Do vòng thơm có mật độ electron cao, dé tương tác với tác nhân electrophin nên phản ứng thé đặc trưng va phổ biến hơn cả ở các hợp chất thơm là thé electrophin... Phan ứng điển ra theo c
Trang 1BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SU PHAM TP HO CHÍ MINH
c4#L]caw›
KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP
CU NHÂN HÓA HỌC
CHUYEN NGANH HÓA HỮU CƠ
TONG HOP 3-(8-HIDROXIQUINOLIN-S-VL}-1-(4-METYLPHENYL)
Trang 2Khóa Luận Tốt Nghiệp ` —
MUC LUC
DU ĐÀM CON các tessitasiccsreacca nates cararsen aaa Suara 652 1
MHD BIO ccasssuswisvueaseaiccivinum u22 xnia6406405a06606t0250/4836103549/011646)1663014se4 2
EE = a A LLL LLL TNT, 5
3 Tên đỀ WN iii 62 0000660060010 cease eats NaS eaitai tie eoctes 6
3M đích của Khóa ease isc ec ea cca at secant 6
4 Phương phấp oc Or 1 pen Ee ne Ey aE ee ee 6
Phan I: TONG TANT CCV SUII.V THHUY KT: caesccrsesntascksrxseroiiaigvyx4oinssggacesece 7
Chương 1: ĐẠI CUONG VE PHAN UNG THÊ ELECTROPHIN Ở NHÂN THƠM 8
1 Khao sat phản ứng thé clectrophin vào nhân thơm ( SpAP) cccccsscesesssssessssssseesssssesecssnnnvee 8
LÍ Ele Vẫn OG esis casas 1C 6002/26 2106ascliflkoiri440100064.5952466) §
1.2.Cơ chế CHUM ssa isssississsissnenascascncdiscnsennssnnsnnanssnscanssssdesibacbascanscsnacnniscannnciiensesisibassansdessee 8
Di hank kiêu SCY OHA IG a8 neoeeesnissibieoa21400i644646126653704/00600)00)đ0640 0316466 9
Đi nớ_Ï —_—_—_—_—_—ỬÏỬÏ_ỬẾ 6808806666 immune 9
13-3 Xác nhần yy brad thse Bosca ss deta H
1.3.4 Sự hình thành phức G ŸĂ.c6.eA.02.d1.s400200015000625P i
1.3.5 Xác nhận sự hình thành phức Ø bằng cách nghiên cứu hiệu img đồng vị học 12
143.6: Sự chuyện hỏa của ph đc SG 4606085665562 l3
1.3.?, Sự phân lập phức Ø trú GÌẾ HN ac -cccecssseceseovessvesncnosesssvevonesessqeseivessessatypnnneeensorey 14
2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phan ứng thé electrophin trong vòng thơm 14
2.1 Anh hưởng của cấu trúc chất ban đẳu -cccrrrrcrrrrrrrrrvrrrrrrrrrrrrrre l4
2.2 Anh hưởng của tác nhân electronphin nhe 17
2.3 Ảnh hưởng của dung môi vả xúc tắc + -rtrr.4211144111111122 icirrrree 18
Chương 2: CAC PHƯƠNG PHAP FORMYL HOA NHÂN THƠM 20
1 Formy! hóa Gattermann — Koch ÍẾkÍSH”HH œ, 222 S3 iÉEECE2EECE22£CE2114 7314702317211277221127Z7 20
2 Phản ứng formy! hóa Gattermann (SMPHI0HIIHDÏ,_ veccevisscssccee 23
FV Cer chế phản ami aca aaa G0 2066026X00060oitàvaedvlbdALilas2ássee 23
đai: MRED VÌ NES NT 8000442046 cae eileen es dle Sica hd ines 24
SỐ ĐC cối osx scx: st aysnonnasnarveovaraaaneoesiattlennaaneapasaie NÊ TH NT HN?" 25
4 Phản ứng Reimer - Tiemann “M!3MSĐđA1L6 SELL 019 ory TEIN 28
2G cit lin tng: chaise eee cet iaae 28
42 Peet VEG GUNG 655s ee ETS RES 29 {1 Hạn Chế cooeeeeeeeekeeLibtikeoibaolirtcszssexei000101101004.0LL2A026 31
4.4 Điều kiện tiền hành phan ứng -222-sZZC2cCEzZCCYZcEEEZECEEErrverrrrrrrvercrrcrc-e 31
5, Formyl hóa bang tác nhân formyl clorua Í®HÊÌÌ _ s4 1 55 112111110411111111211201 x04 31
SVTH: Võ An Lộc Trang 2
Trang 3Khóa Luin Tốt Nghiệp _ : _ GVHD: Th.S lê Van Dang
Man ——-ÏƑÏĨƑ;ÿỸŸ{_— TH ad 32
32 ĐÀ kiệu dàn hành 4 2 2222-2222 aa 22 32
6 Các phương pháp formyl] hỏa khác cv ninHheHeheeeiiiiiiireeeio 33
6.1 Formyl hỏa bang clorometylen dibenzoat va dicloromety! anky] ete 33
6.1.1 Wenzél tiến hành cho hỗn hợp clorometylen dibenzoat va AICI; tác dụng với
— ~,- TÂNNNAAAaAmmamii A T¬ TS 33
6.12 Fischer, Rieche, Gross va Hofì sử dung tac nhân formyl hóa là cloroanky] ete 33
6.2 Formy! hỏa bằng etyloxalyl clorua Í°ỀŸ - 2222222444 22A2 121142271112cccsecee 34
6.3 Formyl hỏa bằng formyl clorua oxim Í!”#È# cceeecccee 34
6.4 Formyl hóa bằng ankyl octoformiat ÍŸÌ 1221111 11111 0 re 35
[OEY Tal STS ad ee ee 36
GSS A «Ti cin Sc AAS cyanea caiscncnkcsecaipedasnncinndacesscbbnhcdananiriicobespksnunsbans 36
& 52:10 hờp thật cơ TU esis cperenerragsntmencl 36
Chương 3: PHAN UNG NGƯNG TU ALĐOL - CROTON HOA TẠO HỢP CHAT
CARBON TE KHÔNG NÓ hueaeinieseiiseddeeirzetonidoesiiiadeiessae 37
i AAR Ail ooersennnnnnessones spn nine voeerrvnernlishensnanestiennenenenam tummmemmmeanennnenmmadaipaent ininni>ainaes\ tennant 37
a ON ON ÝỶ.-—>==—.-=.«.ẻ.- 37 1.2 Tnh axit của nguyên tử hidro của nhóm cacbonylÌ co 37
1.3 Phan ứng giữa hidro của nhóm cacbonyl và nhóm cacbonyÌ 38
1.4 Cơ chế CN ÂN NDÍ|4nniiiï640146666)5)1662106sásc4a62aGii2%63624e9008690060710()9)146@-e 39
V2 A, ——————————`Ằ-1.nAYSre== 39 1.42 Xúc tác axii -.-.- in 40
1.5 Cơ chế phản ứng đehidrat hóa sản phẩm cộng anđol ào 4I
