SUBSTITUIÇÃO ISOTÓPICA: UMA FERRAMENTA AUXILIAR NA CARACTERIZAÇÃO DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS
Pedro P. Corbi (PG), Maurício Cavicchioli (PG), Alexandre Cuin (PG), Antonio C. Massabni (PQ), Petr Melnikov (PQ)
Departamento de Química Geral e Inorgânica – Instituto de Química UNESP - Rua Prof. Francisco Degni s/n, CP 355, CEP 14801-970, Araraquara, SP, Brasil
e-mail: pedrcorb@iq.unesp.br
palavras-chave: substituição isotópica, aminoácido, ácido djenkólico,
Muitas vezes, quando trabalhamos com moléculas que apresentam vários grupos funcionais, as bandas resultantes dos estiramentos ou deformações angulares destes diferentes grupos podem ocorrer na mesma região ou muito próximas no espectro vibracional de absorção no I.V., o que dificulta a caracterização destas moléculas.
Um exemplo bastante claro de moléculas que apresentam vários grupos funcionais são os aminoácidos. Em geral eles apresentam uma cadeia carbônica (grupos CH, CH2, CH3) e os grupos NH2 e COOH. Em alguns casos há também a presença de átomos de enxofre em sua cadeia carbônica (ligações C-S). O ácido djenkólico (figura 1), aminoácido de origem natural, é um destes compostos que apresentam vários grupos funcionais (1).
Figura 1. Fórmula estrutural do ácido djenkólico
No espectro vibracional de absorção na região do I.V. (Spectrophotometer Spectrum 2000, Perkin Elmer) do ácido djenkólico, em pastilha de KBr, observamos uma banda larga na região de 2600-3250 cm-1. Nesta região, estão presentes as bandas resultantes dos estiramentos assimétrico e simétrico do grupo NH2 (nas NH2, ns NH2) e os estiramentos assimétrico e simétrico do grupo CH2 (nas CH2, ns CH2) (2). Entretanto, esta banda larga, provavelmente resultante da existência de pontes de hidrogênio intermoleculares no material, impede a identificação das bandas resultantes de cada grupo. A banda resultante do estiramento da ligação O-H do grupo COOH (n OH) é observada em uma região muito próxima a esta, em torno de 3500 cm-1.
Em nosso experimento, com a finalidade de se esclarecer a presença dos grupos O-H, NH2 e CH2 na molécula, e minimizar as interações por pontes de hidrogênio, realizamos um ensaio químico de substituição isotópica. Em um dessecador, foi colocada uma pequena quantidade do ácido djenkólico juntamente com um pequeno béquer contendo 2 mL de D2O. O dessecador foi mantido fechado por um mês. Após este período, o composto foi novamente analisado por espectroscopia vibracional de absorção no I.V, em pastilha de KBr.
Pelo espectro obtido, observamos que houve uma variação na resolução e nas frequências dos estiramentos assimétrico e simétrico referente ao amino-grupo, que aparecem respectivamente em 2241 cm-1 (nas ND2) e 2172 cm-1 (ns ND2). Tal fato nos sugere que houve uma substituição dos átomos de hidrogênio do amino grupo por átomos de deutério. Ao que parece, esta substituição também minimizou as interações intermoleculares do tipo ponte de hidrogênio. As bandas resultantes dos estiramentos assimétrico e simétrico do grupo CH2 apresentaram uma maior resolução, mostrando seus máximos respectivamente em 2990 cm-1 (nas CH2 ) e 2920 cm-1 (ns CH2).
A banda resultante do estiramento da ligação O-H, por sua vez, se tornou um pouco mais larga e bem mais intensa na região de 3500 cm-1. Entretanto, a presença de uma banda com máximo em 2535 cm-1 sugere também que parte dos átomos de hidrogênio do grupo O-H (COOH) foi substituída por deutério.
Através dos resultados obtidos, podemos notar que este experimento de fácil execução se mostra eficiente nos casos em que há vários grupos funcionais presentes em uma molécula, permitindo assim sua ampla caracterização por espectroscopia vibracional de absorção na região do infravermelho. No caso do ácido djenkólico, tais resultados podem ainda ser utilizados para complementar os dados já existentes sobre a caracterização dos complexos de Co (II), Ni (II), Fe (II), Cu (II), Zn (II) e Cd (II) preparados anteriormente (3,4).
P.P. Corbi, “Complexos de Co (II), Ni (II) e Fe (II) com Ácido Djenkólico”. Dissertação de Mestrado – Instituto de Química de Araraquara, UNESP, agosto de 1999.
(2) R. M. Silverstein, G.C. Bassler, J.C. Morril, “Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos” , 5a Edição , Editora Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro, 1994.
(3) P. P. Corbi, A. C. Massabni, P. Melnikov, Livro de Resumos 21a R.A. Soc. Bras. Quim., Vol 1, no QI 144, Maio 1998;
(4) M. Cavicchioli, A. C. Massabni, P. Melnikov, Livro de Resumos 21a R.A. Soc. Bras. Quim., Vol 1, no QI 030, Maio 1998.