Xây dựng quá trình cô lập và làm sạch hiệu qua hơn li Thay thé các chất độc hại và đắt tiền bằng những chất an toàn và kinh tế hơn ï§Í Phát triển các quy trình phản ứng không dung môi ho
Trang 1= Se SK oe
BO GIAO DUC VA DAO TAO
TRUONG DAI HOC SU PHAM TP.HCM
KHOA LUAN TOT NGHIEP
CHUYEN NGANH HOA HUU CO Ụ
\
`
w
2(1H)-ON DUNG XUC TÁC FeCl;.6H,0 TAM TREN Ạ
CHAT MANG RAN MONTMORILLONITE KSF i
TRONG DIEU KIEN KHONG DUNG MOI
GVHD: ThS PHAM DUC DUNG SVTH : TA TH] THANH NGUYEN
Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 - 2013
Trang 2Lời cám ơn
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sựhướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thay cô, các anh chị, bạn bè và các em Với lòng kínhtrọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tất cả mọi người đã tạođiều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian qua
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS Phạm Đức Dũng, người thay đã hướng dẫn tận tình và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và
hoàn thành luận văn tốt nghiệp
Xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa, các phòng
ban quản lý phòng thí nghiệm Hóa học của Trường Dai Học Su Phạm Tp.HCM Tôi cũng
xin tỏ lòng biết ơn đến GS.TS Lê Ngọc Thạch Khoa Hóa bộ môn Hóa Hữu cơ, trường Đại
học Khoa học Tự nhiên TP.HCM, thay đã tạo điều kiện cho tôi được thực nghiệm ở phòng
thí nghiệm hóa hữu cơ trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM.
Ngoài ra xin chân thành cảm ơn đến các quý thay cô trong nhà trường, những người
đã trang bị kiến thức, day đỗ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt bốn năm học
Trang 3MỤC LỤC
Lời CAM ƠIH G0 Họ THỌ 00.0 00.988888598888588838884588898854.558888 2
Lỗi Rõ đẦU tcccc:ccctioct0i2120610022123250100162136653304066033303000303691233893680392968559625833593888383853382388233803333385 7 Chương Í TÔI QUA coctcci:oiiconc thcGtn02t01200210002160500310035061064601655266360330636586854663505365832836846856558 1
1.1 Phan img BIEINEllÌ.;;:;:::::::-:::::::.::::2::2222:2212232230222121316311635163553355263535563358353635E 2
1.1.1 RAINE ::iiccciiziisstisiiciiinsii300060102210231G031104113495560156313658566536381545550556813859583683855 2
1.1.1.1 Phan tng da 0000000 1 :iídádả 2
1.1.1.2 EBiniiie ĐH tồi 2u sen nen net ireititsrorssiesaipeiiisin2110000117165110511 2
1.1.2 CoGhe PHM sesccenonnsnninannnnnmnanannnennes 2
1.2 Ung dụng của một số dẫn xuất DHPMsÍ °°/#” 2-22 2222222222222 xxx 6
1.3 PGC CAC PHAN WMG cánsinosiiainiiioatiiiiiiitiisiii116131130114813843183585858353858183653683533538568 7
1.3.1 41711080 202 7
1.3.1.1 Phân biệt khoáng sét và đất SéL c2 22011211 H1 g0 0 11c re 7
1.3.1.2 iClunciislÌ- hoi: 6 isiccsccmnnancisisamnuimanansamaanien Vị1.3.1.2.1 TAM tr iN NT - L.-]ÃÄ 71.3.1.2.2 01 ng O ẽ 4dgégéœH5 81.3.1.3 a 10 444 -::IT 9
1.3.1.3.1 CC) ớớ.Aớ A6 Ẻ ah CC 9 1:3.1.3.2 Lộ i c6 0020620200200000000000200201002200927002.420000320033 502.0 9 13.1.4 \[0H4:119311(9)))1(4:HẢŸẢ 10
1.3.1.4.1 Lịch sử — Khái niệmiÍŸ 2 2-2222 2222232112 111112 211221122112211211 21171 ee 10
1.3.1.4.2 Co cau = Phan logit occ ccccccccccscssesssessessessvessvsssesseeseesscesveareaseesessessvansesaveavees 10 1.3.1.4.3 oe 10
304371 TínhclÁ4Av§tN,, ooaaaaeooooeoaannnnsninnnitiiiineiiisiitattiaaiaabie 10 1.3.1.4.3.2 — Tính chất hóa học -22-©2222EE2EEEEEEESEEE2EEE 1122112211212 ee-xrree 11
1.3.1.4.3.2.1 Tinh trao đổi pone cc ecccecceecceeceesseeeseesseesseseseessseseteneteneesacessensecenee ll
1.3.1.4.3.2.2 Khả năng hấp phụŸ”Ứ cccccccsccssesssessecseessessetssesssesseessecensceseeaseeenseetees ll
1.3.1.4.3.2.3 Tinh trương nở 8 ooo ccc ccssesssesssessvessevssveessnesvnsssenssens ess vnnsvannvtnavanananavensvnanes 121.3143.324 Khả năng xúc tác của MI sc cscsssscssssscssssssssnsosvosssossscsvncisossisasasessivaisvasies 121.3.1.4.4 ĐiciiDHGIIK SE ices cess 26622 0022100210011223:600212123200361001210023122421231332016300135655 12
1.3.2 0810/0222 13
Trang 4Chương 2 Thực nghiệm cành ng ng ng 011 eerse 14
2.1 Hóa chất và thiết bị, c2 122222222 t0 2111221111002110 T111 1111111111071117211 1100m1 l5
DI DIGI UI 0000666165116 606675565 70501012310051105211621.223103510251009217129212363002510021019710300610319561266123 15
BW DW cc 62006 1162100221222212201001300550036210621922271210121195211303321364120820382001210161912111121112319223220055 152.2 Điều chế xúc TAC Looe eee eeccecccsececssessesseesessessssesseesvesevsteasesvestestesesevassacesvenseatescesveaseeceneenteerene 15
2.3 Điều chế piri MAA ooo eee ecceccceeceeseeescssvessecseessessesseesvsssessessssssessvesersseesesaesseesseaseeseeeeeees 15
2.4 Quá trình tối WU hóÓa ¿22-2 s22 S122219221222121111111 111211171117 117 112 11721121121 2E e l68/5IIT0nPIRODI60010010(S0802 eee l6
St: 3 ñp:inliiSiniPHDTNH-:sisss::26:3246022002200521092423232323536218123353038360393612108244EE)01288841532333624382884300830833 l6
bwosg3 Kết quả và Giáo lNÑRosneneskeniinioniniiioiiiobiioiiiiit0001000100018 6186 17
3.) Mục dich va pham VìnghiÊn COU: icisccisssccscssssssscsssesssasssacssaatsasssaanesaaseaszssasaasssacasaarseasies 18
3.2 Quy trình tông hops c.ccccseessecssecseecessessecssecsssssesesesecsnessscsveessesecssessnesuecaeescesncesnessesneeeseess 18
3:3' Thi ưu tí lệ xúc the FECL GH sO VAI KSF scsssccissosississssseosivssssosssosssoossssieessiasosvsssssssvoossoonice 18
3/1170ii0u(0ảni0HEINNL si ances cvs ans sannesszsasassaveacstesipeantesonsansaeusrasassanpsanneaianimueniooamsnatsiartes 18 3:4:I'Tấitfifốïi(BIBR ccc co can ng 20000401400016102010631083166634483460385E388E3386346334834403348383g023g0 18
