Đồng phân hóa mạch cacbon trong phản ứng ankyl hóa hữu cơ

MỤC LỤC

HHO3S

PHẢN ỨNG ANKYL HểA

- Hợp chất tạo thành đã ankyl hóa có tính nucleophin cao hơn chất ban đầu, tham gia phản ứng với tác nhân ankyl hóa dễ hơn chất ban đầu, do đó thường thu được hỗn hợp sản phẩm thế : mono, di,..poli-ankyl. - Phản ứng ankyl hóa có sự đồng phân hóa mạch cacbon của tác nhân ankyl hóa, cụ thể là sự đồng phân hóa của cacbocation tạo thành do có khuynh hướng chuyển từ cation bậc một thành bậc hai và ba bền vững hơn. - Phản ứng ankyl hóa là phản ứng thuận nghịch, nên khó tuân theo quy tắc hướng một cách chặt chẽ, ở nhiệt độ không cao luôn luôn thu được hỗn hợp tất cả các đồng phân, ở nhiệt độ cao, ưu tiên tạo thành sản phẩm bền về nhiệt động học hơn.

Vì phản ứng SN2 luôn luôn có phản ứng E2 kèm theo nên phản ứng có sản phẩm phụ là anken CH3-CH2CH = CH2 và các sản phẩm than hóa, trùng hợp và khử acid sunfuric đến SO2. Phương pháp ankyl hóa xúc tác là cho hơi anilin và ancol đi qua chất xúc tác như Al2O3 hoặc ThO2, SiO2 ở 300 - 320oC sẽ thu được dimetylanilin với hiệu suất 95%.

CH 3 Phản ứng chính

Sự ankyl hóa các amin thơm và béo xảy ra với hiệu suất cao ( thường cho hơn 92%) khi đun chúng vơi nhôm ancolat trong bình kín ở 275-350oC. Phần cất được chuyển vào phễu chiết để tách eter ra khỏi nước, cho lớp eter vào bình khô và làm khan bằng một ít K2CO3 nung. Để được sản phẩm tinh khiết, đun sôi nó với 1 gam NaNH2, lấy ra và lắc với axit sunfuric loãng trong phễu chiết, làm khan bằng CaCl2 và chưng cất qua Natri kim loại.

Trong trường hợp này Nerolin lắng xuống dưới dạng dầu đen và được khuấy mạnh để trộn lẫn với dung dịch kiềm cho đến khi hóa rắn hoàn toàn (để ngăn nerolin hóa rắn ngay lập tức, cần phải đun nóng dung dịch kiềm trong khi rót hỗn hợp phản ứng vào và phải đun cách thủy bình tam giác). Khi cần, có thể tinh chế sản phẩm bằng cách kết tinh lại trong rượu, hoặc chưng cất dưới áp suất thấp( tS = 140oC ở 12mmHg).

OHONa

PHẢN ỨNG AXYL HểA

Để tăng hiệu suất của este, thay đổi trạng thái cân bằng, cần tăng nồng độ của ancol (hay acid) hoặc bằng cách loại một trong hai sản phẩm ra khỏi hỗn hợp phản ứng (thường loại chất nào có điểm sôi thấp hơn )hoặc bằng cách chưng cất đẳng phí. Phản ứng của cloranhidrit với ancol và phenol xảy ra mạnh hơn, thường phải làm lạnh hay dùng dung môi (benzen, toluen), có thể dùng trong những trường hợp khi phản ứng este hóa xảy ra khó khăn hay không xảy ra được do phản ứng thấp của hợp chất cacbonyl hoặc tính không bền của acid hoặc ancol trong điều kiện este hóa. Tinh chế lại bằng nước(3). 1) Có thể thực hiện trong môi trường acid clohidric và sau phản ứng trung hòa bằng dung dịch natri axetat. Có thể dùng axetyl clorua hay acid axetic với một ít bột kẽm. 2) Trong khi phản ứng hay khi tinh chế hỗn hợp có màu thì cho thêm than hoạt tính để khử màu. 3) Axetanilit là chất kết tinh trắng, tan tốt trong eter, rượu etylic, cloroform, ít tan trong nước.