1.51 Dehidrat hóa băng bazơ Hee 41
1.52 Dehidrat hóa băng xúc tắc axit - cecseocesecrscoessvsondenssveneavessssessensissennessororsoss 42
L5.2.1 Đehidrat hóa theo cơ chế enol - co etcrnrertirrvsersscrrserosser 42
15.2.2 Dehidrat hóa theo cơ chế cacbocation scsxexserereeeevu 43
1.6 Ảnh hưởng của nhóm thé nỗi với nhóm cacbonyl đến khả năng phan ứng cộng
=1 sẽ ẽ:==.-.:-ằẻ<.= 4
GL Hư Ng GEN cuc ccdtoecicccioiacooooos„as 43
"` ~——————nsseeesausreeeeosen 44
1.7 Phan img ngưng tụ — croton hóa Claisen — Schimidt 2-5555 44
1.8 Các yếu tố ảnh hường đến phan ứng ngưng tụ - croton hóa -. 45
TL 222 6G 60266006 2662666i06:01664c)2/000ii60200022266e 45
BRE FRC (RS ĐÀ bu 1osiet26cc60646)0644646400G020x0240) 52.2 45
1.82 Dung MOI c0sescssssseesseneseensnnnnnnnnonpnnnennnsnnnnnnsnsnnannnnavannanansaneneneanssnenssenanennennes 45
BS, NHIÊN GO dũng gà (b0 seo 2 csiod112A 0100246822 4ó
T1 Ti ng phán ỦNH ác x00 G2006 6004ssx6240//4()10,1001/1066cei 46
II 09M DO 00006: c2 ctccccdG6cG4G2G2261G214XGX0G914A(20960511084s 46
Phan II THỰC NGHIEM-THAO LUẬN KET QUÁ cv 2325552 47
TH NGHIÊN khuiŸỈĨ†n k6 xe eosatraoosesee 48
1 Tổnghợp 5-fomyl-8-hiđroxiquinolin 2222-29 522 299222211112201110070231101222240e 48
` .Ï ——=- —- ằ.ằẰằẶằ_ẶằẶ 48
1.2 Cơ chế phản ứng PDR ean OED ORS LEE ARCA 48
12 Tiếu kiện thực nghiệm: eee aa ee eR 49
Trang 4Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.§ Lê Văn Dang
XY.ESMN®uNwởin an x r=r=r=iee+keeeiceoensoasel s3
3.2 Tang hợp 3-(8-hidroxiquinolin-5-yl) -1-(4-metylphenyl)prop-2-en-l-on $6
3,1 Hóa CÀ 002) c6 Q00 60 SH 60c saoed)Woipxitlliieead 56
3:39: Tiên hình phản (Hgse—.22232-6 216021022 12.2 SEO NCD er MOR Eo cba 56
Chương 2: THẢO LUẬN KẾT QUA sccescssisccosvscoccoscsancesssonsensivccecnnpvnseestiiicpsisivoesssevitewatons 57
Phẩn!:,KẾT LUẬN uc eccticGGodGiicsctaxcdtiGviaa031611vix5TG0td064 70
TẠI LIETE THAM KHẢO, e-—Ă ~>-<5 2 6ssensnesocssxpdb2.xreubannrnrtg232880.0-G 80
SVTH: Võ An Lộc Trang 4
Trang 5Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lé Văn Dang
LOI NOI DAU
1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, các hợp chat dị vòng đã va đang chiêm một vị trí ngày quan trọng
trong ngành sản xuất được phẩm, đặc biệt la trong các thuốc phòng trừ và điều trị
các bệnh hiểm nghèo Với sự phát triển không ngừng của khoa học hóa học thì xu
hướng nghiên cứu các hợp chat dj vòng và tông hợp bắt chước theo các cấu trúc của
các hợp chất thiên nhiên không những không bị thu hẹp mà ngày cảng được phát
Nhiều hợp chất dị vòng chứa nitơ là chất có hoạt tính được học quí báu và
chính vi thé đối với ngành công nghiệp được phẩm nhóm hợp chat này được coi lànhững hợp chất vô cùng quan trọng và được nhiều người quan tâm cả về nghiên
cứu lẫn sản xuất
Một số dẫn xuất của quinolin từ lâu đã được đùng làm thuốc chữa bệnh sốt rét,
li, lao Nhiều người đã tồng hợp nghiên cứu quang phỏ và thử hoạt tính chống
nam, chống khuẩn của một số andehit vả xêtôn chứa nhân quinolin Tuy vậy,
việc tổng hợp cũng như các hidroxi quinolyliden axêtôphenon mới chỉ đẻ cập rất ít
trong các tài liệu tham khảo.
Trong số các hợp chat dj vòng thì 8-hidroxiquinolin và một số dẫn xuất của nó
có hoạt tính sinh học cao đồng thời là thuốc thử hữu cơ quan trọng và rất phổ biếntrong hóa học phân tích nhờ khả năng tạo phức của nó cũng như các dẫn xuất với
nhiều ion kim loại, đó là những mudi nội phức vòng được img dụng rộng rãi trongthực tế để tách phân tích trọng lượng, phân tích thẻ tích
Do đó, việc nghiên cứu và tổng hợp một số dẫn xuất cacbonyl của
§-hiđroxiquinolin bởi các lý do sau đây:
> 8-Hidroxiquinolin và dẫn xuất của nó có khả năng tạo phức với các ion kim
loại, do đó được sử dụng rộng rãi trong công nghệ hóa học phân tích.
> Các dẫn xuất của 8-hiđroxiquinolin đặc biệt là dẫn xuất cacbonyl œ,B -không
no của chúng là mô hình tốt để nghiên cứu sự ảnh hưởng qua lại giữa các
nguyên tử trong phân tử.
SVTH: Võ An Lộc Trang 5
Trang 6Khoa Luận Tết Nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
> Dan xuất của 8-hidroxiquinolin đặc biệt là dẫn xuất cacbonyl œ,f'-không no
của nó có tác dụng hoạt tính sinh lý như: chống lao, chống nắm diệt khuẩn nên được sử dụng trong y được lam thuốc chữa bệnh.
> Bước dau làm quen với nghiên cứu khoa học thực nghiệm nhằm nâng cao ki
năng thực hành, làm tiên dé cho quá trình học tập sau nay.
2 Tên đề tài
Tổng hợp 3-(8-hidroxiquinolin-S-y!)-1-(4-metylphenyl)prop-2-en-1-on từ
5-formyl-8-hiđroxiquinolin và 4-metylaxetophenon.
