LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNGLOI NOI ĐAU I Lý do chon đề tài Cùng với sự phát triển của hỏa học hữu cơ nói chung, từ lâu hóa học của các hợp chất dj vòng đã được nghiên cứu
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HO CHÍ MINH
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Văn Đăng
Người thực hiện: Lê Hữu Đức Nhân
Thành Phố Hồ Chí Minh
Ngày 10 Tháng 05 Năm 2010
Trang 2LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LE VAN ĐĂNG
LOI CAM ON
Khóa luận của em được hoàn thành dudi sự giúp đỡ tận tinh của quý thay cô
trong và các bạn trong khoa hóa trường Đại học sư phạm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Đăng đã giúp đỡ em trong
quá trình nghiên cứu cũng như đã những lời khuyên quý báu, khích lệ em vượt qua
những khó khăn để hoàn thành luận văn này
Em xin chân thành cảm ơn các thay cô trong ban chủ nhiệm khoa Hóa, toàn théthay cô trong tổ bộ môn Hóa Hữu Co đặc biệt là các thầy cô ở phòng thí nghiệm HóaHữu Cơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn
Cám ơn các bạn trong tập thẻ hóa 4C, đặc biệt là các bạn trong nhóm đã đồng
hành cùng mình trong suốt qua trình nghiên cứu
Do kiến thức và kinh nghiệm vẫn còn hạn chế vì vậy luận văn không tránh khỏi
những sai, thiếu sót Vì vậy em rất biết ơn những ý kiến đóng góp quí báu từ quý thầy
cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn
Thành Phố Hồ Chí Minh ngày Ø7 tháng 05 năm 2010
Lê Hữu Đức Nhân
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 1!
Trang 3LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LE VĂN ĐĂNG
VÀI NÉT VE TINH HÌNH TONG HỢP VÀ NGHIÊN CUU CÁC KETONE a.B
KHÔNG NO ~ DAN XUẤT CUA 8 - HYDROXYQUINOLINE VA DAN XUAT
CỦA EVRIDINE: cEccc<ctt6kctdogáGilttoacoaidtcdisscsosiliiizksiesaissa §
1 TINH HINH TONG HỢP CAC CHAT CHUA VÒNG QUINOLINE: 8
Il GIỚI THIỆU VỀ 8 - HYDROXYQUINOLINE VÀ CAC DAN XUẤT
GÀ bó g)0 ng gi óc ANH H
1.) Điều a HH
CẢ l —CỢỢ Nam 12
ILỒ TNHHÌNHNGEUNCUW VỀ PHD ueesseeeess=eseseee==ssne 13
IV TINH HÌNH NGHIÊN CUU QUANG PHO HÔNG NGOẠI CUA CÁC DAN
XUAT CHUA VÒNG QUINOLINE VA §-HYDROXYQUINOLINE 15
V TINH HÌNH TONG HỢP VÀ TÍNH CHAT CUA MOT SO DAN XUẤT CHUA
VGNGDPVRIDINEGGGisccccccccc2tctccccoccCG200022000GGSSSG | aa i 17
HN Disease cack iia ci 0 BSc Ta anes 22
CHSOCY THUVET Giác ckti6cccccco 22
CÁC PHƯƠNG PHÁP FORMYL HÓA HỢP CHÁT THƠM VÀ HỢP CHÁT DỊ
VN TH Ga e cai tu gg4 net tesco sacred teas busses poeta te 22
b: MO ĐH ÍŸ ccs eer cree eee re ee oe ee 22
1 Phương pháp oxi hóa các nhóm -CH; , -CH;OH , -CH=CHR gắn vào nhân thơm
Và G vòng HÒN c2 61 ee eee ee eer 2
Ls PARTON TIẾP G110 ORI OREO ONY INES ein vopencnznicniicoticnssanace)simavensenpeviniinenatis iyo eisannanatayélinn 23
3 Tổng hợp đi từ dẫn xuất cơ magic - 22+ + ErZvzzcccrzzczeee 23
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 2
Trang 4LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
4 Phương pháp khử hóa Rosenmund - 5 5555511112121 24
5 Phương pháp thủy phân dẫn xuất halogen -5 -5525 922212222951 2112322 24
6 Phản ứng tong hợp Gattermann — Kọch -c++xeccvzeererrrrkkrrrke 25
A, TH xo tuaunoanuesnnngiigitie00ssoouitv01011016001004006001660010110060550606 61566) 25
b Phạm vi ứng dụng của phương pháp Gattermann-Koch 25
c Cơ chế phản ứng: cc co h0 xgAe014Txaeerevseerseersee 21BÊ: 0 5 j “a 28
2> XI TC E;.«s-«seeseee-sees«ansecse=aeeeeseeeeaensnnmen=ses nen 522822022224232908823.8302Z02222B40 0202388 5224.9228 28
DE Đa GHI, HQ ih saan 6 0 06 c0 2o eased 28
be IÁRẨ(?2ác 2 26600)10d066606666%4c64GuAoad4kùldczcbe\(Avcesagidsai 28
» TH BI N ini bas seis 29
> :Điềndiế HGÌvề CÔ táccc62á 260020 00510386đii0i030244i82080023ãu86/056 29
7 Phan ứng formyl hóa Gattermann nnneHeHeierrrerrrrrer 29
as I a ea a eS Sa es aaa 29
b Phạm vi áp dụng của phương pháp Gattermann : 30
c Cơ chế phản ứng Gattermann : - -2 .v44222+E2-k C 147 1138 212000/22/0e 32
Ú Đi li tt NHÍ sn akeeoickeeiiniekeseiaeaeddMornoessvennise 33
> Cấu tử phản ứng chứa nhóm nitrine : s55 cv erezxvrvrerrsree 33
SE TERING LORIUII sotarcs xsesneestansens eomeemnperness tenement ss senmnnacenton os snasiensanananvsssammnpeneanunss tannin 33
b Pham vi áp dụng của phương pháp : ccSeeeiirre 35
essa chế phên ứng: 25s: 26c662cszccGigitSG2if94g0xGG6666i5ã3E6:S001Á8L 36
d Điều kiện tiến hành phản ứng : - cu nH.0111100210110110 xe, 37
Trang 5LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
4 Phương pháp khử hóa Rosenmund eeiide 24
5 Phuong pháp thủy phân dẫn xuất halogen ++2VCC2+etZ2+zZCCCvrrcrrreed 24
B= Chi hoes NÁA 5/6 1226010G266000610GG6À3\100202G01(40940GIAi0604e6/0ii0ảy2-8A 28
?: ĐỤNG ĐIỆN V2 0/260606600696660046401/46(a: cua 28
À5: Dippin iscsi aici aa a a ena Sia 28
D> NhjAt độ nhân tag cesta i ceaccecenis hi C520 00022 S (G0200 1600 kedkid 29
5: Điền chế HCI về CỔ scars istics cick 29
7 Phản ứng formyl hóa Gattermann GÀ Hee 29
