SÍNTESE DE DÍMEROS CALAMÍTICOS PARA O ESTUDO DE

SÍNTESE DE DÍMEROS CALAMÍTICOS PARA O ESTUDO DE PROPRIEDADES
LÍQUIDO-CRISTALINAS E MATERIAIS ORGÂNICOS FUNCIONAIS.
Barbara Müller Colasio, Drª. Rachel Faverzani Magnago
INTRODUÇÃO
O desenvolvimento de fontes alternativas de energia vem sendo impulsionado devido à busca
de energia limpa e renovável, preço acessível, crise energética e busca pela sustentabilidade.
A luz solar é um importante meio de energia, sendo que no Brasil é potencialmente favorável
para o desenvolvimento de sistemas fotovoltaicos. (ALCÂNTARA, 2012; COLLE 1998). A
energia fotovoltaica consiste no processo de captação e transformação da energia solar em
energia elétrica. Esta energia pode ser captada através de placas que existem em diversos
materiais semicondutores como é o caso de moléculas orgânicas funcionais. (RENOVÁVEIS,
2012). A utilização destas moléculas no desenvolvimento da tecnologia energia solar
fotovoltaica é a forma de produção de eletricidade que mais cresce no mundo e de tecnologia
de ultima geração. (LCP, 2012). As moléculas propostas foram planejadas de modo a
apresentarem requisitos para gerar propriedades liquido cristalinas (auto-organização).
Deseja-se contribuir para o aprimoramento da tecnologia de transistores, emissores de luz,
células fotovoltaicas e armazenamento de dados.
Palavras-chave: Cristais líquidos, síntese orgânica, energia solar.
OBJETIVO
Desenvolver e investigar novas moléculas diméricas calamíticas funcionais, especialmente
com propriedades ópticas, que possam ter aplicação em tecnologias avançadas.
MÉTODOS
Foram realizadas as reações de preparação dos intermediários 3-alcoxifenol, 4-(2-alquil-2Htetrazol-5-il)fenila, 4-alcoxianilina e dietil-4,4’-benzeno-1,4-diilbis(2,4-dioxobutanoato).
Na figura 1, para a preparação do 3-alcoxifenol, foi realizada a reação de monoalquilação do
1,3-dihidroxibenzeno com 1-bromoalcano correspondente. (WESTPHAL, 2010).
CnH2n+1O
HO
+
OH
CnH2n+1Br
a
OH
Figura 1: Síntese do 3-alcoxifenol. Condições reacionais: (a) bromoalcano, NaOHaq e MeOH.
Fonte: Autor, 2012.
Na figura 2, têm-se as etapas de síntese do 4-(2-alquil-2H-tetrazol-5-il)fenila, utilizado como
reagente de partindo o 4-cianofenol. Foi realizado a reação de adição 1,3-dipolar do ânion
azida a nitrila, para a formação do anel tetrazol, seguida por reação de proteção do grupo
fenol com anidrido acético. A proteção é necessária para realizar a N-alquilação do anel
tetrazol sem que ocorra alquilação da hidroxila do fenol. Na etapa seguinte, reação de
substituição nucleofílica do 1-bromoalcano pelo aníon tetrazolato e posterior desproteção do
grupo fenol através da reação de hidrolise básica. (BEGNINI, 2005). Nesta etapa obteve-se
três 4-(2-alquil-2H-tetrazol-5-il)fenol com diferentes grupos alquil (C8H17, C10H21 e C12H25).
O
N
a
HO
NH
HO
N
N
b
H3C
N
NH
O
N
N
c
N
O
H3C
N
N
CnH2n+1
CnH2n+1
N
d
HO
O
N
N
N
N
Figura 2: Síntese do 4(2-alquil-2H–tetrazol–5-il)fenila. Condições reacionais: (a) 1. NaN3,
NH4Cl, metiletilcetona, 2. HClaq ; (b) 1. NaOHaq, anidrido acético, 2. HClaq; (c) Bromoalcano,
K2CO3, metiletilcetona; (d) 1.KOHaq. etanol, 2. HClaq. Fonte: Autor, 2012.
