Síntese de piretróides e estudo de sua atividade inseticida
O termo piretróide é usado para designar inseticidas sintéticos derivados estruturalmente das piretrinas. Décadas de pesquisas feitas pela indústria agroquímica e por laboratórios governamentais e acadêmicos têm resultado numa ampla mudança da estrutura dos piretróides e numa multiplicidade de usos na agricultura, veterinária e controle de pestes domésticas. Sabe-se que o uso prolongado de defensivos agrícolas acarreta o desenvolvimento de mecanismos de resistência por várias espécies, além dos efeitos tóxicos causados ao meio ambiente. Estas desvantagens justificam a necessidade da busca por compostos mais específicos e com maior ação inseticida. Dessa forma, a primeira parte deste trabalho teve como objetivo a síntese de piretróides contendo variados grupos aromáticos em substituição ao grupo dimetilvinil presente na estrutura de vários piretróides e piretrinas. A rota sintética mostrada no primeiro capítulo utilizou como material de partida o D-manitol (1.1), que foi submetido a uma reação com acetona em presença de cloreto de zinco, levando a formação do 1,2:5,6-di-O- isopropilideno-D-manitol (1.2) em 87% de rendimento. O diacetal (1.2) foi clivado com periodato de sódio para a formação do 2,3-O-isopropileno-D-gliceraldeído (1.3). O aldeído (1.3) foi submetido à reação de Wittig utilizando-se metoxicarbonilmetileno(trifenil)fosforano em metanol produzindo os ésteres (S)-(Z)- 4,5-O-isopropilidenopent-2-enoato de metila (1.4) e (S)-(E)-4,5-O-isopropilidenopent-2- enoato de metila (1.5) (8 : 1) em 24% de rendimento a partir do diacetal (1.2). O éster (1.4) foi utilizado na síntese do (1S,3S)-3-[(S)-2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il]-2,2- dimetilciclopropano-1-carboxilato de metila (1.6) em 50% de rendimento, utilizando-se sal de Wittig. O composto (1.6) foi hidrolisado com ácido perclórico em THF e clivado com periodato de sódio originando o (1S,3S)-3-formil-2,2-dimetilciclopropano-1- carboxilato de metila (1.7) em 80% de rendimento (e 40% de rendimento a partir de 1.4). Já o éster (1.5) foi submetido à mesma seqüência de reações do éster (1.4) produzindo o (1R,3R)-3-[(R)-2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il]-2,2-dimetilciclopropano-1- carboxilato de metila (1.8) e posteriormente o (1R,3R)-3-formil-2,2- dimetilciclopropano-1-carboxilato de metila (1.9) em 10% de rendimento a partir de (1.5). Finalmente, os piretróides (1S,3S)-3-[2-(2-metoxifenil)eten-1-il]-2,2- dimetilciclopropano-1-carboxilato de metila (1.10), (1S,3S)-3-[2-(3-metoxifenil)eten-1- il]-2,2-dimetilciclopropano-1-carboxilato de metila (1.11), (1S,3S)-3-[2-(2- clorofenil)eten-1-il]-2,2-dimetilciclopropano-1-carboxilato de metila (1.12), (1S,3S)-3- [2-(pentafluorofenil)eten-1-il]-2,2-dimetilciclopropano-1-carboxilato de metila (1.13) e (1S,3S)-3-[2-(4-etoxifenil)eten-1-il]-2,2-dimetilciclopropano-1-carboxilato de metila (1.14) foram produzidos por meio de reação de Wittig, a partir do aldeído (1.7) com rendimentos de 46, 45, 64, 50 e 65%, respectivamente. Já o segundo capítulo trata de uma rota alternativa para a síntese de piretróides tendo como etapa intermediária uma reação fotoquímica de adição de álcool isopropílico. Esta rota utiliza o furfural (2.1) como material de partida que foi inicialmente submetido a uma reação de oxidação originando o 5H-furan-2-ona (2.2a) em 40% de rendimento. Este último foi irradiado