b Pham vi áp dụng của phương pháp Gattermann : 30
c: Cơ chế phản ứng Gaiicrmann : «.ccseseioceeeennonirensnendsrennano 32
8 Phan ứng formyl hóa Gattermann — Edams cccscscsesseessssesssnesnenssessnnennseners 34
&: WU (ĐỀU iis aE CNSR A a ia aC ie 35
b Phạm vi áp dụng của phương pháp © ccc eeeccteceeeseseeestessenseesscescerssneneneecenere 35
ox Co cha phần Đ®:c22<-<i:2222022014iG02S040.0ãà04460080sp3aii8Giásau49 36
đ Điều kiện tiễn Daas ian ỨNG sissies as vussccsi senna ne soa uanit 37
ÿ Tàn ứng Rebeiee-T LGM asics cecssisiicsitceeatcnd sai snsstaasseiceixiacemnatnkni saavontestancdvmonteseionk 38
Sa INR GÀ sec pst aca Noes al acacia 38
b Phạm vi áp dụng của phan Ung Reimer-Tiemmann 5< 38
SEI CB Ri GEE neo eneseGseeeonseseiiooasearogsanessnnuesensnỏ 40
SVTH: LE HUU BUC NHAN TRANG 3
Trang 6LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
d Điều kiện phân ứng - - 2 S511 11212 11113151 111132111110.1111131 113013 10P 4I
Il, TONG HỢP KETONE a, B KHÔNG NO BANG PHAN UNG NGƯNG TỤ 42
(ee 42
a Anđol hóa : L1 1H H1 TT 9 HT T1 13 91 98050915 57 42
GY 0 oi ccicteosc <0 505122Z2E2477151062108ã10354340854050634034655 7858884555245 589858501795558.5007 42
£ N#Hg 1 Bi NI ĐỀ 260 26t000026210402 0426028362210 Adie 42
3; Phân tog edo! hide cs ccna cies eee ieee eee 43
Se gEib ct DẠNG tia v66 t2 scan ence 44
Wear elisha assesses itt cece aa aC ates ee aes Se 2008 45
3 phan ứng croron hóa
Ill MOT SO PHẢN UNG GIỮA HOP CHAT CHUA NITROGENE VÀ HỢP
CHAT CHỨANHÓNVCARBONT:::: e<cs22cc 2202265266600.656G6s5604-86 47
Wc: RR AOR NIN ic acne ah ch ea Raa eG 48
2 Phan ứng giữa hợp chất isoxyanat (có nhóm -N=C=O) và amine: 49
3 _ Phần ứng phân hy 8cY bats: «ueseseeseesseenkeeresiierokedensiioiiesesaesdearnnase 50
đá n0 VN Hi VI a sauueesaseinvaasiiieenoesnseisaisenreeeenoeee 50
Lên 2 acid AWN ( TRNNNnn sờng 111
Sh, RMN iat RR TINE A1 111 11/16 N no co ieee 52
6 Phân ứng Meth Nera bene is ses) sseceas sass ns caaoeen 660 v0s6scetikG6 52
PHAN Sci seco eae au ome 53
THUC NGHIỆM - THẢO LUẬN KET QUẢ 53
I TONG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐÔ NÓNG CHẢY .- 54
1 Tổng hợp 5-formyl-§-hydroxyquinoline từ 8-hydroxyquinoline 54
as: Phmn Ứng tÔng in ssicciseitckccecaactticacncesein nica wasabi 54
Bh Mer dể phiên ỨNG 3 i scsi sczanscosassvteccnsceaninas asain lesen bi cioeocesaenn ni 54
(Oo ae ea ee eee ery eee en ey Tere 55
Oe Le 55
G061 12a dan sesanncsnapuyd teancsinbcbasice die nsekanedtd ocuneses 56
a | _ on 56
| | uyn HH TH UY GHI 00100090040010210xu sao 57
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 4
Trang 7LUẬN VĂN TOT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
2 Tổng hợp 1-(4-hydroxyphenyl)-3-(8-hydroxyquinolin-5-y])prop-2-en- I-one 57
a Phương trình phản Ứng: nen ng nereernerrre 58
Bisa Ba phân aang ia v06 00220012 22, 58
10 RNS: EO SSTMDOI ss5sinscaatsstss 0263Á0640001026600(44À(À166664cùa¿ 59 Ede chiA tee es ek ne Be ras 59 DoE lănh yền ứng sists ists Lise ile cel 462038601086 59
3 Tổng hop 4-((2-(2,4-dinitrophenyl)hidrazono)methyl)pyridine 60au:PEăn ứng tổng Nay ccc cc ail ita 60Sign CHẾ DIền ÉDNt4:cc:6:2056<00224))G2G600020000162G2G0200101A)018 242012810 ts 61
62 800 GHI G0122 i oe ef Ont TO ROE Nee NE PR i ee 61
Mia GIẢI anh eoneeiaoaeeeoeia ao SeiSbaiS4Gxeb0itisASSGG18)00242adEzxaf1ird 61
PEE nhe nieneeieeetoaoaneeeeteeopeeeraeoseneohidoeiugeeteooina) 61
TÔ QUIKEPTVA BIPN EU HH er 62
| Phé hồng ngoại của 5-formyl-§-hydroxyquinoline
2 Biện luận phố Nị: 1-(4-hydroxyphenyl)-3-(8-hydroxyquinoline-5-y])prop-2-en- Ì
-GÌ 22222223: 2sã2aa22322.0221253224255022255332132245535032710n952055012330222a0511425An5s53ann2001 65
a Phổ hdng ngoại ( IR ) cecssssessessverssvsesssvesessvseesseeessvmeensnesssveessvensnveeseseeesneensvaesseevens 65
b: Đỗ poton (NMRLÌN a GGIGG24i06 8t cuàeoxune 67
3 Biện luận phổ T; : 4-((2-(2,4-dinitrophenyl)hidrazono)mety])pyridine 70
GÀ, V3 À VỤ: 4150917 10001121099571007117-.100050717100109002007,1.0 00625) 09 7° 70b: Tổ proton CNMRLTNH kg GGGG241046 i6) 2S are 71
KET LUẬN VÀ DE XUẤT 74
LH | (ee ee oo era 75
TÀILIẾU THAME NHÀ evereeieeeeeeeeeesee 84
SVTH: LE HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 5
Trang 8LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
LOI NOI ĐAU
I Lý do chon đề tài
Cùng với sự phát triển của hỏa học hữu cơ nói chung, từ lâu hóa học của các hợp chất
dj vòng đã được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong ngành khoa học, kĩ thuật từ đầuthể kỷ 19, người ta đã nghiên cứu một số hợp chất dị vòng như quinoline, pyridine,
pyrol furane trong đó có giá trị và đáng chú ý nhất là các dị vòng thơm chứa
mtrogen.
Nhưng chi trong khoảng vài chục năm trở lại đây, các nhà nghiên cứu đã dan dan tinh
chế và tổng hợp được một sé lượng ngày càng lớn các hợp chất dị vòng, việc nghiên
cứu chúng có tầm quan trọng đặc biệt vẻ mặt lý thuyết cũng như về mặt thực nghiệm.
