Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp dẫn xuất 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-one dùng xúc tác montmorillonite hoạt hóa axit trong điều kiện không dung môi

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa hóa, các phòng ban quản lí phòng thí nghiệm của trường đại học Khoa học tự nhiên đã tạo điều kiệncho em trong việc sử dụng phòn

MỤC LỤC

LÔ MÔ DAU sissies I

Chương: Tiras ge ists ccscccscccancsessasssaccusnsessecsancossseaascoassusscoansoossavosstcosnsusas 2

12 Ứng dụng của một số dan xuất DHPM 22: 222222ccc2scccszccxe, 4

13 Một số phương pháp tông hợp theo Biginelli đã được thực hiện 5

1.4.3.1 CC 1014.3.1.1 — Tính chat vat lye eccsecssscsssesssvessseeseseesseeesseessseesseeesseesseeesscesneeees 101.4.3.1.2 — Tính chat hóa hoe ccccsccssesssesssessesssssvsssessecsseeveesvssvsssvsssesseesasensseaseeareesteess 1]

1.4.3.1⁄2.1 Tính trao đôi 100 eeeecseeecseessseessesssseeeeecnsneesecesnceescesnnescenssnteesesenneeseeten 11

SSE, TiñhÀNDGNEHDL 02022022 2020212622006202062 3006 II

1.4.3.1.2.4 Kha năng xúc tác của MMT - Ăn ng ng reeee 1]

Kết quả và thảo luận - 5222 20221122111211111122111 2222102217222 yee 15

Mục dich và phạm vi nghiên cứu << s<csss+seSeeeeeeereee 16

Quy tinh 10 ng 16

Khảo sát xúc tác SUA UNg 1 0 ccscceessccsscasseasscasssasssassseasseassscsioasseasioassons l6Tối ưu sản phẩm 2-22 22©C222EE2eEE2E22EEE2EEZEEE2EEECEEecEEEcrrrerrred 17

TôiltfaiNOAIRIOI|ETBÍNssassssecgssit0it0z4016100217002171210821904619090100970092300230063100510061 17

TOi uu hoa mhist 8 18

Tối ưu hóa tỉ lệ các Chat oc cccccccsecsesccssessecseossssssseeoveneaneavenvsaveareevsnssaveevenss 18

Tôi ưuihóaikhiôìiRfØng RUC KE: siccsssssssscsssassscssscssscassssssassnsassnonssaansassnaanecs 19

Thử ñghiệm tái sử đụng KGS CAS sscssscassssssesssccscoascsacsesasssassssavessssaseesccesasess 20

Tông hợp một số dẫn xuất của DHPM 2- 255 5cccccvscccee 21

Dinh danh san pham ccccccsecseecesecessesescesscsseseesessnsseeceesesseeseencenees 21

Hợp chất 4A ó0 01 H1 H1 Hà n2 ray 21Hop chat 4B Nẽ Ả ÔồỒÔỎ 23

Hợp chất 4C 220: 22222222112211222112222211222101211121021122211111 c0 ng 25

SS | AaA.I- 29

Chương 4: Kết luận — Dê xuất - 6:26 221221 110 211231131012101217121111 1112 1x2 32

Trai Hiện thaniiEHÔQ:ciecicccicssicarioiirariiarriciircsiocezica::2a:274512226152556502256523556881598819536855568855558632 34 PhUÍUE — “sttitqtttiiiiitoiriioiiiiioiiiiiiiiiiiiiiiiiiiititT1t811303114311351336328201225385858533193338371839185E 37

có DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Sơ đông hop |DHĐNI s :-:::::::::ccici0101210112110101121112331293153156538555368358 3

Hình 2: Sơ đồ cơ chế theo Sweet và Fissekis s2 0 2t cúng n1 2111225 02xeg 4Hình 3: Sơ đồ tông hợp DHPM xúc tác FeCl;.6H;O - 2222 zz+zzz+czzee 6

