——->>«3+«
ee ~~
" BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO :
TRUONG DAI HOC SU’ PHAM TP.HCM mca KHOA HOA HQC Tư amr »Ố KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP SDD lec
AcidSilica sulfuric xtc tac phan ứng
Trang 2NHAN XET CUA HOI DONG PHAN BIEN
Trang 3
Lời cảm ơn Lời mở đẳu ng quan
1.1 Giới thiệu vẻ chất xúc tác sb tec
Trang 4Khóa luận tốt nghiệp, Th Pham Dite Ding 2.2 ib ch ae ths nitions g2 -20 2.3 Điều chế xanthene 2 2.4 Quá trình tối ưu hóa 2 2.5 Tổng hợp các dẫn xuất „3Š 3.6 Xác định sản phẩm soe 22, 3 Két quả và thảo luận 3.1 Myc đích và phạm vĩ nghiên cứu 24 3.2 Quy trình tổng hợp 2 3.3 Tối tu sản phẩm “ ` 3,3,1 Tối ưu xúc tắc cceeeoeeesseseeroe woe 24
Trang 5
DANH MUC BANG Bang 1: Phản ứng sir dung các chất xúc tác khác nhau
\g 2: Hiệu suất của các dẫn xuất khi tổng hợp dẫn xuất Indazol Bảng 3: Phản ứng [ormyl hỏa củabenzyl alcoholtrongethylformate với các chất xúc
táckhác nhau ở nhiệt độphòng
Bảng 4: Phản ứng với các dẫn xuất của alcol sử dụng xúc tác SSA ở nhiệt độ phòng 12
Bảng 5: Phan ứng với các dẫn xuất của rượu khi sử dụng xúc tác S§A Bảng 6: Tổng hợp xanthen với xúc tác ZrOCI,.8H,O
Bảng 7: Tổng hợp xanthenes với xúc tác HCIO,-SiO;
Bảng 8: Tổng hợp các dẫn xuất với xúc tác TTAB
Bảng 9: Kết quả chuẩn độ =
Bảng 10: Kết quả tối ưu hóa theo thời gian Han
Bảng 1: Tôi ưu nhiệt độ suy
Bảng 12: Tối ưu hóa tỉ lệ xúc tác Bảng 13: Tối ưu hóa tỉ ệ các tác chất
Bảng 14: Kết quả tái sử dụng xúc tác
Đảng 15: Kết quả tổng hợp dẫn xuất
Bảng 16: Quy kết các mũi proton của chất A trong nà! H-NMR Bảng I7: Quy kết các mũi proton trong chất B
Bảng 18: Quy kết các mũi proton của chất C Bảng 19: Quy kết các mũi proton của chất D
Trang 6Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng,
DANH MỤC HÌNH
Hình l: : Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn xuất Indazole 9 Hình 2; Sơ dé phan ứng formyl hóa của rượu " Hình 3: Sơ đồ phan ứng acetyl hóa rượu “ 12
Hình 4: Phương trình phản ứng tổng hợp xanthen l4
Hình 5: Co chế tổng hợp xanthen Is
Hình 6: Sơ đỗ phân ứng tổng hợp xanthen dùng xúc tác ZrOCI;,BH;O ổ Hình 7: Sơ đỗ phân ứng tổng hợp xanthen đùng xúc tác HCIO,-SiO; 16
Hình 8: Sơ đồ phản ứng xanthen đùng xúc tie TTAB 7 Hình 9: Phương trình phản ứng tổng hợp xanthen 24 Hình 10: Phỏ 'H-NMR của chất A Hình 11: Phổ 'H-NMR của chất B Hình 12: Phổ 'H-NMR của chất C Hình 13: Phổ 'H-NMR của chất D
Hình 14: Phổ 'H-NMR của chit E DANH MỤC ĐÔ THỊ
Đồ thị 1: DS thị kết quả tối ưu theo thời gian 26
Đỗ thị 2: Đồ thị kết quả tối tru theo nhiệt độ eat 77
Đồ thị 3: Đồ thị kết quả tối ưu theo khối lượng xúc tác 28
Trang 7
we
Loi cam on
Trong suốt quá trình học tập va hoàn thành luận văn tốt nghiệp tôi đã nhận được
sự hướng dẫn, giúp đỡ quỷ báu của céc thay cô, các anh chị, bạn bè Với lòng kính trọng bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tắt cả mọi người đã tạo điều
và biết ơn sâu sắc,
giúp đỡ tôi trong thời gian qua
‘Toi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS, Phạm Đức Dũng người thầy đã
hướng dẫn tận tình và đóng gop nhiễu ý kiến quý báu cho tôi trong suất quá trình nghiên
‘edu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp
Xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa, các phòng ban quản lý phòng thí nghiệm Hóa học của Trường Đại học Sư phạm Tp HCM.Củng xin gửi lời cám ơn đếnphòng ban quản lý phòng thí nghiệm Hóa học của trường Đai học Khoa Học Tự Nhiễn Tp.HCM đã tạo điều kiện giúp chúng tơi hồn thành các thí nghiệm trong suốt thời gian ở trường
Ngoài ra xin chân thành cảm ơn đến các quỷ thầy cô trong nhà trường, những,
người đã trang bị kiến thức, dạy dỗ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt bốn
năm học đại học
Trang 8Khoa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng
Hiện nay môi trường sống của chúng tr đang bị ð nhiễm trằm trọng mà một phin
trong đó là do các hoá chất độc hại,những sản phẩm phụ không mong muốn chưa qua xử
lý được thải ra ngồi mơi trường Do đó các nhà khoa học đang tìm ra giải pháp lảm sao để cỏ thể sử dụng hoá chất một cách có hiệu quả nhất mã còn có thể giảm thiểu được tình trạng ư nhiễm mơi trưởng
Nady nay, hóa xúc tác là một lĩnh vực nghiên cứu đẩy hứa hẹn, có tác dụng đẩy nhanh tốc độ của các phán ứng hóa học, kết quả là giảm được việc sinh ra những sản
êm được
phẩm phụ không cần thiết hoặc giảm lượng chất thải độc hại và nhờ vậy tiết
nguyên liệu và năng lượng
Ngày xưa các nhà khoa học đã tổng hợp aldehyde, 2-naphthol và ciclohexane- ,3-
dione với các xúc tác như BE›EtO!'|, siliea tắm NaHSOj”, Sr(OTf)J1, va TRAP!