utilizando-se lâmpada de mercúrio de baixa pressão (λ = 254 nm) na presença de álcool isopropílico, levando a formação da 4-(1 -hidroxi-1 -metiletil)tetraidrofuran-2-ona (2.3) em 92% de rendimento. Este álcool foi desidratado utilizando-se pentacloreto de fósforo em DCM originando os alquenos 4-isopropeniltetraidrofuran-2-ona (2.4a) e 4-(1- metiletilideno)tetraidrofuran-2-ona (2.4b) em 90% de rendimento. Estes alquenos foram submetidos à reação com tribrometo de fósforo em DCM na presença de óxido de silício, produzindo o brometo 4-(1 -bromo-1 -metiletil)tetraidrofuran-2-ona (2.5) em 39% de rendimento. Este brometo foi tratado com tert-butóxido de potássio em THF anidro, levando a formação da 6,6-dimetil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexan-2-ona (2.6) em 40% de rendimento. A lactona (2.6) é um importante intermediário para síntese do ácido trans-crisantêmico e vários piretróides. O éster (1.4) foi tratado com ácido sulfúrico em metanol originando a (S)-5-hidroximetil(5H)furan-2-ona (2.7) em 73% de rendimento. Posteriormente, o grupo hidroxila da lactona (2.7) foi protegido utilizando-se cloreto de tert-butildimetilsilano em DCM na presença de imidazol, levando a formação do (S)-5- O-tert-butildimetilsiloximetil(5H)furan-2-ona (2.8) em 60% de rendimento. As lactonas (2.8) e (2.7) foram irradiadas na presença de álcool isopropílico produzindo os álcoois (4S,5S)-5-O-tert-butildimetilsiloximetil-4-(1 -hidroxi-1 -metiletil)tetraidrofuran-2-ona (2.9) e (4S,5S)-5-hidroximetil-4-(1 -hidroxi-1 -metiletil)tetraidrofuran-2-ona (2.10) em 66 e 90% de rendimento, respectivamente. O álcool (2.10) foi convertido na (4S,5S)-5- benzoiloximetil-4-(1 -hidroxi-1 -metiletil)tetraidrofuran-2-ona (2.11) em 90% de rendimento, utilizando-se cloreto de benzoíla em piridina anidra. No Capítulo 3, são mostrados os resultados da irradiação (λ = 254 nm) do éster (1.4) e do ácido (2E, 4E)- hexa-2,4-dienóico (3.2) na presença de álcool isopropílico. Primeiramente o sorbato de potássio (3.1) foi tratado com ácido clorídrico para formar o ácido (2E, 4E)-hexa-2,4- dienóico (3.2) em 87% de rendimento. Este ácido foi dissolvido em álcool isopropílico e irradiado por 96h, levando a formação do ácido 2-metil-3-oxo-1-ciclobutanocarboxílico (3.3) em 10% de rendimento. Este último foi reduzido com hidreto de lítio e alumínio para formar o 3-hidroximetil-2-metilciclobutan-1-ona (3.4) em 74% de rendimento. A irradiação do ácido (3.2) utilizando-se acetonitrila levou a formação do ácido (2Z,4E)- hexa-2,4-dienóico (3.5). Após irradiação do éster (1.4), durante 1h, foi observada a formação do 5-hidroxi-4-oxopentanoato de metila (3.6) em 85% de rendimento. Finalmente, foram feitos ensaios biológicos com o objetivo de avaliar a ação inseticida dos compostos (1.7), (1.9) a (1.14) e (2.6). Para realização destes testes foram utilizados adultos de Acanthoscelides obtectus (Say) (Coleoptera: Bruchidae) e Sitophilus zeamais Mots. (Coleoptera: Curculionidae), larvas de segundo instar de Ascia monuste orseis (Godart) (Lepidoptera: Pieridae) e ninfas de segundo instar de Periplaneta americana (L.) (Blattaria: Blattidae). Todos os piretróides testados apresentaram ação inseticida significativa para as quatro espécies, 48h após sua aplicação.
Piretróides - Síntese, Inseticidas, Química orgânica, Fotoquímica, Pyrethroids - Synthesis, Insecticides, Organic Chemistry, Photochemistry
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