Hình 4: Sơ đồ tong hợp DHPM xúc tác Fe(NO;);.9H;O -22c22ccc2scccssscee 7

Hình 5: Sơ dé tông hợp DHPM xúc tác silica sulfuric acid - ¿©5552 7Hình 6: Sơ đồ tông hợp DHPM xúc tác Zeolite - 2-22 s2£2£22s+222£22zt22zc2zzcrzeerr 8Hình 7: Mô hình cơ cầu không gian của MMT :.ssssssseesssessssesssesssessssessseseentsesseecnsees 10Hình §: Sơ dé tông hợp DHPM - cc eccseccoeceeceesseessseesseessveesseesssesssscessneenseseneeseeeeeeeeess 16

Hình 9: Phố "H-NMR của chất 4A .ecssscsssesssesssesssscssssseesseessscesvecssscssvenssscssncessseesaseens 22Hình 10: Phố 'H-NMR của chất 4B, ocs-ccccsccrrerrrz.rrrssrrrrrecrrree 24Hình 11: Pho 'H-NMR của chất 4C 2: 2222229222222222222222112 2112211 211 xe ve, 26Hình 12: Phỏ 'H-NMR của chất 4D 5 cong seerrei 28Hình 13: Pho 'H-NMR của chất 4E -2222222222E22E221122211722222222212211 tre 29

DANH MỤC BANGBang 1: Kết quả tông hợp DHPM xúc tác FeCl;.6HO -22-22222sceczzrccsee 6

Bảng 2: Kết quả tong hợp DHPM xúc tác Fe(NO+);.9H;O 55-555-c5scccsce 7Bang 3: Kết quả tong hợp DHPM xúc tác silica sulfuric acid -2 <ss¿ §Bảng 4: Kết quả tông hợp dẫn xuất DHPM xúc tác zeolite -2 2255¿55e2 9

Bảng 5: Kết quả khảo sát Xúc tác sử dyng scesssssssssssssssscsscsssesseessscsssesssssssnessesssssseess 16Bang 6: Kết quả tôi ưu theo thời gian oo cece ceecseessseesseesssessssesssveesveesneeeneeeeeeesseees 17Bảng 7: Kết quả tối ưu theo nhiệt độ 2 5 25 21221122112 112 tu 00 xe 18Bang 8: Kết quả tối ưu theo tỉ lệ các Chat cece ceccceecceesceeesssecssecsssesssecssecesneeseeeees 19

Bang 9: Kết quả toi ưu theo khối lượng xúc tắc ¿562226215 621152111222025212522522 19Bang 10: Kết quả tái sử dụng xúc tác 2 ©2s2222SE322 E223 2EEEcEEEerzxrrrsrrrsrrre 20Bang 11: Kết qua tổng hợp một số dan xuất DHPM 252 2222 2227522522552 21Bang 12: Quy kết các proton trong phô 'H-NMR của chat 4A 2- 25-552 23Bang 13: Quy kết các proton trong pho 'H-NMR của chat 4B 2 222 25

Bảng 14: Quy kết các proton trong pho 'H-NMR của chất 4C 5-55 5555- 27Bang 15: Quy kết các proton trong pho 'H-NMR của chat 4D -©2222 2252 28Bang 16: Quy kết các proton trong pho 'H-NMR của chat 4E - - - 30Bang 17: Độ dịch chuyển hóa học trong phô 'H-NMR của DHPM và một số dẫn xuất

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận, em đã nhận được sự hướng

dan, chỉ bảo tận tinh va giúp đỡ từ các Thay cô, các anh chi, bạn bẻ, các em vả từ giađình Em luôn ghi nhớ và với lòng biết ơn sâu sắc, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến tat

cả mọi người đã giúp đỡ em trong thời gian qua.

