NGUYỀN MINH THẢO Tổng họp H ữ u Cơ 1 H Q ÍỊ CEG Hà N NHÀ XUẤT BẢN ĐAI HOC QUỔC GIA HÀ NỔI NGUYỄN MINH THẢO TỔNG HỢP Hữu Cơ ■ (In lần thứ ba) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI LỜI NÓI ĐẦU Trong sơ" hợp phần tạo nên hố học hữu đại “Tổng hợp hữu cư9 có trìn h lịch sử lâu dài Nếu khái niệm nhóm chức hố lập thể xuất vào nửa sau th ế kỉ 19; quan điểm liên kết hoá học ch ế phản ứng biết xuất th ế kỉ 20 “Tổng hợp hữu cơ” địi lúc với Hố học Hữu nói chung ngày phát triển Tuy nhiên, thực tế, phát triển có hệ thơng “Tổng hợp hữu cư' chủ yêu từ đầu th ế kỉ 19 Ngày “Tổng hợp hữu cơ” lĩnh vực rộng lốn hấp dẫn, lơi nhiều nhà hố học, tạo ý quan tâm không ngừng họ Cùng với phát triển nhận thức lĩnh vực hoá học cấu trúc lập thể, với tốc độ tăng trưởng không ngừng khởi thảo hoàn chỉnh phương pháp, thiết bị thực nghiệm, cốc nhà hoá học ngày tạo nhiều phương pháp đa dạng “Tổng hợp hữu cơ” Do vậy, khôi lượng kiến thức đặt cho ngưòi học rấ t lổn mênh mơng Họ sõ khó khăn ,? tiếp thu khơi kiến thức dó khơng có cách lựa chọn hệ thơng thích hợp Việc: mở chuyên đề “Tổng hợp hữu cđ’ để giúp cho ngưịi học vượt qua khó khăn cách biết lựa chọn hệ thơng hố kiến thức học th ành phần ngắn gọn, dễ nắm mà từ tạo sở để mở rộng phát triển phương pháp “Tổng hợp hữu cđ \ Vì thời gian có hạn nên trước m chuycn đề tập tru n g vào sô" phần sau đây: Đưa nhóm chức vào phân tử hợp chất hữu chuyển hoá tương hỗ chúng Xây dựng p hân tử hợp chất hữu phương pháp tạo liên kết cacbon - cacbon, cacbon - dị tơ", phương pháp đóng vịng phản ứng oxi hố - khử, phản ứng tổng hợp từ hiđrô với oxit cacboĩi Các phương pháp bảo vệ nhóm chức q trìn h tổng hợp hay chuyển hố hợp chất hữu Cũng cần nói thêm rằng, nguồn nguyên liệu chủ yếu cho tổng hợp hữu n hận từ công nghệ chế biến dầu mỏ, khí thiên nhiên đá mỏ, nguồn p h ế liệu nguồn động, thực vật khác, nhựa than đá nguồn vơ quan trọng Như vậy, với nội dung này, người học dễ dàng vượt qua khu rừng rậm m ênh mơng Hố học Hữu nắm bắt tinh tuý nhất, cô đọng nhất, cốt lõi n h ất chương trình học; sỏ làm việc hoạt động tốt lĩnh vực Hoá học Hữu MỤC LỤC T rang Lời xiói đ ầ u C h n g Đ a n h ó m c h ứ c vào p h â n t ủ hơp c h ấ t h ữ u s c h u y ê n h o g iữ a c h ú n g 1.1 Đ a c c n h ó m c h ứ c v o p h â n t h i đ r o c a c b o n 9 Đưa nhóm chức vào ank an 1.1.2 Đưa nhóm chức vào anken 10 1.1.3 Đưa nhóm chức vào ankm 12 1.1.4 Đưa nhóm chức vào hiđrocacbon thơm (aren) 13 1.1.5 Đưa nhóm chức vào dẫn xuất benzen 15 1.1.6 Đưa nhóm chức vào hợp chất clị vịng đơn giản 16 1.2 S ự c h u y ế n h o tư n g h ỗ c ủ a n h ó m c h ứ c 18 1.2.1 Chuyển hố nhóm hiđroxyl 19 1.2.2 Chuyển hố nhóm amino 20 1.2.3 Chuyển hố dẫn x uất halogen 1.2.4 Chuyển hố