3 Mục đích của khóa luận
> Tổng hợp 5 - formyl - & — hidroxi quinolin từ 8 - hidroxi quinolin với tác
nhân formyl hóa là CHCl; ding KOH làm xúc tác theo phản ứng Reimer Tiemann.
->» Tổng hợp 3-(8-hidroxiquinolin-5-yl)-1-(4-metylpheny!)prop-2-en-1-on phản
ứng img tụ anđol — croton hóa với xúc tác axit
> Xác định các thông số vật lý của các chất tông hợp chất : nhiệt độ nóng chảy,
dung môi hòa tan.
> Tiến hanh đo phô hồng ngoại và phé cộng hưởng từ của chất tông hợp được
4 Phương pháp nghiên cứu
> Nghiên cứu lý thuyét
> Tiến hanh thực nghiệm tại phòng thí nghiệm.
> Đo phổ hồng ngoại va cộng hưởng từ hạt nhân, phân tích các kết quả từ thực
nghiệm, từ đó rút ra kết luận
SVTH: Võ An Lộc Trang 6
Trang 7Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
PHẢN I
TÔNG QUAN
CƠ SỞ LÝ THUYET
SVTH: Võ An Lộc Trang ?
Trang 8Khóa Luận Tết Nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Ding
Vòng thơm ( benzen naphtalen, azulen, pirol ) là vòng liên hợp kin rất bên
vững và có năng lượng thom hóa khá lớn ( benzen 36 kcal/mol; naphtalen 61
kcal/mol ) Vi vậy đối với một hợp chất thom, phản ứng thé dé xảy ra hơn phản
img cộng vi phản ứng cộng phá vỡ hệ thơm.
Các phan ứng thé ở nhân thơm có thé là : thế electrophin S¿Ar, thé nucleophin
SwAr hoặc thé gốc SpAr.
Do vòng thơm có mật độ electron cao, dé tương tác với tác nhân electrophin nên
phản ứng thé đặc trưng va phổ biến hơn cả ở các hợp chất thơm là thé electrophin
1.2.Cơ ché chung
Xét về mặt lý thuyết, phan ứng giữa chất thom ArH và tác nhan electrophin E”
tạo sản phẩm ArE và H” có thé xảy ra theo 3 cơ chế :
Ca chế 1 : cơ chễ 1 giai đoạn tương tự cơ chế Sx2 :
E' +Ar-H —>[ E” Ar H“ ]— E-ArtH’
trạng thái chuyển tiếp
Ca chế 2 : Cơ ché 2 giai đoạn don phan tử, tương tự cơ chế Sy1:
Trang 9Khóa Luận Tốt Nghiệp — - GVHD: Th.§ Lé Văn Đăng
Các kết quả nghiên cứu bing thực nghiệm cho thấy ring hầu hết các phản ứng
thé electrophin ở nhân thơm đều xảy ra theo “cơ chế phức 0”
1.3 Tìm hiểu “co chế phúc ø "
1.3.1 Nguyên tắc
Phan ứng đòi hỏi xúc tác thưởng lả axit proton mạnh như H;SO¿ hay axit Lewis
dang halogenua kim loại như : AICl: FeBr;: ZnBr;
Phan ứng điển ra theo củng một con đường :
Phản ứng bắt đầu bởi chat xúc tác tương tac với tác nhân phản img tạo tác nhân
electrophin thường lả các cation E”
Tác nhân electrophin ( cation E”, hay đầu mang điện tích dương của liên kết
phân cực mạnh ) vào hệ thông electron x thơm kết qua là tạo phức ø không thơm
Proton bị thế tách ra và tạo hợp chất thơm có mặt của nhóm mới tắn công vảo
*
E
O * © Tẩn công của tác nhân 4 tino CO.
(1) E (2)
electronphin 100 henzoe "open
1.3.2 Hai giai đoạn của phan ứng
Ngoại trừ phản ửng sunfo hóa, các phản ứng theo cơ chế này thông thường qua
2 giai đoạn :
Giai đoạn | : thường xảy ra chậm và tạo phức ø trung gian
Phức ø được an định bởi cộng hưởng và điện tích đương phân bố trên nămobitan p nhưng kém bẻn hơn aren đầu vì đã mắt tính thơm
SVTH: Võ An Lộc Trang 9
Trang 10Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.§ Lê Văn Đăng
như là chất cho electron còn tác nhân electrophin 1a chat nhận Sự tạo thành va
phân ly phức x rất nhanh, không ảnh hướng đến tốc độ phản ứng cũng như ban
chất của chất tạo thành ,
thế năng
Ta sẽ tìm hiểu phức 2, va phức œ; ở phan 1.3.7 (sự phân lập phức 0)
SVTH: Võ An Lộc Trang 10
Trang 11Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Dang
Trong phản ứng S Ar giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng là giai đoạn
|, tác nhân E” thiểu electron tan công vào hệ thông thơm giàu electron của nhân Do
đó khi vòng benzen có nhóm day electron làm tăng mật độ electron trong nhân thi
tốc độ phản ứng SAr sẽ tăng và ngược lại nhóm rút electron làm tốc độ phản ứng
1.3.3 Xác nhận sự hình thành E
Bang nhiễu phương pháp khác nhau người ta đã chứng minh được sự có mặt
của E* như NO)’, Br’, R`
Vi dụ như sự hình thành NO," trong phan ứng nitro hóa đã được chứng minh
bằng phương pháp nghiệm lạnh, bằng phỏ Raman bằng động học và bằng cả cách
tách riêng muối nitroni
Ta có thể mô tả cấu tạo của phức ơ bảng công thức sau :
Sự tạo thành phức o có sự thay đổi trang thái lai hóa từ C„; sang C,,) nên đã
phá hủy tính thom của nhân benzen do đó giai đoạn nay thu nhiệt.
Theo tính toán của cơ lượng tử thì :
> Năng lượng liên hợp của phức ơ là 26 kcal/mol
> Năng lượng liên hợp của nhân benzen là 36 kcal/mol
SVTH: Võ An Lộc Trang I1
Trang 12Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lệ Văn Đăng
> Suy ra: Phản ứng thé cẩn năng lượng khoảng 10 kcal/mol
Khi tạo thành phức ơ, phức đó có thé bẻn vững theo hai hương khác nhau:
Cộng anion Y° dé tạo thành hệ thong ciclohexadien (I) có năng lượng liên hợp
khoảng 3,5 kcal/mol
Tach proton dé tạo hệ liên hợp thơm (II) có năng lượng liên hợp khoảng 36
kcal/mol
1.3.5, Xác nhận sự hình thành phức ø bằng cách nghiên cứu hiệu ứng đồng vị học
Biện luận vẻ 3 cơ chế ly thuyết nêu trên, ta thấy :
> Nếu proton bị tách ra trước khi tác nhân Eˆ tác kích vao vòng thơm ( cơ chế 2
giai đoạn đơn phân tử ).
