Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp 5-Focmyl-8-Hiroxiquinolin và 3-(8-Hiđroxi-5-Quinolyl)-1-Phenyl Prop-2-En-1-On

Ngày nay có thể nói không một ngành khoa học, một ngành kinh tế quốc đân nào mà không có sự tham gia của các hợp chất dị vòng : trong y học được học thuốc kháng sinh, các vitamin, các lo

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA

.—.—

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

THANG 5 NAM 2003

Trang 2

»¿ œ®& & & À àÀ bh ỎÀ L

»

Se Sf COSMOS DB V vY v 6G v V4 Be 6 66c Œ SEES OE ý ® SOSH

a 4&4 46 4 Á A 4 4 4 4 SEHR 4 RK 4 4 HS & 4 44 4 ^^ HE 4 HH ABROAD

° 2

Loi cam ơn

Trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiép, được sy quan tâm,

aiúp đỡ cúa thay cô, bạn bè và người than, em 4ã hoàn thành luận văn

với dé tàitống hợp 5-focmyl-B-hidroxiquinolin và

3-(8-hidroxi-5-quinolyl)-†-phenyl prop-2-en-†-on"

Em xin chân thành cám on thay Lê Văn Dang 4ã trực tiếp hướng

dẫn và hết long quan tâm, giúp 4ỡ em trong thời gian qua, giúp em

hoàn thành tốt luận văn tốt nghiép,

Em xin chan thành cám ơn các thay cô trong Ban Chủ Nhiệm khoa Hóa cùng toàn thé các thÂy cô tổ bộ môn Hóa Hữu Co trường Đại Học Sư Phạm thành phế Hé Chí Minh 4ã tạo điu kiện thuận lợi cho em

thực hiện khóa luận.

Trang 3

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ, hóa học vé các hợp chất dị

vòng cũng đang ở trong giai đọan phát triển mạnh mẽ Từ đầu thế kỷ 19, người

ta đã nghiên cứu một số hợp chất dị vòng như quinolin, pyridin, pyrol furan ,

trong đó có giá trị và đáng chú ý nhất là các hợp chất dị vòng thơm

Những năm về sau cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ nói chung , cácnhà nghiên cứu đã dan dẫn tinh chế và tổng hợp được một số lượng ngày càng

lớn các hợp chất dị vòng , việc nghiên cứu chúng có tầm quan trọng đặc biệt về

mặt lý thuyết cũng như về mặt thực nghiệm, đã hình thành một nghành hóa học

các hợp chất dị vòng

Ngày nay có thể nói không một ngành khoa học, một ngành kinh tế quốc

đân nào mà không có sự tham gia của các hợp chất dị vòng : trong y học được

học (thuốc kháng sinh, các vitamin, các loại enzym, 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 hàng ngày

Một số dẫn xuất của quinolin từ lâu đã được dùng làm thuốc chữa bệnh

sốt rét, lị, lao Nhiều người đã tổng hợp, nghiên cứu quang phổ và thử hoạttính chống nấm, chống khuẩn của một số anđehit và xêtôn chứa nhân

quinolin Tuy vậy, việc tổng hợp cũng như nghiên cứu các hiđroxi quinolylidenaxêtôphenon mới chỉ được để cập đến rất ít trong các tài liệu tham khảo Trongcác hợp chất dị vòng thơm, các dẫn xuất của dj vòng quinolin có ý nghĩa đặcbiệt quan trọng , một trong những dj vòng được khám phá sớm nhất (từ

năm! 834) và đã thu được nhiều thành tựu nhất về nhiều mặt.

Điều đáng chú ý nhất là dẫn xuất có nhóm 8-hiđroxiquinlin thường tạo

phức với những kim lọai thông thường và cả những kim loại quí, vì thế được ápdụng trong hóa học phân tích để tách và chiết các kim loại

Xuất phát từ tình hình trên, viéc nghiên cứu và tổng hợp một số dẫn xuất

cacbonyl có chứa 8-hdroxiquinolin và bởi các lý do sau đây :

~ Một là : 8-hiđroxiquinolin và dẫn xuất cacbonyl- œ,8 không no của chúng là

mô hình tốt để nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa các nguyên tử trong

phân tử

~ Hai là : 8-hiđroxiquinolin và dẫn xuất của nó có khả năng tạo phức với các

kim loại, nên được ứng dụng trong hóa học phân tích trong hóa màu và trong ky nghệ nhuộm

GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG

Trang 4

Ba là : 8-hiđroxiquinolin và dẫn xuất cacbonyl của nó có hoạt tính sinh lý

cao , có hoạt tính chống khuẩn , nên được ứng dụng trong y học để điều chế

thuốc chữa bệnh

Vì những lý do đó mà em chọn nghiên cứu các dẫn xuất của

8-hidroxiquinolin và từ đó em đặt cho mình một nhiệm vụ “tổng hợp

5-focmyl-8-hiđroxiquinolin và 3-(8-hidroxi-5-quinoly!)-|-phenyl prop-2-en- Í-on ”

Trang 5

Phan I:

TONG QUAN YE CƠ SỞ LY THUYET

L1- CÁC PHƯƠNG PHAP FOCMYL HÓA HỢP CHAT THOM VA

DỊ VÒNG.

Nhìn chung, có rất nhiều phương pháp focmyl hóa, song có thể chia làm

hai loại chính như sau:

* Biến những nhóm thế có sẵn trong mạch cacbon thành anđehit — Focmy!

hóa gián tiếp.

Y Gắn trực tiếp nhóm andehit vào mạch cacbon — Focmyl hóa trực tiếp

L.1.1- Các phương pháp biến những nhóm thế có sẵn trong nhân

thơm và dj vòng thơm thành nhóm —CHO

L.1.1.1- Tổng hợp đi từ dẫn xuất của axit cacboxylic:

1 Phản ứng khử clorua axit { II ,32|

Clorua axit là dẫn xuất của axit cacboxylic trong đó nhóm hiđroxi của

axit cacboxylic được thay thế bằng nguyên tử clo Những clorua axit này được

tổng hợp bằng cách cho axit tương ứng tác dụng với thionyl clorua SOCI

R-C-OH + CE§-CÍ ——> R-cé° + HCl + SO,

0 lộ cl

Tác nhân khử hóa phải thích hợp vì anđehit sinh ra dé dàng bị khử tiếp

tới rượu bậc mội.

a> Phương pháp SONN - MULLER.

Là phương pháp điều chế một số andehit thơm bằng cách cho clorua axit

thơm tác dụng với anilin tạo thành một sản phẩm trung gian không bền bị biến

đổi thành imino clorua dưới tác dụng của photpho pentaclorua (PCl;) Imino

clorua sau đó tác dụng với HCI (khan) trong dung môi ctc khan có xúc tác

SnCl; nhanh chóng tạo thành một lớp chất rắn ở phía dưới Hỗn hợp chất rắn

này cho tác dụng với axit clohiđric, chưng cất hơi ta sẽ thu anđehit Lượng chất

rắn còn lại sau khi chưng cất là anilin clorua Hiệu suất phản ứng thu được vào

khoảng 60%.

Phương pháp này không thể áp dụng cho các imino clorua béo chưa bão

hòa, và chỉ có thể sử dụng tốt với các hợp chất thơm hoạt động.

