, present mostly chlorobenzoic acid. The best substrate in this method was the 8,9-epoxicarvone, since they are products obtained Baeyer-Villiger oxidation. Given the results it is concluded that the third method was more efficient and faster, but has caused great deal chlorobenzoic acid.

Keywords

Carvone; 8,9-epoxicarvone; Hydrotalcite; Baeyer–Villiger oxidation; Benzonitrile; Hydrogen peroxide; Aluminium trichloride; m-Chloroperbenzoic Acid.

vii

Figura 32 – Espectro de massa do composto M-5, isómero 2………………………………………………. 52 Figura 33 – Estrutura proposta para o composto M-5, com indicação da numeração atribuida………………………………………………………………………………………………………………………………….

Figura 34 – Espectro de RMN de 1 H do composto K-16 ………………………………………………………… 53 Figura 35 – Espectro de RMN de 13 C do produto K- 16 …………………………………………………………. 54 Figura 36 – Espectro de RMN de 1 H do composto H-19 ………………………………………………………… 54 Figura 37 – Espectro de RMN de 13 C do produto H- 19 …………………………………………………………… 55 Figura 38 – Espectro de IV do produto K-16 …………………………………………………………………………. 57 Figura 39 – Espectro de IV do produto H-19 …………………………………………………………………………. 57 Figura 40 – Espectro de massa de alta resolução do composto K-16 …………………………………. 58 Figura 41 – Espectro de massa de alta resolução do composto H- 19 …………………………………… 58 Figura 42 – Estrutura proposta para os compostos K- 16 e H-19, com indicação da numeração atribuida………………………………………………………………………………………………………………

Figura 43 – Produtos de oxidaçao da 8,9-epoxicarvona, para a reação P…………………………… 60 Figura 44 – Espectro de RMN de 1 H do composto P- 17 …………………………………………………………. 61 Figura 45 – Espectro de RMN de 13 C do produto P-17 …………………………………………………………. 61 Figura 46 – Espectro de correlação HSQC do produto P-17. O espectro de RMN de 1 H está indicado na horizontal e o espectro de RMN de 13 C na vertical ……………………………………………

Figura 47 – Espectro de IV do produto P-17 ………………………………………………………………………… 64 Figura 48 – Espectro de massa do composto P-17 ………………………………………………………………. 64 Figura 49 – Estrutura proposta para o composto P-17, com indicação da numeração atribuida ………………………………………………………………………………………………………………………………..

Figura 50 – Espectro de RMN de 1 H do composto P- 22 …………………………………………………………. 65 Figura 51 – Espectro de RMN de 13 C do composto P-22 ………………………………………………………. 66 Figura 52 – Espectro de correlação HSQC do produto P-22. O espectro de RMN de 1 H está indicado na horizontal e o espectro de RMN de 13 C na vertical ……………………………………………^67 Figura 53 – Espectro de IV do produto P- 22 …………………………………………………………………………. 68 Figura 54 – Espectro de massa do composto P- 22 ………………………………………………………………… 68 Figura 55 - Estrutura proposta para o composto P-22, com indicação da numeração atribuida………………………………………………………………………………………………………………………………….

Figura 56 – Produtos da oxidação da carvona, para a reação O…………………………………………… 69 Figura 57 – Espectro de RMN de 1 H da carvona……………………………………………………………………. 77 Figura 58 – Espectro de RMN de 13 C da carvona…………………………………………………………………… 77 Figura 59 – Espectro de RMN de 1 H da 8,9-epoxicarvona……………………………………………………… 77 Figura 60 – Espectro de RMN de 13 C da 8,9-epoxicarvona……………………………………………………. 78 Figura 61 – Espectro de IV da carvona…………………………………………………………………………………. 78 Figura 62 – Espectro de IV da 8,9-epoxicarvona…………………………………………………………………… 78

viii

Lista de Esquemas

Esquema 1 - Reação entre um alceno e peroxiácido……………………………………………………………. 6 Esquema 2 - Mecanismo da reação de epoxidação de alcenos com peroxiácidos………………. 7 Esquema 3 – Possíveis produtos de epoxidação da (R)-(-)-carvona……………………………………… 7 Esquema 4 - Mecanismo de epoxidação de cetonas α,β -insaturadas com hidrotalcita em meio bifásico……………………………………………………………………………………………………………………………^8 Esquema 5 - Reação original estudada por Baeyer e Villiger, envolvendo a oxidação com monopersulfato de potássio……………………………………………………………………………………………………