nhưng hiệu suất thấp
Acid silica sulfuric (SSA) là một chất xúc tác linh hoạt, thuận lợi, tiết kiệm và thân
thiện với môi trường Do có rất nhiều lợi thế kết hợp với thuốc thử giá rẻ, không độc hại SSA da duge biết đến như một chất xúc tác hoạt động mạnh cho các phản ứng chuyển đổi hữu cơ Do đó tôi đặc biệt quan tâm đến chất xúc tác SSA
Do đó, chúng tôi chọn để tài: *AcidSiliea sulfuric xúc tác phản ứng ngưng tụ ba thành phần giữa aldehyde, B-naphthol vA cyclohexane-1,3-dione " nhim tổng hợp và tối uu hóa phản ứng để đạt được hiệu suất cao nhất
Trang 9
Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng
Chương 1
Trang 10Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng 1 Tổng quan
1.1 Giới thiệu về chất xúc tác
1.1.1 Các phân ứng đã sử dụng SSA trên thể
LALA Ting hop din xuất Indazole Phương trình phản ứng R % SSA NH NH, ——— Z Cách tiến hảnh:
Cho andehydethomo-hydroxy hoặc acetophenone và hydrazine hydrate trong DMSO với một lượng các chit xúc tác khác nhau được sir dung: CsF, TBAF, iodine, SSA
(được khuấy ở nhiệt độ phòng, với thời gian phản ứng khác nhau, quá trình phản ứng được
theo doi bing phương pháp sắc kí lớp mỏng
Kết quả thu được khi cho các chất phản ứng tác dụng lần lượt các chất xúc tác khác nhau được trình bày ở bảng 1
Trang 11Khóa luận tốt nghiệp ‘Th.S Phạm Đức Dũng Bằng I: Phản ứng sử dụng các chất xúc tác khác nhau STT] Chẩtxúctác | — Nnigt dp OC) | Thờigian (gid) | Higu sudt(%) 1 GF Nhiệt độ phòng 24 giờ 36 ? TBAF "Nhiệt độ phòng 20 giờ 30 [3 | Todine | Nhgđộphng | 7g» | TW —| —4 SSA Nhiệt độ phòng — Tgiờ 3
Sau đó tiến hành trộn salicylaldehyde 1,22 mg (10 mmol), hydrazine hydrate 1 mg (20 mmol) va xúc tác SSA 0,158 mg (1 mmol) trong DMSO (5 ml) được khuấy trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng Phản ứng được theo dõi bởi sắc kí lớp mỏng, hỗn hợp được làm
trong 30 phút, sau đó hỗn hợp được chiết voi diethyl ether (3*10
ml),sau đó được kết tỉnh lại trong ethanol
Người ta tiến hình phản ứng như trên với dẫn xuất của 3-methyl, 3-methyl-6-
methoxy, 3-methyl-4,6-dimethoxy, 3,5-dimethyl
Người ta tiến hành phản ửng với chất xúc tác SSA với các dẫn xuất khác nhau kết
quả thu được được trình bày trong bảng 2
Trang 12Th.Š Phạm
1.1.1.2 Phan ứng formyl héa rượu bằng cách sử dụng ethyl formate dưới
điều kiện không đồng nhấ/”! Phương trình phản ứng: ©: 9 OR SSA A ROH + —> R Bo OH " " Hình 2: Sơ đồ phản ứng formyl hóa của rượu 'Cách tiến hành:
Người ta tiến hành fommyl hóa rượu với lần lượt các chất xúc tác khác nhau:Fe(HSO,);, Ca(HSO,);, MgCl SSA trong ethyl formate (3ml) trong các điều kiện không đồng nhất
Kết quả thu được khi tiến hành phản ứng formyl hóa rượu với các chất xúc tác khác
nhau được trình bảy trong bảng 3
Trang 13Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng
