Uso de planejamento experimental na síntese de 1,8-dioxo-octaidroxanteno
Reações multicomponentes, xanteno, catalisador, gráfico de Pareto, superfície de resposta.
A síntese orgânica é uma área fundamental nos estudos de química orgânica, permitindo a investigação de diversas sínteses conforme o produto final desejado. Uma reação de destaque nesses estudos é a reação multicomponente (RMC). Essa metodologia é reconhecida por sua sustentabilidade e compatibilidade ambiental, pois ocorre com a adição de três ou mais reagentes em um único frasco reacional, resultando em um produto que incorpora a maior parte dos átomos dos reagentes, eliminando a necessidade de processos adicionais, como a purificação de intermediários. Entre as várias classes de moléculas que podem ser sintetizadas por meio dessa reação, destaca-se os xantenos, que possuem potencial atividade antibacteriana, antimalárica, antifúngica, entre outras. O xanteno é um composto heterocíclico cuja estrutura básica é formada por um anel pirano central com dois anéis benzênicos fundidos em cada extremidade. O presente trabalho teve como objetivo aplicar o planejamento experimental fatorial completo com ponto central na síntese de 1,8-dioxo-octaidroxanteno. Três variáveis foram analisadas: concentração de catalisador, temperatura e tempo de reação, utilizando três catalisadores distintos, cloreto de zinco (ZnCl2), cloreto de cobalto (CoCl2) e ácido clorídrico (HCl). O planejamento foi realizado utilizando o programa Chemoface, com a execução de 11 sínteses para cada catalisador, sendo três delas realizadas em triplicata. Para cada síntese, o rendimento foi calculado antes e após o processo de recristalização. Esses rendimentos foram utilizados para gerar gráficos de Pareto e superfícies de resposta, avaliando a relação entre as variáveis. Além disso, foi realizada a caracterização dos produtos por meio de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear (1H e 13C RMN) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados demonstraram que as sínteses foram bem-sucedidas com o uso dos catalisadores, pois o produto desejado foi obtido e as caracterizações mostraram-se satisfatórias. Com base nos rendimentos calculados e nas condições experimentais aplicadas neste trabalho, o CoCl2 foi identificado como o catalisador mais eficiente. Por outro lado, o HCl não atingiu sua faixa catalítica, enquanto o ZnCl2 ultrapassou sua faixa catalítica, resultando em uma diminuição no rendimento com o aumento da concentração do catalisador. Os dados apresentados nos gráficos de Pareto e nas superfícies de resposta indicaram que a variável com maior influência nos rendimentos das sínteses foi a temperatura, seguida pela concentração e, por último, o tempo. O produto obtido com ZnCl2 apresentou diferenças no espectro de FTIR e também no gráfico de DSC em comparação aos demais catalisadores.