ESTRUTURA MOLECULAR E SUPRAMOLECULAR DE 5-ARIL- 5-ARIL-ISOXAZÓIS

A estrutura supramolecular de um composto é resultado da associação entre duas ou mais espécies moleculares, as quais estão unidas por forças intermoleculares. Em muitas, são utilizadas imagens geradas em programas de computadores para procurar informações a respeito desta complexidade estrutural. Por trás de uma simples imagem da estrutura molecular de um composto estão contidas várias informações a respeito da estrutura cristalina. Informações referentes à que grupo espacial pertence fornecem uma breve descrição das operações de simetria que conectam todas as moléculas no cristal. Distâncias entre átomos de moléculas vizinhas podem trazer informações típicas do tipo de contato intermolecular. Ainda, em uma visão mais complexa, contém informações da maneira que uma molécula de referência (central) está rodeada por diversas moléculas vizinhas, o empacotamento cristalino do composto. Estes conhecimentos são fundamentais para o desenvolvimento da Química Supramolecular e da Engenharia de Cristal, uma vez que são fornecidas informações sobre o tipo de interação intermolecular, preferências geométricas, características direcionais e organizações supramoleculares envolvidas.

A partir disso, neste capítulo será realizada uma revisão da literatura no que diz respeito ao estudo da estrutura molecular e supramolecular de compostos isoxazólicos que contenham como substituinte um grupo fenil na posição 5. A análise parte de dados da difratometria de raios-X, inclui uma descrição dos dados de comprimentos e alguns ângulos de ligação, e abrange a identificação de interações intermoleculares. Todas as pesquisas foram realizadas no banco de dados de estruturas de Cambridge, CSD (do inglês, Cambridge Structural Database), o qual é mantido pelo CCDC (do inglês, Cambridge Crystallographic Data Centre). Para isso, foi utilizado o programa ConQuest (versão 1.13), e devido ao grande número de estruturas geradas durante a busca foi realizada uma seleção. Com isso, foram consideradas apenas as estruturas do isômero 1,5-isoxazol e que apresentavam como substituinte na posição 5 do isoxazol um anel aromático fenila (com substituição de halogênio também neste anel). Na posição 4 do heterociclo a

presença de hidrogênio ou halogênio foram consideradas. Para a posição 3, onde neste trabalho não sofreu alterações, foi deixada livre, entretanto, considerou-se apenas substituintes que não formariam ligações de hidrogênio fortes.

Nas estruturas selecionadas foi mantido o código de identificação da estrutura no CSD e foi realizada uma nova numeração para os átomos dos compostos com o objetivo de facilitar possíveis comparações entre diferentes estruturas. Na Tabela 1 está a relacão das estruturas selecionadas e na sequência será realizada a descrição das mesmas.

Tabela 1. Estruturas selecionadas no CSD.

Estrutura CSD Sistema Cristalino Grupo Espacial Referência

CLPISX Monoclínico P21/c 41 MOKRIN Triclínico P-1 42 KEPDUF Triclínico P-1 43 GENSUO Monoclínico P21/n 44 WIFPEH Monoclínico P21/n 37 QONHIL Monoclínico P21/c 27 ROKGOO Triclínico P-1 45

Em 1979, Cannas e colaboradores [41] publicaram os dados moleculares (ângulo e comprimento de ligação) da estrutura cristalina CLPISX (Figura 4). Os autores consideram que a orientação dos dois anéis aromáticos ligados por ligações simples entre átomos de carbono é resultado de um equilíbrio entre os efeitos causados pela deslocalização de elétrons π e pelo impedimento estérico dos átomos na posição 2: o primeiro fator favorece a coplanaridade e o outro a ortogonalidade dos dois anéis. Pelo fato de que o ângulo O(1)-C(5)-C(51) é menor que o C(4)-C(5)-C(51) há uma redução do impedimento estérico entre os hidrogênios ligados aos átomos de carbono C(4) e C(52). Isto resulta uma estrutura com os planos dos anéis isoxazol e fenila formando um ângulo de 15°, estando de acordo com resultados obtidos através de cálculos teóricos utilizando métodos semi-empíricos (CNDO-2). Os autores consideraram o trabalho como uma conclusão da análise estrutural de 3-cloro-5-fenilisoxazol, pois em relação a trabalhos anteriores observaram que é o primeiro exemplo em que os anéis não são coplanares. Como a estrutura foi despositada no CSD sem os átomos de hidrogênio, os mesmos foram adicionados nesta tese para uma melhor visualização da figura, bem como para a interpretação