nhóm nitro 21 22 1.2.5 Chuyển hố nhóm chức anđehit xeton 23 Chuyển hoá axit cacboxylic dẫn x uất chúng 23 C h n g P h n g p h p tao liê n k ế t c a cb o n - c a c b o n 2.1 C c n g u y ê n lí c h u n g t o liê n k ế t c a c b o n - c a c b o n 25 25 2.1.1 Đ ặt vấn đề 25 2.1.2 Khái niệm chia cắt liên kết vằ xinton 26 2.1.3 Các phần tử cacbon electrophin 27 2.1.4 Các p hần tử cacbon nucleophin 30 2.2 P h n g p h p tạ o liê n k ế t c a c b o n - c a c b o n q u a p h ả n ứ n g a n k y l h o 34 2.2.1 Ankyl hoá hợp chất cơ-magie cơ-kim khác 34 2.2.2 Ankyl hoá nucleophin tạo từ ankin-1 37 2.2.3 Aưkyl hoá cacbanion ển định bời hai hay nhóm hút electron bên cạnh 37 2.2.4 Ankyl hố hiđrocacbon thơm parin 39 2.3 P h n g p h p t o liê n k ế t c a c b o n -c a c b o n q u a p h ả n ứ n g axyl h o 42 2.3.1 Axyl hoá hợp chất cơ-kim 42 2.3.2 Axyl hoá cacbanion ổn định C-nucleophm loại 43 2.3.3 Axyl hoá hiđrocacbon thơm dị vòng thơm 46 2.4 P h n g p h p t o liê n k ế t c a c b o n -c a c b o n q u a c c p h ả n ứng n gư ng tụ 48 2.4.1 P h ả n ứng ngưng tụ hợp chất cacbony] vối cacbanion ổn định hai nhóm h út electron bên cạnh 48 2.4.2 P h ả n ứng ngưng tụ hợp chất cacbonyl với cacbanion ổn định bồi nhóm h ú t electron bên cạnh 50 2.4.3 Các ph ản ứng ngưng tụ khác 52 2.5 K ết lu ậ n C h n g P h n g p h p ta o liê n k ế t c a c b o n -d ị tô 3.1 T o l i ê n k ế t c a c b o n - h a l o g e n 53 54 54 3.1.1 Nguyên lí chung 54 3.1.2 Tạo liên kết cacbon-halogen phản ứng cộng 54 3.1.3 Tạo liên kết caebon-halogen phản ứng t h ế 56 J Một sơ" phương pháp halogen hố khác 59 3.1.5 Tổng hợp dẫn xuất flo 60 3.1.6 Một số th í dụ tổng' hợp dẫn xuất halogen 61 3.2 T o l i ê n k ế t c a c b o n -o x i 64 3.2.1 Ngun lí chung 64 3.2.2 Anky] hố nhóm hiđroxi - Phương pháp tổng hợp ete 64 3.2.3 Axyl hố nhóm hiđroxi - Phương pháp tổng hợp este 66 3.3 T o l iê n k ế t c a c b o n - lư u h u ỳ n h 68 3.3.1 Nguyên lí chung 68 3.3.2 Sunfo hoá hiđrocacbon thơm - Tống hợp axit arylsuníbnic 68 3.3.3 Sunfoclo hố suníooxi hố ank an 71 3.3.4 Sơ lược sunfo hoá olephin 73 3.3.5 K hái niệm chất hoạt động bề m ặt 74 3.4 Tạo l iê n k ế t cacbon- nitơ 3.4.1 Ngun lí chung 3.4.2 Nitro hố hiđrocacbon thơm 77 77 78 3.4.3 Nitro hoá an kan xicloankan 81 3.1.4 Phản ứng ankyl hơá axyl hoá amin 83 3.4.5 Phản 84 ứng ngưng tụ am in C h n g P h n g p h p d ó n g vị n g 85 4.1 P h n g p h p v ò n g h o nội p h â n tứ d ự a t r ê n t n g tá c e l e c t r o p h i n - n u c le o p h in 85 '1.1.1 Những' vấn đề chung 85 4.1.2 Sự tạo vòng thơm dị vòng thơm 87 4.2 P h n g p h p c ộ n g h ợ p vò n g 90 4.2.1 P h ả n ứng Diels - Alđer 90 4.2.2 Cộng hợp vòng 1,3-lưỡng cực 93 2.3 Cộng hợp cacben nitren vào anken 93 