> Nếu cả hai quả trình đó xảy ra ( cơ chế | giai đoạn ) thì phải có hiệu ứng
đồng vị học nghĩa là hợp chất thơm đã được đetơri hóa hay triti hóa sẽ tham
gia phản ứng có tốc độ nhỏ hơn so với hợp chất thơm không chứa hidro đồng
vị vì bước phân cắt liên kết C - H quyết định tốc độ chung của phản ứng
> Nếu liên kết C —H không bị cắt đứt ở giai đoạn quyết định tốc độ chung
( cơ chế phức ø) thì sẽ không thấy hiệu ứng đông vị
Thực nghiệm cho thấy, các phản ứng thé electrophin ở nhân thơm không cho
Trang 13Khoa Luận Tốt Nghip — — GVHD: Th.S Lé Văn Đăng
1.3.6 Sự chuyên hóa của phức Ø
Trong phức ơ, electrophin liên kết ở vị trí xác định của nhân benzen, ở đó
cacbon có mật độ cletron lớn hơn va sự tạo thành phức ơ có thể thuận nghịch Sựchuyển hóa phức o cũng có thé là thuận nghịch phụ thuộc vào sự dé dàng tách
eletrophin hay tach proton Phức ơ cũng có thé cộng hợp với nucleophin dé tạo
thánh sản pham cộng đien:
H NO;
H OR
Phản ứng xảy ra sự tạo thah san phâm cộng vi khuynh hướng tai tạo hệ thom
antraxen không lớn do nhiệt giải phóng ra nhỏ.
SVTH: Võ An Lộc Trang 13
Trang 14Khóa Luận Tết Nghiệp — _ GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
Khi nghiên cứu hấu hết các phản ứng thé eletrophin vào nhân thơm, cho thấy có
tính tương quan giữa tốc độ thé và tính én định của phức, hay nói cách khác tính
bén của phức o quyết định tốc độ của phản ứng Sr
1.3.7 Su phản lập phức © trung gian
Người ta đã phân lập được phức ơ sinh ra trong quá trình thé electrophin Day
là bang chứng cho cơ chê
VD : Cho Etyl florua tác dụng với mezitylen ở — 80°C có mặt BF; lam xúc tácngười ta thu được phức (1) Phức (1) là một chất ran, nóng chảy ở - 15°C, khi dun
Trên đây ta chỉ mới đề cập đến sự hình thành phức ơ Thực ra trong phản ứng
thế electrophin ở nhân thơm còn có hình thành phức œ trước va sau khi tạo thành
2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản ứng thế electrophin trong
vòng thơm
2.1 Anh hưởng của cấu trúc chất ban dau
Ve kha nang phan ứng mat độ electron nói chung trong nhân benzen cảng lớn thi tác nhân của ` cảng dé tấn công Do đó các nhóm có hiệu ứng +1 và +R làm
tăng kha nang phan ửng, các nhóm thé -I, -R lâm giảm kha nang phan ửng
SVTH:VõðAnlc Trangl4
Trang 15Khoa Luận Tốt Nghiệp. GVHD: Th.S Lê Văn Dang
Mat khác vì phức có điện tích dương nên các nhóm thé làm ôn định phức o (+1,
+R) làm tăng khả nang phan ứng các nhóm thế làm mắt ôn định phức ơ thì ngược
lại Các nhóm thé có hiệu img -l lớn hon +R cũng làm giảm khả năng phản ứng (F,
Cl Br )
Dé giải thích hiện tượng nay, thường hay dùng quan niệm về cấu trúc cộng
hưởng hay liên hợp Các nhóm thé có thé hoạt hóa hay bị thụ động hóa chọn lọc
trong nhân benzen phụ thuộc vào hiệu ứng electron của nhóm thé làm ôn định trạng
thái chuyển phức ơ.
Các nhóm thé trên được chia thành hai nhóm lớn chính:
Nhóm làm tăng họat nhân benzen: Các nhóm thể nảy xúc tiến nhanh phản ửng
hơn bezen và phức 6 có năng lượng ổn định hơn phức o của benzen.
> Các nhóm anky! : có hiệu ứng +1 làm tăng mật độ electron của nhân, làm ổn
định phức ơ ở o- và p- bằng hiệu ứng siêu liên hợp:
! H ụ
H—C—H “ —H quảng H—È—H H—C—H
—(1 of
-E H -E H
Ôn định của nhóm anky] ở o- và p- ở m- không có ổn định này
bằng liên hợp hay cộng hưởng
> Các nhóm thế chức cặp electron tự do hay liên kết x cũng làm ổn định trạng
thái chuyển tiếp ở o- va p-
Trang 16Khóa Luận Tết Nghiệ GVHD: Th.S Lê Van Dan
Các nhóm thé hút eletron: làm khó cho phản ứng Sp, khó nhất ở vị trí o- và p-:
Các nhóm chứ no thiểu electron như C=O, C=N hoặc những nguyên tế âm điện
mạnh không có cặp electron tự do: làm cho phản ứng chậm hơn bezen và phức o có
năng lượng cao hơn phức ơ của benzen
Xe?
ok bị động hóa mạnh bị độnghóayếu bị độnghóamạnh bị động hỏa yếu &
> Các nhóm thé bị động như các halogen: làm giảm khả năng phản ứng bảng
hiệu ứng -I, song khi tạo thành phức ơ, các halogen lại xuất hiện hiệu ứng
liên hợp của cặp electron trên obitan 3p vớ obitan của cacbon nhân thơm:
lý & Cl
oe @
° HKhông có tương tác liên hợp hay
én định bang liên hợp hay cộng hưởng cộng hưởng với nguyên tử clo
Tương tác nay bù trừ cho hiệu ứng ~I, nhưng vì hiệu ứng này không hiệu ứng
không hiệu dụng như trường hợp liện hợp của obitan 2p nên hiệu img +1 vẫn quyết
> Các nhóm thé hút electron như CH;CI, CHCl, CH;CCl; làm giảm kha
năng phản ứng bằng -l nhưng có hiệu ứng siêu liên hợp ở phức o ở vị trí
o-và p-.
Kết luận:
> Nhóm day electron an định phức o hơn nhóm rút eletron do đó phản ửng
SzAr xảy ra dé dang hơn
> Nhóm day electron càng mạnh thi dễ xảy ra phan ửng S_ hơn.
SVTH: Võ An Lộc Trang 16
Trang 17Khóa Luận Tốt Nghiệp : _ GVHD: Th.§ Lê Văn Dang
2.2 Anh hưởng của tác nhân electronphin
Trong phản ứng S¿ chất ban đầu đóng vai trò là một bazơ, nghĩa là tính bazơ
hay kha nang cho electron của chất ban đầu quan trọng như đã nói trên nhưng tác
nhân electrophin E” còn quan trong hơn.