Xúc tác SSA được thêm vào ethyl formate (3 ml) vi hỗn hợp được khuấy trong vài phút sau đó thêm PhCH;OH và khuấy ở nhiệt độ phỏng Quả trình phản ứng được theo dõi bởi phương pháp sắc kí lớp mỏng Sau khi phản ứng kết thúc, hỗn hợp được lọc ra và
thêm 10 ml H;O với 10 ml CH;CI vào phần dung địch.Pha hữu cơ được tách ra, sản phẩm
thu được bằng,
ách loại bỏ đưng môi trong điều kiện áp suất kém
Tiến hành phản ứng như trên với các dẫn xuất của alcohol: cyclohexyl, 4-FPhCH;,
menthyl đã thủ được hiệu suất cao
Kết quả thu được khi
tác SSA được trình bảy trong bảng 4 n hành phản ứng với các dẫn xuất khác nhau sử dụng xúc Bảng 4: Phản ứng với các dẫn xuất của alcohol sử dụng xúc tác SSA ở nhiệt độ phòng SH Dẫn xuất Nhiệt độ ŒC) [ Thời gian (phủo [ Hiệu suất (%) 1 €Cyelohexyl | Nhiệ độ phòng i0 % ? 4FPRCH, — [ Nhiệ độphòng 5 % 3 Mentyl Nhiệt độ phòng 20 6 1.1.1.3 Phin tng acetyl héa rượu trong điều kiện khong dung mot"! Phương trình phản ứng: (CH¡CO);O/ SSA ROH —————————> RCOCH, Solvent free, r.L
Hình 3: Sơ đồ phản ứng acetyl hóa rượu
Trang 14Khóa luận tốt nghiệp ThS Pham Dire Dang “Cách tiến hành:
Trộn đều hỗn hợp củarượu(Immol), aceúe anhydride(1.5mmol)vàSSA (005g), khuẩyở nhiệt độphòng Phản ứng đượcheo dõi bởighương pháp sắc kí lớp mỏnghoạephương pháp sắc kỉ khi Sau khi hoàn thànhphản ứng thêm vào 10ml H,O Hỗn
hợp nảy được chiết bằng CH;Cl; (2*l0ml ) Lớp hữu cơđượctách ra, rửa sạch
bằngNaHCO; bão hòa(2*12ml)và HO (7 ml) sau đólâm khan H,O bing MgSO, khan, Người ta tiễn hành phản ứng với các dẫn xuất của alcohol như: C,H,CH;OH, 2- CIC,H,CH,OH, 2-BrC,H,CH;OH, 3-NO;C,H,CH;OHHkết quả thụ được hiệu suất cao
Kết quả thu được khi tiến hảnh phản ứng với các dẫn xuất của alcohol được trình bảy trong bảng 5 Bảng 5: Phản ứng với các dẫn xuất của rượu khi sử dụng xúc tác SSA STT | Dẫnxuấtaleohol | Thời gian (phú) | Nhiệt độ ŒC) | Hiệu suất (%) 1 C/HẠCH;OH, 4 Nhiệt độ phỏng 90 2 | 2-CÍCMCH:OH 1 Nhiệt độ phòng 85 3 | 2-BrCJH,CHIOH 3 Nhiệt độ phòng 4 4 |3-NO;C/H,CH:OH 5 "Nhiệt độ phòng 2 1.2 Phản ứng đa thành phi 1.2.1 Khái niệm”!
Phản ứng đa thành phần (multi-component reaction, MCR) là một phản ứng hỏahọc có từ 3 tác chất trở lên cùng tham gia trong một quá trình (one-pot operation) gồmnhiều
giai đoạn để tạo thành sản phẩm chứa đựng hằu hết các nguyên tử của các nguyênliệu ban
đầu
Trang 15Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng
Phản ứng đa thành phần có khả năng tạo thành các phân tử phức tạp với sự đơngiản
và ngắn gọn nhất Một lợi ich điển hình của phản ứng này là dễ dảng thu được sảnphẩm tỉnh khiếtvì hầu hết tác chất ban đầu đều được kết hợp tạo thảnh sản phẩm cuối
1.2.2 Ưu điểm!"
gian phản ứng ngắn hơn
8 Hiệu suất cao
Tổng hợp được các hợp chất có hoạt tính sinh học
Tuân thủ các nguyên tắc hóa học xanh
Hạn chế ô nhiễm môi trường vvy v “Giảm thiểu chỉ phí sản xuất 1.3 Giới thiệu phản ứng 1.3.1 Phương trình phản ứng OW OG Hình 4: Sơ đồ phản ứng tổng hợp xanthen 1.3.2 Cơ chế phản ứng!""!
