62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica

ESTUDO DA REATIVIDADE DE UM ORGANOMETÁLICO: SÍNTESE DO ACETILFERROCENO A PARTIR DA ACILAÇÃO DO FERROCENO

Thaíza Carvalho da Rocha ¹
Hugo de Melo Santos ¹
Danielle Cangussu de Castro Gomes ¹

1. Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás-UFG

INTRODUÇÃO:

O interesse pela química organometálica está intimamente associado às suas aplicações que vão desde a catálise (petroquímica, farmacêutica, química fina, etc.) até materiais com propriedades especiais (cristais líquidos, supercondutores, óptica não linear, etc.) passando pelas ciências biológicas e pela síntese orgânica. Estima-se que mais de 95% dos processos industriais envolvem em pelo menos uma das etapas, o emprego de algum complexo organometálico.

O ferroceno pode originar uma série de compostos monossubstituídos a partir das reações de acilação de Friedel-Crafts, como por exemplo, o acetilferroceno. A reação consiste na formação de ligações C-C desde que haja a presença de uma espécie de carbono suficientemente eletrofílica.

Este trabalho teve como objetivo a síntese do ferroceno e o estudo de sua reatividade a partir da síntese e caracterização do acetilferroceno. Esta rota experimental foi aplicada pela primeira vez na disciplina de Laboratório de Síntese para os alunos do 7º período do curso de Química - Modalidade Tecnológica, Instituto de Química da UFG

METODOLOGIA:

Na síntese do ferroceno, foram dissolvidos 6,5 g de cloreto de ferro (II) em 25 mL de dimetilsulfóxido (DMSO). Essa solução foi colocada em um funil de adição e este acoplado a um balão onde foram adicionados 25 g de NaOH e 60 mL de éter dietílico. O sistema foi submetido a agitação por 20 min. Em seguida, adicionou-se 5,5 mL de ciclopentadieno, previamente craqueado. Sob atmosfera de nitrogênio, a solução de Fe (II) foi adicionada e a agitação mantida por 45 min. A mistura foi lavada com solução de HCl 2 mol/L e água. Os cristais de ferroceno foram obtidos por recristalização por sublimação. Para a obtenção do acetilferroceno utilizou-se 1,5 g de ferroceno e 5 mL de anidrido acético. A essa mistura adicionou-se 1 mL de ácido fosfórico 85%. A mistura foi aquecida por 15 min e vertida sobre 25 g de gelo moído. Quando todo o gelo havia fundido, neutralizou-se a solução com a adição de solução de bicarbonato de sódio 10%. Observa-se a formação de uma mistura castanha que foi filtrada a vácuo e o composto obtido foi purificado por cromatografia em coluna. O rendimento das reações foi 14 e 30%, respectivamente, e os compostos foram caracterizados por espectroscopia na região do Infravermelho e Ressonância Magnética Nuclear.

RESULTADOS:

O ataque eletrofílico em organometálicos do bloco d ocorre geralmente no centro metálico. No caso do ferroceno, o ataque ocorre nos ligantes. Isso porque, do ponto de vista estéreo, os ligantes são, com muita freqüência, mais acessíveis do que o centro metálico. Neste caso, o centro metálico é capaz de aumentar a densidade eletrônica em um dos ligantes por retrodoação π, tornando-o suscetível ao ataque eletrofílico. O eletrófilo liga-se covalentemente ao ligante que continua coordenado ao metal. Além disso, a adição de um eletrófilo ao ligante requer menor rearranjo molecular do que o ataque no centro metálico.

Diferentemente do espectro do ferroceno que apresenta apenas um pico em 4,2 ppm correspondente aos 10 H dos ligantes ciclopentadienila, no espectro de RMN de ¹H do acetilferroceno, foi observado um pico em 2,4 ppm que corresponde aos átomos de hidrogênio da metila (grupo acetil). Em 4,5 ppm tem-se um pico correspondente aos 2 H do ligante mais próximos do grupo acetil e o pico em 4,8 ppm corresponde aos outros 2 H. O menor deslocamento dos hidrogênios mais próximos do grupo acetil se deve ao caráter retirador de elétrons do grupo carbonila que aumenta a densidade eletrônica que blinda os hidrogênios mais próximos. O solvente utilizado foi CDCl₃.

CONCLUSÃO:

Neste trabalho, foi sintetizado o composto ferroceno e como resultado do estudo da reatividade do mesmo foi obtido o composto acetilferroceno. Os dois produtos principais foram obtidos com o rendimento esperado. Foi possível observar que o ferroceno é bastante reativo. A técnica de separação cromatográfica foi bastante eficiente durante o isolamento do subproduto diacetilferroceno e a caracterização dos dois compostos apresentou bons resultados.

A rota sintética validada em aula prática apresentou como vantagem a simplicidade nos procedimentos o que a torna viável de ser desenvolvida em laboratórios de graduação para o ensino de química organometálica. Este experimento possibilitou a abordagem dos métodos de síntese em atmosfera inerte, mecanismos de reações, dos dados espectroscópicos para caracterização estrutural e ligações químicas dos complexos organometálicos de metal de transição, cujos conceitos reforçam importantes princípios da química de organometálicos.

Palavras-chave: Organometálicos, Ferroceno, Acetilferroceno.