Trang 6

CoH,

cHy

b> Phương pháp khử hóa Rosenmund.

Phương pháp tổng hợp andehit 1 cách đơn giản là phương pháp khử hóa

Rosenmund Clorua axit bị khử thành andehit bằng H; nhờ xúc tác Pd (BaSO¿) /

Sở gần 130°C (S được thêm vào nhằm làm giảm bớt hoạt tính xúc tác của Pd)

ArH + -CHO PØCh>„ acho + C¿H;NHCH;

0 O

R-CẾ Pd - BaSO R-C7

Noy? 2 74-81% i

c> Ngoài ra có thể khử clorua axit bằng LiAIH(O-t-Bu)s.

LiAIH(O-t-Bu); là tác nhân khử yếu hơn LiAIH, Nó phản ứng với

anđehit chậm hơn nhiều so với clorua axit Vì vậy sự khử axyl halogenua bằng

LiAIH(O-t-Bu); cho anđehit với hiệu xuất cao.

“cl

Phản ứng được thực hiện trong dung môi diglim CH;OCH»CH,OCH,CH,OCH,

ở nhiệt độ thấp.

cl H

©-<§ + LiAIH(O-t-Bu); ——> O-< + LiCl + AKO-t-Bu);

2 Tác dung của hợp chất cơ Magie với dẫn xuất của axit.{11,\}

Muốn điều chế anđchit người ta cho hợp chất cơ Magie tác dụng với

alkyl focmiat hoặc alkyÌ octofocmiat.

Trang 7

L.1.1.2- Tổng hợp từ rượu bậc một

1 Oxi hóa mono ancol bậc một.[ I 1,1]

Oxi hóa mono ancol bậc một thành anđehit đòi hỏi sự lựa chọn tác nhân

oxi hóa một cách cẩn trọng vì anđchit dé bi oxi hóa thành axit cacboxylic

Ngoài ra, để tránh bị oxi hóa lên cao hơn, anđehit sinh ra phải được tách ra

khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách chưng cất hơi nước hoặc lôi cuốn bằng dòng

CO.

¥ Axit Cromic là một tác nhân oxi hóa mạnh thường oxi hóa ancol bậc một

thành axit tương ứng Nhưng khi cho cẩn thận axit cromic / axeton vào ancol

bậc một thì đôi lúc sinh ra anđehit hiệu xuất cao.(Jones oxidation)

* Tác nhân tốt hơn cho sự tạo thành andehit là tác nhân collins, đó là hỗn hợp

crom trioxit CrO; với pyridin hay pyridin cloro cromat (PCC) — hỗn hợp của

crom trioxit với pyridin va HCL.

Y Ngoài ra còn có một số tác nhân khác có thể cho anđehit với lượng lớn mà

không bị oxi hóa lên cao hơn:

TÁC NHÂN OXIHÓA | KHẢ NANG OXIHOA

Có tính chọn lọc cao, oxi

hóa ancol bậc một thành

Tecbutylcromat/tecbutanol | anđchit không đụng đến

nối đôi trừ nốt đôi ở vị trí

œ, so với nhóm -OH

C;HẠNH CrO: Tác nhân tốt nhất cho sự

tác nhân collins oxi hóa ancol bậc một

+ H;OH H-O

oo thanh andehit (0%

PCC

NGGÐ/0HSO,, Ea | TH080615881ã068M |

lên cao hơn

allylic và benzylic ancol

trong công nghiệp.

Nito oxit CHO

(N204,NO>,N,0;,NO) ,

* Ở0'C,HNO, tác dụng với Oxi hóa bi Dê» ga thành

SeO; sinh ra hỗn hợp nito -_

oxit trên.

GVHD: LE VAN DANG SVTH: DO THỊ PHƯƠNG

Trang 8

2 Dé hidro hóa mono ancol bậc một (11,1)

Khi rượu bậc một được đun nóng trong không khí ở 300°C với sự có mặt

của Cu, Ag hoặc CuO làm xúc tác thì xảy ra phản ứng đêhiđro hóa Trong

phòng thí nghiệm, phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao, ấp suất cao nên rất

khó khăn, không thuận lợi nhưng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.

-mento, Cu, 3001 „„ -as + H;O

3 Oxi hóa 1,2-diol.[11,1,3]

1 ,2-glicol có thể bị oxi hoá tạo thành hợp chất cacbonyl

Dung môi nước hoặc | Oxi hóa có tính chọn lọc, oxi

các dung môi hữu cơ | hóa các 1,2-glicol thành hợp

ở nhiệt độ phòng chất cacbonyl Anđehit bển dưới

tác dung của natribimutat.

1 Phòng pháp aalowen hóa- thủy mi aie ads xuất euidinaloeen: [11,1]

Bất kì dẫn xuất gemdihalogen nào cũng bị thủy phân trong môi trường

kiểm (hoặc axit) để tạo ra hợp chất cacbonyl.

GVHD: LÊ VĂN DANG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG

Trang 9

„0H

CH; CHCI; CH< oy CH=0

mat Ô ÔTÔ |—=s-Ô

(Ông ÚC askt, mc NaOH —H;O

2 Oxi hóa- thủy phân dẫn xuất mono halogen.{11,1}

Người ta có thể thủy phân đồng thời oxi hóa dẫn xuất mono halogen

thành anđehit.

VD:

CsHsCH,C! HO, MO: CH.CHO

CsHe „ HCHO „ HCI _ZCÈ, C¿H;CHO

Tuy vậy phương pháp quan trọng để chuyển hóa —-CH;CI thành —CHO làphương pháp Somllet Dun chất nén với Urotropin trong ancol / nước sau đó

axit hóa và cất bằng hơi nước:

1 Oxi hóa anken, aren.

a> Oxi hóa anken.

Oxi hóa olefin với tác nhân oxi hóa mạnh như dicromat hay

pcrmanganat sẽ tạo thành axit cacboxylic Nhưng trong một số trường hợp, sự

oxi hóa có thể tạo thành anđehit bằng cách điều khiển diéu kiện phản ứng nộtcách cẩn thận

VD: Điều chế vanilin từ eugernol.

OH OH

I> Sự đồng phân hóavới KOH Me 1> CrOy, 1> CrO›, HNOs |

' 2> acetyl hóa 2> 2 thyphn phân

CH;-CH«CH; CH*=CH-CH; CHO

Trang 10

Phương pháp ozon phân cho phép khử êm dịu, tách anken thành axeton

Phương pháp ozon phân có thể được sử dung như là một phương pháp

tổng hợp hoặc như là một kĩ thuật phân tích Hiệu suất phản ứng nói chung tốt.

CH;

O

Om tte Cr2)Me2S

6-oxo-heptanal (65%) b> Oxi hóa aren.

Ta có thé dùng phương pháp oxi hóa để chuyển hóa các nhóm alkyl gắn

với nhân thơm và dị vòng thành —CHO trong những điều kiện và tác nhân oxi

hóa thích hợp.

Những nhóm mectyl hay metylen gắn ở vị trí œ so với nhóm rút điện tử (như phenyl, cacboxyl) thì được hoạt hóa, dễ dàng cho tác nhân oxi hóa tấn

công.

