Tổng hợp 5-formyl-8-hydroxyquinoline từ 8-hydroxyquinoline

Tổng hợp 5-formyl-8-hydroxyquinoline từ 8-hydroxyquinoline

Dùng máy khuấy, khuấy tan 8-hydroxyquinoline và KOH trong khoảng 1 giờ, sau đó cho phễu nhỏ giọt từng giọt chloroform, sao cho lượng chloroform được nhỏ trong thời gian là 2,5 giờ (nhiệt độ lúc này duy trì 40oC) sau đó đun sôi hỗn hợp phản ứng trên nồi cách thủy,vừa đun nóng vừa khuấy trong 12 giờ, nhiệt độ duy trì là 80oC. Nước lọc được acid hóa từ từ bằng HCl loãng (nồng độ 18% thì khoảng 7 ml) dung dịch bắt đầu xuất hiện kết tủa,để kết tủa lắng xuống hoàn toàn (khoảng 24 giờ) thì đem lọc áp suất thấp,sau đó rửa kết tủa trên phễu lọc vài lần bằng nước cất. Đem dung dịch chiết cất đuổi benzene trên nồi cách thủy cho đến khi khô cạn, chất rắn được làm khô và kết tinh lại bằng alcol ethanol (kết tinh 3 lần), thu được sản phẩm là chất kết tinh màu vàng nhạt.

Khi tiến hành trong môi trường base, chất phản ứng tồn tại dạng anion 8-hydroxyquinolat do đó làm giảm mật độ điện tích dương trên nguyên tử carbon của nhóm C=O làm giảm khả năng tấn công của tác nhân nucleophil. Ngược lại khi dùng xúc tác acid dẫn đến sự proton hóa nguyên tử oxygen của nhóm CH=O làm cho nguyên tử carbon-carbonyl mang điện tích dương phần lớn hơn dễ dàng tiếp nhận tác nhân nucleophil vì thế phản ứng xảy ra nhanh hơn và sản phẩm hình thành ở dạng muối. Cho vào bình cầu 15ml alcol 99o làm dung môi,dung dịch có màu vàng rồi đặt bình cầu vào nồi cách thủy sau đó dùng máy khuấy từ hỗn hợp ( lúc này chưa gia nhiệt cho hỗn hợp phản ứng ).

Kết thúc 5 giờ khuấy, lắp sinh hàn xuôi cất đuổi dung môi alcol,làm nguội hỗn hợp phản ứng,sau đó kiềm hóa bằng dung dịch CH3COONa bão hòa cho đến dư,dùng đũa thủy tinh khuấy đều cho đến khi kết tủa nâu đỏ tách ra hoàn toàn. 1-(4-hydroxy-3-nitrophenyl)-3-(8-hydroxyquinolin-5-yl)prop-2-en-1- one là sản phẩm của phản ứng ngưng tụ andol-croton hóa giữa 5-formyl-8- hydroxyquinoline và 4-hydroxy-3-nitroacetophenone. Khi tiến hành trong môi trường base, chất phản ứng tồn tại dạng anion 8-hydroxyquinolat do đó làm giảm mật độ điện tích dương trên nguyên tử carbon của nhóm C=O làm giảm khả năng tấn công của tác nhân nucleophil.

Ngược lại khi dùng xúc tác acid dẫn đến sự proton hóa nguyên tử oxygen của nhóm CH=O làm cho nguyên tử carbon-carbonyl mang điện tích dương phần lớn hơn dễ dàng tiếp nhận tác nhân nucleophil vì thế phản ứng xảy ra nhanah hơn và sản phản hình thành ở dạng muối. Dùng cốc 50 ml hòa tan 4-hydroxy-3-nitroacetophenone trong 15 ml rượ ethylic 99oC sau đó acid hóa bằng 10 ml dung dịch HCl 36% ( cốc được đặt trong nước lạnh nhằm làm lạnh hỗn hợp phản ứng ). 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(pyridine-4-yl)prop-2-en-1-one là sản phẩm của phản ứng ngưng tụ andol-croton hóa giữa pyridine-4- carbaldehyde và 3,4-dimethoxyacetophenone.

Cho vào bình cầu 15ml alcol 99o làm dung môi, dung dịch có màu vàng rồi đặt bình cầu vào nồi cách thủy sau đó dùng máy khuấy từ để hỗn hợp phản ứng (lúc này chưa gia nhiệt cho hỗn hợp phản ứng). Kết thúc 4 giờ khuấy, lắp sinh hàn xuôi cất đuổi dung môi alcol, làm nguội hỗn hợp phản ứng,sau đó kiềm hóa bằng dung dịch CH3COONa bão hòa cho đến dư, dùng đũa thủy tinh khuấy đều cho đến khi kết tủa màu vàng tách ra hoàn toàn. Tiến hành lọc áp suất thấp,thu được sản phẩm nâu đỏ trên phễu lọc,sau đó tiến hành rửa sản phẩm bằng ether (3 lần) để loại bỏ chất đầu.