Tác nhân Eˆ là axit Lewis, nghĩa là thiếu electron, có ảnh hưởng tới tốc độ phản
ứng cũng như tỷ lệ đồng phân:
Nếu tác nhân Eˆ là axit yếu, nghĩa là thiểu hụt electron, cỏ ảnh hưởng tới tốc độ
phan ứng như tỷ lệ đồng phân.
Nếu tác nhân E” là axit mạnh nghĩa là sự thiểu electron định chỗ và mạnh thi sự
khác nhau cảng nhỏ Tác nhân nay bản thân đã có năng lượng cao can thiết cho
phan ứng không hay it đòi hỏi sự chuyển electron từ nhóm thé tới trung tâm phanứng Khi có E” mạnh thi anh hưởng của nhóm thé trong nhân benzen đến tốc độ
phản ứng có giá trị nhỏ.
Vị dụ:
Clo hóa Axetylnitrat nitro
Ngoài ra, tác nhân E” cũng ảnh hưởng tới sản phẩm thé ở vị trí khác nhau trongphan tử chat ban dau:
> Tác nhân E” giàu năng lượng sẽ tao thành lượng ortho va para lớn hơn khi có
nhóm thé ưu tiên định hướng meta và lượng lớn meta khi có nhóm thé ưu tiên
ortho-para.
> Tác nhân E~ nghéo năng lượng hon thi ty lệ sản phẩm phụ thuộc vào bản chat
của nhóm thé theo quy tắc chung.
Khả năng phản ứng ở các vị trí khác nhau này gọi là sự lựa chọn của tác nhân Có
thé hình thành quy tắc: Khả năng phản ứng càng cao, tinh chọn lựa của nó càng nhỏ
va ngược lại Chẳng han, tỷ lệ tốc độ phản ứng vả tỷ lệ sản phẩm như bảng | dựa
vao hai chí số:
> Tinh chọn lựa khi tan công vào toluen so với benzen;
SVTH: Võ An Lộc Trang 17
Trang 18Khóa Luận Tốt Nghiệp ¬ GVHD: Th.§ Lê Văn Đăng
> Tính chọn lựa giữa vị tri meta va para.
Bảng 1: Tốc độ tương đổi và phân bồ sản phẩm thé của toluen và benzen.
Từ kết quá trên rút ra kết luân : một eletrophin chọn lựa lớn đổi chất nảy thì
cũng chọn lựa lớn đối với chất khác và eletronphin có kích thước lớn thi có độ chọn
lọc cao hơn Vị dụ, cation tert-butyl có độ chọn lọc cao hơn chất khác, Br; chọn lọc
cao hơn Br’.
| Benzoyl hóa
2.3 Anh hướng của dung môi và xúc tác
Dung môi ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng cũng như hảm lượng đồng phân
Ví dụ: khi clo hóa toluen trong các dung môi được trình bày ở bảng 2 Ta thấy tỷ
lệ đồng phân ortho khi chuyển tới dung môi phân cực hơn, chứng tỏ dung môi đã
tham gia vào quá trình làm cho trạng thái chuyển tiếp có khó khăn không gian lớn ở
vị tri ortho hơn para nên hàm lượng đồng phân ortho giảm:
Sol = dung môi
Bảng 2 Phan ứng thé Sy của toluen trong một số dung môi khác nhau
Điều kiện
Ch CH;COOH, 25°C
= —
SVTH: Võ An Lộc Trang 18
Trang 19Cly, FeCl;, CH;NO;
Trang 20Khoa Ludn Tốt Nghiệp GVHD: Th.§ Lé Văn Đăng
1 Formyl hóa Gattermann — Koch “* 6H "Hi
Phản ứng Gattermann - Koch là phan ứng đưa trực tiếp nhóm - CHO và nhân
thơm mà tác nhân formyl hóa là formyl clorua
Phản ứng là sự tương tác của hỗn hợp khí cacbonmono oxit (CO) và khí hidro
clorua (HCI) với hidro cacbon thơm khi có mặt nhôm clorua (AIC];) va đồng(1)
Trang 21Khoa Luận Tốt Nghiệp _ GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
1.2 Pham vi ứng dung
Phương pháp Gattermann - Koch là một phương pháp thuận lợi dé điều chế các
andehit đơn giản
> Với din xuất một lần thế của benzen như : ankyl benzen, biphenyl,
florobenzen clorobenzen thi nhóm -CHO sẽ thể vào vị trí para
(bromobenzen và iodobenzen không phan ứng ) Vi dụ :
CO+HCI
CHg OHC CH,
Cu;Cl.AICÌ
> Với dẫn xuất hai lần thé của benzen như o-xilen và p-xilen thì nhóm -CHO
vao vị tri para còn p - xilen thi có sự đồng phân hỏa
> Với dẫn xuất ba lan thé của benzen như : mesitylen hay diisopropyltoluen thi
cho các anđehit tương ứng mà không có sự đồng phân hóa
CH; CH;
HyC CO + HCl HyC©
Cu;Cl;, AICI,
CHạ Hạ
>» Napthtalen bị formyl hóa khi dùng HF +BF; làm xúc tac
1.3 Hạn chế
Phương pháp nay không ding dé formyl hóa :
> Các phenol, các phenol ete ở áp suất thường : do Cu;Cl; không tan trong hỗn
hợp phản ứng
SVTH: Võ An Lộc Trang 21
Trang 22Khóa Luận Tết Nghiệp iVHD: Th.S Lê Văn Đăng
> Các hợp chất dị vòng : do bị polime hóa
>» Các diankylaminobenzen : do khi diankylbenzandchit tạo thành tham gia
phản ứng ngưng tụ
1.4 Những cải tiến của phương pháp
Gresham và Taber đã thay thé AICI; và HCI bằng BF, và HF khan Trong nhiều
trường hợp phản ứng xảy ra nhanh hơn so với phản ứng Gattermann — Koch với ty
lệ mol CO: HF : BF; = I: I: 1.
Woods và Dix đã thay thé xúc tác AICI, và Cu;Cl; bằng axit trifloaxetic (
CF;COOH) dé formyl hóa các hợp chất dị vòng với tỷ lệ HCI ; CO = 1: l
Trang 23Khóa Luận Tết Nghiệp GVHD: Th.S Lê Van Đăng
1.5 Điều kiện tiến hành phản ứng
> Áp suất: phan ứng Gattermann-Koch tiến hành tại áp suất khí quyển hay áp
suất khoảng 100-250 atm trong điều kiện nhiệt độ phòng
> Chất xúc tác: thường dùng là các axit Lewis như AICI3, AIBr3, AlI3, FeC13,
SnCl4, TiCl4, SbCIS trong khi dé khả năng xúc tác của AlBr3 > AIl3 > AICI3 > FeCl3 Do AICI3 dé bị thủy phân nên không có họat tinh xúa tác khi
tồn tại trong không khí ẩm, vi vậy phải làm thé khô chất đâu và dụng cụ trước
khi tién hành phan ứng Chat xúc tác cho hiệu suất cao là AICI3 trộn lẫn với Titanclorua.