Dưới sự hiện diện của SeO;, MnO;, CrO; những dẫn xuất của

hiđrocacbon thơm, dị vòng có thể chuyển hóa thành dạng anđchit tương ứng

[3]

GVHD: LE VAN DANG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG

Trang 11

Tác nhân

Điều kiện tiến hành phản ứng

Hoà tan trong các dung môi hữu cơ, vì vậy thường tiến hànhtrong ancol sôi hoặc dung địch đioxan Sự oxi hóa kèm theo

sự tách khỏi hỗn hợp phản ứng kết tủa đỏ Se.

Tái tạo SeO; bằng cách chế hóa Se tách ra khỏi phản ứng với

HNO; hoặc dùng O; Vì có khả năng nổ nên phải điều chếSeO; rất cẩn thận, sau đó tinh chế SeO; bằng thang hoa

Dùng để oxi hóa một vài hợp chất thơm như oxi hóa quinadin

(2-metylquinolin), lepidin (4-metylquinolin) thành anđehit

tương ứng.

Thuộc những chất oxi hóa thường dùng nhất.

Anhidric Cromic được dùng dưới dang dung dịch trong axit

axeUc

Hỗn hợp Cromat được dùng dưới dạng bicromat trong dung

dịch axit sunfuric loãng (hỗn hợp Cromat BECKMANN)

Anhidric

pa Ngưới ta dùng hỗn hợp cromat để oxi hóa ancol bậc một và

Cromay | Đậc hai, déng thời cũng tùy thuộc vào đặc tính của ancol đem

oxi hóa mà phản ứng được tiến hành ở các nhiệt độ khác

nhau.

Dưới tác dụng của hỗn hợp cromat, các mạch nhánh của hợp chất thơm bị oxi hóa thành nhóm cacbonyl,

Thường dùng dung môi là clorofoc, cacbon disunfua, cacbon

tetraclorua Nhiệt độ phản ứng từ 25°C - 45°C hiệu suất vào

khoảng 70% - 80%.

Ar~CH; + 2CrO;Ch —*> Ar~CH¡(CrO;Ckỳ; 2S ArCHO + CrCh + HCI + CrO;

Trong điều kiện này, hiđrocacbon nhanh chóng biến đổi

thành gem-điaxetat, sau đó bị thủy phân trong axit sunfuric

Trang 12

2 Hidrat hóa ankin:

a> Xúc tác bởi axit và muối Hạ”".

Hiđrat hóa một ankin thật là một phản ứng thuận lợi cho sự focmyl hóa

metyl xeton Phản ứng này được xúc tác bởi axit sunfuric và ion Hg”” Sản

phẩm trong giai đoạn đầu của sự hiđrat hóa Markovnikov là một enol, nó

nhanh chóng bị chuyển vị Tautome thành xeton tương ứng:

Sự hiđrobo hóa ankin là kết quả của phản ứng cộng nước vào nối ba theo

qui tắc anti-Markovnikov (isoamyl);BH được gọi là đisiamyl boran được dùng

để hiđrobo hóa, không thể cộng hai lần vào nối ba bằng tác nhân này

ba, sau đó thủy phân.

Sự cộng bazo liên hợp theo qui tắc anti-Markovnikov cho một vinyl ete.

Vinyl ete này tiếp tục phản ứng với axit loãng cho hemiaxetal và sau đó

chuyển thành anđehit

10

Trang 13

OCH;CH

Z⁄ 2L 13

R-C=C-H + CH;CH;OH SK, R-C=C,

H

Vinyl ete (enol ete)

Thủy phân Vinyl ete:

Bước 1: Cơ chế cho sự cộng ancol bắt đầu bằng sự tấn công của ion ankoxi vào

nối ba thành vinyl cacbanion Vinyl cacbanion nhanh chóng tách proton của

ancol thành enol ete.

I.1.1.5- Alkyl hóa và thủy phân 1,3-Dithian { I I ]

1,3-Dithian là một axit yếu (pK,= 32) có thể cho proton một bazo mạnh

như n-butyl lithium Kết quả là tạo ra một cacbanion được ổn định bởi hai

nguyên tử lưu huỳnh hút điện tử.

H

Trang 14

Sự alkyl hóa của anion dithian vào alkyl! halogenua bậc một hoặc tosylat

tạo thành một thioaxetal (sunfua axetal) có cấu trúc tương tự như các axetal mà

chúng ta đã được học, nhưng thay các nguyên tử oxi bằng các nguyên tử lưu

Nhờ phương pháp này người ta điều chế ra andehit benzoic đi từ benzen

và hỗn hợp CO, HCI có mặt AICI, - CuCl, làm xúc tác Hiệu suất thu được là

85% - 90% so với lý thuyết.

12

Trang 15

CHO

Vài năm sau khi tìm ra phương pháp này, GATTERMANN nhận thấy

rằng có thể diéu chế anđehit với sự có mặt của AICI, cũng như AIBr, làm xúctác.

2 Phạm vi ting dụng.

® Phan ứng này có ứng dụng thực tế, trước hết là để điểu chế các đổng đẳng

của benzanđchit.

VD: Từ toluen và các đồng phân xylen điều chế ra andehit p-Toluic và các

anđehit đimetyl benzoic với hiệu suất cao.

AICh-Cu,Ch

CH; Hà

anđehit 2,5-Dimety! benzoic

Do phụ thuộc vào diéu kiện tiến hành phản ứng mà nhóm andehit có thể

thế H ở vị tri meta hoặc para so với nhóm alkyl: Nếu tiến hành phản ứng không

có dung môi, thì vé nguyên tắc sẽ xảy ra sự thế vào vị trí para, khi tiến hành

phản ứng trong nitrobenzen thì sẽ thu m-alkylbezanđehit.

Đối với toluen và các monoalkylbenzen, tổng hợp GATTERMANN

-KOCH thường định hướng nhóm -CHO vào vị tri para so với nhóm alkyl.

Nhược điểm của phương pháp khi diéu chế alkyl benzandehit từ các alkyl

benzen tương ứng:

Sử dụng các oxit cacbon một cách hạn chế.

* Mặc dù tổng hợp GATTERMANN - KOCH được ứng dụng để focmyl hóa

benzen và các hiđrocacbon thơm khác nhưng hiệu suất phản ứng thường thấp

ngoại trừ trường hợp các hiđrocacbon hoạt động.

13

Trang 16

VD: mesitylen có thể chuyển thành mesitanđehit với hiệu suất 83%.

* Tạo ra một lượng lớn các sản phẩm phụ, bởi vì có các quá trình tách, xâm

nhập và thay đổi vi trí của nhóm alkyl (phan lớn được quan sát thấy khi focmyl

hóa poliankyl benzen).

VD: Khi ngưng tụ isopropyl benzen với CO va HCI thì sẽ nhận được một lượng

nhỏ p-isopropyl benzanđehit và đồng thời sẽ tạo thành 2,4-điisøpropyl

benzanđehit, benzanđehit và hỗn hợp m-, p-diisopropyl benzen

= Từ phương pháp này người ta đã điều chế ra anđehit benzoic đi từ benzen

và hỗn hợp CO + HC! có mặt AICl;-Cu;Cl; làm xúc tác (Benzanđehit có thể

điều chế với hiệu suất cao khi sử dụng AlBr; làm xúc tác thay cho AICI).