4.3 P h n g p h p v ò n g h o v ò n g e le c tr o n ( h a y đ n g p h â n h o liê n k ế t h o tr ị) 94 C h n g T ô n g hơp h ữ u trê n sở p h ả n ứ n g k h h oá 97 5.1 P h n g p h p , tá c n h â n v đ iề u k iệ n k h h o 97 5.1 Phương pháp hiđro hoá xúc tác 97 5.1.2 Khử hoá hiđrua kim loại 99 5.1.3 Khử hoá kim loại hồ tan 100 5.2 Khử hố h iđ ro ca cb o n 101 5.2.1 Khử hoá anken 101 5.2.2 Khử hoá ankin 102 5.2.3 Khử hoá hiđrocacbon thơm dị vòng thơm 5.3 K h h o c c n h ó m c h ứ c 103 103 5.3.1 Khù hoá andohit xeton 103 5.3.2 Khử hoá axit cacboxylic vầ dẫn xuất chúng 106 5.3.3 Khử hoá im in oxim 107 5.3.4 Khử hố nhóm nitro thành arnino 109 5.4 K h h o c ắ t đ ứ t liê n k ế t c a c b o n -d ị tơ 5.4.1 Khử hố cắt dứt liên kết cacbon-halogen 5.4.2 Khử hoá cắt đứt liên kết cacbon-dị tô"khác C h n g T ố n g hợp h ữ u trê n cợ sở p h ả n ứ n g oxi hoá 6.1 K h i n iệ m n g u y ê n t ắ c c h u n g 110 110 111 113 113 6.1.1 Khái niệm, tác nhân, diều kiện ý nghia phản ứng oxi hoá tổng hợp hữu 113 6.1.2 Phân ìoại q trình oxi hố ] 16 Oxi h o h i đ r o c a c b o n 117 6.2.1 Oxi hố ankan, xicloankan cácnhóm ankyl 117 6.2.2 Oxi hố nốỉ đơi anken 124 6.2.3 Oxi hố ankin 130 6.2.4 Oxi hố hiđrocacbon thơm dị vịng thơm 130 6.3 O xi h o n h ó m c h ứ c 132 6.3.li Oxi hoá ancol 132 6.3.2 Oxi hố nhóm chức phenol 136 6.3.3 Oxi hoá anđehit xeton 137 6,3.4 Oxi hoá nhóm chức chứa nitơ 141 6.3.5 Oxi hố nhóm chức chứa lưu huỳnh 143 C h n g T ô n g hợp h u từ o x it c a cb o n h iđ r o 146 7.1 T n g hỢp h i đ r o c a c b o n 146 7.2 T ổ n g hỢp h ợ p c h ấ t c h ứ a oxi 148 7.2.1 Tổng hợp metanol 148 7.2.2 Tổng hợp ancol béo cao 149 7.2.3 Tổng hợp 0X0 149 C h n g B ả o vê n h ó m ch ứ c tro n g tổ n g hơp h ữ u 151 8.1 K h i n iệ m vể b ả o vệ n h ó m c h ứ c t r o n g t ố n g h ợ p h ữ u 151 8.2 Bảo vệ n h óm chức ancol 151 8.2.1 Chuyển qua nhóm chức ete 151 8.2.2 Chuyển qua nhóm chức estc 152 8.2.3 Bảo vệ điol ■ 152 8*3 B ảo vệ n h ó m c h ứ c a x it c a c b o x y lic 154 8.4 Bảo vệ n h ó m ch ứ c am ino 154 8.5 Bảo vệ n h ó m c ca cb on yl 155 Tài liệu tham khảo 157 ... ế kỉ 20 ? ?Tổng hợp hữu cơ? ?? địi lúc với Hố học Hữu nói chung ngày phát triển Tuy nhiên, thực tế, phát triển có hệ thơng ? ?Tổng hợp hữu cư' chủ yêu từ đầu th ế kỉ 19 Ngày ? ?Tổng hợp hữu cơ? ?? lĩnh vực...NGUYỄN MINH THẢO TỔNG HỢP Hữu Cơ ■ (In lần thứ ba) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI LỜI NĨI ĐẦU Trong sơ" hợp phần tạo nên hố học hữu đại ? ?Tổng hợp hữu cư9 có q trìn h lịch sử... Các phương pháp bảo vệ nhóm chức q trìn h tổng hợp hay chuyển hố hợp chất hữu Cũng cần nói thêm rằng, nguồn nguyên liệu chủ yếu cho tổng hợp hữu n hận từ cơng nghệ chế biến dầu mỏ, khí thiên nhiên