Química. Revisão e Estudos Sobre o 1-Fluoronaftaleno e sua Síntese.


Molécula do 1-Fluoronaftaleno.
Molécula do 1-Fluoronaftaleno. Fonte da Imagem, Stringfixer, EUA.

Autoria: Alberto Federman Neto, AFNTECH.

Atualizado em 26 de Novembro de 2021.

Este artigo reporta e revisa meus atuais estudos correntes sobre o 1-fluoronaftaleno.

In Memorian de Meu Orientador de Doutorado, Prof. Dr. Joseph Miller, que acreditando em mim, me ensinou muito e guiou meus passos iniciais na carreira científica, a muitos anos atrás. Sempre me lembrarei, e sempre serei grato a ele. Saudades, Mestre!

1. INTRODUÇÃO:

Dentro da Química, minha especialidade é Síntese Orgânica, especialmente de derivados aromáticos, e Química e Síntese Organometálica de compostos orgânicos aromáticos contendo metais de transição.

O 1-fluoronaftaleno (alfa-fluoronaftaleno) é um líquido volátil e de odor característico. Estrutura 3D.

Me interessei por ele, porque é uma forma reativa (para Substituição Nucleofílica  Aromática) de anel de naftaleno, usado para introduzir um fragmento de naftaleno em certos fármacos, em especial  os derivados da Fluoxetina, Prozac®. GANÉO NETO, L.;  MILAGRE, H.M.S. (Orientador). “Pílula da Felicidade. Síntese e Legado da Fluoxetina.” TCC, Trabalho de Conclusão de Curso Para Obtenção de Grau de Bacharel em Química, Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista  Júlio de Mesquita Filho, Araraquara, S.P. (2021). PEREIRA, R.S. Quím. Nova, 20, 551 (1997).

Substituição Nucleofílica Aromática, especialidade do meu Orientador, Prof. Dr. Joseph Miller, e importante também no meu desenvolvimento científico e técnico. SMITH, D.M. Nature 223, 427 (1969)MILLER, J., “Reaction Mechanisms in Organic Chemistry. Aromatic Nucleophilic Substitution.” Editora Elsevier, Londres, Inglaterra (1968). Outro Link para o livro. Também pode baixar daquiGOMES, P.C.B.; VICHI, E.J.S.; MORAN, P.J.S.; FEDERMAN NETO, A.; MAROSO, M.L.; MILLER, J.  Organometallics, 14-15, 3198 (1996).

Embora 1-fluoronaftaleno seja comercial, produzido por exemplo, na China, não é achado com facilidade no Brasil. Apenas se encontram o 1-cloronaftaleno e 1-bromonaftaleno.

Que também são muito mais fáceis de preparar, por reações clássicas de Gattermann ou de Sandmeyer, descobertas pelos Químicos, o Engenheiro de Precisão e Químico autodidata Suiço  Traugott  Sandmeyer e o Alemão Ludwig Gattermann, e extensamente descritas em muitos sites e livros de Química Orgânica Experimental. SANDMEYER, T. Ber. Dtsch. Chem. Gessel. 17, 1633 (1884). SANDMEYER, T.  Ber. Dtsch. Chem., Gessel. 17, 2650 (1884). Veja GATTERMANN, citado  no artigo: HODGSON, H.H. Chem. Rev. 40, 251 (1947). GATTERMANN, L. Ber. Dtsch. Chem. Gessel. 23, 1218 (1890).

Em contraste com os derivados de benzeno, as estruturas dos derivados do naftaleno (naftalina) eram muito menos conhecidas, e objeto de controvérsia, até antes da metade do século XX. HARRISON, W.A. “Some Empirical Rules Concerning Sustitution in the Naphtalene Nucleous.” Tese de Doutorado, Ph.D., Victoria University, Manchester, Inglaterra (1925). NAKATA, N. Bull. Chem. Soc. Japan 10, 318 (1935). BERGMANN, E.; HIRSHBERG, J. J. Chem. Soc. 331 (1936).

1. BALZ-SCHIEMANN, REVISÃO, E SÍNTESES CONHECIDAS  DO 1-FLUORONAFTALENO:

O naftaleno foi isolado a muito tempo, em 1820. KIDD, J. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 111, 209 (1821). Estudado por Michael Faraday, que descobriu sua fórmula. FARADAY, M, Phil. Trans Roy. Soc. London 116, 140 (1826). Estrutura determinada pelo Químico Alemão Richard August Carl Emil Erlenmeyer. ERLENMEYER, M. Ann. Chem. 137, 1866 (1866).