® So với các phương pháp khác,phương pháp này có thể điểu chế ra

p-alkylbenzanđehit bằng cách focmyl hóa va alkyl hóa đồng thới benzen Phan

ứng được thực hiện khi benzen tác dụng với CO và tác nhân alkyl hóa với sự có

mặt của clorua nhôm và clorua đồng (I) ở áp suất khí quyển Tác nhân alkyl

hóa ở đây có thể là dẫn xuất halogen, rượu, olephin , ete, este của axit focmic

và axctic.

® Phương pháp này không những được áp dụng đối với các đồng đẳng của

benzen mà còn đối với các dẫn xuất benzen thế khác (Trong số các dẫn xuất

halogen của benzen chỉ có một mình clobenzen có thể chuyển thành

p-clobenzanđchit bằng phản ứng GATTERMANN — KOCH Sự focmyl hóa Brom- va lodbenzen cho kết quả âm).

VD: Focmyl hóa clo benzen được p-Clo benzandehit.

+HCl

Cc +

(h = 70%)

® Phan ứng GATTERMANN - KOCH cũng có thể áp dụng đối với các hợp

chất đa vòng ngưng tụ (như naphtalen) nhưng phải sử dụng hỗn hợp CO - HF

và xúc tác BF.

HO

Andchit a-Naphtoic

® Ap dung được đối với biphenyl, khi đó tạo ra pheny! benzandehit

14

Trang 17

# Không những áp dụng được đối với các hợp chất thơm mà còn áp dụng được

đối với các hợp chất béo để điều chế ra các anđchit béo

" CHÚ Ý:

Không áp dụng được đối với phenol va ete của chúng Bởi vì clorua đồng

không tan trong hỗn hợp phản ứng.

Hợp chất nitrobenzen không tham gia phản ứng theo phương pháp

GATECMANN-KOCH, do đó có thể sử dụng làm dung môi cho phản ứng

* Không áp dụng được đối với các hợp chất di vòng

Không áp dụng được đối với các hợp chất đa vòng ngưng tụ (naphtalen).

nhưng thực hiện được khi dùng BF; và HF cùng với CO.

3 Cơ chế phản ứng.

Phản ứng GATECMANN-KOCH bao gồm sự tương tác của hỗn hợpcacbon oxit và hiđro clorua với hiđrocacbon thơm khi có mặt chất xúc tác nhômclorua và đồng (1) clorua

Hình như trong diéu kiện phan ứng, dưới ảnh hưởng của xúc tác đồng (1)clorua, CO và HCI sẽ tạo thành focmyl clorua không bền, chất này khi có mặt

nhôm clorua sẽ ngưng tụ với hidrocacbon theo phản ứng FRIEDEL - CRAFT,

nếu tiến hành phản ứng ở áp suất cao thì không cẩn đến Cu;C]; làm xúc tác

HCI + CO _Xúctấc „ cụC=0

focmyl clorua

(Oy + doczo Metis, }-œo + HCI

Người ta cho rằng vai trò của đồng (D clorua là ở chỗ nó cho CO bám

vào tạo thành một phức chất lỏng lẻo.

CO + HCl —> HCOCI

HCOCI + AICh ———> "8 Ãcu

15

Trang 18

Và cation focmyl sinh ra sẽ tác dụng với hợp chất thơm theo cơ chế Se Ar:

©

Of —-|@ le sy Oho ỗ -AICh

4 Điều kiện phản ứng.

® Xúc tác: Xúc tác thường dùng nhất trong phản ứng GATEMANN-KOCH là

AICI Xúc tác không hoạt động khi AICI, tổn tại trong không khí ẩm vì nhôm

clorua dễ bị thủy phân Do đó, trước khi phản ứng các chất đầu và máy móc

phải sấy khô cẩn thận Chất xúc tác tốt nhất cho hiệu lực cao là AIC]; trộn lẫnvới titan clorua.

Yếu tố quan trọng trong phản ứng GATEMANN-KOCH là lượng xúc tác

cần dùng Lượng chất xúc tác cần để điểu chế andehit với hiệu suất cao phụ

thuộc vào bản chất hiđrocacbon thơm đem focmyl hóa Thường người ta dùng |

mol AICI, cho 1 mol hiđrocacbon Nếu dư nhiều nhôm clorua có thể dẫn đến

phản ứng ngưng tụ tiếp theo.

Hoạt tính xúc tác của các halogenua kim loại sau đây được Đinkơ và Ely

sắp xếp theo thứ tự giảm dan:

AIBr; > All; > AICI, > FeCl, > TiCL, > SnCl¿ > SbCl,

Nếu thực hiện ở áp suất cao thì xúc tác phản ứng là florua bo và một

Ngoài Cu;Cl;, người ta còn sử dụng titan clorua làm chất hoạt hóa.

#8 Dung môi: Khi focmyl hóa các hợp chất thơm theo phương pháp

GATEMANN-KOCH, đôi khi dùng dung môi là benzen vì chính benzen được

focmyl hóa bằng cacbon oxit và hiđroclorua khi có mặt nhôm clorua rất không

đáng kể Ngoài ra người ta còn sử dụng nitrobenzen Thường thường phản ứng

xảy ra không có dung môi.

= Áp suất: Phản ứng có thể được thực hiện ở áp suất thường và ở áp suất cao

trong nổi hấp.Khi thực hiện phản ứng GATTERMANN - KOCH dưới áp suất cao thì hiệu suất anđehit tăng lên Đặc biệt áp suất có ảnh hưởng mạnh trong trường hợp focmyl hóa benzen và isopropyl benzen Trong các diéu kiện ấy,

benzanđehit nhận được với hiệu suất 90% còn isopropylbenzanđehit nhận được

16

Trang 19

với hiệu suất 60% Lúc này không đòi hỏi Cu(I) clorua làm xúc tác.

® Nhiét phan ứng: Đa số các trường hợp, nhiệt độ thực hiện phan ứng có thể

ở nhiệt độ phòng và từ 50°C đến 60°C Nhiệt phản ứng ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng.

L1.2 2- Phương pháp GATERMANN [10,7,2]

1 Mở đầu.

Phương pháp diéu chế adehit theo phan ứng GATECMANN-KOCH không áp dung được cho các phenol va ete, vì clorua déng không tan trong hỗn

hợp phản ứng Để đưa nhóm -CHO vào nhân benzen của phenol và ete, năm

1907, GATECMANN có cải biên phương pháp GATTERMANN - KOCH bằng

cách sử dụng HCN lỏng khan thay cho cacbon oxit Trong trường hợp này, HCI

thường dùng dưới dạng hỗn hợp với ZnCl; hoặc AICI, mà không dùng thêm

Phương pháp này thu được hiđroxi anđehit và alkoxi anđehit với hiệu

suất ~80% theo lý thuyết

Trong khi áp dụng phương pháp này, nhiều tác giả đã nhận xét thấy tính

ưu việt của nó so với phương pháp REIMER-TIEMANN:

Phản ứng GATECMANN xảy ra nhanh và hiệu suất cao Hiệu suất thu được

các hiđroxi anđehit là tốt nhất.