Ngày nay có thể nói không một ngành khoa học nào mà không có sự tham gia của các
hợp chất dj vòng như trong y học, được học (thuốc kháng sinh, các vitamin, các loại
enzyl, các chất kích thích tố ), trong nghiên cứu sinh vật học, làm chất xúc tác, dung
môi trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ, trong các giai đoạn của quá trình chế biến
dầu mỏ, trong công nghiệp nhuộm, sản xuất các đồ dùng hằng ngày
Một số din xuất quinolin từ lâu đã được dùng làm thuốc chữa bệnh, số rét, Ij và ung
thư, Điều đáng chú ý nhất là dẫn xuất có chức nhóm 8 - hydroxyquinoline thường tạo
phức với những ion kim loại thông thường và cả những kim loại quý, vì thế được áp
dụng trong hóa học phân tích để tách và chiết các ion kim loại
Xuất phát từ tình hình trên, việc nghiên cứu và tổng hợp một số dẫn xuất Carbonyl a,8
không no có chứa 8 — hydroxyquinoline và pyridine bởi các lý do sau đây:
Thứ nhất: 8 - hydroxyquinoline va pyridine và dẫn xuất carbonyl œ,B không no của
chúng là mô hình tết để nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa các nguyên tử trong phân
tử.
Thứ hai: 8 - hydroxyquinoline và các dẫn xuất của nó có khả năng tạo phức với các
ion kim loại nên được ứng dụng trong hóa học phân tích, trong hóa màu và trong kỹ
Trang 9LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Thứ tư: bước đâu làm quen với nghiên cứu khoa học thực nghiệm nhằm nâng cao kỹ
Trang 10LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: TW*S LÊ VĂN DANG
TONG QUAN
VAI NET VE TINH HINH TONG HOP VA NGHIEN CUU CAC
KETONE a,B - KHONG NO - DAN XUAT HYDROXYQUINOLINE VA DAN XUAT CUA PYRIDINE.
CUA8-I TINH HINH TONG HỢP CAC CHAT CHUA VÒNG QUINOLINE:
Quinoline được biết từ năm 1834, Runge đã tách được từ nhựa than đá, tir đó cho đến nay hóa học về các hợp chất chứa vòng quinoline phát triển khá manh, nhất là từ 1950,
số lượng hợp chất tăng lên nhiều và phạm vi img dụng của chúng trở nên phong phú
đa dạng đặc biệt trong lĩnh vực y học Trong lĩnh vực tổng hợp các methylquinoline
đóng vai trò rất quan trọng, từ những methylquinoline người ta có thể chuyển hóa tiếp
để tạo ra các dẫn xuất khác
Năm 1941, Kaplan đã tiến hành oxy hóa 2 - methylquinoline bằng SeO, trong dung
môi dioxan thu được quinoline-2-carbaldehyde.
Trang 11LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LE VĂN ĐĂNG
Sau đó Virginia - D.Ransay đã hoàn thiện điều kiện phản ứng này nên dat hiệu suất
khá ôn định G.E.Kawarher đã oxi hóa 4 ~ methylquinoline cũng bằng SeO; nhưng
thay dung môi dioxan bằng xylen đã thu được quinoline-4-carbaldehyde với hiệu suất
khá tot.
CHO
Xylen ZA
Ít lâu sau WilthelmMath đã oxy hóa trực tiếp 4- methylquinoline mà không dung môi,
phương pháp này không những áp dụng cho sự oxi hóa nhóm methyl ở nhân dị vòng
pyridine mà còn áp dụng cho cả nhóm methyi đính ở phía vòng benzene với hiệu suất
khá cao và én định.
(CH; - ở các vị trí 5, 6 , 7, 8)
Ngoài những phương pháp đã trình bày ở trên, còn một số phương pháp khác nữa là
gin trực tiếp nhóm ~ CH=O vào nhân thơm và dị vòng G.R.Clemo và R.Howe đính
nhóm — CH=O vào vị trí 5 và 7 của 8 — hydroxyquinoline bằng phương pháp tổng hợp
Sen và Ray
(CH:- ở các vị trí Š và 7)
Những thành tựu trong việc téng hợp các dẫn xuất của quinoline đã mở ra những ứngdụng thực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực hóa học phân tích, nghiên cứu các đặc tính phổ
hông ngoại, phổ electron, hoạt tính kháng khuẩn.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 9
Trang 12LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LE VĂN ĐĂNG
K Matsumura đã thực hiện phản ứng ngưng tụ giữa 5-acetyl-8-hydroxyquinoline va
benzo{d]( I.3]dioxide-5-carbaldehyde (piperonal) dùng kiêm xúc tác đã thu được
ketone chưa no tương ứng Sản phẩm tạo thành có thé tạo phức màu xanh với in Fe"
và cho màu héng thẳm trong H;SO, Do đó những đặc điểm vé mặt cấu trúc nên các
ketone œ,B không no có nhóm C=O ở gan 8 - hydroxyquinoline mang nhiều ý nghĩa
vẻ mặt lý thuyết và ứng dụng thực tiễn Vì thế cho đến nay người ta đã tổng hợp được
một số lượng đáng kẻ các ketone œ,B không no loại này
Năm 1941 K.W.Rosenmund và sau đó 1955 Nogradi — L đã thực hiện phản ứng
Gustapcon - Fridel - Crapfts đính nhóm acethyl vào vị trí số 5 của
8-hydroxyquinoline bằng hỗn hợp acetyl chloride khan với một lượng khá lớn xúc tác
acid Lewis AICI, khan.
Từ các sản phẩm đó các tác giả đã tiễn hành phan ứng ngưng ty dé tạo một loạt dẫn
xuất có công thức chung như sau:
Nếu như các ketone œ,B không no có nhóm C=O ở gân nhân quinoline và nhóm
8-hydroxyquinoline đã được nhiều người tổng hợp thì có thể nói cho đến nay loại ketone
œ,B không no có nhóm C=O ở xa nhóm 8 - hydroxyquinoline mới chỉ tim thay trong
công trình của G.R.Clemo và R.Howe.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 10
Trang 13LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Il GIỚI THIỆU VE 8- HYDROXYQUINOLINE VÀ CÁC DAN XUAT
QUINOLINE KHÁC.
1 Giới thiệu chung
Quinoline là hệ vòng ngưng tụ kiểu benzo của pyridine, về mặt cấu tạo chúng tương tự
như pyridine và benzene và mặt khác chúng cũng tương tự như naphtalene, trong đó
các nguyên tử C và N đều ở trạng thái lai hóa sp” và cùng nằm trên cùng một mat
phẳng Tuy nhiên do sự đúc ghép giữa hai vòng pyridine va benzene với nhau nên sự
phân bế mặt độ electron ở các vị trí không đồng đều Chẳng hạn khi so sánh với
pyridine ta thay ở quinoline mật độ electron chuyển dịch về phía vòng benzene
Kết quả cho thấy điện tích âm tại các vị trí số 5 và số 7 trong 8 - hydroxyquinoline
tương đối lớn hơn các vị trí khác Như vậy có thé nhận thấy các phản ứng thé
electronphil sẽ ưu tiên định hướng vào vị trí số 5 và 7 trong vòng.
