Estudos sobre a utilização do pentacloreto de Nióbio, como ácido de Lewis, em reações de acilação de Friedel-Crafts, visando à síntese de compostos com potencial aplicação como corantes sensibilizadores

Abstract

A reação de acilação de Friedel-Crafts é uma das mais importantes reações de formação de ligações carbono-carbono em compostos aromáticos. As reações de acilação de Friedel-Crafts ocorrem basicamente por meio da reação entre compostos aromáticos com haletos de acila ou anidridos na presença de um ácido de Lewis. Assim, neste trabalho foi estudado o uso do pentacloreto de nióbio como ácido de Lewis nas reações de acilação de Friedel-Crafts visando à síntese de corantes sensibilizadores. Os derivados de fluoresceína foram sintetizados a partir de derivados fenólicos e derivados de anidrido, na presença de NbCl5 e sob aquecimento. Os produtos de interesse foram obtidos com rendimentos de 54 a 90% e em curtos tempos reacionais que variaram de 50 a 200 minutos. As fluoresceínas apresentaram absorção e emissão de luz dentro do comprimento de onda do visível, com alta intensidade e altos valores de rendimento quântico de fluorescência (0,60 a 0,93) quando dissolvidos em soluções alcalinas. Os derivados de fluoresceínas foram aplicados na confecção de células solares de Gratzel apresentando eficiências de conversão que variaram de 0,11 a 0,23%. Também foi estudado a aplicação dos derivados de fluoresceínas como corantes iniciadores em reações de fotopolimerização de resinas de dimetacrilato. Estas resinas tem sido largamente utilizadas na odontologia, devido as suas propriedades como baixa toxicidade, baixa solubilidade em água e alta resistência mecânica. As fluoresceínas promoveram a fotopolimerização das resinas dimetacrilato com conversões que variaram de 1,21 a 78,7%, dependendo do derivado de fluoresceína utilizado como corante iniciador. O NbCl5 também foi utilizado na reação de acilação de Friedel-Crafts dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs). Os melhores resultados foram obtidos na acilação do derivado alquilado do truxeno, com altos rendimentos (63 a 95%) e em curtos tempos reacionais (30 a 100 min). Já as reações de acilação do decacicleno e do grafite, requerem estudos adicionais para encontrar as melhores condições sintéticas, uma vez que os produtos foram obtidos com baixos rendimentos e longos tempos reacionais.

The Friedel-Crafts acylation reaction is one of the most important reactions for the formation of carbon-carbon bonds. The Fridel-Crafts acylation reaction occurs basically by a reaction between aromatic compounds with acyl halides or anhydrides in the presence of a Lewis acid. Thus, in this work it was studied the use of niobium pentachloride as Lewis acid in Friedel-Crafts acylation reaction, aiming the synthesis of sensitizing dyes. The fluorescein derivatives were synthesized from phenolic derivatives and anhydride derivatives, in the presence of NbCl5 and under heating. The products of interest where obtained in yields of 54 to 90% and in short reaction times ranging from 50 to 200 minutes. The fluorescein derivatives presented absorption and emission within the range of visible and with high intensity and high fluorescence quantum yield (0,60 to 0,93) when dissolved in alkaline pH. Due to these good results obtained in the photophysical study, the fluorescein derivatives were applied in Gratzel solar cells, presenting convertion efficiencies that ranging from 0.11 to 0.23%. It has also been studied the application of fluorescein derivatives as initiator dyes in photopolymerization reactions of dimethacrylated resins. This resins have been widely used in dentistry, due this properties as, low toxicity, low solubility in water and high mechanical resistance. The fluoresceins promoted the photopolymerization of dimethacrylated resins with conversion values ranging from 1.21 to 78.7%, depending on the fluorescein derivative used as initiator dye. The NbCl5 also promoted the Friedel-Crafts acylation reaction of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs). The best results were obtained for the acylation of truxene, with high yields (63 to 95%) and in short reaction times (30 to 100 min). The acylation reaction of decacyclene was obtained with 36% of yield and in 20 hours of reaction. However, the acylation reactions of the decaciclene and the graphite require additional studies to find the best synthetic conditions, since the products were obtained in low yields and long reaction times. Keywords: Friedel-Crafts acylation reaction;