3.4.2 Tôi ưu XÚC th occ eece esses csssesosneennesensessssessusesssesssuessssssnconssssnsessnesesusssusessusecouecssnecsneceses 193.4.3 Tôi ưu tỉ lệ các chất - ¿c5 s- 2t 21 22211 1721015112 1172 1171171015117 11 2101171121072 1x re 203.4.4 Tối ưu nhiệt độ (ch nnH1 21 1111 11 111111 111 TH 1n 1211 11111 111 1 g4 20
3.4.5 So sánh giữa các xúc tác khác nhau - HH Hàn HH HH tr 2
3:5iTông bgp:đ5B OAc casscinssccesseccassscsssccossisteasscassscossszrossssuasscooasisncasarosssstossibeasscassszoasarice 22
3.6 Dịnh danh sản phẩm 2 ©222222221922112211222112211222112221222117111 721122112111 211cc 23
3.7 co ga sổ 7a 45Ừ 26Chướng4 KMMKn: ĐỀSHÂt se jẽẽnesennneoeneiorrnnriooennornnnnmie 36
Tài liệu tham Khao - HH HT HH HH HH nàn n1 010488483108118581080110 38
Trang 5Danh mục bảng
Bang 1.1 So sánh sự khác nhau giữa đắt sét và khoáng sét 5-5555 c22cvsccvvccssccu 7
Bang 1.2 Thành phan hóa học của KSF và K0 - ác cc2ccc.tkrierkeerkeecreee 13
Bang 1.3 Hàm lượng các khoáng sét: - - -Ă Ăn HH HH HH Hi, 13
Bang 3.1 : Ket qua toi uu xtic na 18
Bang 3.2 Kết quả tối ưu hóa theo thời gian - 5222222 2222222232 11711 27322222121 sec 18 Bang 3.3 Kết quả tối ưu hóa theo khối lượng Xúc tắc -22¿225scccxccszzcsszc- 19 Bảng 3.4 Kết quả tối ưu hóa theo tỉ lệ tác chất - s52 22 22++E+sttxstzxszzxczrxee 20 Bang 3.5 Kết quả tối ưu hóa theo nhiệt độ - .25-cscccsecrsrrreecrreecrsee 21 Bang 53:6:.S0:86nhiKhả năng cña ROC RKC 3: -scsssssssssssesscasscsiscssssasansossascscasacsssssesessassassssisescnce 22 Bang 3.7: Kết qua tông hợp dẫn Xuat 0cceccsecsseesseessesssesssesssessvessveesseenvesneseneceseceneennes 22 Bang 3.8: Quy kết các mũi proton của chat A trong phô H'NMR 55- 25 Bảng 3.9: Quy kết các mũi phô C-NMR của Á 2050220220022 26 Bảng 3.10: Quy kết các mũi proton của chất B trong phd 'H-NMR -Ssc si 27 Bảng 3.11: Quy kết các mũi proton của chất C trong phô 'H-NMR - 29
Bảng 3.12: Quy kết các mũi proton của chất D trong phô 'H-NMR - 30
Bang 3.13: Quy kết các mũi proton của chat E trong phd 'H-NMR - - 31
Bảng 3.14: Quy kết các mũi proton của chat F trong phô ‘H-NMR - - 32
Bảng 3.15: Quy kết các mũi proton của chất G trong phô 'H-NMR - - 34 Bảng 3.16: Quy kết các mũi proton của chat H trong phô H-NMR -.-2- 35
Bảng 3.17: Độ dịch chuyên hóa học trong phô 'H-NMR của một số dẫn xuất của
5-Etoxycarbonyl-4-(pheny])-6-metyl-3,4-dihydropirimidin-2(1H)-on 2-5555 35
Danh mục hình
Hình 1.1: Các dạng trUfiE,EÏAH: ¡.ccccccccccccc c2 pen ben n0 6c t0022102201244244114263864112444445161158158683384188455 3
Hình 1.2: Sơ đồ cơ chế phản ứng theo Folk€rs 22 22-©cse+csetczxetcvxczreecrxecre 3 Hình 1.3: So đồ co chế phan ứng theo Sweet và Fissekis 2-2222 2222 cxzccxeccea 4
Hình 1.4: Sơ đồ phan ứng theo Atwal và O'Reilly -s-cccccveccvvrcrrrsrrrrrrrrrrrrcee 4
Hình 1.5: Sơ đồ cơ chế phản ứng theo Kapjpè -.2-22-2222222 222112112222 5
Trang 6Hình 1.6: Sự hình thành của 3,4-dihydropirimidinon qua 3-ureido-crotonate 5
Hình 1.7: So đồ sự hình thành của 3,4-dihydropirimidinone qua cơ chế iminium 5
Hình 1.8: Tam tứ diện của lớp khoáng Sét ccsccesccccsccssecssecsssessseessscsssessssesesssesseecesecssseen 8Hinh 1.9: Tam bat diện của một lớp khoáng sét - - Án, 8
Hình 1.10: Cơ cấu lớp V2 ccc cccecseecssesssesseesseesseesssesssessessuessuseessssneseneenneennsesncesscesseesneeseeess 9 Hình 1.11: Cơ cau lớp 2: l ¿2222222222323 2S392219221721172172117211721722122212222 122122 9
Hình 1.12: Mô hình cơ cầu không gian của MMT 2 22-222cv2cseccscrcsvrcssves 10Hình 3.1: Pho '!H-NMR của chất A S2 ST H12 1111211211121 11 1101011 11020112122 1e 24Hình 3.2: Phô !C-NMR của chất A 20 St 9211 518111021211 11021111 2122111121201 111 c2 25
Hình 3.3: Phô 'H-NMR của chất B 22 2 S3 15 E3 11 2121111121211 21121211 2122211121521 511 2 xxe2 27 Hình 3.4: Pho 'H-NMR của chất Co oocccccccccccscccseecssvsseesesvsueesesveueesssveueeseareuearesesavaneeseecaneavees 28 Hình 3.5: Phỏ "H-NMR của chat DD - 22223 SE E1 2151511121211 51121111 5122221121122 511 2s xe 20 Hình 3.6: Pho 'H-NMR của chất E 2 S2 SH SE 9H 9111511121111 11121811 1111111121002 211 210155 31
Hinh 3.7: Pho 'H-NMR cla ôn aa aa 32Hình 3.8: Pho ‘H-NMR của chất G oooo ccccccsscseccssscesesccsesecevssecusessesusevssessssncaseussncaseessseseens 33Hình 3.9: Phé "H-NMR của chất H ooo cccccccccsceocsscseeccsscsveecesecessssesessessessscsesessnceseseaneesens 34
Danh muc dé thj
Đồ thị 3.1 : DG thị tối kết qua ưu theo thời gian s2 2 2121112111 2111 1110112211 xe 19
Đồ thi 3.2 : Đô thị kết qua t6i ưu theo khối lượng xúc tác ¿- ¿©5222 20
Đồ thị 3.3: Đỗ thị kết quả tối ưu theo nhiệt độ 2222 ©2z+£z.£tzxrzxercxxeccvzee 21
Trang 7Lời mớ đầu
Một thé giới không hóa chất và không công nghiệp hóa học có lẽ sẽ ít bị ô nhiễm hon,
nhưng như thé cũng có nghĩa là một thé giới không thuốc men không ô -tô, xe đạp (do thiếu
xăng hoặc bánh xe ), không giấy cũng không mực, không vật liệu tông hợp tức là không điện thoại, không máy tính, cũng chăng phim ảnh (vì không có nhựa ) Danh sách sẽ còn tiếp tục kéo dài Vì vậy, đã từ khá lâu rồi, người ta nuôi tham vọng gìn giữ hoặc phát triển
những yếu tổ tích cực nhất của ngành hóa học trong khi tìm cách giảm dân hoặc loại bỏ
những yếu tô “tiêu cực” của nó Theo phương hướng đó, vào cuối những năm chín mươi,
nhà hóa học Mỹ Paul Anastas đã đề xuất 12 nguyên tắc chính của công nghiệp hóa học
“xanh” green chemistry mà ngày nay được cả thé giới biết đến.