Y Chỉ tạo ra một đồng phân trong các đồng phân có thể có theo lý thuyết

¥ Xảy ra theo qui luật, chỉ cho một nhóm andehit.

* Không xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo thành giữa hidroxi anđehit và phenol.

GVHD: LÊ VAN DANG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG

17

Trang 20

Có khả năng thực hiện phản ứng với các phenol Ví dụ như: œ-Naphtol,

pyrogallol (đối với những chất này không thể sử dụng phản ứng

REIMER-TIEMANN).

¥ Phin ứng được áp dung rộng rãi để gắn nhóm anđchit vào một số hợp chất

hữu cơ có cấu tạo khác nhau.

2 Phạm vi ting dung.

® Đối với anđehit của phenol va ete chứa một nhân thơm:

* Khi điều chế hiđroxi và alkoxi của andehit thơm, với một sự chọn lọc đáng

kể nhóm anđehit bao giờ cũng vào vị trí para đối với nhóm thế có tác dụng

hoạt hóavà chỉ vào vị ortho khi nào vị tri para đã bị chiếm.

Tuy vậy ở vị trí para va ortho của nhân thơm chứa nhóm —OH (hay

-OR), thì ta được 2 déng phân andehit : para-hiđroxi anđehit (chính) và một

lượng nhỏ đồng phân ortho (phụ).

* Ap dụng được với cả đa hiđroxi và alkoxi mà trong nhân thơm còn chứa

nhóm cacbonyl.

H

_+HCN, HCI _

+ TH;O,AICI- AICI;

Trang 21

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHOA: 1999-2003

Đối với hợp chất thơm có nhiều nhóm thé, sự định "ở nhóm ~CHO là:

_*#HCNHCI _

HỆ TL ZnCb CH;

® Ngoai phenol va ete chứa một nhân thơm, phản ứng GATECMANN có thể

được sử dụng để diéu chế các hiđroxi anđehit của Naphtalen Trong trường hợp

sử dụng Naphtol, phản ứng xảy ra tốt hơn so với dẫn xuất hiđroxi của benzen.

œ-Naphtol hiệu suất =

= Tổng hợp GATTERMANN còn có thể áp dụng cho một số hiđrocacbon

riêng lẻ cũng như cho các dị vòng như các dẫn xuất của furan, pyrol và indol

(các hợp chất không bị thế thì không phản ứng) và cho thiophen Nếu có các

nhóm thế phản hoạt hóa nhân thì không xảy ra phản ứng:

R R

Gattermann lÌ

HO

-R: -H, -CH;

Nếu cả hai vị trí trong furan bị chiếm thì phản ứng không xảy ra.

Thiophen không cho phản ứng GATTERMANN nếu không có xúc tác

Trang 22

® Đối với hợp chất nhiều nhân thơm,ta có:

+HCN, T0 net

(n: 2,3)

= Chú ý:

¥ GATTERMANN đã thử sử dụng phương pháp của mình để từ CoH, điều chế

ra benzanđehit nhưng không thành công.

* Phương pháp tổng hợp này không dùng được cho các amin thơm

Không sử dụng đối với benzoyloxi phenyl vì dễ bị thủy phân tách nhómbenzyl.

3 Cơ chế:

Những thông báo đẩu tiên vé cơ chế phản ứng điều chế hiđroxi và

alkoxi anđehit thơm từ phenol và ete của chúng tác dụng với HC] và HCN được

GATEMANN giả thiết như sau:

Clorua hiđro kết hợp với axit xyanhiđric và tạo ra focmylimit clorua, do

có mặt nhôm clorua tạo ra phức chất hoạt động tao diéu kiện tấn công vào nhân thơm khi đó tạo thành aldimin Cuối cùng khi đun nóng với axit clohidric

loãng thì aldiminbj thủy phân tạo thành anđehit tương ứng.

HCN + HCI + AICh == _ -AICh

to(Cn + a a “Ah one a Co

Xà phòng hóa

Sơ dé này thu được từ thực nghiệm khi phản ứng tiến hành với alkoxi.

Đã phân lập được sản phẩm trung gian là muối axit aldimin và đã tiến hành

phân tích nó.

* Đã xác nhận được rằng khi đun nóng với axit loãng thì muối aldimin biến

thành anđehit.

¥ Sự tác dụng của focmylimit cloruavới phenol có thể tạo thành hoặc muối

aldimin hoặc sản phẩm ngưng tụ với nhóm -OH của phenol:

©)

Ar+HCN+HCl == HO-Ar-CH=NH;CÍ

Với một số phenol hoạt động, phan ứng không cần đến muối kim loại.

Để tránh làm việc với HCN trực tiếp, người ta dùng Zn(CN); tác dụng với

HCI (cải tiến của ADAMS) với tỉ lệ mol: 1,5 mol Zn(CN); + 1mol phenol.

20

Trang 23

4 Điều kiện tiến hành phan ứng:

w Xúc tác:

Dùng nhôm clorua với phenol và ete của nó.

Dùng ZnCl, đối với (diol và triol)

Có thể dùng hỗn hợp ZnCl, và AICI, đối với đietoxi glixin florua

w Dung môi:

Có thể dùng benzen hoặc ete tuyệt đối, trong mốt số trường hợp riêng người

ta sử dụng clobenzen, o-điclobenzen, tetracloetan và hỗn hợp ety! axetat với

ete.

Nếu ta dùng dung môi khác nhau thì sẽ được các sản phẩm khác nhau VD:

khi focmyl hóa biphenyl trong clobenzen và diclobenzen thì sẽ tao ra

p-phenylbenzandehit, nhưng khi phản ứng trong dung môi tetracloetan thì thu

được sản phẩm là 4,4-biphenyldiandehit

Còn về phan sử dụng các tác nhân ngưng tụ và dung môi đối với các phenol

khác nhau và ete của chúng, GATEMANN đã đúc kết thành kinh nghiệm sau:

Y Diéu chế các anđehit của các ete phenol — dùng AICI; và benzen.

Điểu chế các andehit của các poliphenol - dùng ZnCl, và ete.

wx Điểu chế các anđehit của poliphenol mà có nhóm hiđroxi ở vị trí meta,

dùng ete không cần xúc tác.

¥ Điểu chế naphtol andehit — dùng ZnCl, va ete

= Nhiệt độ phản ứng: Da số các trường hợp khi focmyl hóa các phenol và ete

của chúng, người ta duy trì ở nhiệt độ 30°C ~ 45°C Trong một số trường hợpkhác ta phải làm lạnh hỗn hợp phản ứng, ngược lại một số trường hợp khác

phải đun nóng như focmyl hóa 0,6-dimetoxi, 0,6-dietoxi điphenyl nhiệt độ phản

ứng phải duy trì ở 70°C.

Điều chế pirolanđehit cần làm lạnh và đôi khi ở nhiệt độ phòng.