Esquema 6 - Oxidação de Baeyer-Villiger para (a) formação de um éster a partir de uma cetona acíclica e (b) formação de uma lactona a partir de uma cetona cíclica………………….

Esquema 7 - Mecanismo geralmente aceite para a reação de Baeyer-Villiger de compostos carbonilos com perácido……………………………………………………………………………………….

Esquema 8 - Oxidação da (1) dihidrocarvona produzindo (2) lactona e (3) epoxicarvona… 17 Esquema 9 - Oxidação de Baeyer-Villiger da carvona com H 2 O 2 , usando AlCl 3 com catalisador………………………………………………………………………………………………………………………………

Esquema 10 - Mecanismo da oxidação de Baeyer-Villiger de cetonas com O 2 /benzaldeído na presença de hidrotalcitas………………………………………………………………………………………………….

Esquema 11 - Mecanismo da reação de Baeyer-Villiger envolvendo benzonitrilo/H 2 O 2 como oxidante e hidrotalcita como catalisador…………………………………………………………………….

Esquema 12 – Aductos Criegee propostos como intermediários na oxidação de Baeyer- Villiger da 2- e 3-metilhexanona…………………………………………………………………………………………….

Esquema 13 - Reação de Baeyer-Villiger com ácido m-cloroperbenzóico na presença de hidrotalcita………………………………………………………………………………………………………………………………^26

x

Tabela 18 – Atribuição das ressonâncias nos espectros de RMN de 1 H e de 13 C do composto M- 5 ………………………………………………………………………………………………………………………………………….^51 Tabela 19 – Sinais de RMN de 13 C dos produtos K-16 e H- 19 ………………………………………………… 55 Tabela 20 – Sinais de RMN de 1 H do produto K- 16 ………………………………………………………………… 56 Tabela 21 – Sinais de RMN de 1 H do produto H- 19 ………………………………………………………………… 56 Tabela 22 – Produtos, conversões e seletividades obtidas na oxidação de Baeyer-Villiger da 8,9-epoxicarvona com AMCPB como oxidante e HT de mg/Al como catalisador…………….^60 Tabela 23 – Sinais de RMN de 13 C do produto P- 17 ………………………………………………………………. 62 Tabela 24 – Sinais de RMN de 1 H do produto P- 17 ………………………………………………………………… 62 Tabela 25 – Atribuição das ressonâncias nos espectros de RMN de 1 H e de 13 C do composto P- 17 …………………………………………………………………………………………………………………………………………

Tabela 26 – Sinais de RMN de 13 C do produto P- 22 ………………………………………………………………. 66 Tabela 27 – Sinais de RMN de 1 H do produto P- 22 ………………………………………………………………… 66 Tabela 28 – Atribuição das ressonâncias nos espectros de RMN de 1 H e de 13 C do composto P- 22 …………………………………………………………………………………………………………………………………………

Tabela 29 – Produto, conversão e seletividade obtidas na oxidação de Baeyer-Villiger da carvona com AMCPB como oxidante e HT de mg/Al como catalisador…………………………………

xi

Lista de Acrónimos

AcOEt Acetato de etilo

AMCPB Ácido meta-cloroperbenzóico

BV Baeyer-Villiger

CDCl 3 Clorofórmio deuterado

HSQC Correlação espectroscópica heteronuclear, bidimensional a uma ligação

CCF Cromatografia em camada fina

CC Cromatografia em coluna

SDS Dodecilbenzenosulfonato de sódio

GC-MS Cromatografia de gases-massa

G Gramas

ºC Graus celsius

HT Hidrotalcita

IV Infravermelho

mg Miligramas

ml Mililitros

mm Milímetros

min Minutos

% Percentagem

m/z Relação massa/carga (^13) C-RMN Ressonância magnética nuclear de carbono 13

(^1) H-RMN Ressonância magnética nuclear de protão

(30%)/benzonitrilo ……………………………………………………………………………………………….