Ngày nay, hóa xúc tác là một lĩnh vực nghiên cứu day hứa hẹn, có tác dụng day nhanh tốc độ của các phản ứng hóa học kết quả là giảm được việc sinh ra những sản phầm phụ
không cân thiết hoặc giảm lượng chất thải độc hại, và nhờ vậy tiết kiệm được nguyên liệu
va năng lượng Chang hạn sự phan tách các chất thải hiện đã được thực hiện dé dang bằng
cách dùng carbon dioxit siêu tới han, các dung môi hữu cơ độc hại dễ bay hơi nay đã được
thay thể bằng các dung môi là chất lỏng ion khó bay hơi cùng với việc đưa vào sử dụng các tác nhân và xúc tác dị thé dé tránh việc sử dụng các quá trình hòa tan vốn độc hại, gây khó khăn cho việc tách và tinh chế Thập niên 90 của thé kỷ trước là thời điểm các nghiên cứu
về việc phát trién các quy trình thân thiện với môi trường thay cho việc sử dung các hóa
chất độc hại từ đó đã làm xuất hiện một khái niệm mới là hóa học xanh
Những nỗ lực dé thực hiện mục tiêu sản xuất hóa chất thân thiện môi trường đang
được thực hiện ở các giai đoạn khác nhau của chuỗi phản ứng trong tông hợp ở phòng thí
nghiệm hoặc trong sản xuất công nghiệp như:
I8 Thực hiện phản ứng ở các điều kiện dễ đàng hơn, tránh sử dụng acid hoặc baz mạnh và môi trường ăn mòn khác, giảm nhiệt độ và áp suất của phản ứng
jl! Giảm bớt các bước trong chuỗi phản ứng
1#! Xây dựng quá trình cô lập và làm sạch hiệu qua hơn
li Thay thé các chất độc hại và đắt tiền bằng những chất an toàn và kinh tế hơn ï§Í Phát triển các quy trình phản ứng không dung môi hoặc giảm thiểu việc sử dụng
dung môi hay sử dụng những dung môi có thé thu hỏi với chi phí thấp
Phan ứng tông hợp đa thành phan trong điều kiện không dung môi sử dụng xúc tác ran
là một quy trình tông hợp hữu cơ được quan tâm nhiều nhất hiện nay do nó thỏa mãn được
những yêu cầu của một mô hình tông hợp hiện đại như đã nêu ở trên Sự thay thế những xúc
Trang 8tác thông thường bằng xúc tác rắn góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường và chi phí phản
ứng do giá thành rẻ, dé sử dụng và thu hồi, sản phẩm có hiệu suất và độ chọn lọc cao
Đề tài này nghiên cứu những đặc điểm cơ cau cũng như những đặc tính hóa lý của
montmorillonite, từ đó nghiên cứu kha năng xúc tác của khoáng sét montmorillonite KSF
trong phan ứng tong hợp đa thành phan Biginelli tong hợp 3.4-Dihydropirimidin-2-(1H)-on
(DHPMs) trong môi trường không dung môi
(Š-Etoxycarbonyl-4-(phenyl)-6-metyl-3,4-dihydropirimidin-2(1H)-on).
Do đó, chúng tôi chon dé tài: “Tong hợp dẫn xuất 3,4-dihidropirimidin-2(1H)-on dùng
xúc tác FeCl;.6HO tâm trên chất mang rắn montmorillonite KSF trong điều kiện không dung môi” nhằm tông hợp và tôi ưu hóa nó dé đạt được hiệu suất cao nhất
Trang 9Chương 1
Tổng quan
Trang 1011 Phản ứng Biginelli
1.1.1 Khái niệm
1.1.1.1 Phản ứng đa thành phần”
Phan ứng đa thành phan (multi-component reaction, MCR) là một phản ứng hóa học
có từ 3 tác chất trở lên cùng tham gia trong một quá trình (one-pot operation) gồm nhiềugiai đoạn dé tạo thành sản phẩm chứa đựng hau hết các nguyên tử của các nguyên liệu banđầu
Phản ứng đa thành phần có khả năng tạo thành các phân tử phức tạp với sự đơn giản
và ngắn gọn nhất Một lợi ích điển hình của phản ứng này là đễ dàng thu được sản phẩm
tinh khiết, vì hau hết tác chất ban đầu đều được kết hợp tạo thành sản phẩm cuối
1.1.1.2 Phản ứng Biginellf”?
Năm 1893, nhà hóa học người Ý Pietro Biginelli báo cáo về phan ứng ngưng tụ vòngcyclo trên xúc tác axit của một aldehid, một f-cetoester, và ure (hoặc thioure) Hơn một the
ky trước, Biginelli dy đoán kha năng tông hợp các phan ứng đa thành bằng cách kết hợp các
chất phản ứng của hai phản ứng khác nhau có một thành phần chung, kết quả của phản ứng
ba thành phan là một sản phẩm mới đã được hình thành như các dẫn xuất của
3.4-dihydropirimidin-2 (1/7)-on, (DHPM).
Phan ứng Biginelli là phan ứng đa thành phan tạo ra 3.4-dihydropirimidin-2 (1H)-on
từ etyl acetoacetat, aldehid aryl (như benzaldehid), va ure.
1.1.2 Co chế phản ứng:”
Như một sự tò mò của các nhà hóa học sau khi phát hiện hoặc quan sát của một phản
ứng bình thường, đã có các nghiên cứu dé tìm ra con đường dự kiến tiếp theo là một số khả
năng có thê xảy ra của phản ứng Khi phản ứng Biginelli có liên quan đến việc ngưng tụ của ba thành phan aldehid, hợp chất 1,3-carbonyl và (thio) ure, là các chất chính của phản ứng có thê được đi theo những cách sau:
®& Ngưng tụ của aldehid với hợp chất 1,3-carbonyl thông qua ngưng tụ
aldol, tiếp theo bị tan công bởi nucleophin của phân tử ure ,
®& Ngưng tu của aldchid với hợp chất 13-carbonyl thông qua thé Knoevenagel tiếp đó là cộng nucleophin của ure
s4“ Ngưng tụ của aldehid với phân tử ure (thông qua N-benzyliden-ure) và
sau đó cộng nucleophin của hợp chất 1,3-carbonyl.
Trang 11+ Ngưng tụ của aldehid với hai phân tử ure (thông qua N,
N-benzylidenbisure) và sau đó cộng nucleophin của hợp chất 1.3-carbonyl.
* Ngưng tụ nucleophin của ure trên hợp chất 1,carbony (thông qua
3-ureido-crotonate) và sau đó nucleophin tấn công một lan nữa để ngưng tụ với
aldehid
Nỗ lực đầu tiên được thực hiện để hiéu được con đường đúng của phan ứng này là bởi Folkers và các cộng sự trong năm 1933 Trong điều kiện có tính axit có thé chứng minh sự tôn tại của trung gian 1,1 - (phenylmetanediyl) diure 1 để chuyển đổi thành sản phẩm cuối
cùng hợp chất Biginelli, họ đề xuất các trang thái LỆ gian 2 và 3
O
HạN me
1
Hinh 1.1: Cac dang trung gian
Các trang thái trung gian được đề xuất bởi Folkers and Johnson.
Cơ chế được đẻ ra năm 1933 bởi Folkers and Johnson!!!
Hình 1.2: Sơ đồ cơ chế phản ứng theo Folkers
Tiếp đến là sự nghiên cứu của Sweet và Fissekis năm 1973”! qua carbenium
lon trung gian
Trang 12Hình 1.3: Sơ đỗ cơ chế phan ứng theo Sweet va Fissekis
Atwal va O'Reilly (dé nghị một quá trình hai bước) năm 1987: Atwal và các cộng sự,
đã đưa ra một đề nghị để khắc phục khó khăn làm cho hiệu suất kém của các hợp chất
Biginelli điển hình chủ yếu là trong trường hợp của aldehyt béo và aldehyt có nhóm carbonyl bị can trở bởi nhóm thé ortho Phương pháp mới này có hai bước: bước đầu tiên
quan tâm đến tông hợp riêng biệt của hợp chất carbonyl không bão hòa 2 qua ngưng tụ
Knoevenagel và bước thứ hai liên quan đến việc baz làm xúc tác được thêm vào phản ứng
the của ure.
Hình 1.4: Sơ đồ phản ứng theo Atwal và O'Reilly
Gan đây nhất là sự dé xuất của Kappe năm 1997!