das interações intermoleculares presentes. Com isso foi possível observar interações intermoleculares do tipo ligações de hidrogênio fracas C(56)-H(56)^...O(1) e C(55)-H(55)^...Cl(1) com distâncias entre os átomos doador e aceptor de 3,520 Å e 3,597 Å, respectivamente. Interações envolvendo os sistemas π da molécula também podem ser observadas: C(52)-H(52)^...π e C(53)-H(53)...π apresentaram distâncias para H^...π de 3,419 Å e 3,284 Å, respectivamente; π...π entre fenila e anel isoxazólico com distâncias entre as centróides de 3,830 Å, orientando as moléculas em direções opostas.

Em 2001, Katritzky e colaboradores [42] publicaram em seu trabalho de síntese a estrutura cristalina MOKRIN (Figura 4). Os dados da difratometria de raios-X foram utilizados apenas para estabelecer de maneira inequívoca que o produto obtido é o isômero-1,5. Portanto, discussões moleculares e supramoleculares sobre esta estrutura não foram realizadas pelos autores. A partir de uma análise no arquivo .cif (do inglês, Crystallographic Information File), é possível observar que as moléculas da estrutura MOKRIN estão conectadas por ligações de hidrogênio fracas C(4)-H(4)^...N(2) e ligações de halogênios C(35)-H(35)^...Cl(1) com distâncias entre os átomos doadores e aceptores de 3,554 Å em ambas interações intermoleculares. Interações envolvendo o sistema π da fenila também podem ser observadas. Esta interação, C(53)-H(53)^...π, apresentou distância de 2,715 Å para H(53)^...π.

Em 2006, Ravikumar e colaboradores [43] relataram a estrutura cristalina KEPDUF (Figura 4). Os autores observaram a presença de um ângulo de 10,6° entre os planos dos anéis fenila e isoxazol. O substituinte imidazolidina adota uma conformação de envelope e o ângulo diedro em relação ao isoxazol é de 89,4°. A estrutura cristalina é estabilizada por ligações de hidrogênio N(34)-H(34)^...N(2) entre o anel imidazolidina e o isoxazol, conduzindo a formação de dímeros. A distância entre os átomos doadores e aceptores é de 3,041 Å. O H(4) do isoxazol também está envolvido na interação C(4)-H(4)···O(2) com distância interatomica de 3,197 Å. O outro átomo de oxigênio do grupo nitro está envolvido na interação C(31)-H(31A)^...O(3) com distância interatômica entre os átomos doadores e aceptores de 3,457 Å.

No mesmo ano, Ravikumar e colaboradores [44] também relataram a determinação da estrutura cristalina GENSUO (Figura 4). Foi observado um ângulo

de 9,6° entre os planos dos anéis fenil e isoxazol. O substituinte imidazolidina adota uma conformação de envelope e o ângulo diedro em relação aos anéis isoxazol e fenil são de 85,6° e 79,4°, respectivamente. Em relação às interações intermoleculares envolvendo os anéis isoxazol e fenila, os autores relataram a presença de ligações de hidrogênio e de halogênio. Dentre estas interações, as que envolvem os anéis heterociclos são C(35)-H(35B)^...O(1) e C(35)-H(35B)^...N(2) com distâncias entre os átomos doadores e aceptores de 3,346 e 3,488 Å, respectivamente. Também foram encontradas interações envolvendo o grupo nitro: C(4)-H(4)^...O(2), C(4)-H(4)^...O(3) e C(52)-H(52)^...O(2). As duas primeiras envolvem o H do isoxazol e dois oxigênios do grupo nitro e a outra ocorre entre o H da fenila e um oxigênio do grupo nitro. Aqui, o grupo nitro está atuando como aceptor trifurcado da ligação de hidrogênio e as distâncias entre os átomos doadores e aceptores são de 3,236, 3,368 e 3,533 Å, respectivamente. Interações do tipo ligação de halogênio envolvendo átomos do anel 4-fluor-fenil estão presentes orientando as moléculas na forma de dímeros. Estas interações C(53)-H(53)^...F(1) apresentaram distâncias de 3,546 Å entre os átomos doadores e aceptores.

