A Preparação de Benzapinacolona

Introdução

A redução catalítica de compostos orgânicos é bastante comum em processos industriais e é feita em fase líquida sob pressão e com o uso de catalisadores metálicos. Uma alternativa a este processo complexo é a chamada foto redução, que se utiliza de energia luminosa para promover a conversão de um grupo carbonila em um grupo álcool através da remoção radicalar de um hidrogênio.  [1]

Para que uma espécie seja capaz de sofrer reação fotoquímica é necessário que a diferença entre os níveis energéticos da molécula seja correspondente com a energia do fóton. A benzofenona, uma cetona aromática, é capaz de absorver conteúdo energético em λ=355nm (luz ultravioleta) e, portanto, é capaz de sofrer foto redução em bons rendimentos para formar benzopinacol quando irradiada. Para tanto, é necessário utilizar como solvente álcoois que possuam um hidrogênio que possa ser removido para formar a espécie radicalar. Nesse experimento, utilizou-se o isopropanol, que possui um hidrogênio que pode ser removido ligado ao carbono central e forma um radical secundário, relativamente estável. [1]

O químico alemão Wilhelm Rudolph Fittig fez várias contribuições ao entendimento do rearranjo pinacol – pinacolona que consiste, basicamente, na conversão de um diol vicinal (hidroxilas estão ligadas em carbonos adjacentes) em uma cetona sob catálise ácida. [2]

A protonação de um dos grupos hidroxílicos, seguido pela perda de uma molécula de água leva à formação de um carbocátion que, apesar de relativamente estável, sofre rearranjo e posterior perda de um próton para produzir uma cetona. [2]

Tendo em vista as reações feitas, é relevante quantificar os resíduos produzidos para criar uma visão integrada de sustentabilidade, mesmo em pequenas proporções. Um conceito capaz de descrever a eficiência de uma reação de maneira análoga à métrica “Economia de Átomos” é o Fator E. Utilizado notadamente a nível industrial, o Fator E considera a quantidade de resíduo gerado para cada quilograma de produto obtido. Por resíduo entende-se tudo o que é produzido além do produto de interesse ao de todo o processo. Desse modo, um fator E desejável é próximo de 1. [3]

Resultados e Discussão

1. Preparação do Benzopinacol

Obteve-se, após uma semana de exposição à luz solar, 1,08g de um sólido cristalino branco. Isso significa, em termos de rendimento, 38,7%, que pode ser considerado pouco satisfatório. O êxito da fotorredução pode ser atribuído à incidência solar insuficiente.

[CALCULO DE RENDIMENTO]

A fotorredução da benzofenona se dá pelo seguinte mecanismo radicalar:

[MECANISMO]

A análise do ponto de fusão foi feita em duplicata e obteve-se em média 171°C, próximo ao ponto de fusão encontrado na literatura, 171°C. [4]

A análise do espectro de infravermelho (Anexo 1) se mostrou bastante categórica. Seguem as atribuições feitas na Tabela 1 (Anexo 2) que permitem inferir que o produto de interesse foi formado.

O Fator E calculado para esta etapa foi obtido pela seguinte equação:

[CÁLCULO]

O fator E desejável, como anteriormente citado, é próximo de 1. Apesar disso, ainda está incluso nos parâmetros aceitáveis.

A análise de Cromatografia de Camada Delgada forneceu diferentes fatores de retenção, sendo eles: 0,43 (benzofenona) e 0,23 (benzopinacol). Como esperado, o fator de retenção da espécie cetona é maior, devido à sua menor polaridade. Isso porque grupos álcoois são estruturalmente mais polares do que grupos cetonas.

1. Rearranjo Pinacol – Pinacolona

Essa etapa se dá pelo seguinte mecanismo:

[MECANISMO]

É válido ressaltar que, em alguns casos, há possibilidade de formação de dois produtos diferentes que são denominados “produto cinético” e “produto termodinâmico”. Nesse caso, como os substituintes são todos iguais e, portanto, não há distinção de densidade eletrônica que possa definir prioridade migratória, qualquer grupo que sofrer rearranjo fornecerá um mesmo produto.

Ao final do procedimento, obteve-se 0,79g de um sólido branco. O rendimento, descrito no cálculo abaixo, foi de 82% nesta etapa e pode ser considerado satisfatório.