Đầu tiên aldehyde tác dụng với ion H” của xúc tác SSA, tiếp tục tác dụng với cetone
và naphthol tao ra các chất trung gian, sau quá trình chuyển hóa sẽ tổng hợp được
xanthen,
Trang 17Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng Cách tiến hành Hỗn hợp gốm ƒ-naphhol (10 mmol, benzaldehyde (I1 mmol), và dimethyleyclohexane-
L3-dione với xúc tác ZrOCl,8H;O (02 mmol) trong ethanol (2 ml) Trộn tắt cả lại ở nhiệt độ phòng trong các khoảng thời gian thích hợp,Quá trình phản ứng được kiểm tra bởi phương pháp sắc kí lớp mỏng.Sau khi phản ửng kết thúc thêm H;O' ảo và sản phẩm được tách ra bằng dung môi eỦyl aeeute (ÖxI0ml)Chắt hữu cơ được làm khan bing MgSO, và bay hơi, sản phẩm sau đó được kết tỉnh bằng ethyl acetate và
hexane (7:3) Dung dịch lọc được làm cô đặc ở áp suất thấp và làm khô ở 100%C để sừ dụng lại chất xúc tác cho phản ứng tiếp theo
Trang 18Khoa h nghiệp Th Pham Dire Ding Cách tiến hành:
‘Tron aldehyde (1,0 mmol), B-naphthol (1,0 mmol) và 1,3-cyclohexandione (1,2
mmol) và HCIO,-SiO; 0.1 g (0,05 mmol) được khuấy ở 80°C với khoảng thời gian thích
hợp (được theo dõi bởi phương pháp sắc kí lớp mỏng) Sau khi phản ứng kết thúc hỗn hợp
được làm lạnh ở nhiệt độ phòng rồi cho thêm 15 mÏ cthyl acetate, lọc xúc tác và dung mỗi được làm bay hơi để thu được chất rắn Chất rắn duge tinh ché bing sic kí cột (ethyl
acetate/eter dau hỏa tỉ lệ 1:20) để thu được sản phẩm tỉnh khiết
Tiến hành phản ứng như trên với các dẫn xuất của aldehydenhư :4-BrC,H,CHO, 4-MeOC,HCHO, 4-CIC¿H,CHO, 4-NO;C,H¿CHO,
Trang 19Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng, “Cách tiễn hảnh:
‘Tron đều hỗn hợp J-naphthol (0,144 g, Immol), 4-chlorobenzaldehyde (0,140g, Immol)vadimedone(0,140 g, Immol)trongH,O(5 ml) với TTAB(0,050 g, 15%mol), hỗn hợp được khuấy ở nhiệt độ phòng.Quá trìnhphân ứngđã đượcgiám sát bởisắc kỉ lớp mỏng, (ethy! hexane=2:8), Sau khi phản ứng hoàn thành (2.5 giờ), sản phẩm được lọc
và tửa nhiều lẫn với HạO, sau đó kết tỉnh lại trong ethanol
Trang 20Khóa luận tốt nghiệp Th.$ Phạm Đức Dũng,
Chương 2
Thực nghiệm
Trang 21Khóa luận tốt nghiệp Th.S Pham Dire Ding 2 Thực nghiệm 2.1 Hồn chất và thiết bị 2.1.1 Hóa chất + _ Silieagel (0.015-0.040 nm) « _ Benzaldehyde (Trung Quốc) ‘© Cyclohexan-1,3-dione + fEnaphhtl ‘+ Chlorosulfonie acid ‘+ Ethanol(Trung Quốc) ‘+ 4.Chlorobenzaldehyde (Sigma-Aldrich) ‘+ 4.Nitrobenzaldehyde(Sigma-Aldrich) ‘+ 4-Bromobenzaldehyde( Sigma-Aldrich) ‘+ 4-Fluorobenzaldchyde( Sigma-Aldrich) 2.1.2 Thiết bị
Cin dign tir Sartotius
Máy khuấy từ điều nhigt IKA Máy cô quay Heldoph
Máy đo nhiệt độ nóng chảy Buchi Máy do NMR
Bép tran
2.2 Điều chế xúc tác
Phản ứng được thực hiện trong một bình cầu 500m! có gắn ống dẫn khí Ông dẫn khí này dùng để dẫn khí HCI sinh ra hip thy vào nước Cân 6g siliea gel vào bình cau, acid
chlorosulfonic (1.4ml, 20mmol) được thêm vào từng giọt ở nhiệt độ phòng Trộn đều hỗn hợp trong 30 phút thu được acid silica sulfuric tring, min, sau d6 được rửa bằng dung dich dichloromethane
Trang 22
Khéa luận tốt nghiệp Th Pham Dire Dang
Tiến hành quy trình tương tự với lượng acid chlorosulfonic thay đổi: 2,8ml, 3.Sml, 42ml, 4.9ml, 5,6ml
Tiến hành chuẩn độ các acid slica sulfuric thu được; Cân 0,$g acid silica sulfuric, thêm vài giọt nước, 2 giọt thuốc thử phenolphthalcin và tiễn hành chuẩn độ bing dung
dịch KOH 04M
2.3 Điều chế xanthene
Cho vào bình cầu phản ứng 25ml : benzaldehyde (0.212 g 2 mmol) cyclohexane- 1.3-dione (0,224 g, 2 mmol), 0,1g xiic tác SSA väƒ-napthol (0,288 g, 2 mmol) ( theo tỉ lệ
tối ưu) trong điều kiện không dung môi khuấy từ điều nhiệt trong 1 giờ ở 60°C
Sau khí phản ứng kết thúc, thêm vào 15ml dung dich cloroform, Dun sôi hỗn hợp để