I.1.2.3- Phương pháp GATECMANN-ADAMS [2,7,32]

Năm 1923, ADAMS va LEVINE đã cải tiến phương pháp

GATECMANNbằng cách sử dụng Zn(CN); thay cho HCN tự do rất độc Hai

ông đã dùng khí hidro clorua tác dụng lên kẽm xyanua Trong hỗn hợp phản ứng HCN sẽ được giải phóng ngay, đồng thời sinh ra kẽm clorua đủ làm xúc

tác cho phản ứng.Trong các trường hợp khác ta phải cho thêm AICI, vào.

2HCI + Zn(CN)) = 2HCN + ZnCl,

GVHD: LE VAN DANG SVTH: DO THI PHUGNG

21

Trang 24

Œ}-e ZCN Benzen, Ih(ÓC ) °

¥ Với những nhân thơm hoạt động như resorcinol, œ-naphtanđehit , pyrogalol

ZnClạ có chức năng như một xúc tác cho phản ứng.

Với phenol và phenolete kém hoạt động cẩn cho thêm AICI.

1.1.2.4- Phương pháp VILMETER, [2,10]

1 Mở đầu.

Một trong những phương pháp mới điều chế anđehit thơm là phương

pháp VILMEIER, trong đó muốn gắn một nhóm anđehit vào nhân thơm ta dùng

tác nhân là một amit của axit focmic như N-metyl focmanilit hay đimetyl

focmamit, có mặt xúc tác là photpho oxi clorua.

C,H

ArH + CHyN-CHO POCh, ArCHO + C;H;¿NHCH;

Diéu khác biệt là các phương pháp tổng hợp đã được giới thiệu ở trên không áp dụng được cho các amin thơm Vì thế, để đưa nhóm anđehit vào nhân

thơm của các amin thơm, năm 1927, VILSMEIER đã sử dụng tác nhân focmyl

hóa là các focmanilit thế có mặt chất chuyển là photpho oxy clorua và kết quả

thu được tương đối cao.

Trang 25

CHO POCh

OOO + wos SCoHs 1h20ch, “ee OOO

(90°C)

Ap dụng cho các hợp chất thơm hoạt động, nhất là cho các chất đa vòng,

các phenol,các phenolete và các dị vòng chứa oxi, lưu huỳnh và nito có khả

năng phản ứng cao.

| | ,°H»w- CHO -POCh, wl Deno

Phương pháp nay được sử dung rộng rãi, thu được sản she có hiệu suất

cao và nhanh hơn so với các phương pháp khác.

2 Phạm vi ting dụng

® Phương pháp VILSMEIER có thể áp dụng cho các hợp chất thơm hoạt động,

nhất là các chất đa vòng, các phenol, các phenol ete và các dị vòng chứa oxi,

lưu huỳnh và nito có khả năng phản ứng electrophin cao, các hiđrocacbon thơm

đa nhân ngưng tụ như antraxen, piren, axenaphten, Trái với phương pháp tổng

hợp GATTERMANN, GATTERMANN - KOCH, GATTERMANN - ADAMS,

ở đây các amin bậc hai và bậc ba cũng phản ứng dễ dàng Cụ thể là:

* Phương pháp này không áp dụng được cho nhân benzen (kể cả toluen) va

naphtalen không thế nhưng có thể sử dụng để focmyl hóa vào vị trí ortho và

para của các phenol, phenolete, naphtol, naphtyl ete và các hợp chất thơm đa

nhân khác như antraxen,

VD: tổng hợp 9anthralđehit và 2ethoxylInaphtanđehitvới hiệu suất 74%

-84%

Đối với các amin thơm: không áp dụng được cho anilin nhưng áp dụng được

cho điaÌkyl anilin , cho các amin thơm bậc hai và cả bậc ba nữa.

VD:

mC) + (CHj,NCHO POCh, sa CC )-cho + (CH;);NH

Đối với các hợp chất dị vòng thơm: không áp dụng được cho piridin,

quinolin, nhưng áp dụng được cho vòng furan, pyrol, thiophen Chứng tỏ các dị

vòng thơm furan, pyrol, thiophen có khả nang phan ứng cao hơn benzen.

23

Trang 26

Gần đây, phạm vi ứng dung của phương pháp VILSMEIER được mở

rộng một cách đáng kể, đưa được cả các chất đồng đẳng vinyl của các amit của

axitvào phản ứng với kết quả tốt để cho các anđehit không no

VD:

nn{C))-H + R yN-CH=CH-CHO Tin" kạx-(C )-củ-cú~cưo

® Tác nhân focmyl hóa trong tổng hợp VILSMEIER là một amit của axit

focmic Đặc biệt hay dùng là Dimetylfocmamit và N-metyl focmanilit có khả

năng phan ứng cao hơn chút ít so với chất dimety! focmamit rẻ tiền hơn, nhưngđòi hỏi diéu kiện phản ứng khất khe hơn, song cho hiệu suất cao hơn

Chất xúc tác FRIEDEL-CRAFTS thường được sử dụng là photpho oxi clorua

POCI;, chất này tạo một phức chất với amit Trong trường hợp của N-metylfocmanilit, ta có thể cô lập được phức chất này:

GVHD: LÊ VAN DANG SVTH: DO THỊ PHƯƠNG

24

Trang 27

O = mà

-ca Q9 ưN ` & H ưN `

* ` - Cl Ry — R Hy,

nO) ROE roch POCh

H

+ HyO

4 Điều kiện tiến hành phản ứng:

® Xúc tác phản ứng thường dùng POCI, làm xúc tác FRIELDEL - CRAFT,

nhưng nếu dùng xúc tác là AICI; thì phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn Ở đây chi

dùng POCI, làm chất chuyển, chất ngưng kết, rất ít dùng PCl;, POBr;, SOC|;

Có thể thay POC]; bằng COCI,, trong kĩ nghệ người ta hay dùng COCI)

® Dung môi của phản ứng thường dùng là benzen, clobenzen hoặc diclobenzen hoặc một lượng dư của dimety! focmamit.

o-® Nhiệt độ phản ứng từ 0°C đến 70°C Nếu dùng N-metyl focmanilit thì nhiệt

độ phản ứng không vượt quá 70°C vì nếu không chất này sẽ bị chuyển vị thành

andehit para-mety! amino bezoic Một vài trường hợp đặc biệt thì nhiệt độ phản

ứng đun nóng tới 100°C nhưng cũng chỉ một thời gian ngắn.

1.1.2.5- Phương pháp REIMER-TIEMANN [3,10,31,32]

1 Mở đâu.

Phản ứng của phenol với clorofoc và NaOH (hoặc KOH) dư sẽ tạo thành

ortho và parahiđroxi anđehit thơm, mang tên gọi là phản ứng REIMER

-TIEMANN (1876) Phan ứng xảy ra theo sơ đổ sau:

ứng xảy ra lâu, điều kiện phản ứng khắc nghiệt, mà hiệu suất lại khá thấp.

GVHD: LÊ VĂN DANG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG

25

Trang 28

Tuy vậy, việc điều chế các anđehit thơm vẫn được nhiều tác giả áp dụng

vì phản ứng có tính chọn lọc cao, tạo được đồng phân mong muốn do sự thay

đổi điều kiện phản ứng.

Từ ortho và para-Cresol, điểu chế ra được cahilk ma nhém Bid ở vị trí

para và ortho so với nhóm —-OH.