> Dung môi: Nếu chat thơm là chat lỏng thi sử dụng chính chat thơm lam dung
môi Trong các trường hợp khác thi dùng benzen hoặc nitro benzen lam dung
môi.
2 Phản ứng formyl hóa Gattermann l°PMI9'HISI
Phương pháp Gattermann dùng đẻ điều chế các anđehit của phenol, phenol ete
va các hợp chất dị vòng thơm không thể điều chế được bằng phương pháp Gattermann — Koch
Phan ứng nảy dùng axit xianhidric (HCN) thay vì CO trong môi trường axit HC]
với sự có mặt của AICI; hay ZnCl, đóng vai trỏ là chất xúc tác.
Trung gian phản ứng là iminium clorua , Chất này thủy phân thành anđehit nhờ axit VÔ cơ
Cơ chế của phản ứng nay không rõ ràng lắm Tác nhân electrophin có thé là
một ion trung gian tương tự cation formyl
SVTH: Võ An Lộc Trang 23
Trang 24Khóa Luận Tốt Nghỉ GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
> Tông hợp hợp các andehit tương img từ các hidrocacbon thơm như: toluen,
xilen, mesitylen, benzen, antranxen, biphenyl, naphtalen, axenanphtylen.
Trong phản ứng Gattermann, nhóm -CHO bao giờ cũng vào vị trí para đối
với nhóm thé có tác dụng hoat hóa, và chỉ vào vị trí ortho khi nào vị tri para
đã chiếm
1
_1.+HCN+HCI, AICI; AIC;
> Điều chế các andehit tương ứng từ phenol, polyphenol, polyphenol ete của
benzen và naphtalen và phenol ete.
HO HO CHO
1, *+HCN+HCI, AICI,
HO HO
> Fomyl hóa các hợp chat dj vòng thơm như: pirol, thiophen, indol, furan,
azulen benzofuran cũng như các din xuất của chúng
_L +
2+HOm H;O/H'
SVTH: Võ An Lộc Trang 24
Trang 25Khóa Luận Tốt Nghệ — GVHD: ThS Lê Văn Đăng
2.3 Hạn chế
Phương pháp nảy không thé áp dụng cho :
e Cac hợp chất thơm không bị thẻ
e Cho các nhân thơm có nhóm thé phản hoạt hóa
« Cho các amin thơm do sản phẩm tạo thành tham gia ngưng tụ.
2.4 Cải tiến của Adams
Dé tránh sử dụng trực tiếp HCN vi là một axit rat đôc nên đã thay HCN bằng
Zn(CN); và HCI dé phát sinh HCN ngay trong bình phản ứng và ZnCl}, tạo thành
đóng vai trỏ chất xúc tác cho phản ứng
Zn(CN); + HCl HCN + ZnCl
Zn(CN); được điều chế :
2NaCN + ZnCl; —===*#Zn(CN); + 2NaCl
2.5 Điều kiện tiến hành phản ứng
> Xúc tác: Sử dụng xúc tác AIC! khi tiến hành phản ứng với phenol hay các
phenol ete, dùng ZnCl, đổi với diol và triol và hỗn hợp ZnCl;, AICI; đối với
dictoxiglixinflorua.
> Nhiệt độ: Da số trường hợp formyl hóa các phenol va ete của chúng nhiệt độ
được duy trì ở 30-45°C trong một số trường hợp khác ta phải làm lạnh hỗn
hợp phản ứng
> Dung môi: Phản ứng thường được tiến hành trong các dung môi như: benzen,
cloroform, tetracloroetan o-điclorobenzen, ete và clorobenzen.
Trang 26Khóa luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
> Các hidrocacbon đa vòng ngưng tụ cũng như các dẫn xuất của chúng như :
azulen axenaphtylen, antraxen piren:
SVTH: Võ An Lộc Trang 26
Trang 27Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th,S Lẻ Van Dang
OHC
_(CHy)N-CHO,POCI, _
i Ð
1-fomylazulen
> Các di vòng thơm chứa -N- (pirol, indol,): chứa -O- (furan, benzofuran): chứa
-S- (thiophen); -Se- (selenophen) cũng như các dẫn xuất của chúng:
> Các amin thơm bậc 2 va bậc 3 ma không thé tổng hợp theo phương pháp tông
hợp Gattermann, Gattermann - Koch, Gattermann -edams.
_(CH3),N-CHO,POCI; _ HO,POCI
> Phan ứng còn được mỡ rộng dé đưa các chất đồng dang vinyl của các amit
vào nhân thơm dé điều chế các andehit không no
> Phạm vi ứng dụng của phan ứng còn được mở rộng dé đưa các chất đồng
đăng vinyl của các amit của các axit vào nhân thơm để điều chế các anđehit
Trang 28Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lê Van Đăng
3.3 Hạn chế
Phan ứng Vilsmeier không thành công dé điều chế các andehit từ benzen, các
ankyl benzen, naphtalen
Phan ứng cũng không thực hiện được và cho hiệu suất ra thấp đổi với các phenol
ete nếu vị trí para bị thé
3.4 Điều kiện phản ứng
> Xúc tác : Được sử dụng phân lớn trong các phản ứng thực hiện theo phương
pháp Vilsmeier là POCl;, COC|;, POBrs Thionylclorua (SOC]) AICI; cũng
được sử dụng nhưng trong trường hợp nay có tạo phản ứng phụ với fomamit.
> Dung môi: Nếu các chất phản ứng có thé hòa tan vao nhau được thi không
can dung môi Ngược lại thi hay sử dụng benzen clobenzen, o-diclobenzen
hay dùng lượng dư N.N-đimetylformamit làm dung mdi.