Cloro e Bromo Naftalenos eram conhecidos. MELDOLA, R. J. Chem.Soc. Trans. 47497 (1885).

O 1-fluoronaftaleno foi observado apenas com rendimento baixo, pela reação do sal de diazônio do naftaleno com ácido fluorídrico, por  Wilke-Dortfurt e Balz em 1927. WILKE-DORTFURT, E.; BALZ, G. Ber. Dtsch. Chem. Gessel  60 , 115 (1927). Mas foi preparado com bons resultados, em 1931, por  Schiemann. SCHIEMANN, G.; GUEFFROY, W.; WINKELMULLER, W. Ann. Chem. 487, 270 (1931).

O primeiro método prático para sua obtenção, foi por pirólise seca do tetrafluorborato de 1-naftildiazônio, método geral descrito em 1927, na reação hoje chamada de Balz-Schiemann. Descoberta pelos Químicos Alemães Gunther Balz e Gunther Schiemann. Outros métodos são complexos. BOECHAT, N.;  PINTO, A.C.; BASTOS, M.M. Quím Nova 38, 1323 (2015). Link 1.

BALZ, G.; SCHIEMANN, G.  Ber. Dtsch. Chem. Gessel. 60, 1186 (1927). BEATY, R.D.; MUSGRAVE, W.K.R. (Orientador) “The Introduction of Fluorine into Organic Compounds.” Tese de Doutorado em Filosofia, Modalidade Ciências Naturais, Universidade de Durham, Durham, Inglaterra (1951). ROE, A. Org. React. V, 193 (1949). Link 2. FLOOD, D.T. Org. Syn. 13, 52 (1933). SCHIEMANN, G.;  WINKELMULLER, W.; HARTMAN, W.W.; BYERS, J.R.; DICKEY, J.B. Org. Syn. 13, 52 (1933)Shanghai Kangpeng Science and Technology Co., Ltd. , Patente Chinesa CN1887833A (2007). ZHEJIANG YONGTAI TECHNOLOGY Co. Ltd. Patente Chinesa, CN102557865B (2014)MO, F. et al. Org. Biomol. Chem. 11, 1582 (2013).

A vantagem principal  é a obtenção fácil dos precursores, pela diazotação direta das aminas comerciais ou facilmente obtidas. Os sais de diazônio foram descobertos pelo Químico Industrial Alemão Johann Peter Griess, em 1858. GRIESS, J.P. Phil. Trans. Roy. Soc. London 154, 667 (1864). GRIESS, J.P. Proc. Roy. Soc. London 13, 375 (1864). GRIESS, P. Ann. Chem. 106, 123 (1858). HEINES, S.V. J. Chem. Educ. 35, 187 (1958).

Os procedimentos experimentais, de laboratório, para fazer os tetrafluorboratos de diazônio e sua conversão em flúor derivados,  foram revisados em um antigo, mas ótimo e clássico artigo de Roe. ROE, A.  Org. React. 5, 193 (1949).

Ocorre que a reação de Balz-Schiemann frequentemente dá rendimento baixo, forma subprodutos e pode ser perigosa, porque envolve aquecimento de um sal de diazônio potencialmente explosivo, no estado sólido. As vezes se usam, invés de tetrafluoroboratos, hexafluorofosfatos de diazônio, muito menos solúveis. link 5. link 7.

Sempre se usava, link 4,  a pirólise seca, pois os sais de diazônio aquosos, não perigosos e não isolados (embora muito usados em síntese orgânica), links 6, 7, sempre produzem fenóis ou produtos de acoplamento arílico, invés dos flúor derivados esperados

Para formar aromáticos derivados do bifenilo, a reação de acoplamento, inclusive tem um nome especial. Acoplamento de Gomberg-Bachmann.

Para minimizar esses inconvenientes, métodos foram descritos para fazer a reação de Balz-Schiemann em solventes não aquosos.  Como por exemplo, fazer a decomposição do sal de diazônio em THF, tetraidrofurano, FLETCHER, T.; NAMKUNG, M.  Chem. Ind. 179 (1961). DEWAR, M.J.S.; MICHL, J. Tetrahedron,  26, 375 (1970). Ou em solvente apolar, éter de petróleo.

Métodos novos para fazer fluoretos aromáticos, incluem desaminação direta da amina do naftaleno, mediada por cobre. PÉREZ-GARCIA, R.M. et al. Org. Lett. 23, 1011 (2021). Modificação química de vários naftalenos halogenados. Fluoração direta do naftaleno, com  reagentes pouco usuais. Fluoração do Reagente de Grignard do naftaleno.  Fluoração com hipofluorito,

CONTINUA.

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