Ngoài ra các tác gid cũng đã nghiên cứu cho thấy 8 - hydroxyquinoline tồn tại dưới
hai dạng cấu trúc : một dạng hydroxy và một dạng oxo
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 11
Trang 14LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
D 1O „= A` À
Or
Dang hydroxy Dang oxo
Trong số các hydroxyquinoline thi đồng phân 8 được sử dung rộng rãi nhất trong lĩnh
vực hóa phân tích Sở đĩ như vậy vì nó có khả năng tạo phức với hơn 40 cation kim
loại (Zn** ,Mg?”, AI”” ) do đó có thé ding để tách và xác định các kim loại ấy
8 ~ hydroxyquinoline thường được tổng hợp bằng hai cách: bằng phản ứng Scraup khi
di từ o- aminophenol và bằng con đường kiềm chảy acid quinoline — 8 - sunfonic
* “ i ¡ ¬ ya
2 Tinh chat
Đối với 8-hydroxyquinoline có thể có hai cấu trúc dang hydroxy va dang oxo, Seguin
khi nghiên cứu các tính chất đã chứng minh rằng trong dung dịch có sự cân bằng giữa
hai dang này (1/3 dang oxo và 2/3 dang hydroxy)
SS S
7 7
oO °
Dang hydroxy (chiém 2/3) Dang oxo (chiém 1/3)
8-hydroxyquinoline có những tinh chat thông thường của nhân quinoline
- Tác dụng với Halogen : Cl, Br, I, din đến sự tạo thành sản phẩm thé ở 5 và 5, 7 Sự
gắn Br có thé dùng để định hướng 8 — hydroxyquinoline
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 12
Trang 15LUẬN VAN TOT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
- Phản ứng Friedel - Crafts thực hiện với các clorua acid khác nhau dẫn đến sự gắn
một dây - COR ở vị tri Š.
- Phan ứng Reimer ~ Tiemann dẫn đến sự gan nhóm CHO ở vị trí 5
8 - hydroxyquinoline hay các muối như chlohydrat, sulfat được dùng để tẩy trùng, diệt
khuân.
II TINH HÌNH NGHIÊN CỨU VE PHỨC
Tính chất hóa học quan trọng nhất của 8-hydroxyquinoline là khả năng tạo phức với
các cation kim loại, do đó được sử dụng rộng rãi trong hóa học phan tịch.
Trong phân tử 8 - hydroxyquinoline có sự tạo thành liên kết hydro nội phân tử giữa
nguyên tử hydro của nhóm OH với cặp electron tự do của nguyên tử nitrogen.
Liên kết hydro nội phân tử của 8 — hydroxyquinoline
Ta biết rằng nhiễu dẫn xuất của quinoline trong đó có 8 - hydroxyquinoline có khả
năng tạo phức với một số kim loại, A.K.Bapko cho rằng những thuốc thử hữu cơ có
khả năng tạo phức chelat trong cấu trúc phân tử phải có tổ hợp của nhóm OH - phenol
hay ketone và nguyên tử N 8- hydroxyquinoline và các dẫn xuất của chúng có hệ liên
hợp trung tâm tạo phức.
b`
-b
Hệ liên hợp này là cơ sở tạo ra hợp chất nội phức với nhiều kim loại khác nhau :
M: kim loại
n: Hóa trị của kim loại
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 13
Trang 16LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Dung địch 8-hydroxyquinoline trong alcol ethanol - nước tác dụng với dung dịch
ton(IH) chloride cho màu xanh.
Khi cho thêm muỗi nhôm chloride trong amonia có chức muối của acid tactric và dung
dịch 8 - hydroxyquinoline trong alcol ethanol, sẽ tạo thành các hạt kết tủa màu vàng
tươi.
Ứng dụng của 8- hydroxyquinoline tác dụng với một số nguyên tế (với mỗi nguyên tế
có pH xác định) tạo thành những mudi nội phức khó tan Các muối nội phức này được
ứng dụng rộng rãi trong thực tế để tách, phân tích trọng lượng, phân tích thể tích các
nguyên tế,
Trong dung dịch acid acetic — acetat và với các điều kiện khác nhau người ta dùng 8
-hydroxyquinoline để xác định Cu , Zn, Cả , Fe , Co , N¡
Tinh chất của các phức quinolinolat kim loại thường it tan trong nước và tách ra dưới
dang tinh thể Ứng dụng quan trọng nhất của 8 - hydroxyquinoline là với việc tách các
kim loại.
Thí dụ: Co và Ni là hai nguyên tố chuyền tiếp, trong các hợp chat phức của chúng có
các vùng hấp thụ phổ electron rat giống nhau nên rất khó phát hiện Để phát hiện hai
nguyên tố đó trong hỗn hợp kim loại Bularop nhận biết Ni khác Co ở chỗ miễn phổ
quinolinolat của Co hap thụ ở Aga: = 700 nm còn quinolinolat của Ni có À„„„ = 365
nm.
SVTH: LE HUU DUC NHAN TRANG 14
Trang 17LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
8- hydroxyquinoline phản ứng với hầu hết các kim loại và là thuốc thử hữu cơ có tính
chọn lọc kém nhất.
Dé tăng tinh chọn lọc người ta đã tổng hợp những dẫn xuất kém hơn
8-hydroxyquinoline, Thêm nhóm CH; vào vị trí số 2 của vòng quinoline để tang án ngữ
không gian, can trở ion kim loại tham gia tạo phức chelat Kết quả sự chọn lọc tăng
lên, thuốc thử không phản ứng được với ion Al’*, khác với 8- hydroxyquinoline là
thuốc thử rất nhạy với ion AI" Nếu nhóm CH¡ ở xa nguyên tử Nitrogen của vòng thì
tính chọn lọc kém đi Sự có mặt của nhóm CH; ở vị trí 2 cạnh dị tế nitrogen của vòng
đã làm tăng tính chọn lọc hơn, dó đó phức của nó có hệ số chiết lớn hơn phức của
8-hydroxyquinoline.
IV TINH HÌNH NGHIÊN CỨU QUANG PHO HONG NGOẠI CUA
CAC DAN XUAT CHỨA VÒNG QUINOLINE VÀ
8-HYDROXYQUINOLINE.
