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INTRODUÇÃO

Desde que Curtius descobriu o uso de HN₃ na síntese de diversas azidas orgânicas (R-N₃) e do rearranjo de acil azidas para os correspondentes isocianatos por (por isso, o nome do rearranjo de Curtius),¹ inúmeras sínteses de moléculas contendo o grupo N₃ foram reportadas. Nas décadas de 1950 e 1960, por exemplo, as azidas orgânicas (R-N₃) estavam no auge da atenção dos químicos orgânicos.² Tanta atenção dada se deve às diferentes reatividades e reações que esta classe de compostos pode realizar: reação de Staudinger/aza-Wittig,³ cicloadição de Huisgen,⁴ Sundberg, Boyer⁵ e rearranjo de Schmidt⁶ são alguns exemplos.⁷

Muitos associam as azidas como compostos instáveis e explosivos. No entanto, diferentemente das azidas alquílicas, as azidas aromáticas (ArN₃) são bem mais estáveis e, por isso, seu uso não é restrito somente em síntese orgânica, mas também na área biológica e industrial. De marcadores de fotoafinidade,⁸ passando por polímeros condutores,⁹ dendrímeros,¹⁰ nanomateriais,¹¹ as azidas aromáticas atuam até na ativação de superfícies poliméricas por luz.¹²

Um dos métodos mais antigos e práticos de síntese de azidas aromáticas consiste na diazotação de anilinas, seguida da conversão do íon arenodiazônio (ArN₂⁺) na correspondente azida por meio da adição de N₃^- (este, geralmente na forma de azida de sódio (NaN₃) ou trimetilsilil azida (TMSN₃)¹³) (Figura 1). Acredita-se que esta reação tenha um mecanismo diferente a reação de Sandmeyer (há relatos de dois mecanismos possíveis, ambos envolvendo um intermediário Ar-N₅, via cicloadição 1,3-dipolar envolvendo um intermediário arilpentazol ou via arilpentazeno).^7,14

Figura 1. Esquema da síntese de azidas aromáticas a partir de anilinas

Ainda sobre a diazotação, algumas referências exigem o uso de ácido mineral forte para que a reação seja bem sucedida.¹⁵ Geralmente é empregado ácido clorídrico (HCl) (pK_a=-6,3), ácido sulfúrico (H₂SO₄) (pK_a1=-3) ou até ácido tetrafluorobórico (HBF₄) (pK_a=-0,4) à baixa temperatura para a geração in situ do ácido nitroso (HNO₂). No entanto, há pouquíssimos relatos que provem que os ácidos fracos, como os ácidos orgânicos, não sejam eficientes na diazotação de anilinas ou na preparação de azidas.

Este presente trabalho consiste em investigar a possibilidade de um ácido fraco (ácido acético) em gerar sais de arenodiazônio. A comprovação da síntese será de maneira indireta, pois devida à pouca estabilidade os sais de arenodiazônio serão gerados in situ para obtenção de azidas aromáticas (2) (Figura 2).

Figura 2. Esquema de síntese de azidas aromáticas a partir de anilinas usando vinagre

PARTE EXPERIMENTAL

As anilinas substituídas (Sigma-Aldrich) e os solventes utilizados (hexano, acetato de etila e metanol padrão P.A.- Synth) foram utilizados sem prévia purificação. O vinagre utilizado foi obtido em mercado local (marca: Carrefour, tipo: vinagre de álcool, teor de ácido acético: 4%). As análises de cromatografia em camada delgada (CCD) foram efetuadas em cromatofolhas de alumínio (gel de sílica 60), com espessura de 0,2 mm, contendo indicador para 254 nm usando mistura hexano/acetato de etila como fase móvel. As análises de espectrometria de massas foram feitas em um GC-MS Ion trap marca Varian, modelo 4000, da Universidade Federal do ABC.