Em xin gửi lời cảm ơn đến ThS Pham Đức Dũng, Thay đã hướng dẫn, chi bảo vàgiúp đỡ em rat tận tinh dé em có thẻ hoàn thành luận văn tốt nghiệp nay

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa hóa, các phòng

ban quản lí phòng thí nghiệm của trường đại học Khoa học tự nhiên đã tạo điều kiệncho em trong việc sử dụng phòng thí nghiệm cũng như cơ sở vật chất và các trang thiết

bị của trường trong quá trình em thực hiện luận văn tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các Thay Cô đã tạo điều kiện họctap, day dé, chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Sư phạm

Tp.HCM.

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến Cha Me, anh chị em bạn bẻ đã tạo điều

kiện, luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành luận văn tốt

nghiệp này.

Em xin gửi lời chúc sức khỏe chân thành đến mọi người!

LOI MỞ DAU

Ngành sản xuất hóa chất đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống Việc sản

xuất các hóa chất là nguồn gốc của nhiều sản phẩm cân thiết cho cuộc sông như cácloạt được phẩm, chất đẻo, xăng và các loại nhiên liệu khác hay các hóa chất sử dụngtrong nông nghiệp như phân bón, thuốc bảo vệ thực vật Tuy nhiên một số hóa chấthay qui trình tạo ra chúng lại gây tôn hại cho môi trường, và sức khỏe của con ngườicũng như làm cạn kiệt các nguồn tải nguyên Đó chính là những thách thức mà ngànhsản xuất hóa chất công nghiệp đang gặp phải Đứng trước những thách thức này, hóa

học xanh là một hướng đôi mới quan trọng dé giúp ngành công nghiệp hóa chat phát

triển theo hướng bên vững, đem lại những lợi ích tích cực cả về kinh tế, môi trường và

xã hội cho nhân loại

Công nghệ xúc tác đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của ngành côngnghiệp hóa chất Thiết kế và lựa chọn xúc tác thích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi choviệc sản xuất các sản phẩm hóa chat bằng các quy trình không chất thai, Một lĩnh vựccủa công nghệ xúc tác phát triên nhanh chóng va càng thu hút sự quan tâm của cộngđồng hóa học là sử dụng xúc tác trên chất mang rắn Băng cách sử dụng chất xúc tácran, quá trình tách va tinh chế sản phẩm trở nên dé dang hơn so với trường hợp xúc tácđồng thể Sau khi phản ứng kết thúc, xúc tác rắn được tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng

dé đàng bing phương pháp lọc hay ly tâm đơn giản Xúc tác sau khi tách ra có khảnăng thu hồi và tái sử dụng Montmorillonite là một trong những chất xúc tác mangrắn hiệu quả được sử dụng trong các phản ứng hữu cơ hiện nay đo có tính acid mạnh,

rẻ tiền, dem lại hiệu suất phản ứng cao, dé sử dụng va thân thiện với môi trường Có

hai loại montmorilonite được sử dụng trong tông hợp hữu cơ là montmorilonite hoạt

hóa acid và montmorilonite trao đôi cation.

Nhằm mục đích phát triển các phương pháp tông hợp chọn lọc thân thiện với môitrường, chúng tôi chọn đẻ tải * Tổng hợp dan xuất 3,4- đihydropyrimidin-2(177)-one

dùng xúc tác monmorillonite hoạt hóa acid trong điều kiện không dung môi"

Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

Chương 1:

Tổng quan

te

Khóa Luận Tét Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

Phản ứng đa thành phần có khả năng tạo thành các phân tử phức tạp với sự đơngiản và ngắn gọn nhất Một lợi ích điên hình của phan ứng này là dé dàng thu đượcsản phẩm tỉnh khiết, vì hầu hết tác chất ban đầu đều được kết hợp tạo thành sản phẩmcuối

1.1.1.2 Phản ứng Biginelli

Năm 1893, một phương pháp đơn giản và trực tiếp dé tông hợp

3,4-đihydropyrimidin-2(1H)-one (DHPM), được báo cáo bởi nhà hóa học người Ý Pietro

