Formação dos íons produtos gerais B-G

Os íons produtos B (A‒78) e F (m/z 105) são os mais intensos nos espectros de todos os derivados de 2-aroilbenzofuranos (figura 12, tabela 13). A formação destes íons acílios ocorre diretamente do íon precursor por meio de duas vias competitivas (Esquema 22, p. 67): eliminação de benzeno (78 u) (via I) ou de C8H3OR1R2R3 (via II). Íons acílios

com m/z 105 (F) são amplamente descritos na literatura como diagnósticos de estruturas que possuem carbonilas ligadas diretamente a anéis benzênicos [97]. Em EI-MS, a formação destes íons a partir do íon molecular – que é um cátion radical, ou seja, um íon elétron-ímpar – resulta de clivagens α, que levam à eliminação de um radical [130]. No caso

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de B (A‒78) e F (m/z 105), consideramos que estes foram gerados por rearranjo de hidrogênio a partir do oxigênio da carbonila para C1’ e C8 (Esquema 12, p. 28), respectivamente (Esquema 22). Os dados dos experimentos de troca por deutério demonstraram que os íons produtos de [M+D]+ _{possuem a mesma m/z dos íons produtos}

das moléculas protonadas (Tabela 11, p. 64). Estes dados evidenciaram que o próton/deutério ligado ao oxigênio da carbonila, que é o sítio mais básico da estrutura dos 2-aroilbenzofuranos 1-5, está envolvido nas eliminações competitivas que levam à formação dos íons produtos B e F, conforme demonstrado no esquema 22. A formação competitiva de íons acílio já foi descrita similarmente na literatura em um trabalho publicado por Hu e colaboradores em estudos feitos em cetonas aromáticas α, β- insaturadas [131].

Esquema 22. Formação dos íons gerais observados nos espectros de íons produtos dos 2- aroilbenzofuranos 1-5 protonados, suas entalpias (H) e energias de Gibbs (G). Os valores de G e H foram calculados em nível de teoria B3LYP/6-31+G(d), expressas em kcal/mol.

4. Resultados e Discussão Tese de Doutorado

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68 Os dados termoquímicos obtidos por química quântica computacional, empregando nível de teoria B3LYP/6-31+G(d), foram utilizados para investigar as diferenças das intensidades relativas de B (A‒78) e F (m/z 105) nos espectros de íons produtos dos derivados protonados de 2-aroilbenzofuranos 1-5. Os valores de G e H envolvidos na formação de B e F foram bastante similares, o que não explica o fato de possuírem intensidades relativas diferentes para todos os 2-aroilbenzofuranos analisados na mesma energia de colisão. Sendo assim, a diferença nas intensidades relativas destes dois íons produtos não pôde ser associada diretamente às suas respectivas estabilidades relativas. Neste caso, as diferenças podem estar relacionadas à energia transferida para o centro de massa do íon precursor (molécula protonada), que pode ser calculada pela equação Ecom = Elab [mc/(mc+mi)] [88, 90]. Na energia de colisão utilizada (Elab = 20 eV), a energia transferida pela colisão do gás (argônio) para o centro de massa (E_com) das espécies protonadas de 1 (m/z 315), 2 (m/z 253), 3 (m/z 271), 4 (m/z 223) e 5 (m/z 237) é, teoricamente, 51,9, 62,9, 59,2, 70,1, e 66,5 kcal/mol, respectivamente. Esta energia é suficiente para promover a dissociação de A em B e F (ΔH entre 30 e 40 kcal/mol). Além disto, a energia remanescente do processo de CID quando Elab é 20 eV pode converter a maioria dos íons fragmentos F (m/z 105) em G (m/z 77). Por outro lado, este valor de E_lab é suficiente para converter apenas uma pequena fração de íons B em C (H entre 74,4 e 84,1 kcal/mol), D (H entre 68,4 e 78,0 kcal/mol), e E (H entre 49,7 e 58,1 kcal/mol). Em princípio, isto poderia explicar a alta intensidade relativa de B em comparação com as de F nos espectros de íons produtos da maioria dos 2-aroilbenzofuranos investigados em