sản phẩm tan hết Sau đó lọc nóng loại bỏ xúc tác, phần dung địch lọc được làm bay hơi dung môi đưới áp suất thấp thu được chất rắn, phẩn chất rắn thu được kết tỉnh lại bằng ethanol, loc, cân sản phẩm và tính hiệu sudt,
3.4 Quá trình tôi ưu hóa
Cho vio bình cầu phản ứng 25ml : benzaldehyde (0,212 g, 2 mmol), cyclohexane- lione (0.224 g, 2 mmol), 0,1g xúc tác SSA và P-napthol (0,288 g, 2 mmol) ( theo ti Ie
tối ưu) trong điều kiện không dung môi, khuấy từ điều nhiệt trong 1 giờ 6 60°C
Tối ưu hỏa thời gian
Cé dinh khối lượng xúc tác 0,Iø, nhiệt độ phản ứng ở 80°C, thời gian phản ứng được thay đổi từ 30 phút-120 phút
¥ Toi ưu hóa nhiệt độ
'Cỗ định khối lượng xúc tác 0.1g, theo thời gian đã được tổi ưu, nhiệt độ phản img thay di tir 60°C- 120°C
~ Téi wu héa t lệ tác chất tham gia phản ửng
định khối lượng xúc tác 01g theo thời gian và nhiệt độ đã được tôi ưu, thay đổi tỉ lệ mol của bezaldehyde:cyclohexane-1.3-dione:J-naphthol theo 0/5:1:1, I:El, 16:1, 2:1, L:E6,5, 1:1:1⁄5, l:b2
Trang 23Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng,
_ Tổi ưu hóa khối lượng xúc tác
Thực hiện phản ứng với các điều kiện đã được tối ưu, thay đổi khối lượng
xúc tác từ 0,05g-0.3g ¥ Tai sir dung xúc tác
“Thực hiện phản ứng với các điều kiện đã được tối ưu với xúc tác đã thu hồi ở lần 1, lần 2 và lần 3
2.5 Tổng hợp các dẫn xuất
Thay đổi benzaldehyde bing các dẫn xuất 4-nitobenzaldehyde, 4- fluorobenzaldehyde,4-chlorobenzaldehyde, 4-bromobenzaldehyde Áp dụng điều kiện đã tối wu hóa ở trên để xác định ảnh hưởng bởi các nhóm thế
2.6 Xác định sản phẩm
Đo nhiệt độ nóng chảy, 'H-NMR của sản phẩm
Trang 24Chuong 3 Két qua va
Trang 25Khóa luận tốt nghiệp Th.Š Phạm Đức Dũng 3, Kết quả và thảo l
3.1 Mye dich và phạm vỉ nghiên cứu
Mục đích của đề tải là nghiên cứu phương pháp tông hợp 9.10-dihydro-12-aryl-8-
benzo{a}xanthen-11(12H) bing phản ứng đa thành phần với xúc tác SSA Sau đỏ, dựa trên phương thức tốt nhất đẻ tiến hành tối ưu hóa phản ứng bằng cách khảo sát những yếu tổ ảnh hưởng đến hiệu suất, bao gồm: nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, tỉ lệ giữa các tác chất và khối lượng xúc tác Bên cạnh đó, dựa trên đặc tính ưu vi
của SSA là giá thành rẻ, dB sir dung, dễ xử lý và thủ hồi, chúng tôi nghiên cứu khả năng tái sử dụng xúc tác để xanh hóa phản ứng một cách kinh tế nhất 3.2 Quy trình tổng hợp Mr He tà 8 Bi sự ° J: ¥ : we % + mo 1 2 : Hình 9: Phương trình phản ứng tổng hợp xanthen 3.3 Tối ưu sản phẩm 33.1 Tối ưu xúc tác
Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ phòng, khudy trong 30 phút Sau khi phản ứng kết thúc, rửa sản phẩm bằng dung dịch chloromethan, chuẩn độ bing dung dich KOH 0ÁM
Trang 26Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng Bảng 9: Kết quả chuẩn độ si | Yưk= (ml) (ml) X T 1a 49 z 28 a5 3 35 108 4 42 127 3 + 126 6 36 126
‘Chon Vorioritimie = 4.9 ml la thé tich thích hợp dùng để chuẩn độ SSA khi tăng thể tích acid chlorosulfonic thì thể tích KOH dung để chuẩn độ thay đổi không đáng kể, cỏ thể là
do nhóm OH eda silica gel đã được trao đổi hết với nhóm SO,H của acid chlorosulfonic
3.3.2 Tối ưu thời gian
Phản ứng được khảo sát ở điều kiện nhiệt độ 80°C, khối lượng xúc tác 0,lg, tỉ lệ
theo mmol của các chất 1:2:3 là 1:1:1và thời gian phản ửng thay đổi
Kết quả thu được khi tối ưu phản ứng theo thời gian được trình bày trong bảng 6,
Bằng 10: Kết quả tối ưu hóa theo thời giai
Trang 27Khóa luận tốt nghiệp Th.Š Phạm Đức Ding Hiệu suất (%) © 100 10 HO "Thời gian (phút)
Đồ thị 1: DS thị kết quả tối ưu theo thời gian
Từ kết quả số liệu ở bảng 10, tiến hành xây dựng đồ thị thị mỗi tương quan
siữa thời gian phản ứng và sự thay đổi hiệu suất ở từng giai đoạn khảo sát (xem đồ thị 1)