Hiện nay việc ứng dụng các phương pháp phỏ vào hóa học, đặc biệt trong hóahọc hữu cơ đã trở nên rất cần thiết và phổ biến Bằng phương pháp quang phổ người ta
có thể tiến hành phân tích định tính cũng như định lượng một cách nhanh chóng và
chính xác Qua các dữ kiện quang phé có thể thu được những kết luận về một cấu trúc một phân tử cũng như sự tương tác giữa các phân tử mà nếu dùng các phương pháp
hóa học cổ điển thì không được hoặc rất khó khăn mới phát hiện nổi Quang phổ hồng ngoại là một trong những phương pháp vật lý phổ biến và có hiệu quả để nghiên cứu
cấu tạo phân tử, cấu hình, cấu dạng của các hợp chất hữu cơ
Nhiều tài liệu đề cập đến dao động hóa trị của nhóm carbonyl, nhóm này hip
thụ mạnh trong trong vùng từ 1600-1780cmÌ Khi so sánh sự hấp thy của nhóm
carbonylamide của N-(2-quinolyl)acetamide và N-(2-naphtyl)-acetamide N.A.Rtrizky
đã có nhận xét ảnh hưởng của các nhóm quinoline-2-yÌ lên nhóm carbonylamide mạnh hơn vòng naphthalene-2-yl giữa các vị trí 2, 3 và 4 của vòng quinoline thì sự liên hợp
vị trí 4 lớn nhất được biểu hiện rõ rệt ở sự chuyển dịch tần số lớn hơn của nhóm
carbonyl-acid với giá trị Av =+2lem'!, Năm 1974 Belenxkaya nhận thấy rằng dao
động hóa trị của nhóm carbonyl trong hydrazyde-N-thé của acid 4-quinolincarboxylic
có tan số 1588 cm Ì có cường độ hắp thụ mạnh do đao động hóa trị của nhóm
azometine.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHAN TRANG 15
Trang 18LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Nguyễn Minh Thảo xác định cau tạo hydrazide-N-thé tong hợp được bằng quang phé hồng ngoại đã chi ra những tan số dao động của nhóm carbonyl amide
1620-1660 cm `, nhóm azometine 1580-1590 cm `
Những thành tựu trong lĩnh vực quang phổ hồng ngoại của nhân quinoline đã
mở ra những hướng đi mới đi sâu giải thích cấu tao phân từ của các dẫn xuất
quinoline Năm 1960 A.R.Katrizky nghiên cứu hệ thống các tần số các nhóm chức
của vòng quinoline, đồng thời khảo sát song song với các dẫn xuất của naphtalene
tương tự dẫn xuất của quinoline C.J.Kars nghiên cửu tần số đao động biến dang
không phăng của liên kết CH vòng quinoline Sau khi tong hợp một loạt ketone œ„,B
chưa no chứa vòng quinoline :
tác giả trong công trình tiến hành nghiên cứu một cách có hệ thống quang phổ hồng
ngoại và đã nêu ra các tần số dao động hóa trị của CH ở 3070-3020 cm `, dao động
biến dang của liên kết CH vòng: 200cm Ì va dao động hóa trị của C=O và C=N của
vòng quinoline 1495-1600cm ` Tác giả cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của những gốcthơm và dị vòng lên vạch hắp thụ của nhóm C=O và tìm thấy sự phụ thuộc tuyến tính
theo phương trình :
Veg = Ving = pƠ
trong đó v" , và v" tin số dao động hóa trị của nhóm C=O trong phân tử ketone
có nhóm thế R và không có nhóm thế.
Dao động của nguyên tử H trong vòng quinoline đã được nghiên cứu nhiều
Trong các tài liệu người ta cũng đã khảo sát dao động hóa trị của nhóm OH ở những
vị trí khác nhau trong vòng quinoline và ảnh hưởng của nhóm thế thứ hai trong dị
vòng tới đao động đó.
Những điều trinh bày trên đây thay rằng số lớn các công trình nghiên cứu quang
phổ hỏng ngoại tập trung vào các œ,B chưa no không có nhóm thé hoặc có nhóm thé
methyl và alkoxy ở dj vòng và các ketone œ,B chưa no dẫn xuất của
8-hydroxyquinoline là nhóm C=O ở gần nhân quinoline Quang phổ hồng ngoại của cácketone œ,B-chưa no mà có C=O ở xa nhân 8- hydroxyquinoline và các dẫn xuất
hydrazide-N-thế còn chưa được nghiên cứu.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 16
Trang 19LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Vv TINH HÌNH TONG HỢP VÀ TINH CHAT CUA MỘT SO DAN
XUAT CHUA VONG PYRIDINE
PYRIDINE
Pyridine có khả năng hòa tan rất tốt nhiều hợp chat hữu cơ, cũng như một số
muỗi vô cơ vô cơ như : CuCl, , Cu;Cl; , ZnCl; , HgCl; , AgNO; v.v Pyridine thường
được dùng làm dung môi cho một số phản ứng oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng
KMn0,, Giống như benzene, pyridine cũng bền với tác nhân oxy hóa và với acid
Pyridine có thé coi như là amine bậc ba nhưng có tính base rat yêu, có thé tạo mudi
với acid và một số chất khác để tạo thành muối Nguyên tử nitrogen trong vòng
pyridine có một cặp electron tự do, do đó có thẻ tham gia phản ứng để tạo thành muối :
N ce
|
h
©[“†tgÌl—
Pyridine được khử hóa dễ dàng hơn benzene Hydro hóa xúc tác pyridine thành
piperidine được thực hiện ở áp suất và nhiệt độ thường với hiệu suất 95%.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 17
Trang 20LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LE VĂN ĐĂNG
Nếu như phan ứng thé electrophil đặc trưng cho dãy benzene hay đa số các vòng
carbon thơm thì đối với pyridine các phản ứng thé nucleophil lại đặc trưng hơn Sau
đây là một số thí dụ điển hình về phản img thế nucleophil của pyridine
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 18
Trang 21LUẬN VĂN TOT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
2-methylpyridine phản ứng với CH;CH=©O với xúc tác là ZnC]; lại xảy ra phản ứng
cộng aldol rồi dehydrat hóa :
OO.
Tương tự như vậy đối với X:S20U309016E phan ứng với CsH<CH=O :
Theo tài liệu CA V65: 13685h/1966 tác giả: Yasuotoi , Masamichi Kamai , Kazuo
Isagawa, Takecloto Maruyama và Yasaburo Fushhzaki đã cho p-methylbenzandehyde
phan ứng với 2-methyÌ-ŠS-acetylpyridine trong ethanol 60% cùng dung dịch NaOH
10% tạo thành một ketone |-(6-methylpyridin-3-y])-3-p-tolylprop-2-en-1-one có nhiệt
độ nóng chảy là 143°C -145°C và nhiệt độ sôi là 194°-195°C,
Ck
k KOH
ae "Es
1-(6-methylpyridin-?-yl}-? cemnmasiscei
Tương tự như vậy có thé điều chế ra một loạt các dẫn xuất có dang tổng quát sau:
> HỖ “CHI Mittys
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 19
Trang 22LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
—_ a | es | ie:
CHCONH [68 [208-308 Exe) ———
Theo tài liệu (V67 : 90619u /1967) Các tác giả : L.Szucs, J.Durida, L.