Biginelli, gom một quá trình ngưng tụ vòng của một aldehyde, một /đ-ketoester và ureahay thiourea trên điều kiện xúc tác acid mạnh Phản ứng Biginelli là phản ứng đathành phần tạo ra 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-one từ ethyl acetoacetate, aldehydethơm (như benzaldehyde), và urea (Hình 1)

Khéa Luận Tốt Nghiệp SƯTH: Nguyễn Thi Lệ Quyền

Vào năm 2009 hơn 33 triệu người nhiễm virus HIV, tác nhân gây hội chứng suy

giảm miễn dich (AIDS) Hiện có 25 thuốc thuộc vé 6 lớp chất ức chế khác nhau chođiều trị lây nhiễm HIV Sự ra đời của liệu pháp kháng retrovirus hoạt tính cao

(HAART) - một chế độ điều trị kết hợp 3-4 loại thuốc kháng virus tit các lớp chat ức

chế khác nhau đã cải thiện được đáng kế chất lượng cuộc sống của người bị nhiễmbệnh bằng cách trì hoãn sự tiễn triển của bệnh và giảm sự ốm yếu do bệnh Tuy nhiên,HAART có những nhược điểm nghiêm trọng do HIV-1 có khuynh hướng thay đôinhanh chóng Điều trị HAART kéo đài dẫn đến sự xuất hiện của các chủng khángthuốc của virus Ngoài ra, các tác dụng phụ của liệu pháp phối hợp đã làm giới hạn tácdụng lâm sàn của nó Vì vậy, tiếp tục phát triển thuốc chồng HIV mới với tính độc cóthé chấp nhận được và có kha năng chống HIV đặc trưng là cần thiết.)

Trong một cuộc chiến dịch có tính sàng lọc cao dé phát hiện thuốc kháng virusmới, người ta đã phát hiện ra một loạt các chất có khung của dihydropyrimidone cóhoạt tính ức chế sự nhân lên của HIV

Các dẫn xuất của dihydropyrimidione đã được báo cáo dé trình bày các hoạt tính sinh học đa dạng của nó như chéng vi khuẩn, chong nam, chỗng ung thư và chất chồngoxi hóa"

Khéa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thi Lệ Quyền

—=———ăĂẼ5Ẽễ==

Ngoài ra, DHPM và các dẫn xuất của nó đóng vai trò quan trọng trong cơ thể

người DHPM có cấu trúc là một loạt các hợp chất thiên nhiên (acid nucleic, vitaminBì) tông hợp các loại thuốc hóa trị liệu (florouracil).”

Một số dẫn xuất của pyrimidin có giá trị trong dược liệu như :

s% Monastrol là một phát hiện mới nó có khả năng chống ung thư.

OH

Monastrol

%% Thuốc hạ huyết ap!

NO;

1.3 Một số phương pháp tổng hợp theo Biginelli đã được thực hiện

% Sir dụng xúc tác FeCl,6H;O để tổng hợp dihydropyrimidinones dưới điều

(Hình 3) FeCl; 6H;O được sử dụng như một chất xúc tác đồng thể, không bay hơi,

giá rẻ, mang tính kinh tế và có sẵn

Khóa Luận Tot Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

Ac «HN NH, H,C~ “N

ih

Hình 3: Sơ dé tổng hợp DHPM xúc tác FeCl;.6H;OHỗn hợp gồm FeC1: 6H:O (1 mmol), acyl (1 mmol), ethyl acetoacetate (1 mmol)

va urea (1,5 mmol) được trộn trong một ông nghiệm chiếu xạ vi sóng (Hình 3) Hỗnhợp thu được được chiếu xạ vi sóng ở 180 W Tông thời gian chiếu xạ vi sóng là 15phút Sau khi phan ứng xong, hỗn hợp được hòa tan trong ethanol va đô vào trong nước lạnh Kết tủa được lọc ra, rửa sạch với nước, kết tỉnh từ ethanol 70% đề thu đượcdihydropyrimidinone tinh khiết Sử dụng điều kiện phan ứng tôi ưu nay và sau đó

nghiên cứu phản ứng của các loại acyl khác nhau, cthyl acetoacetate và urea hoặc

thiourea.!*!