'Qua khảo sát ta thấy nếu tăng thời gian từ 30-60 phút thì hiệu suất phản ứng tăng, nhưng nếu tiếp tục tăng thời gian phản ứng lên 90 phút, 120 phút thì hiệu suất phản ứng lại bị
giảm đi cách rõ rệt
Thời gian để các tác chất tiếp xúc và phản ứng với nhau một cách hoàn toàn là cần
thiết vì nếu thời gian ngắn quá các chất chưa kịp phản ứng hết, còn nếu thời gian quá dài sản phẩm cỏ thể bị phân hủy hay xảy ra phản ứng thuận nghịch trả lại tác chất ban đầu
'Qua khảo sắt, thời gian là 60 phút đủ để phản ứng xảy ra hoàn toàn và đạt hiệu suất cao
3.3.3 Tối tru nhiệt độ
Thực hiện phản ứng ở thời gian tối ưu là 60 phút, khối lượng xúc tác là 0,1g tỉ lệ
là I:l:1 và khảo sát ở nhiệt độ thay đổi
theo mmol của các Ì
Kết quả thu được khi tối ưu phản ứng theo nhiệt độ được trình bày trong bing 11
Trang 28Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng Bảng 11: Tối ưu nhiệt độ Nhiệt độ phân ứng CC) | Khôi lượng sản phẩm (g) | Hiệu suất ( ) 60 0,514 7883 8Ð — 0482 73.93 100 0,503 T115 120 0445 6825 | so Nhiệt 49 (°C) © © me wm w| L——
Đồ thị 2: Đề thị kết quả tối ưu theo nhiệt độ
Từ kết quả số liệu ở bảng 11, tiến hành xây dựng đồ thị biểu thị mổi tương quan
giữa nhiệt độ phản ứng và sự thay đổi hiệu suất ở từng giai đoạn khảo sát (xem đồ thị 2)
Qua khảo sát ta thấy ở nhiệt độ 60°C hiệu suất đạt được cao nhất, càng tăng nhiệt độ phản ứng thì hiệu suất càng giảm, khi tăng nhiệt độ từ 60-20%, ta có thể thấy hiệu suất
giảm đi
1, dy đoán điều
Khi nhiệt độ tăng lên, thời gian đầu sản phẩm được tạo ra nhỉ đỏ làm giảm khả năng khuấy trộn, các chất khó tác dụng với nhau hơn
Trang 29Khóa luận tốt nghiệp ThS Pham Dite Ding
3.3.4 Tối ưu t lệ xúc tác
“Thực hiện phản ứng ở thời gian tối tu là 60 phút và khảo sắt ở nhigt 46 60°C,
theo mmol của các chất 1:2:3 là 11:1 và khối lượng xúc tác thay đối
Kết quả thu được khi tối ưu phản ứng theo t lệ chất xúc tác được trình bảy trong bang 12
Bảng 12: Tối ưu hóa t lệ xúc tác
Tỉ lệ xúc tác g) —_ [ Khối lượng sản phẩm (g) | Hiệu suất(%) 005 0474 72.70 04 0,514 78,83 02 0481 73,77 03 0.468 7178 7 % Hiệu suất (%) © 00% 01 05 02 0% 03 03% “Tỉ lệ xúc tác ()
Đồ thị 3: Đề thị kết quả tối ưu theo khối lượng xúc tác
Từ kết quả số liệu ở bảng 12, tiến hành xây dựng đồ thị biểu thị mỗi tương quan
giữa thời gian phản ứng và sự thay đổi hiệu suất ở từng loạn khảo sát (xem đồ thị 3)
Trang 30
Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng,
'Qua khảo sắt ta thấy khi tí lệ chất xúc tác tăng lên từ 0.05-0,1 g thì hiệu suất phản
ứng tăng lên và đạt hiệu suất cao nhất là 78,83 % với khỏi lượng xúc tác 0,1 g, nhưng khi tiếp tục tăng từ 0,-0.3 g thi higu suất phản ứng lại giảm
LÍ do là khi có quá nhiều xúc tác sẽ làm hỗn hợp phản ứng quá đặc sệt, làm
khả năng kết hợp giữa các phân tử tác chất cũng như giảm khả năng tạo thành sản phẩm
im
chỉnh, dẫn đến làm giảm hiệu suất của phản ứng
Mặt khác khi lượng xúc tác quá ít thì không đủ để xúc tác cho phản ứng nên hiệu suất thu được cũng không cao
'Vậy tỉ lệ xúc tác tối ưu tốt nhất là 0,1 g
3.3.8 Tối tru tỉ lệ tác chất
Thực hiện phản ứng ở thời gian tối ưu là 60 phút, khối lượng xúc tác là 0,lg và khảo sát ở nhiệt độ 60C, t lệ theo mmol của các chất 1 :2 :#thay đổi
Kết quả thụ được khi tối ưu phân ứng theo t lệ tác chất tham gia phản ứng được trình bảy trong bằng 9,
Bảng 13: Tối ưu hóa tỉ lệ các tác chất
Khôi lượng sản phẩm (g) |_ Hiệu suit (%) 0412 63.19 0514 78,83 0435 66.72 0428 65.64 0.171 2623 0.488 74.85 0478 73331
'Qua khảo sắt ta có thể thấy khi thay đổi tỉ lệ các tác chất thì hiệu suất cũng thay đổi
Khi thay đổi tỉ lệ của cyclohexane-I,3-dione từ 0.5-1 g
tuc tăng lên nữa thì hiệu suất lại giảm đi Khi thay đổi tỉ lệ của benzaldehyde tir 0,5-1 g
liệu suất tăng, nhưng nếu tiếp thi hiệu suất tăng nhưng nếu tiếp tục tăng thì hiệu suất lại giảm