Karasnev và 1.Heger : Cho acetylpyridine tác dụng với aldehyde thơm hay đị vòng
thơm cho ra sản phẩm ngưng tụ :
Trang 23LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VAN DANG
3-(quinolin-2-yl)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one nhiệt độ nóng chảy là
Các dẫn xuất arylhydrazine thường dùng như phenylhydrazine,
p-nitrophenylhydrazine , 2,4-dip-nitrophenylhydrazine Các sản phẩm thường là chất rắn
nên đây là một trong các phương pháp để tách các hợp chất carbonyl
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 21
Trang 24LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Có nhiều phương pháp để điều chế andehyde thơm va dj vòng thơm, nhưng có thể
chia thành hai loại như sau:
Loại thứ nhất là chuyển hóa những nhóm thé sẵn có trong nhân thơm và dj vòng
thơm thành nhóm aldehyde ( như các nhóm : -CH; , - CH;OH , - CH=CH-R, -CHC|;,
-CN )
1 Phương pháp oxi hóa các nhóm -CH; , -CH;OH , -CH=CHR gắn vào
nhân thơm và dị vòng thơm
Các chất oxy hóa có thể là: CrO;Cl; , MnOz/H;SO, , Oz⁄V;O, , CrO;
Đối với các nhóm có liên kết đôi có thé dùng phản ứng ozone phân các đứt liên kết
C=C thành nhóm aldehyde.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 22
Trang 25LUẬN VAN TOT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Trang 26LUẬN VĂN TOT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
4 Phương pháp khử hóa Rosenmund
Phương pháp này được tiễn hành dễ dang, được áp dụng để khử một vai dẫn xuất của
acid carboxylic bằng hydrogen phân tử có xúc tác là Pd-cùng với một lượng nhỏ chất
Gattermann-koch, Gattermann , Gattermann-Adams, Ullmann-frey, Friedel-Crafts,
Vilsmeier, Reimer-Tiemann, và một số phan ứng khác Dé tài khóa luận này chi
nghiên cứu một cách hạn chế các phản ứng formyl hóa trực triếp váo nhân thơm va dj
vòng thơm
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHAN TRANG 24
Trang 27LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
6 Phản ứng tổng hợp Gattermann - Koch
a Mỡ đầu :
Nam 1878, Gatermann và Koch đã công bố một phương pháp điều chế
aldehyde thơm băng hỗn hợp CO va HCI với sự có mặt của xúc tác AICI; và CuCl, :
CØ/HCI
=0
Á ) AICI CuCl; ‘ )
Theo phản ứng này, từ toluene và các đồng phân của xylene điều chế ra
aldehyde p-toluic và các methylbenzaldehyde với hiệu suất cao
Phản ứng này được phổ biến và áp dụng cho dẫn xuất của benzene và đồng
đăng của nó, cũng như các hợp chất đa vòng ngưng tụ khác
b Phạm vi ứng dụng của phương pháp Gattermann-Koch
Nhờ phương pháp này mà ngưới ta điều chế ra benzaldehyde từ benzene và
hỗn hợp CO va HCI có mặt của AICl;-Cu;Cl; làm xúc tác, hiệu suất phản ứng là
85-90% theo lý thuyết Vài năm sau tìm ra phương pháp này, Gattermann đã nhận thấy
rằng có thể điều chế aldehyde với sự có mặt của AICI; , cũng như AIBr; làm xúc tác
Khi formyl hóa theo phương pháp Gattermann-Koch mà các chất đầu là đồngđăng của benzene thì người ta xác định thấy rằng nhóm aldehyde được định hướng
vào vị trí para đối với nhóm thế có sẵn Gattecman đã thông báo kết qủa điều chế
p-ethylbenzaldehyde đi từ ethylbenzene bằng chính phương pháp của mình, nhưng
không nói rõ điều kiện tiến hành phản ứng :
Trang 28LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Quá trình tương tự như qúa trình alkyl hóa và dealky! hóa được quan sát thấy khi
formyl hóa theo phan ứng Gattermann-Koch các polialkylbenzene, chẳng hạn :
-Trong một số trường hợp cho hiệu suất thấp
-Tạo ra một lượng lớn các sản phẩm phụ bởi vì các quá trình tách, xâm phập vàthay đổi vị trí của các nhóm alkyl - sự đồng phân hóa
So với các phương pháp khác, phương pháp này có thẻ điều chế ra
p-alkylbenzaldehyde bằng cách formyl hóa và alkyl hóa đồng thời benzene Phản ứng
được thực hiện khi benzene tác dụng với oxide carbon và tác nhân alkyl-hóa với sự có
mặt của aluminum chloride - cupper (I) chloride ở áp suất khí quyển Tác nhân alky]
hóa là có thé là dẫn xuất halogene, alcol, olefin, ether, ester của acid formic và acid
acetic.
Phương pháp này không những áp dụng đối với đồng đẳng của benzene, mà còn
được áp dụng đối với các dẫn xuất benzene thế khác, chẳng hạn formyl-hóa
chlobenzene được p-chlorobenzaldehyde:
_COHC! Qạ =
AK,
(H = 70%)
- Không áp dụng được đối với phenol va phenol-ether, bởi vì cupper(I) chloride
không tan trong hỗn hợp phản ứng.
- Hợp chất nitrobenzene không tham gia phản ứng theo phương pháp tổng hợp
Gattermann-Koch, do đó có thé sử dụng làm dung môi cho phản ứng.
: s dụng được đối với ae khi đó tạo ra ry p-phenylbenzaldehyde
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 26
Trang 29LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
- Không áp dụng được cho các hợp chat đa vòng ngưng tu (naphthalene), nhưng
thực hiện được khi dùng BF; va HF cùng với CO:
Cr+O
- Không áp dụng được đối với các hợp chất dị vòng
- Phương pháp này không những áp dụng được đối với các hợp chất thơm, mà còn áp dụng đối với các hợp chất béo dé điều chế ra các aldehyde béo.
Trang 30LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
d Điều kiện phản ứng :
> Xúc tác :
-Xúc tác thường dùng nhất trong phản ứng Gattermann-Koch là AIC];
-Xúc tác họat động thu được khi nhôm chloride trong không khí am Chất xúc
tác tốt nhất, có hiệu lực cao là nhôm chloride trộn lẫn một lượng nhỏ titan chloride.
-Yéu tô quan trọng trong phản ứng Gattermann-Koch là lượng aluminumchloride có ảnh hưởng đến diễn biến của phản ứng ở áp suất tiến hành thí nghiệm Khi
điêu chế benzaldehyde thì lấy tỉ lệ mol AICI; / CgHg là 0.3:0.75:1 tương ứng với nhiệt
độ tiễn hành phản ứng là 25°; 35°; 50°
- Hoạt tính xúc tác của các halogenua kim loại được Dinko và Ely sắp xếp theo
trật tự giảm dan như sau :
ABr; > All, > AICI; > FeCl; > T¡Cl¿ > SnCl, > SbCl;
-Nếu thực hiện ở áp suất cao thì xúc tác phản ứng là boron floride và một
lượng nhỏ hydrofloride.