Trang 13Hình 1.5: Sơ đồ cơ chế phan ứng theo Kappe
Cepanec (2007): Sử dụng triclorua antimon, xúc tác axit Lewis theo cơ chế chất phản
ứng điền hình là trên thực tế nghiên cứu thay vì nó đã được tìm thấy theo những điều kiện
trước đây dé thu được 10 và hình thành iminium không giống như đề xuất của Kappe, được
trình bày dưới đây:
Hình 1.6: Sự hình thành của 3,4-dihydropirimidinon qua 3-ureido-crotonate.
De Souza (2009): Trong điều kiện có tính axit (sử dụng acid formic), bằng thựcnghiệm và lý thuyết họ đưa ra cơ chế phản ứng ủng hộ đề nghị của Folkers và Johnson, đó
là sự hình thành N, N-benzyliđenbisure Họ đã xem xét con đường phản ứng bằng cách sửdụng truyền phô trực tiếp electrospray khối lượng ion hóa (ESI-MS) và mật độ lý thuyết
chức năng (DFT) Bằng cách nay, họ đã chứng minh sự hình thành của 1 với các dau vết của
trung gian 2 và 3 Vì vậy, một nghiên cứu của nhóm Boumoud cũng báo cáo điều tra của họbằng cách sử dụng chất xúc tác niken (II) nitrat hexahydrate và họ kết luận ủng hộ cơ chế
Trang 141.2 Ung dụng của một số dẫn xuất DHPMý?°
Trong những năm 1980, khi đại dich HIV / AIDS đã bat đầu, bệnh nhân hiểm khi sốnglâu hơn hơn một vài năm Nhưng ngày nay, những người bị nhiễm HIV có cuộc sống lâu
hon va khỏe mạnh Lý đo chính là có rat nhiều loại thuốc hiệu qua dé chóng lại nhiễm trùng.
Hau hết các loại thuốc rơi vao một trong ba loại sau đây: chất ức chế sao chép ngược (RT)
can trở quá trình sinh sản của virut, thuộc ức chế protease cản trở virut HIV lây nhiễm và
chất ức chế virut dung hợp ngăn chặn virut xâm nhập vào các tế bào của cơ thê Những loại
thuốc này không có tác dụng chữa HIV/AIDS nhưng giúp người bệnh ngăn chặn sự phát
triển của virut và kéo đài tuôi thọ hơn so với những người mắc HIV mà không dùng thuốc
“Nhiều nghiên cứu cho thấy 3,4-dihydropirimidin-2(1H)-on (DHPM) có thé ức chế đáng kẻ
sự sao chép HIV-1 với độ an toàn cao.
Ngoài ra, DHPM và các dẫn xuất của nó đóng vai trò quan trong trong cơ thé người
DHPM có cấu trúc là một loạt các hợp chất thiên nhiên (axit nucleic, vitamin B1), tong hợp
các loại thuốc hóa trị liệu (florouracil)
Một số dẫn xuất của pirimidin có giá trị trong dược liệu như :
& Monastrol là một phát hiện mới nó có khả năng chống ung thư
Trang 1513 Xúc tác phản ứng
1.3.1 Khoáng sét:°?
1.3.1.1 Phân biệt khoáng sét và đất sét
Georgius Agricola (1494-1555), người sáng lập ra bộ môn địa chat học là người đầu tiên định nghĩa đất sét Sau đó, hội đồng danh pháp Joint Nomenclature Committees, JNCs)
của Hiệp hội quốc tế nghiên cứu về đất sét (Association Internationale pour I'Etude des
Argiles, AIPEA) và Hội khoáng sét (Clay Minerals Society, CMS) đã bố sung hoàn chỉnh
định nghĩa tren JNCs định nghĩa khoảng sét là những philosilicat, có tính dẻo và trở nên
cứng khi khô hay bị nung nóng Các khoáng sét có nguồn góc từ tự nhiên hoặc tông hợp.
Dat sét là vật liệu có sẵn trong tự nhiên tạo thành từ những khoáng mịn Thành phan chính của đất sét là các loại khoáng sét thuộc nhóm philosilicat Do đó đất sét cũng có tính
deo và trở nên cứng khi khô hay bị nung nóng.
Bang 1.1 So sánh sự khác nhau giữa đất sét và khoáng sét
Dat sét Khoáng sét
Nguồn gốc tự nhiên Nguồn gốc tự nhiên hay tong hợp
Philosilicat là thành phân chính La những philosilicat
Có tinh deo Có tính dẻo Cứng khi khô hay bị nung nóng Cứng khi khô hay bị nung nóng
1.3.1.2 Cơ cau của khoáng sét”?
Khoáng sét được hình thành trong tự nhiên do sự phong hóa hóa học các loại đá chứa
silicate dưới tác động của acid carbonic hoặc do các hoạt động thủy nhiệt Nó là hỗn hợp
bao gồm Al,O,x, SiO¿, HO và một số oxid của kim loại kiểm, kiểm thỏ, sắt, mangan, kẽm Phan lớn, khoáng sét thường gặp dưới dang tập hợp hat mịn Khi hap phụ nước,
chúng trở thành vật liệu với độ dẻo thay đôi.
1.3.1.2.1 Tấm tứ diện
Mỗi tứ điện chứa một cation T liên kết với bốn nguyên tử oxigen, và liên kết với các tứ
diện kế cận bang ba oxigen đáy (O,, the basal oxigen atom) tạo thành một mô hình mang lưới vòng sáu cạnh hai chiều vô tận Cation tứ điện thường là Si**, AI” và Fe”.
Trang 16Hình 1.8: Tam tứ diện của lớp khoáng sét
(a) : Tứ điện [TO4]; (b) : Tam tứ điện (T)
O, và O, lần lượt là oxigen định và oxigen đáy
1.3.1.2.2 Tam bát diện
Mỗi bát diện chứa một cation T liên kết với sáu nhóm hidroxil Trong tắm bát diện, sự liên kết giữa mỗi bát điện O và các bát điện kế cận là bởi các cạnh trải rộng theo hai chiều trong mặt phẳng.
Cation bát điện thường là AI*, Fe**, Mẹ?" và Fe" Ngoài ra còn có một số ion khác
như Li*, Mn**, Co”*, Ni”, Cu”*, Zn**, V”*, Cr” và Ti”,
Nguyên tử oxigen tự do ở mỗi tứ điện (O,, the tetrahedral apical oxigen atom) trong
tam tứ điện cùng hướng vẻ một phía so với tam và liên kết với các tâm bát diện tạo thành
mặt phăng chứa O.„ (Once = OH, F, Cl, O) One là anion của tam bát diện, nằm ở trung tâm
của vòng sáu tứ diện va không liên kết với tắm tử điện, nguyên tử oxigen này liên kết vớinguyên tử hidrogen tạo thành nhóm -OH trong cơ cấu của đất sét Bát diện có hai dạng hình
học khác nhau phụ thuộc vào vị trí nhóm -OH : định hướng cis (2 O.„ nằm cùng phía) va
trans (2 nhóm O,,, nam khác phía).
Hình 1.9: Tam bát diện của một lớp khoáng sét
Trang 17(a): sự định hướng O,., (OH, F, Cl) trong cis-bat điện và trans-bat điện
(b): VỊ trí tâm cis và tâm trans trong tâm bát diện
O, và O, lần lượt là oxigen đỉnh va oxigen đáy1.3.1.3 Phân loại?”
Sự sắp xếp giữa tam tứ diện và tam bát diện thông qua các nguyên tử oxigen một cách
liên tục tạo nên mạng tinh thé của khoáng sét Có 2 kiểu sắp xếp chính;
1.3.1.3.1 Lớp 1:1
Cơ cấu của lớp 1:1 là sự sắp xếp trật tự tuần hoàn của một tắm bát điện và một tắm tứ
điện (TO) Trong cơ cấu của lớp 1:1, mỗi ô mang bao gồm 6 bát diện (4 bát điện định hướng
cis và 2 bát điện định hướng trans) và 4 tứ diện.