Em 2007 Li e colaboradores [37] em seu trabalho de halogenação de isoxazóis sob irradiação de micro-ondas reportaram a estrutura WIFPEH com objetivo de confirmar o produto obtido através da cristalografia de raios-X (Figura 4). Os autores informaram que o ângulo entre os planos dos anéis fenila e isoxazol é de 20,8°. Apesar de os autores não terem explorado a estrutura molecular ou supramolecular do composto, podemos observar algumas interações intermoleculares importantes como as ligações de hidrogênio fracas do tipo C(54)-H(54)^...O(31) com distâncias entre os átomos C(54)^...O(31) de 3,565 Å, e interações de halogênio envolvendo o átomo de bromo, C(32)-H(32C)^...Br(1) e C(4)-Br(1)^...O(31), com distâncias entre os átomos doadores e aceptores de 3,720 e 3,344 Å, respectivamente. O ângulo de 167,58° na interação C(4)-Br(1)^...O(31) comprova a linearidade desta interação caracterizada pelo σ-hole. Também é possível observar a interação C(32)-H(32B)^...π envolvendo o grupo metil e a fenila com distância para C(32)^...π de 2,844 Å.

Em 2008, Rosa e colaboradores [27] utilizaram os dados de raios-X do composto QONHIL apenas para confirmar a estrutura do produto obtido (Figura 4). Os autores não discutiram as interações intermoleculares presentes na estrutura

cristalina: ligações de hidrogênio fracas C(56)-H(56)^...O(1) com distância entre átomos doadores e aceptores de 3,434 Å formando um dímero supramolecular, além de ligações de halogênio C(54)-Cl(1)^...N(2). Estas ligações de halogênio apresentaram distâncias de 3,259 Å entre os átomos doadores e aceptores e ângulo de 165,74°, caracterizando uma interação via σ-hole. A estrutura cristalina deste composto também é estabilizado por interações π...π entre os anéis aromáticos com distâncias entre as centróides de 3,781 Å para π(fenil)^...π(isoxazol).

Em 2008, Chu e colaboradores [45] publicaram a estrutura ROKGOO em seu trabalho de síntese. A estrutura foi publicada apenas com o objetivo de confirmar o produto obtido através de dados da difratometria de raios-X. A partir de uma análise no arquivo .cif, observamos que existem 2 moléculas independentes presentes na unidade assimétrica e que o empacotamento cristalino do composto é governado por interações do tipo ligações de hidrogênio fracas e C-H^...π. Duas interações C(56)-H(56)^...O(1) com distâncias de 3,397 Å entre os átomos doadores e aceptores estão orientando a formação de dímeros. As ligações de hidrogênio fracas C(34)-H(34)^...O(6) e C(33)-H(33)^...O(6) com distâncias de 3,452 e 3,435 Å entre os átomos doadores e aceptores estão envolvendo as duas moléculas independentes da unidade assimétrica. Ligações de hidrogênio fracas também são observadas entre os grupos aldeídos das duas moléculas independentes. Esta interação C(6)-H(6)^...O(6B) apresentou distância de 3,272 Å entre átomos doadores e aceptores. Interações C-H^...π também foram observadas envolvendo duas moléculas independentes na unidade assimétrica. Uma destas interações ocorre entre o benzaldeído e a fenila ligada ao isoxazol na posição 5 com distância de 3,527 Å para H(6)^...π. A outra interação C-H...π ocorre entre os sistemas π do heterociclo e da fenila ligada na posição 3. A distância encontrada foi de 2,984 Å para H(53)^...π. Na

Figura 4 está representada a estrutura do composto ROKGOO e para melhor

CLPISX

MOKRIN KEPDUF

GENSUO WIFPEH

QONHIL ROKGOO