Sau đó khuấy mạnh, cho 5,5 ml anhidrit axetic(1) vào bình qua phễu nhỏ giọt trong nửa giờ hỗn hợp phát nhiệt và khí hidroclorua bay ra được hấp thụ vào nước, tiếp tục khuấy, đun nóng trên bếp cách thủy sôi trong nửa giờ(2). Cho thêm một lượng nhỏ eter (10ml) để chiết lấy axetophenon, lắc, tách lớp eter và chiết lại lần nữa bằng eter. Kết hợp hai phần lại, lắc với dung dịch NaOH rồi với nước, tách lớp eter, và làm khô bằng CaCl2 khan. Chưng cất lấy dung môi eter. Axetophenon được chưng cất dưới áp suất thường, ở nhiệt độ 199-203oC hay cất trong chân không. 1) Có thể dùng axetylclorua thay cho anhidrit acetic. 2) Đun nóng lâu có ảnh hưởnh tới hiệu suất acetophenonvì tạo thành sản phẩm nhựa hóa diplon C6H5(CH3)CH=CHCOCH3. 3) Muối kiềm nhôm tách ra khi thủy phân nhôm clorua với acetophenon.

Hỡnh 24- Duùng cuù ủieàu cheỏ axetophenon

PHẢN ỨNG DIAZO HểA VÀ GHẫP CẶP

Chuyển chất thu được vào bát sứ, cô trên bếp cách thủy cho đến khô, sau đó cho vào bình làm khô trong 10-12giờ (trong bình làm khô chân không ) hay làm khô trong tủ sấy ở 100oC cho khô hoàn toàn. Cho sản phẩm vào rượu etylic tuyệt đối, đun sôi, lọc loại amoniclorua, cô nước lọc còn lại đến thể tích nhỏ, làm lạnh nhanh sẽ tách ra kết tủa metylamin clohidrat, lọc trên phễu Buchner, rửa bằng ít rượu etylic và làm khô trong bình làm khô. Hieọu suaỏt metylamin clohidrat 7-10 gam. Muốn thu được metylamin tự do, cho 3gam metylamin clohidrat vào bình Wurtz, lắp phễu nhỏ giọt, ống nối và ống sinh hàn xuôi. Metylamin tách ra ở dạng khí có mùi hắc. 1) Không được quá nhiệt độ trên, metylamin clohidrat bột kết tinh không màu tan trong nước, rượu etylic, không tan trong eter, axeton, tnc = 227-228oC. Acid ảnh hưởng đến phản ứng diazo hóa theo hai hướng ngược nhau : một mặt, acid làm giảm nồng độ amin tự do, làm giảm khả năng phản ứng, mặt khác làm tăng nồng độ tác nhân diazo hóa, làm tăng khả năng phản ứng.Thường sự xúc tiến diazo hóa gây ra do sự tăng nồng độ tác nhân diazo hóa chiếm ưu thế hơn, nên trong phản ứng diazo hóa bao giờ cũng dùng acid. Phản ứng tiếp vĩ là phản ứng thế SE nhưng cation diazoni là tác nhân electrophin yếu nên chỉ tương tác được với những hợp chất thơm có khả năng phản ứng cao như những hợp chất có chứa nhóm thế loại I (+I và +C), đó là amin và dẫn xuất thế ankyl, phenol, và eter.