> Chất hoạt hóa :
-Trong trường hợp nếu tiến hành phản ứng theo phương pháp Gattermann-Koch
ở áp suất thường, nhất thiết phải có chất họat hóa Chất họat hóa thường dùng là
cupper(1) cloride, vai trò của Cu;C!; là làm tăng khả năng phản ứng giữa CO & HCl,
đồng thời tạo ra phức chất với oxide carbon.Từ Cu;Cl; và CO với sự có mặt của nước
tao ra hợp chất Cu;Cl;.CO.2H;O và chất này phân hủy tạo ra CO và HCI:
Cu;Cl;CO.2H;O + 2H;O + HCI — Cu;Cl;HClI + 2H;O + CO
-Ngoài CuCl, , còn dùng titanium chiride làm chat hoạt hóa
> Dung môi :
-Khi formyl hóa các hợp chất thơm theo phương pháp Gattermann-Koch đôi
khi dùng dung môi là benzene, nhưng phản img thực hiện dưới áp suất thắp, vì ở áp
suất thấp benzene không tạo thành benzaldehyde Ngoài ra người ta còn dùng
nitrobenzene.
> Ápsuất :
-Phản ứng có thể thực hiện ở áp suất thường, hoặc áp suất cao trong nòi hap
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHẮN TRANG 28
Trang 31LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN DANG
-Phan ứng đạt hiệu suất cao nhất khi điều chế chlorobenzaldehyde ở áp suất
H;SO¿¿pj; + NaCl,„y —> Na;SO, + HCIT
-Điều chế CO từ acid formic tác dụng với acid chlorosunfonic :
HCOOH + CISO:H — CO + HCl + H,SO,
7 Phan ứng formyl hóa Gattermann
a Mở đầu :
Phản ứng tổng hợp aldehyde theo phương pháp Gattermann-Koch không 4p
dụng được cho các phenol và ether của chúng như đã nói ở trên, vì cupper (I) chloride
không tan trong hỗn hợp phản ứng.
Dé gắn nhóm -CH=O vào nhân benzene của phenol va ether của nó,
Gattermann đã sử dụng đồng thời HCN va HCI có mặt của ZnC]; và AICI, làm xúc
tác, thu được hydroxyaldehyde và alkoxyaldehyde tương ứng với hiệu suất đạt gan
80% theo lý thuyết
Theo phương pháp tổng hợp Gattermann, để gắn nhóm -CH=O vào nhân thơm,người ta cho hợp chat thơm tác dụng với HCN và HC] với sự có mặt của halogenua
kim lọai làm xúc tác.
Trong khi áp dụng phương pháp này, nhiều tác giả đã nhận xét thấy tính chất ưu
việt của phương pháp này so với phương pháp Reimer-Tiemann ở những điểm sau :
- Hiệu suất thu được các hydroxyaldehyde là cao nhất.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 29
Trang 32LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
- Chỉ tạo ra một đồng phân trong các đông phân có thé có theo lý thuyết
- Xảy ra theo qui luật, chỉ cho một nhóm aldehyde.
- Không xảy ra phản ứng ngưng tụ giữa hydroxyaldehyde được tạo thành với
phenol
- Có khả năng thực hiện phan ứng với các phenol Thí dụ như 1-naphtol,
pirogalol , những aldehyde tương ứng không được tạo thành theo phan ứng
Reimer-Tiemann Phản ứng Gattermann xảy ra nhanh và hiệu suất tạp thành
hydroxy-aldehyde cao Người ta đã xác định được rằng benzene trước đây được dùng làm dung
môi cho phản ứng, nay đôi khi sử dụng ether thay cho benzene, vi ether hòa tan tốt các
phenol và các ether của phenol, do đó dùng ether có lợi hơn.
-Phản ứng Gatterman được áp dụng rộng rãi để gắn nhóm -CH=O vào một số
phân tử các hợp chất hữu cơ có cấu tạo khác nhau.
b Phạm vi áp dụng của phương pháp Gattermann :
Ngoài phenol và ether chứa một nhân thơm, phản ứng Gattermann có thể được
áp dụng dé điều chế các hydroxyaldehyde của naphthalene.
Trong trường hợp áp dụng đối với naphtol, phản img xảy ra tết hơn so với dẫn xuất hydroxy của benzene.
Khi điều chế hydroxy và alkoxyaldehyde, nhóm aldehyde được hình thành ở vị
trí para đối với nhóm hydroxy (hay nhóm alkoxy ) Nếu ở vị trí para đã bị chiếm, ta sẽ được đồng phân ortho :
_ HCN/HCI _
anh - ly
My
p-cresol sys citar
Đối với hợp chat thơm có nhiều nhóm thể, sự đính nhóm CH=O còn tùy thuộc vào vị
trí và bản chất của nhóm thế sẵn có trong vòng thơm.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 30
Trang 33LUẬN VĂN wn NGHIEP aie Th.S LE VAN DANG
Gatermann đã sử dụng phương pháp của minh dé từ CoH, điều chế ra
benzaldehyde, nhưng không thành công.
Đối với hợp chất dị vòng, phương pháp Gattermann cũng được sử dụng
Nếu cả hai vị trí œ trong furane bị chiếm thì phản ứng không xảy ra.Thiophene
không cho phản ứng Gattermann nếu không có mặt của xúc tác AIC];
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 31
Trang 34LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
| 8© 8©€CÂẪ——> HN ẹ —~ Ci - AICI;
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 32
Trang 35LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Trong phan ứng Gattermann, nhóm CHO bao giờ cũng vào vị tri para, đối với nhóm
thé có tác dụng hoạt hoá vào vị tri ortho khi para bị chiếm
d Điều kiện tiến hành :
> Cấu tử phản ứng chứa nhóm nitrine :
Trong đa số các trường hợp người ta dùng acid cyanhydric, song có thể
ding các cyanide alkyl khác nhau
Hydrogen cyanide khô được điều chế bằng cách cho acid sulfuric loãng
tác dụng với Nay[Fe(CN),] hoặc NaCN hoặc muối kép NaCN.KCN
Dé tránh làm việc với HCN trực tiếp, người ta dùng Zn(CN); tác dụng với HC!
(cai tiến của EDAMS) với tỉ lệ : 1,5 mol Zn(CN); + 1 mol phenol
> Hidroclorua:
Điều chế từ acid suifuric đặc và muối natri chloride
>» Xúc tac:
Dùng nhôm chloride đối với phenol va ether của nó.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÁN TRANG 33
Trang 36LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN DANG
Dùng ZnCl, đôi với phenol đa chức (methadiol và triol).
> Dung môi :
Có thé dùng benzene hoặc ether tuyệt đối: trong một số trường hợp riêng người
ta sử dụng chlobenzene, o-dichlobenzene, tetrachloethan và hỗn hợp ethylacetat với
cther.
Nếu ta dùng dung môi khác nhau thì sẽ được các sản phẩm khác nhau Ví dụ:
khi formyl hóa biphenyl trong chlobenzene và dichlobenzene, thì tao ra
para-phenylbenzaldehyde; nhưng khi phản ứng trong dung môi tetrachloetan thì thu được
sản phẩm là biphenyl-4.4' -dicarbaldehyde Khi formyl hóa toluene trong dung môi là
chlobenzene thì cho ta chỉ đồng phân para, song khi không có dung môi thì được hỗn
hợp hai đồng phan meta và para aldehyde.