Biện luận phổ của 5-formyl-8-hydroxyquinoline

So sánh phổ hồng ngoại của 5-formyl-8-hydroxyquinoline với 8- hydroxyquinoline em thấy trên phổ hồng ngoại của 5-formyl-8- hydroxyquinoline xuất hiện một vân hấp thụ rất mạnh ở tần số 1685.84 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O,điều đó chứng tỏ phản ứng formyl hóa theo Reimer-Tiemman đã thành công. Ở vùng trường thơm nhận thấy tín hiệu đơn có độ dịch chuyển 10.134 ppm xuất hiện ở vùng trường yếu nhất với cường độ tương đối bằng 1,được quy kết cho proton H6 trong nhóm cacbonyl. Ta thấy tín hiệu ở dạng vân bốn là do proton H1 có có sự ghép spin-spin với proton H2 và H3 nên tín hiệu này ở dạng doublet-doublet với hằng số tách tương ứng 3J = 4 Hz,.

Tín hiệu xuất hiện ở trường mạnh nhất trong vùng thơm ở độ dịch chuyển 7.253 ppm tương ứng proton H5 ở vị trí ortho so với nhóm thế -OH nên bị chắn mạnh. Tuy nhiên dựa vào phổ hồng ngoại có thể phân biệt được đồng phân cấu dạng đó bằng cách tính tỷ số cường độ của dải C=O và C=C, đối với đồng phân s-cis thì tỉ số vào khoảng 0.7 – 2.5 còn đối với đồng phân s-trans vào khoảng 6 – 9. Dựa vào giá trị hằng số ghép giữa proton H6 và H7 có thể kết luận được là hợp chất này có có cấu dạng trans – alken ( vì nếu cis alken thì hằng số ghép có giá trị vào khoảng 7 – 12 Hz ).

Tín hiệu xuất hiện ở trường mạnh nhất trong vùng thơm ở độ dịch chuyển 7.120 ppm tương ứng proton H5 ở vị trí ortho so với nhóm thế -OH nên bị chắn mạnh. Tín hiệu xuất hiện ở trường yếu thứ 4 có độ dịch chuyển 8.347 ppm có cường độ tương đối bằng 1 được quy kết cho H4 có sự tương tác spin-spin với H5 xuất hiện ở dạng vân đôi với hằng số tách 3J = 8Hz. Trên cơ sở nghiên cứu phổ hồng ngoại và phổ proton của chất A6 em xác định được cấu trúc cụ thể khi phân tích các số liệu thu được em có thể khẳng định rằng chất A6 có cấu hình trans và tồn tại chủ yếu ở dạng s-cis.

Tuy nhiên dựa vào phổ hồng ngoại có thể phân biệt được đồng phân cấu dạng đó bằng cách tính tỷ số cường độ của dải C=O và C=C, đối với đồng phân s-cis thì tỉ số vào khoảng 0.7 – 2.5 còn đối với đồng phân s-trans vào khoảng 6 – 9. Dựa vào giá trị hằng số ghép giữa proton H6 và H7 có thể kết luận được là hợp chất này có có cấu dạng trans – alken ( vì nếu cis alken thì hằng số ghép có giá trị vào khoảng 7 – 12 Hz ). Tín hiệu xuất hiện ở trường mạnh nhất trong vùng thơm ở độ dịch chuyển 7.212 ppm tương ứng proton H5 ở vị trí ortho so với nhóm thế -OH nên bị chắn mạnh.

Tín hiệu xuất hiện có độ dịch chuyển 8.384 ppm có cường độ tương đối bằng 1 được quy kết cho H4 có sự tương tác spin-spin với H5 xuất hiện ở dạng vân đôi với hằng số tách 3J = 8Hz. Trên cơ sở nghiên cứu phổ hồng ngoại và phổ proton của chất A7 em xác định được cấu trúc cụ thể khi phân tích các số liệu thu được em có thể khẳng định rằng chất A7 có cấu hình trans và tồn tại chủ yếu ở dạng s-cis. Trên phổ tín hiệu của liên kết –C=O của nhóm carbonyl sẽ xuất hiện với pic nhọn ở 1651.12 cm-1 do sự hấp thụ hồng ngoại rất mạnh của nhóm này Trong phân tử nếu có sự liên hợp thì sẽ làm giảm bậc của liên kết bội và tăng bacah của liên kết đơn giữa các liên kết bội : do đó khi các liên kết bội liên.

Dựa vào giá trị hằng số ghép giữa proton H5 và H6 có thể kết luận được là hợp chất này có có cấu dạng trans – alken (vì nếu cis alken thì hằng số ghép có giá trị vào khoảng 7 – 12 Hz). Trên cơ sở nghiên cứu phổ hồng ngoại và phổ proton của chất A5 em xác định được cấu trúc cụ thể khi phân tích các số liệu thu được em có thể khẳng định rằng chất A5 có cấu hình trans và tồn tại chủ yếu ở dạng s-cis.