Bang 1: Kết quả tong hợp DHPM xúc tác FeCl;.6H2O

Hiệu suât (%}

§5 4-CIC,H, 92

dụng Fe(VO;): 9H;O hoặc clayfen làm xúc tác.

Các ưu điểm của phương pháp này là tránh các dung môi hữu cơ, đem lại hiệu

suất cao, hiệu qua năng lượng, biến đôi chất nền và sử dụng xúc tác rẻ tiền Xúc tác clayfen có thê tái sử dụng hơn 3 lần Hơn nữa xúc tác Fe(NO;): 9H:O vẫn giữ được

hoạt tinh của nó trong methanol và acetone là môi trường phản ứng!”

Khóa Luận Tot Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

dé khô trong bình hút am đề tái sử dụng !”

Bang 2: Kết qua tông ở DHPM xúc tác Fe(NO;);.9H;O

4-MeOC,H,

° R)

x

ĩ 1 Silica Sulfune Acid 4 „H

R`-CHO + 1 ' ak —- Ai N R? R? HạN NH, EtOH, 6h, heat | pe

; N x

X=05S |

H

Hình 5: Sơ đồ tong hợp DHPM xúc tác silica sulfuric acid

Một hỗn hợp gồm aldehyde (2 mmol), hợp chất đicarbonyl (2 mmol), urea hoặc

thiourea (3 mmol) và sulfuric silica acid (0,23 g, tương ứng với 0,6 mmol H”) trong

7

Khóa Luận Tot Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

ethanol (10 ml) được đun hỏi lưu 6 h (Hình 5) Sau khi hoàn thành phan ứng, dungmôi được lam bay hơi dưới áp suất thấp Hỗn hợp rắn đã được rửa sạch bằng nướclạnh (20 ml) đẻ loại bỏ urea hoặc thiourea dư và sau đó được lọc Chat rắn còn lại đãđược rửa sạch bằng ethyl acetate nóng (30 ml) Dung dich lọc được làm bay hơi hết

dung môi và sản phẩm rắn được kết tinh từ ethyl acetate/n-hexane hoặc ethanot.”!

Bang 3: Kết qua tông hợp DHPM xúc tác silica sulfuric acid

Hình 6: Sơ dé tông hợp DHPM xúc tác zeolite

Một hỗn hợp của benzaldehyde (0,50 g, 4,71 mmol), ethyl acetoacetate (0.613 g,

4,71 mmol), urea (0,424 g, 7,07 mmol), và chat xúc tác TS-] (0,01 g, 2% trọng lượng

của benzaldehyde đã sử dung) được dun ở 50 °C trong 10 phút (Hình 6) Hỗn hợp phản ứng sau khi làm nguội đến nhiệt độ phòng được đô vào nước đá vụn và khuấy

trong 5-10 phút C hất rắn tách ra được rửa sạch với nước lạnh và lọc Dé tách chất xúctác từ sản phâm, hỗn hợp được xử lí bằng ethanol nóng và lọc Phần còn lại là chất xúctác được say khô và tái sử đụng.”

Khóa Luận Tot Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

1.4 Xúc tac phan ứng

1.4.1 Cơ cấu khoáng sét

1.4.1.1 Tấm tứ diện

Mỗi tứ điện chứa một cation T (cation tứ điện thường là Si°, AI"' và Fe”") liên

kết với bốn nguyên tử oxygen, và liên kết với các tứ diện kế cận bằng ba oxygen đáy(O,, the basal oxygen atom) tạo thành một mô hình mạng lưới vòng sáu cạnh hai chiều

Sự sắp xếp giữa tâm tứ điện va tam bát điện thông qua các nguyên tử oxygen một

cách liên tục tạo nên mạng tinh thé của khoáng sét Có 2 kiểu sắp xép chinh:”)

1.4.2.1 Lớp 1:1

Cơ cau của lớp 1:1 là sự sắp xếp trật tự tuần hoàn của một tam bát diện và một

tắm tứ điện (TO).