E_lab = 20 eV. Entretanto, os íons produtos B e F têm intensidades relativas similares no caso do derivado de 2-aroilbenzofurano 2. Os valores de H e G envolvidos na conversão de [2+H]+ _{em F é por volta de 4,0‒8,6 kcal/mol maiores que os dos processos}

de dissociação correspondentes para os compostos 1 e 3-5. Esta diferença não está associada à estabilidade relativa de B; ela é resultante do aumento da estabilidade da molécula protonada 2 devido ao efeito mesomérico elétron-doador do grupo metoxila ligado ao anel aromático A deste composto, conforme demonstrado nas estruturas de ressonância (Esquema 23, p. 69). Portanto, é necessário uma quantidade maior de energia para produzir F a partir de A (H = 40,1 kcal/mol e G = 26,8 kcal/mol) para o composto 2 do que para os outros derivados de 2-aroilbenzofuranos 1, 3, 4 e 5 (H  31,5‒36,1 kcal/mol; G = 18,4‒22,8 kcal/mol). Como consequência disto, o íon produto F do composto 2 se dissocia menos em G (m/z 77), o que torna sua intensidade relativa

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maior no espectro de íons produtos do composto 2 que nos espectros dos outros derivados de 2-aroilbenzofuranos investigados neste trabalho.

Esquema 23. Estruturas de ressonância do composto 2 protonado representando efeito de estabilização da molécula protonada pelo grupo metoxila no anel A.

De acordo com os dados dos experimentos de MS3 _{(disponíveis no Anexos}

A58-A62, p. 157-159), os íons produtos gerais C, D e E originam-se de B, conforme representado no esquema 22 (p. 67). Estes íons resultam de eliminações competitivas de CO (28 u), CO2 (44 u) e, a princípio, de C2O2 (56 u), respectivamente. A formação de C

envolve uma clivagem heterolítica da ligação C8‒C10 (Esquema 12, p. 28) com transferência de carga e formação de um cátion vinílico. Por outro lado, a conversão de B em D ocorre em duas etapas: (1) formação do intermediário B’ (H entre 36,1–62,7 kcal/mol), que envolve a expansão do anel furânico para produzir um anel δ‒lactônico; e (2) eliminação de CO2 por meio da contração do anel de seis membros formado para um

anel de quatro membros, segundo um mecanismo concertado. As eliminações de CO₂ também têm sido descritas na literatura para outros sistemas heterocíclicos, tais como flavonas, flavonóis e flavanonas desprotonados [132, 133].

Por outro lado, a estrutura do cátion benzociclopropenila (E) já havia sido reportada na literatura em um trabalho de Givens e colaboradores para compostos aroilbenzofurânicos, utilizando ionização por elétrons (EI-MS) [112]. Neste trabalho, inicialmente, consideramos que o íon produto E foi formado devido à eliminação de etilenodiona (C2O2) a partir de B. Tal eliminação já havia sido reportada por

benzodiazepinas, que foram investigadas por ESI-MS/MS [134]. Entretanto, Schröder e colaboradores descreveram a etilenodiona como uma molécula de tempo de vida curto, que se dissocia rapidamente em duas moléculas de CO [135]. Levando em conta os dados termoquímicos obtidos, verificou-se que a entalpia relativa de E em relação ao íon precursor A (H=0,0) quando é considerada a perda de C2O2, é maior que a entalpia para a

4. Resultados e Discussão Tese de Doutorado

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70 formação de C e de D em relação à molécula protonada em 25,7–44,0 kcal/mol e 31,8– 50,0 kcal/mol, respectivamente. Entretanto, os dados obtidos dos experimentos de MS/MS demonstraram que o íon produto E, cuja formação compete com a de C e D, é o mais intenso no espectro de íons produtos de todos os compostos analisados, fato que torna incongruente tal evidência teórica. Por outro lado, quando se considera que o íon produto E é resultante da eliminação consecutiva de duas moléculas de CO, observou-se que sua formação é energeticamente favorecida (menor H) em comparação a C e D, o que está em concordância com a intensidade relativa destes íons nos espectros de íons. Sendo assim, pode-se afirmar que a formação de E a partir de B ocorreu por eliminação de duas moléculas de CO e não da eliminação de C₂O₂.