    1. Introdução ……………………………………………………………………………………………………………………. Índice
    1. Introdução Teórica ……………………………………………………………………………………………………….
      • 2.1 Terpenos…………………………………………………………………………………………………………………
      • 2.2 Carvona………………………………………………………………………………………………………………….
      • 2.3 Epoxidação…………………………………………………………………………………………………………….
      • 2.4 Reação de Baeyer-Villiger………………………………………………………………………………………
        • 2.4.1 Mecanismo da reação………………………………………………………………………………...
        • 2.4.2 Métodos químicos e reagentes…………………………………………………………………….
        • 2.4.3 Catálise heterogénea……………………………………………………………………………………
          • 2.4.3.1 Catalisadores à base de zeólitos…………………………………………………….
          • 2.4.3.2 Catalisadores mesoporosos ordenados……………………………………………
          • 2.4.3.3 Catalisadores à base de argila……………………………………………………….
          • 2.4.3.4 Outros catalisadores heterogéneos…………………………………………………
        • 2.4.4 Aplicações da reação de Baeyer-Villiger com hidrotalcita…………………………
      1. Materiais e Métodos ………………………………………………………………………………………………………
      • 3.1 Materiais e equipamento ……………………………………………………………………………………….
      • 3.2 Técnicas cromatográficas ………………………………………………………………………………………
        • 3.2.1 Cromatografia em camada fina ……………………………………………………………………
        • 3.2.2 Cromatografia em coluna …………………………………………………………………………….
      • 3.3 Oxidação de Baeyer-Villiger ………………………………………………………………………………….
        • 3.3.1 Oxidação de cetonas com AlCl 3 , H 2 O 2 (30%) e etanol …………………………………
        • 3.3.
          • Oxidação de cetonas com HT de Mg/Al e uma mistura de H 2 O
          • (30%)/benzonitrilo …………………………………………………………………………………….
        • 3.3.3 Oxidação de cetonas com AMCPB e HT de Mg/Al ……………………………………….
        • 3.3.4 Extração dos produtos de oxidação …………………………………………………………….
        • 3.3.5 Separação dos componentes ……………………………………………………………………….
        • 3.3.6 Caraterização dos produtos …………………………………………………………………………
        • 3.3.7 Cálculos ……………………………………………………………………………………………………….
    1. Resultados e Discussão …………………………………………………………………………………………………
      • 4.1 Oxidação de cetonas com AlCl 3 , H 2 O 2 (30%) e etanol ……………………………………………
        • 4.1.1 Reações e caraterização dos produtos a partir da 8,9-epoxicarvona ……….
        • 4.1.2 Reações e caraterização dos produtos a partir da carvona ……………………….
      1. xiii
      • Oxidação de cetonas com HT de Mg/Al e uma mistura de H 2 O
      • 4.2.1 Reações e caraterização dos produtos a partir da 8,9-epoxicarvona ………
      • 4.2.2 Reações e caraterização dos produtos a partir da carvona ……………………….
    • 4 .3 Oxidação de cetonas com AMCPB e HT de Mg/Al ………………………………………………….
      • 4.3.1 Caraterização dos produtos a partir da 8,9-epoxicarvona …………………………
      • 4.3.2 Caraterização dos produtos a partir da carvona …………………………………………
    1. Considerações Finais ……………………………………………………………………………………………………
    • Bibliografia ……………………………………………………………………………………………………………………
    • Apêndices ………………………………………………………………………………………………………………………