Trang 31Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng
Diéu 46 cho thấy rằng có thể đã hình thành sản phẩm phụ khi phản ứng xảy ra,
làm giảm khả năng hình thành sản phẩm chính ,đẫn đến hiệu suất không cao Sau quá trình tối wu hóa điều kiện phản ứng tôi được kết quả:
+ Thời gian tối ưu: 60 phút «- Nhiệt độ tối ưu: 60%
+ _ Khối lượng xúc tác tối ưu: 0.1 g ứng với 2 mmol
« _ TíIệ chất tối ưu bezaldehyde:eyelohexane-1.3-dione:J-naphthol là l:1:1 3.3.6 Tai si dụng xúc tác
Áp dụng các điều kiện tối ưu vừa tìm được tiến hành phản ứng thu hồi lại xúc
túc sử dụng cho các lần phản ứng tiếp theo
Kết quả được trình bày trong bảng 14 Bảng 14: Kết quả tái sử dụng xúc tác Tin ti sit | Hiệusuất dụng (0) Lần | 35,52 Lin 2 3037 Lin 3 26,38
Dựa vào bảng kết quả ta thấy, khi tái sử dụng xúc tác nhiều lần hiệu suất phản ứng giảm đi, dự đoán là đo khả năng phản ứng của SSA đã giảm đi
3.4 Tổng hợp dẫn xuất
thời gian 60 phút, nhiệt độ 60°C, khỏi lượng xúc
Thực hiện phản ứng ở điều
tác 0/lg, với ti Ig chất I:I:l Thay benzaldehyde lần lượt bằng các dẫn xuất 4- nitrobenzaldehyde, 4-fuorobenzaldehyde, 4-chlorobenzaldehyde, 4-bromobenzaldehyde thú được két qua trong bang 15
Trang 32Khóa luận tốt nghiệp “Th.S Phạm Đức Dũng Bang 15: Kết quả tổng hợp dẫn xuất Công thức cấu | Hiệu suất | Nhiệt nồng chảy STT | Mẫu eo ` CC) F 1) B Qui 54.8% 202-203 - ơ ạ # | Ê ober 58,6% 208-209 206-208111 ơ Br NO}
Kết quả ở bảng 15 cho thấy khi khảo sát các nhỏm thé trén benzaldehyde thi di 1a nhóm thể đẩy điện tử hay rút điện tử thì đều làm giảm hiệu suất phản img Aldehyde có chứa nhóm thé day điện tử theo hiệu ứng công hướng ở vi tri para cho higu suit cao hơn những nhóm thế rút điện từ ở vị trí para.Theo như cơ chế đã trình bày, phản ứng của
aldehyde với H" xúc tác SSA sẽ tạo ra ion carbonil, sự có mặt của nhóm rút điện tử ở vị
trí paracủa benzaldehyde sẽ làm đương điện C (C=O) hơn theo hiệu ứng cộng hưởng tức
Trang 33
ig “Th.Š Phạm Đức Dũng
là tăng khả năng phản ứng nên cho hiệu suất cao hơn Sự cómặt của nhóm cho cộng
hưởng với vòng thì khả năng phản ứng sẽ kém đi do đó hiệu suất phản ứng thắp hơn 3.5 Định đanh sản phẩm
Lâm tại một điều kiện bắt kì, thu được sản phẩm kết tính lại thật sạch rồi đem đi đo
Trang 34
Khóa luận tốt nghiệp “Th.S Phạm Đức Dũng,
'VẺ cường độ tín hiệu trên phổ 'H-NMR của hợp chất A (xem hình 10) cho thấy có tổng công 18 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đổi là 2:2:2:1:2:5:2:l dự đoán phù hợp với cấu trúc của chất A
"Tín hiệu zmaitjplet có cường độ tương đối bằng 2 và độ dịch chuyển 8 = 1,94-2,17 ppm được quy kết cho Hạ Tín hiệu muitjpiet có cường độ tương đổi bằng 2 và độ dịch chuyển
8 = 2,23-2,54 ppm duge quy két cho Hy Tín hiệu muitjplercó cường độ tương đổi bằng 2 và ö = 2,57-2,81 ppm duge quy
kết cho Hạ Tín hiệu single cỏ cường độ tương đổi bằng,
1 vả õ = 5,8 ppm được quy kết cho Hạo do nó không cỏ sự ghép spin-spin
Trang 35Khó: tốt nghiệp Th.S Phạm Di ing
Bảng 16: Quy kết các mũi proton của chất A trong phổ 'H-NMR
Trang 36
,Khóa luận tốt nghiệp, Th.S Phạm Đức Dũng
Tin higu multiplet có cường độ tương đối bằng 2 và độ dịch chuyển ð = I,81-2/01 ppm duge quy két cho Hy Tin higu multiplet có cường độ tương đối bằng 2 và độ dịch
chuyển 8 = 2,27-2.37 ppm due quy két cho Hy, Tin hiệu mulipler có cường độ tương đổi bằng 2 và ö = 2,66-2,79 ppm được quy kết cho Hạ Tin higu singlet có cường độ
tương đối bằng | va 8 = 5,6 ppm được quy kết cho Hạ; do nó không có sự ghép spin-spin
Các tín hiệu từ 8 = 6,97-7,00 ppm và 8 = 7,89-7,98 pm được quy kết cho các Hạ, Hạ, Hy, Hy, Hs, Hg của vòng naphthol