Khóa Luận Tot Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

1.4.2.2 Lớp 2:1

Cơ cấu của lớp 2:1 bao gồm một tam bát diện nằm giữa hai tam tứ điện, mỗi ô

mang bao gồm 6 bát điện và 8 tứ điện”!

1.4.3 Montmorillonite

1.4.3.1 Cơ cấu

Các khoáng montmorillonite thuộc nhóm smectite, trong đó tất cả các khoángchất có cau trúc lớp nỗi với nhau Độ day của một lớp khoảng | nm và mở rộng ra theohai hướng khác nhau thì thường lên đến vải trăm nm MMT có cơ cấu lớp 2:1 bao gồm

hai tam tứ điện và một tắm bát diện.”

Cơ cấu của MMT được minh họa như sau:

xám xanh hoặc xanh luc , gan giống sáp nền, khi sở cảm thay nhờn va trơn

MMT có kích thước hạt rất mịn, điện tích bề mặt lớn, diện tích lớp cao, độ dẻocao và có tính thấm ướt thấp Độ cứng Mohs tương đôi khoảng 1,5 Tỷ trọng MMTtrong khoảng 2,2-2,6.!""!

10

Khóa Luận Tét Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

1.4.3.1.2 Tính chất hóa học

1.4.3.1.2.1 Tính trao đổi ion

Sự thay thế cation ở tâm tứ diện thé hiện khả năng trao đôi cation của MMT, khảnăng nay thay đôi trong một khoảng rộng từ 80-140 meq/100g và phụ thuộc vào hóa trị, bán kính của các cation trao đôi Các cation có hóa trị nhỏ dé trao đổi hơn cáccation có hóa trị lớn theo thứ tự M*> M”'> MỶ* Với các cation có cùng hóa trị, bánkính càng nhỏ thì khả năng trao đôi cation càng lớn theo thứ tự Li*> Na'> K'> Mg*>

Ca**> Fe**> Art

1.4.3.1.2.2 Hap phu

Tinh chất hap phụ của MMT được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cau trúc xóp của chúng quy định Do MMT có cơ cau tinh thé và độ phân tan cao nên có cơ cầu xópphức tạp và bề mặt riêng lớn Diện tích bề mặt của MMT gồm diện tích bề mặt ngoài

và diện tích bề mat trong Diện tích bê mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt.”I

1.4.3.1.2.3 Tính trương nở

Sự trương nở (swelling capaeity) của MMT có thẻ xảy ra đo sự hấp phụ nước

hoặc dung môi hữu cơ phân cực vào giữa các tinh thé hoặc giữa các lớp trong tinh thé,

hoặc tiếp xúc trực tiếp với môi trường có áp suất hơi của chất lỏng cao, thậm chí có thẻ

do sự thay thể cation nhỏ ở lớp xen giữa bằng các cation hữu cơ lớn hơn Mỗi dạngtrương nở khác nhau sẽ có những quá trình khác nhau và chịu sự điều khiển bởi cácyếu tô khác nhau?!

1.4.3.1.2.4 Khả năng xúc tác của MMT

MMT có thé làm xúc tác cho các phản ứng hữu cơ là do nó có tính chất cơ bản làtính acid Nó có thé được xem là các acid Lewis do sự thay thé đồng hình các ion Si**bằng ion Al** ở tâm tứ diện và ion Mg”* thay thé ion Al** ở tâm bát diện làm bề mặtcủa MMT mang điện tích âm Các ion thay thé AI”, Mg** có khả năng cho điện tử néu

tại đó điện tích âm của chúng không được bi trừ bởi các ion dương Do vậy tâm acid

Lewis được tạo thành từ ion AI” và ion Mẹ” Trên be mặt MMT tôn tại các nhómhydroxyl có kha năng nhường proton dé hình thành trên bề mặt MMT những tâm acidBronsted.!"*!

Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

Chương 2:

Thực nghiệm

Khóa Luận Tét Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

2.1 Hóa chất và thiết bị

2.1.1 Hóa chất

Montmorillonite Lâm Đồng, benzaldehyde (Sigma-Aldrich), ethyl acetoacetate

(Sigma-Aldrich), urea (Merck).

Các dẫn xuất của benzaldehyde: methylbenzaldehyde (Sigma-Aldrich)

4-chlorobenzaldehyde (Sigma-Aldrich), 3-4-chlorobenzaldehyde (Sigma-Aldrich),

2-chlorobenzaldehyde (Sigma-Aldrich).

2.1.2 Thiết bi

e Cân điện tứ Sartotius

° Máy khuấy từ điều nhiệt IKARET

e Máy hút chân không

e Máy đo nhiệt độ nóng chảy Buchi

e May do NMR

2.2 Điều chế chat xúc tác

Hoạt hóa acid montmorillonite Lâm Dong

Cân 10 g montmorillonite Lâm Đồng, khuấy với 200 ml dung dich acid HạSO;

có nông độ 20%, 30%, 40%, 50% trong 4 h tại nhiệt độ 70 °C Sản phẩm được lọc, rửa trên phéu Biichner tới khi hết ion SO,” (thử bằng dung dich BaCl, 1 M), sấy khô tạinhiệt độ 110 °C, Sản phẩm được nghiên mịn qua ray 80 mesh Kí hiệu chung là LD20,LD30, LD40, LD50 tương ứng với nồng độ acid

2.3 Diều chế 3,4-đihydropyrimidin-2(177)-one (DHPM)

Cho vào bình phan ứng 0,212 g benzaldehyde (2 mmol), 0,120 g urea (2 mmol),

0,260 g ethyl acetoacetate (2 mmol) và 0,1 g xúc tac montmorillonite hoạt hóa acid.

Hỗn hợp được trộn đều, khuấy từ điều nhiệt trong điều kiện không dung môi tại

110 °C trong thời gian 2 h Sau khi kết thúc phản ứng, hỗn hợp được hòa trong ethanolnóng, lọc dé loại bỏ xúc tác, dung địch qua lọc được cho bay hơi dung môi dưới ápsuất kém, chất răn kết tỉnh lại trong cthanol tại nhiệt độ phòng thu được sản phâmDHPM tỉnh khiết.

13

Khéa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thi Lệ Quyền

2.4 Quá trình tối ưu hóa

Điều kiện phản ứng ban dau: 0.212 g benzaldehyde (2 mmol), 0,120 g urea (2mmol), 0,260 g ethyl acetoacetate (2 mmol) va 0,1 g xúc tác khuấy từ điều nhiệt trênbếp dau trong điêu kiện không dung môi trong thời gian 2 h ở nhiệt độ 110°C

Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng

e Khao sát xúc tác sử dụng

¢ Tối ưu hóa thời gian

e Tôi ưu hóa nhiệt độ

© Tối ưu hóa tỷ lệ chất tham gia phan ứng

¢ Tôi ưu hóa khối lượng xúc tác

2.5 Tổng hợp một số dẫn xuất của DHPM

Thay đổi benzaldehyde bảng các dẫn xuất methylbenzaldehyde,

4-chlorobenzaldehyde, 3-4-chlorobenzaldehyde, 2-chlorobenzaldehyde.

Ap dung điều kiện đã tôi ưu ở trên dé xác định ảnh hưởng của nhóm thé

2.6 Xác định sản phẩm

Các dan xuất được định đanh băng phương pháp: Do nhiệt độ nóng chảy, đophô 'H-NMR của sản phâm.

