Métodos Sustentáveis para a Síntese de derivados de Porfirinas

Abstract

A questão ambiental e o desenvolvimento sustentável são uns dos grandes assuntos, tanto no cenário nacional como mundial. O conceito de desenvolvimento sustentável foi introduzido há cerca de 30 anos com o objetivo de satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades, incluindo a capacidade de reduzir as consequências das substâncias que são produzidas e utilizadas. Nesse sentido, a química é essencial para garantir que a próxima geração de produtos e energia seja mais sustentável do que a atual. Deste modo, no início da década de 90, surgiu o conceito de Química Verde, tendo sido definido por Paul Anastas e John Warner como a invenção, desenvolvimento e aplicação de produtos químicos e processos, para reduzir ou eliminar o uso e a formação de substâncias perigosas à saúde humana e ao meio ambiente. A preocupação em desenvolver metodologias mais sustentáveis e que provoquem menos desperdícios tem levado os químicos orgânicos a ponderar métodos versáteis e altamente eficazes para promover as reações. Uma das técnicas que mais se tem desenvolvido e que se tem provado eficiente é a mecanoquímica. A ativação mecânica, normalmente realizada na ausência ou com o mínimo de solvente, aparece como uma alternativa para melhorar a sustentabilidade dos processos em Síntese Orgânica. Ao longo desta dissertação explorou-se a síntese de porfirinas e metaloporfirinas, desenvolvendo-se uma metodologia para a síntese de di-hidroporfirinas sob ação mecânica. A síntese via mecanoquímica permitiu a obtenção de clorinas com diversos substituintes, utilizando como agente redutor diimida, gerada in situ a partir de hidrato de hidrazina, com rendimentos semelhantes ou superiores aos métodos descritos na literatura. A utilização de hidrato de hidrazina, a eliminação do solvente e dos auxiliares de reação permitiu reduzir os tempos de reação e a formação de subprodutos. Assim, as novas metodologias aproximam-se dos princípios da Química Verde, sendo bastante evidente pela quantificação efetuada com recurso às métricas, Economia Atómica, E-Factor Completo e EcoScale.

Environmental issues and sustainable development are important national and international matters of our days. The concept of sustainable development was introduced about 30 years ago with the objective of covering the needs of the present without compromising the future generations’ ability to cover their own needs, including the capacity of reducing the consequences of the use and production of substances. In this point of view, chemistry is essential to ensure that the next generation of products and energy is more sustainable than the current. Thus, in the early 1990's, the concept of Green Chemistry was created by Paul Anastas and John Warner and was defined as the invention, development and application of chemical products and processes, to reduce or eliminate the use and formation of hazardous substances to humans’ health and the environment.The worry to put forth new more sustainable and less wasteful methods has led the organic chemists to consider versatile and highly effective methods to promote reactions. One of the most developed techniques that has been proven efficient is mechanochemistry. The mechanical activation, executed normally in the absence or with minimal use of solvents, appears as one of the best sustainable alternatives to the organic synthesis processes.Throughout this dissertation we explored the synthesis of porphyrins and metalloporphyrins and developed a methodology for the synthesis of dihydroporphyrins under mechanical activation.Synthesis via mechanochemistry allowed the production of chlorins with several substituents, using diimide as reducing agent, generated in situ from hydrazine hydrate, in yields similar or superior to those described in the literature. The use of hydrazine hydrate, the elimination of the solvent and the reaction auxiliaries allowed to reduce reaction times and the formation of by-products. Thus, the new methodologies approximate the principles of Green Chemistry, being quite evident by the quantification made using the metrics, Atomic Economy, E-Factor Complete and EcoScale.