Thực tế, phản ứng tiếp vĩ chỉ xảy ra trong môi trường acid yếu hay trung tính đối với amin (pH=3,5-7) và trong môi trường kiềm yếu đối với phenol (pH=5-8). Phenol và amin tiếp vĩ trước hết vào vị trí para. Nếu vị trí này bị chiếm bởi nhóm COOH hay SO3H thì các nhóm đó bị thay thế, nếu là nhóm CHO thì tiếp vĩ xảy ra ở vị trí octo. Phản ứng không tách ra nitơ, quan trọng là phản ứng khử hợp chất diazo tạo thành hidrazin. Thường thực hiện phản ứng này bằng cách trộn muối diazoni với dung dịch của thiếc clorua ở nhiệt độ thấp hay tác dụng acid sunfurơ với muối diazoni. THÍ NGHIEÄM 20. ẹIEÀU CHEÁ β-NAPHTHOL DA CAM. Phản ứng chính. Cách tiến hành. Hòa tan 5g β-naphtol trong 50ml dung dịch NaOH 2N trong cốc. Hòa tan 5g acid sunfanilit trong 12,5ml dung dịch NaOH 2N trong cốc khác, cho thêm dung dịch của 2g NaNO2 trong 25ml nước, làm lạnh dung dịch bằng nước đá, khuấy dung dịch thu được, cho thêm 25ml dung dịch acid HCl 4N. Sau đó cho dung dịch thứ hai này vào dung dịch trên và khuấy. Tiếp tục khuấy trong 30 phuít. Chất màu da cam dạng lá tách ra. Để giảm tính tan. của chất màu, cho thêm dung dịch NaCl bão hòa. Lọc lấy chất màu trên phễu Buchner, rửa bằng một ít nước lạnh, ép chất màu trên phễu rồi làm khoâ trong khoâng khí. 1) β-Naptol da cam hay còn gọi là da cam (II), da cam axit là chất kết tinh màu vàng da cam sáng, tan tốt trong nước,là phẩm nhuộm len, lụa,da, gỗ, giaỏy trong coõng nghieọp. Cho thêm 7,5 gam NaCl, chiết lấy phenol bằng eter ( hai lần với eter ) làm khô bằng natrisunfat khan hay CaCl2, chưng cất lấy eter trên cách thủy rồi chưng cất lấy phenol ở nhiệt độ 170-183oC, thu được phênol kết tinh khi làm lạnh. 1) Trong môi trường axit sunfuric, tốc độ phản ứng diazo hóa thấp hơn trong môi. 2) Trong khi làm lạnh, cần khuấy mạnh để anilin sunfat tách ra ở dạng tinh thể nhỏ dễ diazo hóa. 3) Mỗi lần thử, phải lấy mẫu sau khi cho axit nitrơ được 5 phút.

Phản ứng oxy hóa và khử 1. Phản ứng oxy hóa

OXI HểA HIDROCACBON MẠCH KHễNG VềNG : Hidrocacbon parafin bền với các tác nhân ion nhưng dễ tham gia vào các phản ứng gốc tự do.Sự oxy hóa parafin thường thực hiện bằng oxy phân tử khi có chất xúc tác. Sự oxyhóa các parafin rắn được thực hiện bằng cách cho không khí đi vào hydrocacbon nóng chảy (80-100oC) có mặt xúc tác như muối Mn, khi đó phân tử bị phân cắt và tạo thành một hỗn hợp các acid cacboxylic. Khi oxy hoá bằng những tác nhân mạnh như KMnO4 trong môi trường acid, hay CrO3, K2Cr2O7 trong mụi trường acid sẽừ phõn cắt mạch cacbon ở chỗ nối đôi tạo thành các acid và những hợp chất chứa oxy.

Lọc lấy acid benzoic, rửa bằng một lượng nhỏ nước lạnh và làm khô trong không khí (2). 1) Nếu sau khi cô, để nguội, thấy có vẩn đục của MnO2 thì phải lọc lại. 2) Có thể tinh chế bằng phương pháp thăng hoa. Lắc dung dịch eter, với 5ml dung dịch NaHSO3 40% (1) rồi bằng dung dịch Na2CO3, làm khô bằng natri sunfat khan, chưng cất lấy eter trên nồi cách thủy rồi chưng cất lấy ancol benzylic ở 204-207oC.