> Nhiệt độ: Đối với các hợp chất thơm họat động thi phản ứng được thực hiện ở
nhiệt độ cao hơn (80-90°C, vì có thể xảy ra phản ứng chuyên vị đối phân tử)
4 Phản ứng Reimer — Tiemann 'S:I*H!929!
ứng Reimer — Tiemann 1a sự tương tác giữa phenol va cloroform va NaOH
đặc hoặc KOH đặc dư sẽ tạo thành o và p — hidroxianđchit thơm
ArOH + CHCl; + NaOH ——> ae + HƠI + HO
Trang 29KhéaLudn TétNghigp - — GVHD: Th.§ Lê Van Đăng
hế CI;HC” ~}Nếu vị tri ortho va para đối với nhóm - OH có mang nhóm thé thi sự hỗ biếnCC; C 2 CHO
không thé xảy ra , do đó phản ứng thuỷ phân cũng không thẻ xảy ra ví dụ :
Phương pháp nảy có thể dùng để formyl hỏa các : phenol, poliphenol (
pirocatechin hidroquinon ) va naphtol
> Từ pirocatechin sẽ tạo thành anđehit pirocatechuic :
Trang 30Khóa Luận Tết Nghiệ GVHD: Th.S Lê Văn Dan
> Tử ~ thu được anđehit 2-hidroxinaphtoic «1 :
Ou
CHO _CHCIYOH”
>» Từ axit xalixilic sẽ cho 2 anđehit với nhóm — CHO ở vị tri para va ortho so
> Benzothiophen không tham gia phan img nảy
> Indol có thé cho các sản phẩm 3 — formylinđol hoặc 3 — cloroquinolin :
Trang 31Khóa Luận Tốt Nghiệ GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
/ À Nương fees
> 5-formyl-8-hidroxiquinolin được tổng hợp tử chất phan ứng là &- hirdroxi
quinolin với tác nhân formyl hóa 1a cloroform và KOH làm xúc tác
> Một phan phenol không tham gia phản ứng vi nó tác dụng với Coroform tao
este của axit octofomic HC(OC,H;);: sau khi được axit hóa thì tách ra dưới
dang phenol đến 20%
> Các chất có chứa nhóm ankyl trong nhân thơm ở các vị tri ortho va para so
với nhóm hidroxi có kết quả cộng hợp cloroform sẽ cho những chất kiểu
quinon có chứa clo
4.4 Điều kiện tiến hành phan ứng
> Dung môi : Phan ứng Reimer — Tiemann được tiến hành trong các dung môi :
rượu, ctenol, hỗn hợp dung môi etanol - nước.
> Nhiệt độ: phan ứng duy trì đưới 100°C nêu nhiệt độ cao quá nhiệt bay hơi
của clorofom và dung môi phản ứng sẽ bay hơi nhanh chóng.
5 Formyl hóa bằng tác nhân formyl clorua !°'!I
Là phương pháp điều chế andehit thơm bằng cách dùng tác nhân fomyl hóa là formyl với chất xúc tác BF.
Trang 32Khóa Luận Tết Nghiệ GVHD: Th.S Lê Văn Dang
C) + FCHO —8h œ C)-¢- + HE
Hi
w—C) , FcHO —Bh w—(C)-¢=0 + HE
5.1 Cơ chế phan ứng
Ở nhiệt độ thấp formyl clorua kết hợp với BF; tạo phức HCOF.BF: Phức nay tác
dụng với hợp chất thơm tạo thành andehit tương ứng
HCOF.BF; Hay | i" | fps}
9)
© LETT ye et Oo
5.2 Điều kiện tiến hành
Có nhiều cách khác nhau đẻ tiến hành phan ứng tùy thuộc vào khả nang hoạt
hóa động và tính chất vật lý của hợp chất thơm :
> Nếu hợp chất thơm hoạt động và có nhiệt độ đông đặc thắp thì hòa tan HCOF
vào chất phản ứng ở điều kiện lạnh rồi bão hòa bằng BF;
>» Nếu hợp chất thơm kém hoạt động thì tiến hành phản img ở nhiệt độ thấp
(không can dung môi )Trong nhiều trường hợp, ta cho HCOF và BF, đồng thời di qua hợp chất thơm ở
nhiệt độ phòng hay cao hơn
Dung môi thường dùng là cacbondisunfua và nitroankan.
Ngoài BF; còn có thé dùng BCI; và BBr; chúng được hòa tan trong chất phan ứng Nếu dùng BCI; va BBr; thi chúng có thé chuyển thành BF; trong quá trình phản ứng
3Ar-H+3FCHO+BCI, > ArCHO+BF, +3HC/
SVTH: Võ An Lộc Trang 32
Trang 33Khóa Luận Tết Nghiệp GVHD: Th.§ Lê Van Đăng
AICI, va AlBr; không có tác dụng xúc tác mà trái lại làm giảm hiệu suất của
phan img do tham gia vào sự phân hủy formy! clorua
3Ar-H+3FCHO+AICI, =» ArCHO+AIE, +3HC/
6 Các phương pháp formyl hóa khác
6.1 Formyl hóa bằng clorometylen dibenzoat và diclorometyl ankyl ete
6.1.1 Wenzél tiến hành cho hỗn hợp clorometylen dibenzoat va AICI, tác dung với
H
Cl—C—OR
CO CHCHOR = = Friedel-Cafts
R thường là : - CH¡; n-C,„H+ạ- -CH)Cl
Xúc tác thưởng dùng là T¡Cl,, SnCl,, SnBry và AICI; : dung môi CH;C]; hay
CS; : thời gian phan ứng từ 0 đến 15 phút
Điclorometyl ankyl ete được điều ché từ PCI với este tương ứng của axit formic.
SVTH: Võ An Lộc Trang 33
Trang 34Khóa Luận Tốt Nghiệp — GVHD: Th.S Lê Văn Dang
R—O-C—H + PCly;—» R—0—CHCI + POCl;
a điclorometyl ankyÌ ete
Nói chung , phương pháp này dé formyl hóa các ankyl benzen, hợp chất đa vòng
ngưng ty, phenol ete và phenol
6.2 Formyl hóa bằng etyloxalyl clorua
Phương pháp này do Bouveault đưa ra năm 1896, etyl oxalyl clorua tương tác
với bebzen( hay các dẫn xuất của nó ) tạo ra este phenylglioxalat, este này bị thủy
phân và đecacboxyl hóa cho anđehit tương ứng
COCOOC;H; CHO
AICI
+ CICOCOOC;H, — C5) „ AT -HCl =a.