Qœ——
T—
Hình 1.10: Cơ cấu lớp 1:1
O: Cation bát diện: T: Cation tứ điện; O,: oxigen tại đỉnh tử diện
o,: oxigen tại đáy tứ điện; O,.,: tâm anion bát diện
1.3.1.3.2 Lớp 2:1
Cơ cau của lớp 2:1 bao gồm một tắm bát diện nằm giữa hai tắm tứ diện, mỗi ô mạng
bao gồm 6 bát điện và 8 tứ điện, 2⁄4 nhóm hidroxil của tam bát điện được thay thé bởi các
oxigen đỉnh của tắm tứ diện
Hình 1.11: Cơ câu lớp 2:1
O: Cation bát diện; T: Cation tứ diện; O,: oxigen tại đỉnh tứ diện o,: oxigen tại day tứ điện; O,,,: tâm anion bát diện
Trang 181.3.1.4 Montmorillonite
1.3.1.4.1 Lịch sử - Khái niệm?”
Montmorillonite (MMT) là một khoáng sét phyllosilicate rất mềm, là thành phần chínhcủa bentonite (khoảng 80-90 % theo khối lượng) - sản phẩm phong hóa tro núi lửa MMT
được phát hiện vào năm 1§47 tại Montmorillon trong tỉnh Vienne của Pháp, sau đó được
tim thấy ở nhiều nơi khác trên thé giới và được biết đến với các tên gọi khác nhau
1.3.1.4.2 Cơ cấu - Phân loai!”’
MMT thuộc nhóm smectite, có cơ cầu lớp 2:1 bao gồm hai tam tứ điện và một tam bát diện mỗi lớp có độ dày khoảng | nm và có thé mở rộng theo hai hướng khác nhau đến vài
trăm nm.
Cơ cấu của MMT được minh họa như sau:
Hình 1.12: Mô hình cơ cầu không gian của MMT13.1443 Tính chất
1.3.1.4.3.1 Tinh chất vật lý“
MMT là dang đơn khoáng, gần giống sáp nền, màu trắng, xám, vàng nhạt, nâu, nâu đỏ,
có thé màu xám xanh hoặc xanh lục khi sở cảm thấy nhờn và trơn.
Tỷ trọng MMT trong khoảng 2.2 - 2.6, độ cứng Mohs tương đối khoảng 1.5 Tốc độ
lắng đọng thắp, thường có hiện tượng kết bông khi gặp môi trường kiềm có độ pH cao hoặc
khi thay đôi môi trường nhanh chóng.
Trang 19MMT có diện tích bề mặt lớn, diện tích lớp cao, kích thước hạt rat mịn, độ đẻo cao và
có tính thắm ướt thấp.
1.3.1.4.3.2 Tinh chat hóa học
1.3.1.4.3.2.1 Tinh trao đôi ion???
[SiO] —jrrLAlSiØ„ÏŸ
Nguyên nhân tạo ra khả năng này là sự thay thé đồng hình Si** bằng AI” (Fe**) trong
mạng tứ diện và AI bởi Mg” (Fe*”) trong mang bat dién lam xuất hiện điện tích âm trong
cơ cấu Điện tích âm đó được trung hòa bởi các cation trao đôi giữa các lớp, thông thường làcác cation kiềm: K*, Na” và kiềm thé: Ca”, Ba”” Chính các điện tích sinh ra nảy làmthay đổi lực hút tĩnh điện giữa các lớp và ảnh hưởng nhiều đến khả năng xúc tác của MMT.Bằng cách thay thé các cation giữa các lớp bằng các cation khác có thé tạo ra nhiều loại
MMT khác nhau có tính chat phù hợp với yêu cầu sử dụng.
Kha năng trao đổi cation (Cation Exchange Capacity, CEC) của MMT thay đôi trong
một khoảng rộng từ 80-140 meq/100 g.
Kha năng trao đổi ion còn phụ thuộc vào hóa trị và bán kính của các cation trao đôi,
các cation có hóa trị nhỏ dé trao đôi hơn các cation có hóa trị lớn theo thứ tự MỸ > M** >MỶ* Với các cation có cùng hóa trị, bán kính càng nhỏ thì kha năng trao đổi cation càng lớn
theo thứ tự Li*> Na*> K*> Mg”*> Ca”*> Fe”'> AI”
1.3.1.4.3.2.2 Khả năng hấp phy”
Tính chất hấp phụ của MMT được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cơ cấu lớp củachúng Do MMT có cơ cấu tinh thê và độ phân tán cao nên có cơ cấu xốp phức tạp và bè
mặt riêng lớn Diện tích bề mặt của MMT gồm diện tích bé mặt ngoài và diện tích bề mặt
trong Diện tích bề mặt trong được xác định bởi bề mặt của khoảng không gian giữa các lớptrong cơ cau tinh thê Bé mặt ngoài phụ thuộc vao kích thước hạt
Sự hap phụ bê mặt trong của MMT có thê xảy ra với chất bị hap phụ là các ion vô cơ,
các chất hữu cơ ở dang ion hoặc chat hữu co phân cực Cac chất hữu cơ phân cực có kích
thước và khối lượng nhỏ bị hap phụ bằng cách tạo phức trực tiếp với các cation trao đôi nằm
ở lớp xen giữa (interlayer) hoặc liên kết với các cation đó qua liên kết với nước Nếu các
chất hữu cơ phân cực có kích thước và khôi lượng phân tử lớn chúng có thé kết hợp trực tiếp vào vị tri oxigen đáy (O,) của tứ điện trong mạng lưới tinh thẻ bằng lực van der Waals
hoặc nôi hidrogen.
Trang 20Sự hap phụ các chất hữu cơ không phân cực, các polymer và đặc biệt là vi khuẩn chỉ
xảy ra trên bề mặt ngoài của MMT
1.3.1.4.3.2.3 Tính trương nở”
Sự trương nở (swelling capacity) của MMT có thé xay ra đo sự hấp phụ nước hoặcdung môi hữu cơ phân cực vào giữa các tinh thé hoặc giữa các lớp trong tinh thẻ, hoặc tiếp
xúc trực tiếp với môi trường có áp suất hơi của chat lông cao, thậm chí có thẻ do sự thay thé
cation nhỏ ở lớp xen giữa bằng các cation hữu cơ lớn hơn Mỗi đạng trương nở khác nhau sẽ
có những quá trình khác nhau và chịu sự điều khién bởi các yêu tố khác nhau.
1.3.1.4.3.2.4 Kha năng xúc tác của MMT”!
MMT có tính chat cơ bản có thé ding làm xúc tác trong các phan ứng hữu cơ đó là độ
acid cao Nó có thê được xem là acid Lewis do sự thay thé đồng hình các ion Si** bằng ion
AI” ở tâm tứ điện và ion Mẹ”” thay thé ion AI” ở bát điện làm bề mặt của MMT mang điệntích âm Các ion thay thế AI”, Mg** có khả năng cho điện tử nếu tại đó điện tích âm của
chúng không được bù trừ bởi các ion đương Do vậy tâm acid Lewis được tạo thành từ ion
AI” và ion Mg** Trên bề mặt MMT tôn tại các nhóm hidroxil có khả năng nhường proton
dé hình thành trên be mặt MMT những tâm acid Bronsted.
1.3.1.4.4 — Đặc tính của KSE””
KSF vừa là chất mang vừa là chất xúc tác vì chính ban thân nó đã có tính axit
“ Thông số kỹ thuật của KSE:
Trang 21Bang 1.2 Thành phan hóa học của KSF và K10
10 Mat khi nung
-Mau / Khoáng sét | Kaolinite | Chlorite | [lite Smectite | Hlite-Smectite
00 | 43 |35 513
1.3.2 lon sat (III
Sat là một trong những yếu tố thường thấy trong các khoáng chất đất sét Như chúng
ta đều biết rằng sắt trong môi trường tự nhiên đóng vai trò trung tâm trong nhiều quá trìnhsinh học và hóa học Sắt hiện diện trong đất sét cũng đóng vai trò quan trọng là các điểm
hoạt động hoặc làm tăng kha năng phản ứng trên bề mặt của đất sét trong nhiều quá trình,
đặc biệt là quá trình oxi hóa khử va quang xúc tác (Cheng ct al, 2008).