Tin higu tir 8 = 7,26- 7,49 ppm là các proton ca vòng thom, do có nhóm thể È ở vị trí para nên các Hạc và Hyoa ld tuomg durong, Hyop Vit Hyge trong đương nhau
Các tin hiệu proton của hợp chất B phù hợp với tải liệu tham khảo, như vậy khẳng
định đã tổng hợp được hợp chất B
'Kết quả phổ 'H-NMR của chất B được tóm tắt ở bảng 17
Bang 17: Quy két cdc mai proton trong chit B Tran Sippmiy B ippmy than REO" Th T8I-20T my : Wy 227-37(m) 231 GH,dd.7,=3.5Hz.J;=T?75Hz) | ai STZ TA Cm) | 264 OH, Ad, T= 23S Hz, = 17S Hz), | AIO 560 (8) 3.23 (1H, 8) T.26-7.49 (m) T.62-T.T6 (3H, m) Hiya, Hive Hoss Hive 697-100 (0 7.32 (IH,t,J=80 Hz) Hy Hay Hs, Ha Hs, He | 789-792(m) 7,52 2H,t) 7.98 (d) 8.14 2H,1,J=8,0 Hz)
& Do ti liệu tham khảo [12] sử đụng tác chất là 5-dimethyleyelohexane-].-4ione nên sẽ không
Trang 37Khóa luận tốt nghiệp 3 _ 12-(4-chlorophenyl)-8.9,10.12-tetrahydro-11H-benzo[a]xanthen-l I-one(C) © Tye = 206-208°C + 'HANMR (500MHz, DMSO): Xem phy lục 3 ut 4 Hinh 12; Phé 'H-NMR ciia chất C
'Về cường độ tín hiệu trên phổ 'H-NMR của hợp chất C (xem hình 12) cho thấy có tổng
cộng 17 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đổi là I:]:2:2:1:4:3:3, dự đoán phủ hợp với cấu trúc của chất C
Vé co ban thì các proton vòng naphthol, các proton ở đị vòng tương tự như phổ 'H-NMR của chất A, chỉ có vòng thơm là khác biệt ỉ cố nhôm th ở vị tí parz
Tin higu multipler có cường độ tương đối bằng 2 và độ dịch chuyển 6 = 1,81-2.01 ppm
được quy kết cho Ha; Tin higu multiplet c6 cường độ tương đổi bằng 2 và độ dịch chuyển 8=2.27-2.40 ppm được quy kết cho H; Tín hiệu muitjpler cỏ cường độ tương đổi bằng 2
Trang 38
Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng
va 6 = 2.72-2,74 ppm được quy kết cho Hạ Tin hiệu singie cỏ cường độ tương đổi bằng 1 và ö = 5.59 ppm được quy kết cho Hạ
Tin hiệu amtjplet cỏ cường độ tương đối bing 3 va độ địch chuyển 8 = 7.40-7.49 ppm và
8 = 7.89-7,96 ppm được quy kết cho HẠ, Hạ, Hạ, Hụ, Hạ, Hạ ở vồng naphthol
Tin higu tir § = 7,21- 7,29 ppm là các proton của vòng thơm, do có nhóm thể CÌ ở vị trí
para nên các Hạc, Hạ; là tương đương, Hạ, và Hạc tương đương nhau
Các tin hiệu proton của hợp chất C phủ hợp với tải liệu tham khảo, như vậy khẳng
định đã tổng hợp được hợp chit C
Kết quả phổ 'H-NMR của chất C được tóm tắt ở bảng 18
Trang 39Khóa luận tốt nghiệp Th.S Phạm Đức Dũng, > 1244-Bromophenyl)-8,9,10,12-tetrahydro-1H-benzofa}xanthen-11-one(D) © Tye = 208-209°C © 'HANMR (S00MHz, DMSO): Xem phụ lục 4 Hình 13: Phổ 'H-NMR của chất D
'Về cường độ tin hiệu trên phổ 'H-NMR của hợp chất Ð (xem hình 13) cho thấy cỏ tổng
cộng 17 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đổi là l:1:2:2:1:2:5:3, dự
đoán phù hợp với cấu trúc của chất D
“Tương tự như các chất B va C phổ 'H-NMR của chất D chỉ khác nhóm thé tai vi ti
para của vòng thơm,
38
Trang 40Khóa luận tốt nghiệp Ths Pham Dire Ding Tin higu multiplet có cường độ tương đổi bằng 2 và độ địch chuyển 5 = 1,81-2,01 ppm
được quy kết cho Hạ Tín hiệu øitjplet có cường độ tương đổi bằng 2 và độ dịch chuyển
8 =2,27-2,31 ppm duge quy két cho Hy Tín hiệu ønaiipler có cường độ tương đổi bằng 2
và ö = 2,72-2,74 ppm được quy kết cho Hạ Tín hiệu sửngler có cường độ tương đối bằng
1 và ö = 5,57 ppm được quy kết cho Hạ,
“Tín hiệu muijpler có cường độ tương đối bằng 3 và có độ dịch chuyển 8 = 7.20-7.23 pm và tín hiệu maipier có cường độ bằng 2 có độ dịch chuyển 8 = 7.90-7.96 ppm được quy
kết cho các Hị, Ha, Hy, Hy, Hs, Hy cia vong naphthol,
Tín hiệu từ ð = 7,31- 7,51 ppm là các proton của vòng thơm, do có nhóm thể Br ở vị trí para nên các Huy, và Hạạa, Hạ và Hạạc tương đương nhau
‘Cac tín hiệu proton của hợp chất Ð phù hợp với tải liệu tham khảo, như vậy khẳng
định đã tổng hợp được hợp chit D
'Kết quả phố 'H-NMR của chất Ð được tóm tắt ở bảng 19