Estudo da composição dos produtos da reação de Baeyer-Villiger da Carvona 2012

1

1. Introdução

O panorama mundial de grandes alterações climáticas e o desequilíbrio ecológico estão a direcionar as mudanças nos meios de produção de modo a que estes se tornem menos agressivos para o meio ambiente. A indústria química, por exemplo, tornou-se alvo de várias restrições ambientais que a forçam a procurar caminhos de produção ambientalmente mais favoráveis[1]. As restrições impostas pelas novas regulamentações ambientais e tendências inovadoras da chamada “Química Verde”, são os fatores que incitam a substituição necessária dos processos industriais tradicionais, que utilizam quantidades estequiométricas de reagentes inorgânicos, por métodos catalíticos alternativos conduzindo a uma melhoria no sistema e consequente aumento da eficácia do processo[2]. A maioria dos processos de oxidação utilizados em química orgânica fina, envolve o uso estequiométrico de reagentes metálicos ou metais de transição de elevado estado de oxidação, produzindo grandes quantidades de resíduos tóxicos. Muitos desses processos requerem alta pressão e temperatura, aumentando assim, os riscos ambientais através do aumento do consumo de energia. Além disso, os catalisadores metálicos frequentemente empregues são do tipo homogéneo, o que coloca problemas adicionais decorrentes da necessidade de isolar e recuperar o catalisador para posterior reutilização. No entanto, alguns dos processos podem ser conduzidos por catalisadores heterogéneos, contornando as deficiências anteriores. Assim, verifica-se um crescente interesse em sistemas catalíticos capazes de realizar estas reações de forma a proteger o ambiente, utilizando reagentes, oxidantes e solventes não tóxicos[3-4]. A reação de Baeyer-Villiger é um processo de oxidação importante, com grande interesse em química orgânica. Este promove um caminho direto na oxidação de cetonas a ésteres, ou lactonas, através de perácidos orgânicos ou hidroperóxidos de alquilo, geralmente atuando em fase homogénea. Estes produtos, lactonas ou ésteres, são importantes intermediários sintéticos nas indústrias agroquímicas, químicas e farmacêuticas. No entanto, os oxidantes usados na tradicional oxidação de Baeyer-Villiger são peroxiácidos orgânicos que produzem grandes quantidades de resíduos perigosos. Recentemente têm-se realizado muitos esforços com o intuito de descobrir oxidantes não prejudiciais ao meio ambiente utilizando catalisadores recicláveis. Esta reação pode ser catalisada por ácidos, bases, enzimas ou metais de transição[4-5]. Neste contexto, da procura de processos catalíticos eficientes, bem como reagentes menos poluentes e de baixo custo, estudou-se a oxidação de Baeyer-Villiger da carvona e da 8,9- epoxicarvona, utilizando como agentes oxidantes o ácido m-cloroperbenzóico (AMCPB), o peróxido de hidrogénio a 30% (H 2 O 2 ) e uma mistura de H 2 O 2 /benzonitrilo e, como catalisadores a hidrotalcita (HT) e o tricloreto de alumínio (AlCl 3 ). Foram estudados três métodos diferentes da oxidação de Baeyer-Villiger com o objetivo de observar o comportamento de cada um destes métodos, tendo-se analisado a influência de alguns

Estudo da composição dos produtos da reação de Baeyer-Villiger da Carvona 2012

3

2. Introdução Teórica

2.1 Terpenos

Os terpenos compreendem o maior grupo de produtos naturais, com mais de 35000 substâncias conhecidas, constituindo uma classe de produtos naturais com grande diversidade estrutural. São baratos, facilmente disponíveis e precursores naturalmente renováveis. Estes compostos têm como base as unidades isoprénicas C 5 (Figura 1), sendo sintetizados por reações de condensação (cabeça-cauda)[6].