Vẻ phan sử dụng các tác nhân ngưng tụ và dung môi đối với các phenol khác nhau và ether của chúng, Gattermann đúc kết thành kinh nghiệm sau :
+ Điều chế aldehyde của các ether phenol - dùng AICI; va benzene.
+ Điều chế aldehyde của polyphenol - đùng ZnCl, va ether.
+ Đối với aldehyde của polyphenol mà có nhóm hydroxy ở vị trí meta - dùng
ether không cần xúc tác
+ Đối với phenol aldehyde và naphtol aldehyde thì dùng ZnCl, và ether.
> Nhiệt độ phản ứng:
Đa số các trường hợp khi formyl hóa các phenol và ether của chúng,
người ta duy trì ở nhiệt độ 30°-45°C trong một số trường hợp khác ta phải làm lạnh
hỗn hợp phan ứng, ngược lại có một số trường hợp khác lại đun nóng, như formyl hóa
2.2`-dimethoxy và 2,2`-dietoxybiphenyl, nhiệt độ phản ứng phải duy tri là 70°C
Điều chế pirolaldehyde ta cần làm lạnh và đôi khi ở nhiệt độ phòng
§ Phản ứng formyl hóa Gattermann - Edams
Phương pháp tổng hợp Garrermann-Edams là phương pháp cải tiến của phương
pháp tong hợp Gattermann do Edams tiễn hành Dé tránh tiếp xúc với HCN tự do
trong khi nghiên cứu, Edams đã dùng khí HC! tác dụng lên Zn(CN); trong hỗn hợp
phản ứng, HCN được giải phóng ngay trong hỗn hợp phản ứng, đồng thời sinh ra
SVTH: LỄ HỮU ĐỨC NHÁN TRANG 34
Trang 37LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LE VĂN ĐĂNG
ZnC]; đủ làm xúc tác cho phản ứng, trong các trường hợp khác ta phải thêm AICI, vào
Theo các phương pháp tổng hợp Gattermann, Gattermann-Koch và Gattermann
- Edams thì không áp dụng được cho các amine thơm, mà chỉ có thể áp dụng phương
pháp Vilsmeier thì mới có thé đạt được Dé đưa nhóm aldehyde vào nhân thơm của
amine thom, Vilsmeier đã sử dụng tác nhân formyl hóa là các formamide thé có mặt
của chất chuyển là photphory! trichloride và kết quả thu được hiệu suất tương đối cao.
Phương pháp đưa nhóm aldehyde vào vòng thom bằng hợp chat formamide thé
với sự có mặt của photphoryl trichloride được gọi là phương pháp formyl hóa theo
Vilsmeier
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi, thu được sản phẩm cỏ hiệu suất cao va
nhanh hơn so với các phương pháp khác.
b Pham vi áp dụng của phương pháp :
Phương pháp tổng hợp Vilsmeier có thể áp dụng cho các hợp chất thơm hoạt
động, nhất là các hợp chất đa vòng giáp nhau, các phenol, các phenolether và các dị
vòng chứa O, S và N mà có khả năng phản ứng electrophil cao, cụ thé là :
- Ap dụng được cho các phenol và ether của phenol, hợp chất đa vòng ngưng tụ
có khả năng phản ứng cao hơn các hợp chất đơn vòng tương ứng.
- Không ấp dụng được đối với toluene, benzene
- Đối với các amine thơm: không áp dụng được cho aniline, song áp dụng được
đối với các amine thơm bậc 2 và cả bậc 3 nữa
- Đồi với các hợp chất di vòng thơm: không 4p dụng được cho pyridine,
quinoline, nhưng áp dụng được cho vòng furane, pyrole, thiophene.
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 35
Trang 38LUAN VAN TOT NGHIỆP GVHD: Th.S LE VAN ĐĂNG
Chit xúc tác POC]; tạo thành một tác nhân electrophil với amide của acid formic
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG
Trang 39LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Tác nhân electrophil tan công vào nhân thơm:
d Điều kiện tiến hành phản ứng :
Khi tiến hành điều chế aldehyde thơm theo phương pháp formyl hóa hợp chat
hữu cơ bằng formamide thế, người ta thường dùng N,dimethylformamide hoặc
N-methylfomanilide Ở đây N-methylformanilide có khả năng phản ứng cao hơn chút ít
so với chất N-dimethylformamide và rẻ tiền hơn, nhưng đòi hỏi điều kiện phản ứng
khắt khe hơn, song cho hiệu suất cao hơn,
Gan đây người ta sử dụng amide của aldehyde chưa no dé điều chế ra aldehyde
thơm chưa no, chẳng hạn: CgHs-N(CH))CH=CH-CHO
Xúc tác phản ứng thường dùng là POC]; và là xúc tác Friedel-Crafts, nhưng nếu
dùng xúc tác AICI, thì phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn Ở đây chi dùng POCI; làm chấtchuyên, làm chất ngưng kết, rat it dùng PCI; , POBr; SOC]; ; song có thé thay POCl›bằng COCI, (Photgene), trong kỹ nghệ người ta hay dùng COC|;
SVTH: LÊ HỮU ĐỨC NHAN TRANG 37
Trang 40LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S LÊ VĂN ĐĂNG
Dung môi của phản ứng thường dùng là benzene, chlobenzene hoặc
o-dichlobenzene, hoặc mộit lượng du của dimethylformamide.
Nhiệt độ phản ứng từ 0° - 70°C Nếu dùng N-methylformamide thì nhiệt độ
phan ứng không vượt quá 70°C vì nếu không thì chất này bị chuyển vị thành aldehyde
para-methylaminobenzoic Một vài trường hợp đặc biệt thì nhiệt độ phản ứng đun
nóng tới 100°C, nhưng cũng chỉ một thời gian ngắn.
9 Phản ứng Reimer-Tiemann
a Mở đầu
Phương pháp tổng hợp aldehyde thơm theo Reimer-tiemann cũng được áp dụng
dé điều chế ra các aldehyde thơm từ các hợp chất thơm hoạt động nhất là phenol,
alkoxyphenol và các dj vòng thơm hoạt động Song việc áp dụng phương pháp này bị
hạn chế bời điều kiện phản ứng khắc nghiệt, phản ứng xảy ra lâu, hiệu suất của phản
ứng thấp hơn so với các phương pháp khác Tuy vậy, việc điều chế aldehyde thơm vẫn
được nhiều tác giả áp dung, vì phản ứng có tính chọn lọc cao, không xảy ra phản ứng
phy, tạo được đồng phân mong muốn do có sự thay đổi điều kiện phản ứng
b Phạm vỉ áp dụng của phản ứng Reimer-Tiemmann
Phan ứng Reimer-Tiemann được áp dụng đối phenol và các alkylphenol:
Từ phenol, điều chế ra aldehyde Salixylic :
Or
FeO
60-7
Từ ortho và wire ta điều chế ra được aldehyde mà có nhóm -CHOở vị tri para
và ortho đối với nhóm -O
4-hydroxy-3-methy benzaldehyde
$VTH: LÊ HỮU ĐỨC NHÂN TRANG 38