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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.1994.tde-30092008-084720
Documento
Autor
Nome completo
Daisy de Brito Rezende
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 1994
Orientador
Banca examinadora
Toscano, Vicente Guilherme (Presidente)
Atvars, Teresa Dib Zambon
Chaimovich Guralnik, Hernan
Gessner, Fergus
Pardini, Vera Lucia
Título em português
Fotólise de brometos de orto-xilila: um estudo em solventes apolares
Palavras-chave em português
Brometos de benzila
Foto-homólise
Foto-radicais
Fotólise relâmpago
Química orgânica
Resumo em português
O presente trabalho tem por objetivo o estudo da fotólise de uma série de brometos de benzila orto-substituídos em solventes apoIares, visando contribuir para a elucidação, tanto dos mecanismos operativos após a homólise de ligações carbono., halogênio em sistemas benzílicos, como das espécies intermediárias envolvidas no processo. Assim sendo, irradiaram-se soluções benzênicas dos compostos α-bromo-o-xileno (MBX), α, α-dibromo-o-xileno (GBX), α, α-dibromo-o-xileno (DBX), α, α α'tribromo-o-xileno (TRBX) e α, α α, α-tetrabromo-o-xileno (TBX) e soluções de MBX e DBX em iso-octano, utilizando-se uma lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão ( λemissão=254nm). Os produtos foram analisados e identificados por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas e confirmados por co-injeção de amostras autênticas, sintetizadas por via térmica. Os rendimentos quânticos dos produtos foram calculados, utilizando-se o leucocianeto de verde-malaquita como actinômetro. A análise dos produtos revelou que a homólise da ligação C-Br é seguida de uma série de reações de abstração de hidrogênio e recombinação de radicais resultando sempre em xilenos menos e mais bromados que o xileno de partida. Benzaldeídos, resultantes da hidrólise dos dibrometos geminais, também são formados, devido à presença de traços de água. Quando o solvente é iso-octano, o produto menos bromado aparece com maior rendimento quântico relativo, devido à abstração de hidrogênio do solvente pelo fotoproduto primário, um radical benzila; além disso, observa-se a formação de um novo produto: o 2-bromo-2,4,4-trimetil-pentano. Os rendimentos quânticos de desaparecimento de substrato observados na fotólise de soluções benzênicas de MBX (0,33) e DBX (0,52) foram superiores àqueles encontrados ao se utilizar iso-octano como solvente: 0,22 e 0,32, respectivamente. Isto sugere que o benzeno excitado esteja intermediando o processo (i.e., agindo como sensibilizador), transferindo energia de excitação para o brometo de benzila. Um intermediário bi-radicalar do tipo orto-quinodimetano (o-xilileno) era esperado em caso de: (i) fotólise do radical benzila formado (processo bifotônico) ou (ii) abstração de hidrogênio intramolecular. Entretanto, não se observaram produtos derivados de adição de Diels-Alder, quando ciclo-hexeno foi adicionado ao sistema. Também não se observou formação perceptível de brometo de hidrogênio, em nenhum dos sistemas investigados. Foram feitos, também, estudos de fotólise por pulso de laser, em iso-octano, para os compostos MBX, DBX, GBX e TBX utilizando-se o 4º harmônico de um laser de Nd:YAG (λ =266nm). As soluções de trabalho foram desaeradas por, pelo menos, três ciclos de congelamento-degaseamento-descongelamento até 10-5mmHg. A cinética de decaimento das absorções observadas foi analisada como sendo devida a duas espécies, isto é, os resultados são compatíveis com um decaimento duplo-exponencial, cujos tempos de vida seriam da ordem de µs e ms, para as espécies de tempos de vida curto e longo, respectivamente. Além disso, as distribuições espectrais observadas a 0,1 e 10µs mostraram-se diferentes, indicando a presença de dois transientes. A análise da cinética de decaimento das absorções transientes de MBX e DBX, além das distribuições espectrais obtidas para as transições Dn←Do (λ.=320nrn e 338nm, respectivamente) mostram que, na fotólise destes dois compostos, forma-se, inicialmente, um radical, de tempo de vida da ordem de microssegundos, por cisão homolítica da ligação C-Br: o-metil-benzila, no caso de MBX e o-(bromo-metil)benzila para DBX. Além destas espécies, formam-se cátions (detectáveis para todos os compostos estudados) que apresentam uma banda de absorção larga e desestruturada (de 330 a 360nrn;λ .max = 347nrn) e com tempo de vida da ordem de milissegundos nas condições de trabalho, a partir de um radical excitado, pela perda de um segundo elétron (Tokumura et a/ii 1989; 1991). Resultados análogos foram obtidos para a fotólise de DBX e TBX, em solução benzênica, empregando-se um laser de exímero de XeCI (308nrn), tendo sido nestes experimentos que se detectou o radical gerado de TBX, o qual não é observável em iso-octano. Em benzeno observou-se, também, a formação do complexo Br./benzeno (λ..max = 550nrn), fato este que vem a reforçar a proposição de estarem-se gerando radicais nestes sistemas.