Muối sắt III là trong các axit Lewis, là chất xúc tác rất tốt cho phản ứng Biginelli,được hap phụ trên bề mặt của KSF
Trang 22Chương 2
Thực nghiệm
Trang 23¢ Muối FeCl:.6H;O (Trung Quốc)
e Etanol (Trung Quốc)
e Cân điện tử Sartotius
e Máy khuấy từ điều nhiệt IKARET
e Máy hút chan không
e May đo nhiệt độ nóng chảy Buchi
e Máy đo NMR
2.2 Điều chế xúc tác
Trộn FeCl:.6H;O với KSF theo ti lệ khói lượng: 1:1, 1:2; 1:3, rồi đem hòa tan trong etanol dé muỗi FeCl;.6H;O có thé khuếch tán tốt hơn vào KSE Sau đó, đem cô quay và say khô ở 100°C thu được xúc tác hỗn hợp rồi thực hiện phản ứng ở điều kiện: thời gian 60 phút, khối lượng xúc tác 0,1g, tí lệ chất 1:1:1, nhiệt độ 100°C đẻ tim ra tí lệ xúc tác tốt nhất.
2.3 Điều chế pirimidin
Cho vào ống phản ứng 25 ml: 0,212g benzaldehid, 0,260g etil acetoacetat, 0,180g ure
và 01g xúc tác FeCl;.6H›O/KSEF (theo tỷ lệ khối lượng tối ưu) trong điều kiện không dung
Ù
môi, khuấy từ điều nhiệt trong 1h ở 100°C
Trang 24Sau khi phản ứng kết thúc, xử lý với etanol nóng để lọc bỏ xúc tác (vì sản phẩm tan tốt trong ctanol nóng) và kết tinh lại bằng etanol ở nhiệt độ phòng (làm lạnh khoảng 2h) lọc kết
tinh, cân sản phẩm và tính hiệu suất (sản phẩm có màu trắng)
2.4 Quá trình tối ưu hóa
* Điều kiện phản ứng ban đầu: 0.212g benzaldchid (ArCHO), 0.260g ctyl acetoacetat (EAA), 0,180g ure và 0,1g xúc tác FeClI:.6H;O/KES (theo tỷ lệ khối lượng 1:1),
khuấy từ điều nhiệt không dung môi
v Tôi ưu hóa thời gian:
Có định nhiệt độ phản ứng ở 100°C, khối lượng xúc tác 0,Ig, thời gian phản ứng được
thay đôi từ 30 phiit-180 phút.
v Tôi ưu hóa khối lượng xúc tác:
Cổ định nhiệt độ phan ứng ở 100°C, theo thời gian đã được tôi wu, thay đôi khối lượng
xúc tác cho phản ứng từ 0,058-0,58.
v Tôi ưu hóa tỷ lệ chất tham gia phản ứng:
Cô định nhiệt độ phản ứng ở 100°C, theo thời gian và khôi lượng đã được tôi ưu thay
đồi tỷ lệ mol của ure:EAA:benzandchit theo L:1:1, 1.5:1:1, 2:1:1, 2.5:1:1, 3:1:1, và 2:1:1.5
v Tôi ưu hóa nhiệt độ:
Thực hiện phản ứng theo các điều kiện đã được tối ưu và thay đổi nhiệt độ từ
70°C-120C.
Kiểm tra xúc tác: thực hiện phan ứng ở điều kiện tôi ưu với sự thay đổi xúc tác là
FeCl;.6H2O hoặc KSF và không có xúc tác.
Thử nghiệm tái sử dụng xúc tác: thực hiện ở điều kiện tối ưu với xúc tác đã thu hồi lần
1.
2.5 Tong hợp các dẫn suất
Thay đổi benzaldehid bằng các dẫn xuất metoxibenzaldehid, nitrobenzaldehid,
florobenzaldehid, clorobenzaldehid, bromobenzaldehid, 2-hydroxybenzaldehid,
4-metylbenzaldehid Áp dụng điều kiện đã tối ưu hóa ở trên dé xác định ảnh hưởng bởi các
nhóm thé
2.6 Xác định sản phẩm
Đo nhiệt độ nóng chảy, phô 'H-NMR, "C-NMR cúa sản phẩm
Trang 25Chương3 Kết
quả và thảo
luận
Trang 263.1 Mục đích và phạm vi nghiên cứu
Mục dich của dé tài là nghiên cứu phương pháp tông hợp 3,4-dihydropirimidin bằng
phản ứng đa thành phan Hantzsch Biginelli với xúc tác Fe;Cl.6H;O trên MMT KSE Sau
đó, dựa trên phương thức tốt nhất dé tiền hành tối ưu hóa phan ứng bằng cách khảo sát những yêu tô ảnh hưởng đến hiệu suất bao gồm: nhiệt độ phản ứng thời gian phản ứng tỉ
lệ giữa các tác chất và khối lượng xúc tác.
Bên cạnh đó, dựa trên đặc tính ưu việt của KSF là giá thành rẻ, dễ sử dụng dé xử lý và thu hỏi, chúng tôi nghiên cứu khả năng tái sử dụng xúc tác dé xanh hóa phản ứng một cách
3.3 Tối ưu tỉ lệ xúc tác FeCl;.6H;O và KSF
Tron FeCl;.6HạO với KSE theo tỉ lệ khối lượng: 1:1 1:2; 1:3 rồi thực hiện phản ứng
ở điều kiện: thời gian 60 phút, khối lượng xúc tác 0.1g, tỉ lệ chất 1:1:1, nhiệt độ 100°C
Bảng 3.1 : Kết quả tối ưu xúc tác
Vậy tỉ lệ giữa FeCl:.6H:O : KSF tốt nhất là 1 :1 Tôi sử dụng tỉ lệ này đề thực hiện
phản ứng.
3.4 Tối ưu sản phẩm
3.4.1 Tối ưu thời gian
Phản ứng được khảo sát ở điều kiện nhiệt độ 100°C, khói lượng xúc tác 0,1g, tỉ lệ
theo mmol của các chất 2: 1:3 là 1.5:1:1va thời gian phản ứng thay đôi
Bảng 3.2 Kết quả tối ưu hóa theo thời gian
Trang 27Thời gian phản ứng (phúU | Khôi lượng sản pham (g) | Hiệu suat (%)
120
85 80
Thoi gian (phut)
Đồ thi 3.1 : Đồ thị tối kết qua ưu theo thời gianThời gian để các tác chất tiếp xúc và phản ứng với nhau một cách hoàn toàn là canthiết vì nều thời gian ngắn quá các chất chưa kịp phản ứng hết, còn nếu thời gian quá đài sảnphẩm có thẻ bị phân hủy hay xảy ra phản ứng thuận nghịch trả lại tác chất ban đầu Quakháo sat, thời gian là 90 phút du đề phan ứng xảy ra hoàn toàn và đạt hiệu suất cao
3.4.2 Tối ưu xúc tác
Thực hiện phản ứng ở thời gian tối ưu là 90 phút và khảo sát ở nhiệt độ 100°C, tỉ lệ
theo mmol của các chất 2:1:3 là 1.5:1:1 và khối lượng xúc tác thay đổi
Bảng 3.3 Kết quả tôi ưu hóa theo khôi lượng xúc tác
Khôi lượng xúc tác (g) | Khôi lượng sản pham (g) - Hiệu suất (%)
0,38 73
ma 0.43 83
Trang 28Đồ thị 3.2 : Đồ thị kết quả tối ưu theo khối lượng xúc tác
Lí do là khi có quá nhiều xúc tác sẽ làm hỗn hợp phản ứng quá đặc sệt, làm giảm khảnăng kết hợp giữa các phân tử tác chất cũng như giám khả năng tạo thành san phẩm chính,dẫn đến làm giảm hiệu suất của phản ứng
Mặt khác khi lượng xúc tác quá ít thì không đủ để xúc tác cho phản ứng nên hiệu suất
thu được cũng không cao.