A variação do número de repetições de unidades isoprénicas, as reações de ciclização e os rearranjos, são responsáveis pela incrível diversidade de estruturas observadas destes compostos na natureza. Os terpenos ou terpenóides são classificados de acordo com o número de unidades isoprénicas no seu esqueleto carbónico, como hemiterpenos (C 5 ), monoterpenos (C 10 ), sesquiterpenos (C 15 ), diterpenos (C 20 ), sesterterpenos (C 25 ), triterpenos (C 30 ), e tetraterpenos (C 40 )[6]. Na Tabela 1 é possível observar a nomenclatura dos terpenos, dependendo do número de unidades de isopreno e dos seus átomos de carbono.

Tabela 1 - Nomenclatura dos terpenoides[^7 ] Terpenoides Átomos de C Unidades isoprénicas Monoterpeno 10 2 Sesquiterpeno 15 3 Diterpeno 20 4 Triterpeno 30 6 Tetraterpeno 40 8 Politerpeno

Os produtos de origem terpénica possuem vasta aplicação farmacêutica, sendo os mono e os sesquiterpenos, devido à sua alta qualidade sensorial, os principais compostos utilizados como flavorizantes na indústria de alimentos e medicamentos. Fragrâncias florais, frutadas, amadeiradas e cítricas destacam-se entre os aromas apresentados por terpenos isolados. Muitos terpenos são precursores de um grande número de substâncias sintéticas, produzidas em processos puramente químicos[6].

Figura 1 - Unidade isoprénica e isopreno[6]

Estudo da composição dos produtos da reação de Baeyer-Villiger da Carvona 2012

4

2.2 Carvona

Os óleos essenciais são produtos naturais que apresentam uma grande variedade de propriedades biológicas. Tais propriedades, são muitas vezes atribuídas à presença de monoterpenos, sendo estes os principais componentes químicos dos óleos (cerca de 90%)[8]. Os monoterpenos podem ser divididos em acíclicos, monocíclicos e bicíclicos, e esses grupos podem ainda ser subdivididos em hidrocarbonetos saturados e insaturados, álcoois, aldeídos, cetonas, lactonas e tropolonas. Apresentam, assim, como principais características estruturais a presença de diferentes grupos funcionais, tais como hidroxilos e carbonilos nas mais variadas posições e a presença ou não de insaturações, originando efeitos significativos nas atividades biológicas destes compostos[6]. Os monoterpenos, tais como o limoneno, o linalol e o citronelol, foram apontados como tendo propriedades anticonvulsivas, embora o mentol e o mirceno possuam propriedades analgésicas. Outros compostos químicos derivados de monoterpenos têm sido investigados mostrando uma variedade de efeitos biológicos[8]. A carvona (1(6),8-p-mentadien-2-ona)^1 é uma cetona cíclica pertencente aos monoterpenos monociclicos, sendo o principal componente ativo de diversos óleos essenciais, como a hortelã ( Mentha spicata L.), a alcaravia ( Carum carvi L.) (Figura 2), o endro ( Anethum graveolens L.) e a erva-cidreira ( Lippia alba ). Possui um carbono assimétrico, carbono 4 do anel ligado ao isopropenil. É obtida por destilação, existindo na forma de dois estereoisómeros (Figura 3): o isómero dextrogiro (+)-(4S)-carvona (presente na alcaravia) e o isómero levogiro (-)-(4R)-carvona^2 (presente na hortelã)[6,8].

(^1) Nome retirado de www.pherobase.com/database/kovats/kovats-detail-carvone.php em 2-5-2012. (^2) A (-)-(4R)-carvona foi o substrato utilizado nas reações de Baeyer-Villiger neste trabalho.

Figura 3 – Formula estrutural da (-)-(R)-Carvona e da (+)-(S)-carvona[^6 ].

Figura 2Mentha spicata (hortelã) cujo principal constituinte do óleo essencial é a (R)-carvona e a Carum carvi (alcaravia) cujo principal constituinte do óleo essencial é a (S)-carvona[6].