Título em inglês
Benzylbromides photolysis: an investigation on apolar solvents
Palavras-chave em inglês
Benzylbromides
Flash photolysis
Organic chemistry
Photohomolysis
Photoradicals
Resumo em inglês
In the present work, the photolyses, in apoIar soIvents, of a series of bromoderivatives of o-xylene is investigated, aiming at attaining an improved understanding of the reaction mechanism and at the identification of the transient species formed after homolysis ofthe carbon-halogen bond. α-Bromo-o-xylene (MBX), α, α -dibromo-o-xylene (GBX), α, α' -dibromo-o-xylene (DBX), α, α, α ' -tribromo-o-xylene and α, α, α,α' -tetrabromo-o-xylene (TBX) were subjected to steady-state 254nm irradiation in deaerated benzene and isooctane. The products were identified by GC-MS and also by co-injection of authentic samples. The analysis of the products formed revealed that homolysis of C-Br bond is followed by a series of hydrogen abstraction and radical recombination reactions, resulting in xylenes more and less brominated than the starting compound. Benzaldehydes are also formed from hydrolysis of the geminal dibromides, due to the presence of trace amounts of water. When isoöctane is the solvent, the less brominated products are formed with higher relative quantum yields, as the solvent undergoes hydrogen abstraction by the primary photoproduct, the o-methylbenzyI radical, a process also leading to the formation of 2-bromo-2,4,4-trimethylpentane. This notwithstanding, no trace of HBr was detected. The photolysis of MBX and DBX presented higher absolute quantum yields in benzene than in isoöctane, indicating sensitization by the solvent in the former case. A biradical intermediate, belonging to the orto-quinodimethane c1ass, was expected on the occurrence of either (a) photolysis of the o-methylbenzyl radical formed (a biphotonic process) or (b) intramolecular hydrogen abstraction. However, in the presence of cyclohexene no Diels-AIder adduct was observed. Laser flash-photolysis studies at 266nm (quadrupled Nd:YAG) have been performed for MBX, DBX, GBX and TBX, using degassed isoöctane as solvent. The observed transient spectral and kinetic data indicates initial formation of a radical and of a cation, which present micro and millisecond lifetimes, respectively. Moreover, the spectral distributions were different at 0.1 and 10µs, as expected for two different transients. Similar results were obtained from DBX, on 308nm laser irradiation (XeCl eximer). For TBX, however, on1y in these latter conditions we were able to detect the α-bromo-o-(dibromomethyl)benzyl radical (which half-life is toa short in isoöctane to be detected by our apparatus). Both substracts also gave rise to the Br/benzene complex (λmax = 550nm), in the 308nm photolyses, thus confirming the presence ofBro in the system under study.
 
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DaisyBRezende_Tese.pdf (48.04 Mbytes)
Data de Publicação
2008-10-01
 
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