Procedimento geral da metodologia "one-pot" da conversão de anilinas para azidas aromáticas

Em um balão de 50 mL foram adicionados 2 mmols da anilina substituída e 20 mL de vinagre. Após deixar sob banho ultrassônico por 10 min, a mistura foi mantida sob agitação vigorosa a 0 ºC e, em seguida, foram adicionados gota a gota 3 mmols de NaNO₂ (207 mg) dissolvido em H₂O gelado (2 mL). Após 15 min de agitação, 2,4 mmols de NaN₃ (156 mg) também dissolvido em H₂O gelado (2 mL) foram adicionados gota a gota. Após o término da adição (monitorada pelo consumo do material de partida por TLC), a mistura reacional foi extraída apenas com hexano. Após secagem com Na₂SO₄, a fase orgânica foi evaporada sob pressão reduzida. O produto obtido foi identificado por comparação do espectro de massas com a literatura.¹⁶

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Em uma primeira abordagem para a obtenção das azidas aromáticas, a reação foi feita à temperatura ambiente e foi utilizado acetato de etila como solvente para extração do produto. Oito anilinas disponíveis no laboratório foram utilizadas (anilina, orto, meta e para-bromoanilina, orto e meta-nitroanilina, 3-aminoacetofenona e p-anisidina) e obtivemos as respectivas azidas aromáticas em rendimentos moderados (Tabela 1) com tempos de reações relativamente baixos (35 min em média). No entanto, o uso do acetato de etila apresentou alguns inconvenientes. Primeiro, o produto bruto das extrações de todas as reações com este solvente apresentou um forte odor de ácido acético oriundo do vinagre. Outro resultado deste método é a presença de um subproduto de acoplamento diazo (Ar-N=N-Ar) o que nos obrigou a realizar a purificação em coluna cromatográfica de todas as reações.

As análises de cromatografia em camada delgada de todas as reações mostraram que as azidas apresentam um valor muito maior de R_f em relação às anilinas. Isso nos motivou a escolher um solvente mais apolar para a extração que não solubilizasse o ácido acético do vinagre. A formação do subproduto também nos obrigou a realizar a reação em baixa temperatura.

Assim, foi desenvolvido o método usando hexano como solvente e realizando a banho de gelo. As oito anilinas utilizadas no método anterior também forneceram as respectivas azidas em rendimentos maiores e sem a presença do subproduto de acoplamento diazo (Tabela 1).

Este método apresenta vantagens em relação aos métodos já descritos por utilizar um solvente/reagente facilmente disponível, de baixíssimo custo e oriundo de fonte renovável (vinagre). Além disso, o uso de um ácido mais fraco dificulta a protonação da anilina, permitindo que o par de elétrons desemparelhados esteja mais disponível para o ataque ao eletrófilo (cátion nitrosônio NO⁺, provavelmente formado), favorecendo mais a formação do sal de arenodiazônio.¹⁶ E, por fim, observamos que nesta nova condição reacional não há necessidade de purificação, uma vez que após evaporação do produto obtivemos exclusivamente a azida aromática. As únicas exceções ficaram por conta da orto-nitroanilina, para a qual obtivemos baixos rendimentos nas duas condições testadas, e do ácido 4-aminobenzóico. Neste caso, devido à presença do grupo ácido carboxílico, a extração utilizando acetato de etila se mostrou mais eficiente do que usando hexano.

CONCLUSÃO

Mostramos que o método de síntese de azidas aromáticas a partir de anilinas pela sequência de diazotação seguida da adição do íon azida (N₃^-) pode ser feita usando um ácido fraco, o que contraria a exigência de um ácido forte para que a reação seja bem sucedida. A reação pode ser feita em vinagre, um reagente barato e facilmente disponível. As azidas foram obtidas sem necessidade de purificação em bons rendimentos.

MATERIAL SUPLEMENTAR

No material suplementar, disponível gratuitamente em arquivo PDF no endereço http://quimicanova.sbq.org.br, encontram-se os espectros de massas das azidas aromáticas obtidas por GCMS.

AGRADECIMENTOS

À UFABC pela bolsa de iniciação científica e pela estrutura, e ao CNPq e à FAPESP pelo apoio financeiro.

REFERÊNCIAS

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