3.4.3 Tối ưu tỉ lệ các chất
Thực hiện phan ứng ở thời gian tối ưu là 90 phút, khối lượng xúc tác là 0,1g và khảo
sát ở nhiệt độ 100°C, tỉ lệ theo mmol của các chất 2:1:3 thay đôi.
Bảng 3.4 Kết quả tối ưu hóa theo tỉ lệ tác chất
Tí lệ chat 2:1:3 | Khoi lượng san phẩm (g) | Hiệu suất (%)_
1:1:1 0.346 67
0.43 83 0,49 94 0.42 81
0,415 80 0.424 82
Theo như khảo sát trên thì kết quả này phù hợp với cơ chế ma Folkers and Johnson đề
ra, Ông đoán chất trung gian đầu tiên là bisure là sản phẩm của benzaldehid và ure
Vậy tỉ lệ giữa các chat phù hợp nhất là 2:1:1
3.4.4 Tối ưu nhiệt độ
Thực hiện phản ứng ở thời gian tối ưu là 90 phút, khối lượng xúc tác là 0,1g, tỉ lệ
chat 2:1:3 là 2:1:1 và khảo sát ở nhiệt độ thay đôi.
Trang 29E—100 0,49
60 80 100 120 140
Nhiệt độ °C)
Đồ thị 3.3: Đỗ thị kết quả tối ưu theo nhiệt độ
Khi tăng nhiệt độ thì diện tích bề mặt riêng của KSF cũng tăng giúp giải phóng ion
Fe`” đông thời cũng giải phóng ion H* làm cho khả năng của xúc tác tăng lên Nhưng khi
nhiệt độ tăng lên khá cao làm bào mòn các vi mao quan, làm cho những vi mao quan gần ke
kết hợp với nhau thành mao quán chuyên tiếp Chính hiện tượng này làm cho bẻ mặt riênggiảm khi nhiệt độ quá cao dẫn đến các ion trên KSF khó tham gia phản ứng làm hiệu suất
giảm.
Qua quá trình khảo sát tôi chọn nhiệt độ tối ưu là 100°C
Sau quá trình tối ưu hóa điều kiện phản ứng tôi được kết quả:
© Thời gian tối ưu: 90 phút
¢ - Nhiệt độ tối ưu: 100°C
© Khôi lượng xúc tác tối ưu: 0.1g
© Ti lệ chất tối ưu 2:1:3 là 2:1:1
Trang 30Xét về kha năng xúc tác thi khi hoạt động riêng lẻ kha năng tăng hoạt tính của hai xúc
tác này gần như tương đương vì cả Fe** và KSF đều có tính axit yêu mà môi trường axit yếu
lại phù hợp với phản ứng Biginelli.
3.5 Tổng hợp dẫn xuất
Thực hiện phản ứng ở điều kiện: thời gian 90 phút, nhiệt độ 100°C, khối lượng xúc tác0.1g, với tỉ lệ chất 2:1:1 Thay benzaldehit lần lượt bằng các dẫn xuất 4-metoxibenzaldehid,
4-nitrobenzaldchid, 4-florobenzaldchid, 4-clorobenzaldchid, 4-bromobenzaldchid,
2-hydroxybenzaldehid, 4-metylbenzaldehid, thu được kết quả trong bảng 3.6.
Với mỗi loại xúc tác khác nhau thì ảnh hưởng khác nhau đến phản ứng, với khảo sát
các nhóm thé trên benzaldehid thì dù là nhóm thé đây điện tử hay rút điện tử thì đều làm cho
hiệu suất của phan ứng giảm Vậy với xúc tác FeCl;.6H,O/ KSE, các nhóm thế trên
benzaldehid không khả quan, kết quả thu được trong bảng 3.6 cho thay nhóm thé là nhómđây điện tử hay rút điện tử thì không ảnh hưởng đến phản ứng (hiệu suất thu được xấp xỉ
nhau).
Bảng 3.7: Kết quả tông hợp dẫn xuất
| gcc [a] REST | RE
Trang 32Lam tại một điều kiện bat kì, thu được sản phẩm kết tinh lại thật sạch rồi đem đi đo
nhiệt độ nóng cháy, pho 'H-NMR, “C-NMR Kết quả thu được :
trường thấp
Tín hiệu tại ð=2.25ppm có dang singlet (cường độ tương đối bằng 3) được quy kết cho
nhóm metyl H do nó không có sự ghép spin-spin giữa các proton
Tín hiệu ở =5.15ppm có dang singlet được quy kết cho HỶ, nó có độ dịch chuyển cao
vì nhóm CH có liên kết với nhân thơm và NH làm 6 dịch chuyên về trường thấp.
Trên phổ còn thé hiện cụm tín hiệu có d=7.22-7.34ppm được quy kết cho nhân thom,
do các proton(H”", H'9 và (H, H“) là tương đương với nhau nên các tín hiệu sẽ có cường
độ tương đối bằng 2 còn lại là của HỶ” Có 2 tín hiệu ở 7.32ppm(ddd) và 7.24ppm(m): do
(H* ,HỶ") có tương tác spin-spin với (H?, H9 nên tại tín hiệu 7.32ppm có J= 7.5Hz có dangtriplet (ở vị trí mera bị che chắn ít hơn nên 6 dịch chuyên về trường thấp hơn) (HP H“) và
Trang 33HTM ở vị trí ortho và para bị che chắn mạnh hơn nên ở địch chuyền về trường cao hơn vàđược quy kết tại tín hiệu 7.24ppm có J=7.5Hz
Bảng 3.8: Quy kết các mũi proton của chat A trong phô HNMR
Nhóm carbonyl (CO) có tín hiệu đặc trưng tại 152.24ppm được quy kết cho C* và
nhóm este (CO) có tín hiệu tại 165.46ppm được quy kết cho C”", Nguyên tử carbon ớ nhóm
~CH, (C*) liên kết với nhóm CH) ở nhóm etoxy có độ dịch chuyên hóa học ở 14.19ppmcòn nguyên tử carbon ở nhóm CH, (C”) gắn trực tiếp vào nguyên tử O nên tín hiệu của
Trang 34carbon này xuất hiện ở vùng trường thấp, có độ dịch chuyển hóa học tại 59.29ppm Tín hiệu5=148.44ppm được quy kết cho C° vì có sự chắn không đăng hướng của nỗi đôi và sự rút
điện tử của nguyên tử N được gắn trực tiếp vào C° làm cho độ dịch chuyền hóa học của C°
đời về vùng trường thấp
Còn lại nhóm CH; (CTM) gắn với nối đôi và chịu sự rút electron của nguyên tử N làm
nó có ở dich chuyên về trường thấp hon một chút nên có tín hiệu tại 17.89ppm.
Hai tín hiệu tại 54.11 ppm, 99.43ppm được quy kết cho C* và CŸ, CỶ là carbon alcen nên có độ dịch chuyển hóa học ở trường thấp hơn, do đó, tín hiệu 6=99.43ppm được quy kết
cho C* còn lại tín hiệu ỏ=54.IIppm được quy kết cho CÝ, sở di carbon nảy có ở cao vì gắn
_ CC, | 126.36 127.11
£ 99.43 100.13
165.46 166.20
59,29 60.04 14.19 14.94 148.44 149,22 17.89
3.7 Giải phô của các dẫn xuất:
#4 5-(Etoxycarbony])-4-(4-metoxypheny])-6-methyl-3,4-dihydropirimidin-2(1H)-on
(B)
Trang 35Hình 3.3: Pho 'H-NMR của chất B
Về cơ bản thì các proton vòng pirimidin, nhóm CH; và nhóm etyl tương tự như phô
H-NMR của chat A, chỉ có vòng thom là khác biệt vì có nhóm thé ở vị trí para.Tin hiệu
9.12ppm và 7.65ppm dang singlet được quy kết cho NH, tín hiệu 1.09ppm dang triplet cóJ=7Hz được quy kết cho HTM, tín hiệu tại 3.97ppm dang quartet có J=7Hz được quy kết cho
H5b, tín hiệu 2.23 dang sigfer được quy kết cho HTM và tai mũi 5.09ppm dạng doublet có
J=3.5Hz được quy kết cho HỶ còn tín hiệu tại 3.71 dang singlet được quy kết cho proton trên
nhóm thé metoxy vì nguyên tử O rút diện tử làm cho proton này có độ dịch chuyên hóa học
về trường thấp hơn.