Na figura 3, apresenta-se a reação de preparação 4-alcoxianilina. A reação de alquilação do 4alcoxiacetanilida foi realizada com o brometo de alquila desejado, seguida de hidrolise do
grupo amida.
O
O
H3C
H3C
a
OH
NH
OCnH2n+1
NH
b
H2N
OCnH2n+1
Figura 3: Síntese do 4-alcoxianilina. Condições reacionais: (a) Bromoalcano, K2CO3 e
Butano; (b) KOHaq e Etanol. Fonte: Autor, 2012.
Na figura 4, têm-se a reação de preparação do dietil-4,4’-benzeno-1,4-diilbis(2,4dioxobutanoato), fez-se condensação com dietil oxalato ao 1,4-diacetilbenzeno.
O
O
O
a
O
O
O
CH3
H3C
EtO
OEt
O
Figura
4:
Síntese
do
O
dietil-4,4’-benzeno-1,4-diilbis(2,4-dioxobutanoato).
reacionais: (a) dietil oxalato, NaH, THF, 0 °C, 3 h, Atm. Ar. (MAGNAGO, 2009).
Fonte: Autor, 2012.
Condições
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Todos os intermediários foram sintetizados com diferentes grupos alquil (octil, decil e
dodecil). Para a confirmação das estruturas de todos os intermediários foram realizadas
análises de IV, RMN H1 e C13, e também ponto de fusão dos compostos. Foi necessário
otimizar reações para prepara-las com pureza e quantidade apropriada para reações
posteriores. Estes intermediários são essenciais para obtenção dos compostos finais com
características estruturais apropriadas para o estudo de propriedades líquido-cristalina, os
compostos são importantes para aplicações tecnológicas de materiais orgânicos funcionais.
CONCLUSÕES
As rotas sintéticas propostas foram eficientes para preparar os compostos desejados,
3-alcoxifenol, 4-(2-alquil-2H-tetrazol-5-il)fenila, 4-alcoxianilina e dietil-4,4’-benzeno-1,4diilbis(2,4-dioxobutanoato), com diferentes grupos alquil (octil, decil e dodecil).
REFERÊNCIAS
ALCÂNTARA, Alex Sander. Energia fotovoltaica no Brasil é discutida em evento em São
Paulo. D i s p o n í v e l e m :
<http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energiafotovoltaica&id=030175100312>. Acesso em: 20 julho 2012.
BEGNINI, I. M., Liquid Crystals Containing the Isoxazole and Tetrazole Heterocycles.
Molecular Crystals And Liquid Crystals, Inglaterra, v. 432, p. 1-13, 2005.
LCP - Liquid Crystal Polymer: The Ultimate Solution for Low-Cost RF Flexible Electronics
and Antennas. Disponível em: <http://users.ece.gatech.edu/~etentze/APS07_Vyas.pdf>.
Acesso em: 21 junho de 2012.
MAGNAGO, Rachel Faverzani . Synthesis of liquid crystals materials derived from
oxadiazole, isoxazole and tetrazole heterocycles. ARKIVOC, v. XVII, p. 157-166, 2009.
PEREIRA, E, B; Martins, F. R.; Abreu, S. L. D.; Ruther, R. Atlas Brasileiro de Energia Solar:
INPE. São José dos Campos, 2006.
RENOVÁVEIS, Energias. Energia solar. Disponível em:
<http://www.alternativasenergias.com/energia-solar >. Acesso em: 20 junho 2012.
WESTPHAL, Eduard; BECHTOLD, Ivan H.; GALLARDO, Hugo. Synthesis and
Optical/Thermal Behavior of New Azo Photoisomerizable Discotic Liquid Crystals.
Macromolecules, Usa, v. 43, n. , p.1319-1328, 14 jul. 2010.
FOMENTO
O trabalho teve a concessão de Bolsa PIBIC/CNPq. O trabalho teve o apoio técnico do
Laboratório de Síntese de Cristais Líquidos da UFSC.