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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE QUÍMICA DE SÃO CARLOS LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA II – TURMA X PRÁTICA EXPERIMENTAL X – INDOLIZAÇÃO DE FISCHER Professor: Antonio C. B. Burtoloso Alunos/NºUSP: Fevereiro/2019 I-INTRODUÇÃO Da variedade de núcleos heterocíclicos encontrados na natureza o núcleo indólico se mostra presente em diversos compostos naturais.1a,b O núcleo indólico, ou simplesmente indol, é um sistema heterocíclico aromático que possui em sua estrutura um núcleo bicíclico compreendido por um anel de 6 membros fundido com um anel de 5 membros.2 Diferentes metodologias podem ser encontradas na literatura para a síntese do núcleo indólico3, umas das primeiras metodologias sintéticas empregadas na síntese desse núcleo foi realizada pelo químico alemão Hermann Emil Fischer em 1883.4 Na metodologia empregada por Fischer a formação do núcleo indólico é realizada a partir da reação da Fenilidrazina com Cetonas, empregando um solvente polar prótico ou fortemente ácido. Esquema 1 – Exemplos de alcaloides e algumas metodologias para obtenção do núcleo indólico. O mecanismo da reação de indolização de Fischer consiste primeiramente na formação de uma Hidrazona como intermediário reacional, sendo esse processo similar ao mecanismo de formação de iminas a partir de aminas e cetonas. Uma vez formado o intermediário Hidrazona é possível a formação de uma enamina como intermediário chave, a partir de um processo de tautomerização. Com a formação da enanima um rearranjo sigmatrópico do tipo [3,3] é realizado, formando uma Diimina, que após a rearomatização do anel aromático oriundo da Fenilidrazina e algumas etapas reacionais subsequentes (Substituição nucleofílica a imina e eliminação) é a possível a obtenção do núcleo indólico. Esquema 2 – Mecanismo para a reação de indolização de Fischer. II-OBJETIVOS Descrever sucintamente os objetivos da prática III-MATERIAL E MÉTODOS III.1-MATERIAL: 1 balão de fundo redondo de 25,0 mL 1 bastão de vidro 1 barra de agitação magnética 1 condensador para refluxo 1 funil de Büchner 1 pipeta graduada de 10,0 mL 1 vidro de relógio 2 béqueres 2 erlenmeyers 2 seringas plásticas de 5,0 mL III.2-PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Tabela 1 – Quantidades empregadas dos reagentes Equiv. MM (g/mol) m (g) n (mmol) Densidade (g/mL) V (mL) Fenilidrazina 1,00 108,14 2,75 25,43 1,10 2,50 Ciclohexanona 1,30 98,15 3,24 33,06 0,95 3,42 Solvente: AcOH 10,0 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO: Em um balão de fundo redondo de 25,0 mL foram adicionados 3,42 mL (33,06 mmol, 3,24 g) de ciclo-hexanona, em sequência foram adicionados ao balão reacional 10,0 mL de ácido acético glacial. A solução reacional foi agitada por intermédio de uma barra de agitação magnética e em seguida foram adicionados 2,50 mL de fenilidrazina (25,43 mmol, 2,75 g). A reação foi aquecida a temperatura de refluxo e mantida a essa temperatura por 20 minutos. Após esse período a mistura reacional foi resfriada a temperatura ambiente e filtrada em sequência por intermédio de um funil de Buchner. O sólido obtido foi então recristalizado com uma mistura de etanol/água (1:1), sendo obtido 3,25 g de sólido branco com rendimento de 75%. DADOS ESPECTROSCÓPICOS: Sólido branco, 3,25 g, 75% de rendimento, m.p.= 103-107 °C (lit. 118-120 °C); Rf = 0,38 (Hexano/AcOEt 9:1); IR (KBr) 3406, 3055, 2964, 2930, 2869, 1261, 1461, 1299, 1265, 1234, 1011, 741 cm−1; RMN 1H (500 MHz, CDCl3) δ 7.20 (td, J = 7.5, 1.6 Hz, 1H), 7.14 (td, J = 7.5, 1.5 Hz, 1H), 6.98 (dt, J = 9.0, 4.6 Hz, 1H), 6.94 (s, 1H), 6.81 (dd, J = 7.4, 1.5 Hz, 1H), 2.64 – 2.56 (m, 2H), 2.49 – 2.40 (m, 2H), 1.77 – 1.66 (m, 4H). RMN 13C (125 MHz, CDCl3) δ 136.6, 135.1, 127.4, 120.9, 119.4, 118.3, 111.2, 107.8, 24.4, 24.2, 24.0, 21.5 ppm. IV-RESULTADOS E DISCUSSÃO ✓ Descrição detalhada da prática (podendo ser apresentada, por exemplo, fotos da reação montada, das placas de TLC e do processo de purificação), fornecendo e explicando os resultados observados com fundamentação teórica. Discutir o mecanismo, a elucidação estrutural, dentre outros. Resumindo: contar a história, explicando os resultados observados. V-REFERÊNCIAS 1. (a) R. B. Van Order, H. G. Lindwall, Chem. Rev.,1942, 30 (1), 69–96. (b) Gribble, G. W. Indole Ring Synthesis: From Natural Products to Drug Discovery, Wiley, 2016. 2. Katritzky, A. R. & Pozharskii, A. F. Handbook of Heterocyclic Chemistry. Elsevier Science Ltd, 2003. 3. (a) Gribble, G. W. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 2000, 1045–1075. (b) Humphrey, G. R.; Kuethe, J. T. Chem. Rev.,2006,106 (7), 2875–2911. 4. Fischer, E.; Jourdan, F. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1883, 16 (2): 2241–2245. 5. http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C942018&Mask=80#IR-Spec acessado 24/02/2017. VI-ANEXOS IV (KBr): 1,2,3,4-Tetraidrocarbazol RMN 1H (500 MHz, CDCl3) 1,2,3,4-tetraidrocarbazol RMN 13C (125.MHz, CDCl3) 1,2,3,4-tetraidrocarbazol. Observações: Espectro de IV retirado do banco de dados NIST Standard Reference Data.5