Mechanochemistry in the synthesis of aromatic compounds with potential biological activity.

Dissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA noção de desenvolvimento sustentável «satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades» foi introduzida na sociedade no início da década de 90. Possuindo uma ampla definição inclui diversas perspetivas, entre as quais a química sustentável e a engenharia sustentável. A química verde definida 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 é uma parte da química sustentável em que se inserem os estudos apresentados nesta dissertação. A mecanoquímica, entendida como a área que estuda as transformações químicas promovidas pela ação mecânica, tem sido alvo de renovada atenção nos últimos anos devido à sua potencialidade para a promoção de reações sem a utilização de solvente eliminando, assim, uma das maiores fontes de desperdícios, de matérias primas e resíduos indesejáveis nos processos químicos. Desde a utilização imemorial do almofariz como “reator” para promover transformações por ação mecânica, vários equipamentos têm sido desenvolvidos para a aplicação de forças mecânicas em sólidos, contudo pela especificidade da aplicação, mantem-se a necessidade de desenvolver reatores dedicados à realização de reações de síntese química. Ao longo do trabalho apresentado nesta dissertação e em colaboração com o Laboratório de Energética e Detónica do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra desenvolveu-se um reator para síntese orgânica via mecanoquímica que se encontra em fase de finalização e de pedido de patente. A condensação de Claisen-Schmidt para a síntese de chalconas foi utilizada como reação modelo no processo de desenvolvimento e construção do reator. Nesta dissertação apresentam-se os estudos realizados na síntese via mecanoquímica de chalconas e porfirinas. A síntese via mecanoquímica revelou-se muito eficaz em ambos casos permitindo a obtenção destes compostos com rendimentos similares ou superiores a outros métodos descritos na literatura. Permitiu ainda reduzir ou eliminar a quantidade de solventes, reduzir os tempos de reação e efetuar a reação a temperatura ambiente dispensando aquecimento. As novas metodologias aproximam-se assim, aos princípios da química verde o que é evidenciado pela quantificação através das métricas, Fator-E completo e EcoScale, dos seus valores ótimos.The notion of sustainable development 'meeting the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs' was introduced into society in the early 1990s. Having a broad definition, it includes a number of perspectives, including sustainable chemistry and sustainable engineering. Green chemistry defined as the invention, development and application of chemicals and processes to reduce or eliminate the use and formation of substances hazardous to human health and the environment, is a part of sustainable chemistry which includes the studies presented in this dissertation. Mechanochemistry, understood as the area that studies the chemical transformations promoted by mechanical action, has been the subject of renewed attention in recent years due to its potential to promote reactions without the use of solvent, thus eliminating one of the major sources of waste, raw-materials and undesirable residues in chemical processes. Since the immemorial use of the mortar as a "reactor" to promote transformations by mechanical action, several types of equipment have been developed for the application of mechanical forces in solids, however due to the specificity of the application, the need remains for the development of appropriate reactors for carrying out chemical synthesis reactions. Throughout the work presented in this dissertation and in collaboration with the Laboratory of Energetics and Detonation of the Department of Mechanical Engineering of the University of Coimbra a reactor for organic synthesis via mechanochemistry was developed that is in the phase of finalization and patent application. The Claisen-Schmidt condensation for the synthesis of chalcones was used as a model reaction in the process of development and construction of the reactor. In this dissertation the studies carried out in the mechanochemical synthesis of chalcones and porphyrins are presented. Synthesis via mechanochemistry proved to be very effective in both cases allowing the formation of these compounds with yields similar or superior to other methods described in the literature. It also allowed to reduce or eliminate the amount of solvents, reduce the reaction times and carry out the reaction at room temperature. The new methodologies thus approach the principles of green chemistry, which is demonstrated by the quantification through the metrics, Full- E Factor and EcoScale, of their optimal values