-C;H;OH
Phương pháp này thuận lợi dé điều chế các andehit từ ankylbenzen ( toluen, các
xylen, mesitylen) va các phenol ete ( anisol, resoxinol dimetyl ete, picryl phenyl
ete, hidroquinon đimetyl ete ) nhưng các phenol thi không thực hiện được
6.3 Formyl hóa bằng formyl clorua oxim !'”M29
Theo Nef, Scholl và Boeseken có thể dua nhóm — CHO vào nhân thom bằng cách dùng hỗn hợp thủy ngân cianat va HCI khi dùng hỗn hợp xúc tác AICI; +
AICL6H;O + Al(OH);
CH=NOH CHO
-HgCl, -NH,OH
Quá trình gồm 2 giai đoạn : tao benzandoxim và sau đó là thủy phân oxim
Tuy nhiên nếu dùng xúc tác có khả năng đehidrat hóa như AICI; khan thi sảnphẩm chủ yếu là nitrin :
Hg(OCN), +4HCl —» 2CICH=NOH+HgCl,
SVTH: Võ An Lộc Trang 34
Trang 35Khóa Luận Tốt Nghỉ GVHD: Th.§ Lê Văn Đăng
HC—NoH ——— AC: „ ˆC|CN + HạO
6.4 Formyl hóa bằng ankyl octoformiat'"*!
Goss vả các cộng sự đã tiến hành formyl hóa bằng tác nhân anlyl octoformiat
trong điều kiện của phan ứng Friedel — Crafts
Phương pháp nay cho hiệu suất khá cao khi tiến hành formyl hóa các phenol
dùng AICI; làm xúc tác :
ee CH=O
đ
sad NED)! + BOC Ds: me = ; ,
m-crezol 2,5-đimectylphenol 3,5-dimetylphenol 3.4-đimetylphenol
Trang 36GVHD: Th.S GVHD: Th.§ Lẻ Văn Đăng Van Dan
csoxinol 2,4-đihidroxi benzanđehit
Pirogalol 2.3,4- Tarun! benzandehit
6.5 Từ hợp chất cơ kim
6.5.1 Từ dẫn xuất cơ magie ug
Muốn điều chế andehit, người ta cho hợp chất cơ magie tac dụng với ankylformiat hoặc ankyl octoformiat sau đó thủy phân sản phẩm tạo thành
oO R _OMgBr
RMgBr + H— C-OC;H;———>, ic “40 „€£=O +C,HsOH + MgBr(OH)
Etyl fomiat H “OCH; H
„0C;:H; ÔC¿H;s
RMgBr + H— ce OC;H; -CHaoMenrR~ HC + CHO + C;H;OH
Etyl octofocmiat iu
Ngoài ra có thể điều chế các andehit dj vòng bằng các phản ứng của este của
axit formic với N — magicioduapirol và ở nhiệt độ cao cho a -formylpirol.
6.5.2 Từ hop chất cơ Liti |"!
Cho hợp chất cơ Liti cộng vào N,N - dimetylfomamit , sau đó thủy phân trong
môi trường axit :
Li HO-CH-N(CHj; — CH=0
+H-CO-N(CH), —»{( )| tO", ( )|
SVTH: Võ An Lộc Trang 36
Trang 37Khóa Luan Tốt Nghiệp : - GVHD: Th.§ Lê Văn Đăng
CHƯƠNG 3
PHAN UNG NGƯNG TY ALDOL - CROTON HÓA
TẠO HỢP CHAT CACBONYL a, KHONG NO
«3 LQ) x
1 Mở đầu
1.1 Đặc điểm của nhóm cacbonyl
Trong phân tử andehit và xeton, nguyên tử cacbon của nhóm cacbony! ở trạng
thái lai hóa sp” với các góc hóa trị 120° Hai nguyên tử oxi vả cacbon với nhau bằng một liên kết ova một liên kết x Nguyên tử oxi hầu như ở trạng thái lai hóa
sp” Vì vậy hai cặp electron chưa liên kết của nguyên tử oxi chiếm hai obitan sp’:
Liên kết C= O luôn phân cực về phía oxi vì oxi có độ âm điện lớn hon cacbon
Sự phân cực đó thé hiện ở giá trị momen lưỡng cực khá lớn của nhóm C=O (khoảng 2.7D) Nếu đem so sánh momen lưỡng cực của nhóm C-O trong các ete (
khoảng 1,2 D), ta thấy sự phân cực của nhóm cacbonyl phần lớn do liên kết x gây
nên ta có thé biểu diễn nhóm cacbonyl như sau :
trở thành trung tâm tan công đối với các tác nhân nucleophin
1.2 Tính axit của nguyên tử hidro œ của nhóm cacbonyl
Do ảnh hưởng rút electron của nhém cacbonyl làm cho nguyên tử hidro ở C, trở
nên linh động hơn so với nguyên tử hidro ở các cacbon khác ,
SVTH: Võ An Lộc Trang 37
Trang 38Khóa Luận Tốt Nghiệp _ GVHD: Th.S Lê Văn Đăng
Sự ion hóa một nguyên tử H, đối với nhóm cacbonyl tạo thành một cacbanion
được an định bởi công thức:
Mặc dù công thức cộng hưởng (II) góp phần nhiều nhất trong các công thức cộng hưởng ( do điện tích âm trên O có độ âm điện lớn ) Tuy nhiên trong đa sé các
trường hợp thực thẻ trên tác dụng với hợp chất cacbonyl như một cacbanion Đó là
vi sự tạo thành nối C-C có lợi hơn về mặt năng lượng so với sự tạo thành nối C-O
1.3 Phan ứng giữa hidro « của nhóm cacbonyl và nhóm cacbonyl
Phản ứng giữa một thành phan H, hoạt động với một thành phan chứa nhóm
C=O hoạt động của anđehit va xeton , kết quả tạo ra 3 sản phẩm khác nhau :
> Một là : tạo ra sản phẩm cộng vào nhỏm cacbonyl — Ta gọi là phản img cộng
anđol hay anđol hóa
Ta gọi đó la phản ứng ngưng ty croton nếu hợp phan metylen là một anđehit hay
xeton Vẻ thực chat, phan ứng trên bao gồm 2 giai đoạn chính là cộng andol và
đchydrat hóa sản phẩm cộng :
P4 số /\ § aN -H,0 Yc 4
OH
SVTH: Võ An Lộc Trang 38
Trang 39Khóa Luận Tết Nghiệp GVHD: Th.§ Lê Văn Dang
> Ba là : tạo sản phẩm thế nguyên tử oxi — cacbonyl bằng hai nguyên tử
cacbon:
⁄ H Re ⁄ hie
Phan ứng đó đôi khi còn được gọi là phản ứng cộng Machael Về thực chất phản
ứng Machael gồm 3 giai đoạn chính : cộng anđol, đehidrat và cộng một hợp phần
metylen vào sản phẩm đehidrat hóa :
đoạn hidrat hóa hay giai đoạn cộng Machael ( tương đối ít phd biến)
1.4 Cơ ché cộng anđoi
Cộng anđol thực chất là một phản ứng cộng nucleophin được xúc tác bằng axit
hay bazơ
1.4 1 Xúc tác baza
Vai trò của bazơ : hoạt hóa hợp phần metylen bằng cách chuyển hợp phần này
thành cacbanion liên hợp tạo sưa dé dang cho việc cộng vào nhóm cacbony!
H> (1) cv) ce"
OH" H—C —C=O HạO HạC—C=
Giai đoạn 2 : Cacbanion cộng vào anđchit khác tạo ra anion alđolat
SVTH: Võ An Lộc Trang 39