Estudo da composição dos produtos da reação de Baeyer-Villiger da Carvona 2012

6

2.3 Epoxidação

Os epóxidos são éteres cíclicos com anéis de três membros, que de acordo com a nomenclatura IUPAC são denominados de oxiranos. São compostos químicos muito reativos devido à alta reatividade do anel oxirano torcido. Apresentam interesse em sínteses orgânicas, pois são importantes intermediários. O método mais largamente utilizado para a síntese de epóxidos é a reação de um alceno com um peroxiácido (algumas vezes chamado simplesmente de perácido), podendo ser, também, preparados através da oxidação catalítica do etileno ou tratamento básico de halohidrinas[10- 11]. No esquema 1 observa-se um exemplo de epoxidação, através da reação de um alceno e

um peroxiácido, originando um epóxido e um ácido carboxílico[11].

Nesta reação, o peroxiácido transfere um átomo de oxigénio para o alceno num mecanismo cíclico de etapa única[11], formando um complexo de transição bicíclico. A velocidade da reação aumenta para alcenos substituídos com grupos doadores de eletrões, tais como grupos alquilo, diminuindo significativamente para grupos recetores de eletrões[2]. O mecanismo proposto está representado no esquema 2.

Figura 5 - Esquema representativo de exemplos de oxidação da carvona.

Esquema 1 – Reação entre um alceno e um peroxiácido[11].

Estudo da composição dos produtos da reação de Baeyer-Villiger da Carvona 2012

7

A conversão de alcenos deficientes em eletrões, tais como cetonas ,β-insaturadas, em epóxidos ( , -epóxicetonas) é extremamente útil nas sínteses orgânicas, devido à transformação dos grupos funcionais e à utilidade sintética dos intermediários resultantes de transformações posteriores de cetonas. A epoxidação destes compostos é geralmente realizada com H 2 O 2 sob condições altamente alcalinas, usando bases ou sais, como o NaOH e o KOH ou Na 2 CO 3 e K 2 CO 3. O uso dessas bases é indesejável por serem perigosas, levando à produção de uma vasta quantidade de resíduos[9,12-13]. A seletividade da reação de epoxidação pode ser facilmente controlada através da escolha adequada de reagentes. Os peroxiácidos e o H 2 O 2 alcalino são dois reagentes geralmente utilizados nas reações de epoxidação, sendo que os peroxiácidos atuam melhor com alcenos ricos em eletrões, enquanto o H 2 O 2 alcalino reage preferencialmente com o eletrão deficiente de cetonas -insaturadas e de aldeídos. A epoxidação de alcenos com ácido m- cloroperbenzóico (AMCPB) e H 2 O 2 alcalino tem sido aplicada ao longo dos anos. A seletividade dos respetivos peroxiácidos e H 2 O 2 alcalino, na epoxidação de alcenos ricos em eletrões e compostos carbonílicos α,β-insaturados, pode ser demonstrada através da escolha de um substrato orgânico que contenha ambas as funcionalidades. Um substrato ideal para o ensaio é a (R)-(-)-carvona (1). As reações da (R)-(-)-carvona com AMCPB e H 2 O 2 alcalino foram estabelecidas de modo a serem regiospecíficas com bons rendimentos de reação (Esquema 3) podendo originar a 8,9-epoxicarvona (2), a 1,6-epoxicarvona (3) e a (1,6),(8,9)- diepoxicarvona (4). As posições dos anéis oxirano recém formados podem ser facilmente identificados por espectroscopia de RMN de 1 H[9].

Com a crescente preocupação ambiental, o desenvolvimento de um "protocolo verde" usando um "oxidante verde", como o H 2 O 2 , numa combinação com catalisadores sólidos reutilizáveis, tem apresentado elevado interesse. No entanto, a substituição de bases líquidas por catalisadores básicos sólidos tem como vantagem a diminuição de problemas relacionados com a corrosão e o meio ambiente, permitindo a fácil separação e recuperação do catalisador[9,12-13].

Esquema 3 – Possíveis produtos de epoxidação da (R)-(-)-carvona[9].

Esquema 2 – Mecanismo da reação de epoxidação de alcenos com peroxiácidos[11].