14

Chương 3:

Kết quả và

thảo luận

Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

3.1 Mục đích và phạm vi nghiên cứu

Mục đích của dé tài là nghiên cứu phương pháp tong hợp 2(1H)-one bằng phản ứng đa thành phan Biginelli với xúc tác montmorillonite hoạthóa acid Sau đó, tiền hành tối ưu hóa phan ứng bang cách khảo sát những yếu tổ anhhưởng đến hiệu suất, bao gồm: nhiệt độ phản ứng, thời gian phan ứng, tỉ lệ giữa cáctác chất và khôi lượng xúc tác Cudi cùng, dựa trên những wu điểm của xúc tác như dé

3.4-dihydropyrimidin-sử dụng, giá thành rẻ, dễ thu hoi, tiếp tục nghiên cứu khả nang tái 3.4-dihydropyrimidin-sử dụng xúc tác déđem lại lợi ích kinh tế cao hơn

Phản ứng được khảo sát ở điều kiện nhiệt độ 110 °C, khối lượng xúc tác 0,1 g, tỉ

lệ của các chất 1:2:3=1:1:1 (mmol) và thời gian phản ứng là 120 phút Kết quả được

trình bay trong Bảng 5.

Bang 5: Kết qua khảo sát xúc tac sử dung

Xúc tac sử dụng Hiệu suat (%)

LD20 56

LD30 | 62 |

LD40 | 61 |

LD50 | 54 |

Kết qua Bang 5 cho thay xúc tác LD30 LD40 cho hiệu suat cao nhất Sử dung

nông độ acid thấp hơn 30% hay cao hơn 40% thì hiệu suất phản ứng giảm vì vậy chọn

LD30 làm xúc tác dé tiến hành tối ưu hóa phan ứng tông hợp DHPM

16

Khóa Luận Tot Nghiệp SVTH: Nguyên Thị Lệ Quyên

`5=—======================================&===========e=

3.4 Tối ưu sản phẩm

3.4.1 Tối ưu hóa thời gian

Phan ứng được khảo sát ở điều kiện nhiệt độ 110 °C, khối lượng xúc tác 0,1 g, tỉ

lệ của các chất 1:2:3=1:1:1 (mmol) và thời gian phan ứng được thay đôi Kết quả được

trình bày trong Bảng 6.

44 55

135 56 150

Đồ thị 1: Đồ thị kết quả tôi ưu theo nhiệt độ

Kết quả Bang 6 cho thấy thời gian phản ứng cho hiệu suất cao nhất là 120 phút,

thời gian thấp hơn 120 phút các chất chưa phản ứng hết, vẫn còn ở trạng thái trunggian chưa đóng vòng nên hiệu suất thấp Thời gian cao hơn 120 phút sản phẩm có thẻ

bị phân hủy Do đó chọn thời gian 120 phút dé khảo sát những yếu tổ theo.

17

Khéa Luận Tốt Nghiệp SƯTH: Nguyễn Thi Lệ Quyền

—=———ăĂẼ5Ẽễ==

3.4.2 Tối ưu hóa nhiệt độ

Thực hiện phản ứng ở thời gian tối ưu là 120 phút khối lượng xúc tác 0.1 g, tỉ lệcủa các chất 1:2:3=1:1:1 (mmol) và nhiệt độ phản ứng được thay đối Kết quả được

trình bày trong Bảng 7.

Bảng 7: Kết quả tôi ưu theo nhiệt độ

Nhiệt độ (°C) | Hiệu suất (%)

Đồ thị 2: Kết quả tôi ưu theo nhiệt độ.

Kết qua Bảng 7 cho thấy nhiệt độ thích hợp là 110 °C Nhiệt độ thấp hơn 110 °Cchưa đủ dé phản ứng xảy ra hoàn toàn Nhiệt độ cao hơn 110 °C, sản phẩm có thé bị

phân hủy nên hiệu suất thấp Do đó, chọn nhiệt độ 110 °C đề tiếp tục khảo sat.

3.4.3 Tối ưu hóa tỉ lệ các chất

Thực hiện phản ứng ở nhiệt độ tối ưu là 110 °C, thời gian tối ưu là 120 phút,khối lượng xúc tác là 0,1 g, tí lệ theo số mol của các chất 1:2:3 thay đôi Kết quả được

trình bày trong Bảng 8.

18