Trang 29

® Ap dụng được đối với các ete không hoàn toàn của phenol dihidric.

#8 Ap dụng đối với các hợp chất dị vòng hoạt động như pyrrol, các

hiđroxiquinolin có nhóm hiđroxi ở vòng benzen đều tham gia phản ứng

® Phenolete va amin bậc ba, bình thường là những dẫn xuất thơm khá hoạt

động nhưng cũng không tham gia phản ứng REIMER — TIEMANN.

8 Trung gian của phản ứng là dẫn xuất gem-diclo mà trong một vài trường

hợp đã được cô lập.

® Đã có nhiều cơ chế để nghị cho phương pháp REIMER - TIEMANN Theo

quan điểm hiện nay, cơ chế phản ứng được mô tả như sau:

Clorofoc tác dụng với kiểm tạo ra cacben, tác nhân electrophin.

CHCh + NaOH ——® NaCl + :CCb + HO

GVHD: LE VAN DANG SVTH: DO THỊ PHƯƠNG

27

Trang 30

Điclocacben sẽ tấn công vào các vị trí được hoạt hóa trong nhân thơm

tạo thành gem-điclo Thủy phân gem-điclo trong môi trường kiểm tạo thành

anđehit.

VD: Focmyl hóa phenol bằng phương pháp REIMER-TIEMANN, được một hỗn

hợp gồm hai sản phẩm: 2-focmyl-l-hiđroxibenzen và 4-focmyl-l-hiđroxi

Điều này chứng tỏ có sự hình thành sản phẩm trung gian (II) và (VI)

được nêu ở trên.

Nếu ở vị tri ortho, para nhóm —OH có mang những nhóm thế, sự hỗ biến

không thể xảy ra, nên phản ứng thủy giải cũng không xảy ra

28

Trang 31

4 Điều kiện phản ứng:

® Tác nhân focmy! hóa trong phản ứng REIMER — TIEMANN thường dùng là

CHC]; Ở đây không thể dùng CHBr; và CHI, vì chúng dé bị thủy phân trong

môi trường kiểm làm cho chúng mất hiệu lực

Trong hỗn hợp phản ứng cẩn phải có mặt NaOH, là một chất chuyển tạo

ra tác nhân phản ứng.

® Dung môi của phản ứng thường ding là ancol etylic, hỗn hợp ancol etylic

-nước và có phản ứng thực hiện trong -nước là một dung môi phân cực.

= Nhiệt độ phản ứng: Tùy mỗi phản ứng mà điều kiện nhiệt độ phải khống

chế, song nói chung nhiệt độ phản ứng phải duy trì ở dưới 100°C vì nếu nhiệt

độ cao quá thì clorofocm sẽ bay hơi nhanh chóng và dung môi phản ứng cũng

sẽ bị bốc hơi.

® Phản ứng xảy ra chậm nên thường phải kéo đài thời gian phản ứng.

" CHU Ý:

Phản ứng REIMER - TIEMANN hiệu suất phần lớn không cao và không

cố định do mấy nguyên nhân sau:

Các hiđroxi anđehit được tạo thành trong môi trường kiểm phần nào bị hóa

nhựa.

Các hiđroxi andehit tham gia vào phản ứng với phenol, đồng thời sẽ tạo

thành các chất màu kiểu axit rozolic (OHC(CH,OR);)

Một phan phenol không tham gia vào phản ứng đã cho, bởi vì nó tác dụng với clorofoc tạo este của axit octofocmic, sau khi axit hóa đôi khi tách trở lại dạng phenol đến 20%.

Pests

CHCh + 3CsHsOH + 3NaOH ——» HCCOC,H, + 3NaCl + 3H;O

`ocah;

¥ Các phenol có chứa nhóm alkyl trong nhân thom ở các vị trí ortho hoặc para

so với nhóm hiđroxi do kết quả của sự cộng hợp clorofoc sẽ cho những chất

kiểu quinon có chứa clo.

VD: Khi focmyl hóa p-cresol dưới tác dụng của clorofoc/NaOH cho gần 12%

sản phẩm là xeton vòng có chứa clo

S m2

CH¡ HyC CHC

GVHD: LE VAN DANG SVTH: ĐỖ THI PHƯƠNG

Trang 32

L.1.2.6- Phương pháp FRIEDEL-CRAFTS | I 2.7.10.1 1,32]

1 Mở đầu.

Ta có thể dùng phương pháp FRIEDEL - CRAFT để gắn nhóm -CHO

trực tiếp vào nhân thơm Tác nhân được sử dụng là focmylflorua.

ArH + FCHO —34 ArCHO + HF

Thực sự đây không phải là những phương pháp do FRIEDEL-CRAFTS

để nghị nhưng sử dụng các xúc tác FRIEDEL-CRAFTS và có cơ chế tương tự

phản ứng axyl hóa FRIEDEL-CRAFTS.

2 Pham vi ứng dụng.

Axyl hóa FRIEDEL-CRAFTS các hiđrocacbon thơm là một phương pháp

tổng hợp quan trọng để điều chế các xeton béo thơm Tác nhân axyl hóa được

dùng là các halogenua của các axit, các anhiđric axit và có khi là các axit

cacboxylic Ứng dụng của phương pháp acyl hóa là có thể diéu chế andehit

thơm bằng halogenua của axit focmic, Thực tế điểu này đã được thực hiện

thành công với focmy! clorua, xúc tác là BF, hay BBr;

Trong phản ứng focmy! hóa FRIEDEL-CRAFTS thường phải dùng

trihalogen bo với lượng thừa vì một phần chất này ngoài vai trò xúc tác còn cho

phản ứng thực sự với axyl benzen sinh ra.

Phương pháp này thành công trong việc điểu chế một số andehit quan

trọng gồm cả benzanđehit, toluandehit, tri và tetrametyl benzandehit và naphtandehit, với hiệu suất từ 56-78%.

30

Trang 33

Từ ngày phương pháp này bất đầu được nghiên cứu đã có nhiều chất

khác nhau được thử và người ta đã đi đến kết luận là các tetrafluoroborat của

bạc khan, của Cu(1), của Hg(Il) , là các tác nhân tao cation rất tốt cho phản

ứng focmyl hóa.

Năm 1960, RIECHE, GROS và HOFT đã để nghị một phương pháp khác

focmyl hóa trực tiếp vào nhân thơm:

ArH + ChCHOMe — ÂCÙ _ ArCHO + CH\OH + HCI

hoặc TIC

Điclometyl metyl ete có thể focmyl hóa vòng thơm với các chất xúc tác

FRIEDEL-CRAFTS Sản phẩn trung gian có lẽ là ArCHCIOMc Các

octofocmat cũng được dùng trong một phản ứng tương tự Khi các halogenua

phenoxi magie bị focmyl hóa với octofocmat, ta chỉ nhận được các sản phẩm

ortho với hiệu suất 10-50%.