Tín hiệu trong vùng từ 6.86-7.16ppm là các proton của nhân thom, do có nhóm thé
OCH, ở vị trí para nên các H*, H* là tương đương và HH tương đương Nhóm OCH,
là nhóm gây hiệu ứng cho điện tử cộng hưởng vào vòng làm cho các proton ở vị trí ørtho
và para bị chắn nhiều hon so với các proton ở vị trí meta nên cho mũi ở vùng trường cao
hơn Do đó, các proton H*”, H” có độ dịch chuyển hóa học cao hơn các proton H", H, Tín
hiệu tại 6.87ppm được quy kết cho H“, H“ có J=9.5Hz; tín hiệu tại 7.14ppm được quy kết
cho H”, H” có 1=9.5Hz
Bang 3.10: Quy kết các mũi proton của chất B trong phô 'H-NMR
ð (ppm) tham khảo
Trang 362.24(s) 6.88(d) 7.15(d)
Tương tự như các phô trên, chỉ có các proton trên nhóm pheny! là có sự thay đôi đáng
kế vì có nhóm thé NO; ở vị trí para Tín hiệu tại 7.87ppm và 9.33ppm dang singler được
quy kết cho proton NH, , tín hiệu 1.09ppm dang triplet có J=7Hz được quy kết cho H, tín
hiệu tại 3.99ppm dạng quartet có J=7Hz được quy kết cho HỶ, tín hiệu 2.27 dang singlet
được quy kết cho HTM và tại mũi 5.28ppm dang singlet được quy kết cho HỂ
Các tín hiệu tại 7.5IÍppm dang doublet có J=8Hz và tại 8.2lppm dạng doublet có
J=§Hz được quy kết cho các proton của nhân thơm Do có nhóm thé NO; ở vị trí para nên
các H*, H“ là tương đương và H°.HÊ tương đương Nhóm NO; là nhóm gây hiệu ứng rút
điện tử cộng hưởng vào vòng làm cho các proton ở vị trí ertho bị giảm chắn nhiều hơn so
với các proton ở vị trí meta và para nên cho mũi ở vùng trường thấp hon Do đó các proton
H°, H" có độ dịch chuyển hóa học cao hơn các proton H*, H Tín hiệu tại 8.2 Ippm đượcquy kết cho H, HỶ* có J=9.5Hz; tín hiệu tại 7.5lppm được quy kết cho H, H* có
J=9.5Hz.
Trang 37Bang 3.11: Quy kết các mũi proton của chất C trong phố 'H-NMR
à (ppm) tham khảo
9.05(s) 7.69(s)
1.09() 1.11()
7.51(d) 7.51(d) 8.21(d) 8.16(d)
4
_5-(Etoxycarbonyl)-4-(2-hydroxyphenyl)-6-methyl-3,4-dihydropirimidin-2(1H)-on (D)
xuất hiện mũi khá phức tạp Vùng tín hiệu tử 7.17-7.22ppm có cường độ tương đổi bằng 3
dang multilet vừa có mũi nhọn vừa có mũi rộng và tù, cho thấy có nhiều loại proton cùngcho tại một tín hiệu Nên tại vùng tín hiệu này được quy kết cho proton NH có lẽ do ảnh
hưởng của nhóm OH làm mũi này chẻ đôi, và 2 proton của nhân thơm HTM, H” Cũng như
nhóm thé metoxyl nhóm OH cũng làm tăng điện tử tại vị trí orfhø và para so với nó, nên tại
vị trí meta proton này có độ dịch chuyển hóa học ve trường thấp (I=§.5Hz).
Trang 38Hai tín hiệu tại 6.78ppm và 6.9Ippm được quy kết cho 2 proton còn lại trên nhân thơm Tín hiệu tại 6.78ppm dang doublet có J =8.5Hz được quy kết cho H còn tín hiệu tại
6.91ppm được quy kết cho H* vì mũi này có dang triplet-doublet, J=8Hz
Đặc biệt trên phố H'-NMR không thé hiện tín hiệu ở khoảng trên 9ppm điều nàychứng tỏ proton của NH đã bị dịch chuyên về trường cao có thê là do ảnh hưởng của nhóm
OH Tín hiệu tại 7.59ppm dang singlet được quy kết cho NH, tín hiệu tại 1.24ppm dang
triplet có J=7.5Hz được quy kết cho HTM, và tại tín hiệu 4.18ppm dạng multilet có J=7.5Hz
được quy kết cho HỶ", tại tín hiệu 1.738ppm dang singlet được quy kết cho H®, tại tín biệu
4.48ppm dạng quartet có J=3Hz được quy kết cho H* còn mũi 3.25ppm dang singlet đượcquy kết cho proton nhóm OH
Bảng 3.12: Quy kết các mũi proton của chất D trong phô 'H-NMR
5.28(d) 5.26(d)
3.99(q) 3.97(q) 1.09(t) 1L.08(t)
* 5-(Etoxycarbonyl)-4-(4-metylphenyl)-6-methy]-3,4-dihydropirimidin-2(1H)-on
(E)
pewter
H ị Ÿ
Trang 39Hình 3.6: Phé 'H-NMR của chất E
Với dẫn xuất này có nhóm metyl thé trên vị trí para của nhóm phenyl nên các proton
này có mũi tín hiệu tương tự như chất A
Tín hiệu tại 7.56ppm và 9.14ppm được quy kết cho proton NH, tín hiệu 1.10ppm dang
triplet có J=7Hz được quy kết cho HTM, tín hiệu tại 3.98ppm dang quartet có J=7Hz được
quy kết cho HTM, tín hiệu 2.25 dang singlet được quy kết cho HTM và tại mũi 5.1 1ppm dang
doublet có J=3.5Hz được quy kết cho HỈTín hiệu tại 2.25ppm dạng singlet có cường độ
tương doi bằng 6 nên được quy kết cho proton H và proton của nhóm thế CH¡
Còn các proton của nhóm phenyl chỉ cho một tín hiệu tại 7.12ppm dang singlet do các proton nay tương đương.
Bảng 3.13: Quy kết các mũi proton của chất E trong phố 'H-NMR
#4
5-(Etoxycarbonyl)-4-(4-florophenyl)-6-metyl-3,4-dihydropirimidin-2(1H)-on
Trang 40114477 tỷ
SI trơn an roan —— —=
z2? u44 “ » un n%® 9% * , ‘ s
Hình 3.7: Pho ‘H-NMR của chat F
Các tín hiệu tương tự như các tín hiệu của chất A, chỉ có các proton trên nhóm
phenyl là có sự thay đôi vì có nhóm thể floro ở vị tri para Tín hiệu tại 7.73ppm và 9.20ppmdang singlet được quy kết cho proton NH, tín hiệu 1.09ppm dang triplet có J=7Hz được quy
kết cho HẾ, tín hiệu tại 3.98ppm dang multilet có =7Hz được quy kết cho HTM, tín hiệu
2.25 dang singlet được quy kết cho HTM và tại mũi 5.15ppm dạng doubler có J=3Hz đượcquy kết cho HỶ
Còn các tín hiệu ở vùng trên 7ppm được quy kết cho các proton của nhóm phenyl, do
nguyên tử F có độ âm điện lớn gây nên hiệu ứng cảm âm làm giảm mật độ điện tử tại các vị
trí ortho và para đôi với nó làm cho độ dịch chuyên hóa học tai các vị trí này dich chuyên
về trường thấp nên các proton (H*, H“) tương đương được quy kết tai tín hiệu 7.22ppmdang quartet có J=9Hz, các proton (H”*,HŸ) tương đương được quy kết tại tín hiệu 7.22
dang íripler có J=9Hz.
Bảng 3.14: Quy kết các mũi proton của chat F trong phố 'H-NMR
Nữ | 9.20(s) 9.20(s)
7.73(s) 7.73(s)