Cơ chế:

@

-crcH-o-cn, 2S CrCHrO-cH, At, acne HOH ;;cHo

CI ich cl

1.2- LY THUYẾT VE PHAN UNG NGUNG TY ANDOL-CROTON

HOA TẠO HỢP CHẤT XETON o,8-KHONG NO [1,2,7.8]

1.2.1-Mé đầu:

Ngưng tụ bao gồm các lọai phản ứng cộng hoặc thé trong đó hợp chất

chứa nhóm cacbonyl (thành phần cacbonyl) tương tác với các chất có chứa

nhóm -CH, -CH;, -CH; (thành phần metylen) đã được họat hóa, tạo ra liên kết

Trang 34

Thật ra phản ứng trên cũng phải qua hai giai đoạn cộng andol tiếp sau là

giai đoạn tách phân tử nước tạo thành nối đôi :

Phản ứng này gọi là phản ứng Maicaơn.

Người ta thấy rằng phản ứng Maiaơn xảy ra qua các giai đoạn andol hóa,

crôtôn hóa và sau cùng là cộng một phân tử hợp phần metylen vào sản phẩm

của sự ngưng tụ crôtôn :

Trong ba sơ đổ ngưng tụ, phổ biến là ngưng tu andol hóa va croton hóa;

loại ngưng tụ ba phân tử tương đối ít gặp hơn Phản ứng ngưng tụ của anđehit

và xeton tiến hành nhờ xúc tác axit hoặc xúc tác bazơ Phản ứng ngưng tụ rất

đa dạng , điều kiện tiến hành phản ứng rất khác nhau Tùy theo các chất tham

gia phản ứng , người ta có thể dùng xúc tác là các bazơ mạnh như NaOH, KOH,

hoặc các bazơ yếu như natri cacbonnat , natri bicacbonat , amin , đôi khi có thể

dùng natri metylat hoặc etylat trong rượu Trong một số trường hợp , người ta

ding các halogenua kim loại (như ZnCl, , AICI, , CaCl, ) có đặc tính axit,

hoặc tạo ra phức axit, thí dụ như:

ZnCl; +HạO => [ZnCl,OH] H,0°

GVHD: LE VAN DANG SVTH: DO THI PHUGNG

32

Trang 35

1.2.2- Phản ứng aldol hóa

Khi có mặt một lượng nhỏ chất kiểm làm xúc tác , hai phân tử anđchit

axetic sé tác dụng với nhau tạo thành andchit B-hidroxibutyric , tức andol :

Hy? a ou?

CHy-C=0 + H-CH;CH=0 === CHy;CH-CHy-CH=0

4 TTT TT TTT h ÒH { ! |

Các anđehit có nguyên tử hiđro-anpha đối với nhóm cacbonyl, được

nhóm cacbonyl hoạt hóa, điều có khuynh hướng tham gia phản ứng ngưng tụ

andol hóa, andehit propionic ngưng tụ andol hóa tương tự như axetandehit :

Sự tạo thành cacbanion trung gian nói trên trong phản tng ngưng ty đã

được chứng minh bằng cách dùng đồng vị dotri Khi tiến hành ngưng tụ có mặt

của nước nặng D;O và ngừng phản ứng lai trước khi kết thúc, từ hỗn hợp phản

ứng có thể tách được hợp chất cacbonyl có chứa dotri ở vị trí a, tạo thành theo

Trang 36

Giai đọan thứ hai của phản ứng ngưng tụ andol hóa là sự tấn côngnucleophin của cacbanion vào nguyên tử cacbon của nhóm cacbonyÌ trong

Ngưng tu andol hóa cũng xảy ra giữa một anđehit với một xeton, hoặc

giữa hai xeton với nhau :

Thí dụ : Phản ứng giữa andehit với xeton :

CH;-CHzO + H-CH;-C—CH; =# CHạ-CH-CH;-C—CH;

anđehit axeton O OH OH re)

[1,7]

Thídu : Phản ứng giữa các xeton với nhau :

C=O +H-CH+C-CHy => C-CH>-C-CHy

CHy ụ Ba(OH)> CH//¿ ii lộ FOH Ô_ nạ

Trong phản ứng andol hóa giữa andehit và xeton, nếu xeton có hai vị trí

có khả năng phản ứng thì ta có thể thu được các sản phẩm andol hóa | lần hoặc

Trang 37

hai lần Nếu ta muốn điều chế ra sản phẩm cộng hợp 1 lần thì ta phải dùng

thành phần metylen với một lượng mol dư gấp 2 tới 3 lần Tuy nhiên ở các

andol hình thành từ các andehit thơm thi dễ dàng xảy ra sự đehiđrat hóa tiếp

theo vì có thể hình thành một hệ liên hợp giải tỏa rộng

v Xúc tác axit:

Vai trò của chất xúc tác axit là họat hóa nhóm cacbonyl của andehit và

enol hóa hợp phân metylen :

1,2.3- Phan ứng croton hóa:

Các sản phẩm ngưng tụ andol hóa thường chỉ bén vững ở nhiệt độ thấp

Chúng dé rang bj lọai trừ một phân tử nước từ nhóm OH ở vị trí B và nguyên tử

H ở vị trí œ đối với nhóm cacbonyl, tạo thành một liên kết đôi C=C, cho sản

phẩm là hợp chất cacbonyl-œ,B chưa no Phản ứng này gọi là sự croton hóa ,

được tiến hành khi đun nóng các chất andol hóa, hoặc khi có mặt xúc tác là axit

vô cơ hoặc bazo Ở phản ứng xúc tác bởi axit luôn xảy ra sự đehiđrat hóa tiếp

een RA mezuyl oxit

GVHD: LE VAN DANG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG

35

Trang 38

Do có hoạt độ cacbonyl thấp hơn, trong phản ứng ngưng tụ andol- crotol

hóa giữa một anđehit và một xeton, các xeton luôn luôn đóng vai trò là thành

phần metylen.

Các xeton không có H a hoạt động cũng không phản ứng với nhóm

metylen hoạt động, trong các trường hợp này phản ứng tự xảy ra giữa các thành

phần anđchit chiếm ưu thế.

~ Mội trường kiểm:

Người ta chứng minh rằng, sự đehiđrat hóa sản phẩm andol hóa (croton

hóa) không phải là qúa trình tách lọai tiến hành theo cơ chế E¿ một giai đọan

mà tiến hành theo cơ chế Elcb tạo ra xeton a,B không no hai giai đọan như sau

Do nguyên tử hiđro œ trong sản phẩm andol nằm ở vị trí giữa hai nhóm

hút electron là C=O va OH nên linh động hơn, có tính axit hơn so với trong

thành phần metylen ban đâu, do đó giai đoạn thứ nhất của sự tách loại nước

xảy ra với tốc độ nhanh - giai đoạn quyết định tốc độ quá trình phản ứng.

36

Tiêu đề	Tổng Hợp 5-Focmyl-8-Hidroxiquinolin Và 3-(8-Hidroxi-5-Quinolyl)-1-Phenyl Prop-2-En-1-On
Tác giả	Đỗ Thị Phương
Người hướng dẫn	Thầy Lê Văn Đăng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Hóa Học
Thể loại	luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	2003
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	95,03 MB

Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp 5-Focmyl-8-Hiroxiquinolin và 3-(8-Hiđroxi-5-Quinolyl)-1-Phenyl Prop-2-En-1-On

GVHD: LÊ VAN ĐĂNG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG

GVHD: LE VAN ĐĂNG SVTH: DO TH] PHUGNG