M Ở ĐẦU
3.4 TỔNG HỢP 2,3-BIS(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE VỚI XÚC TÁC
TÁC Pd(0)/PEG
Cho 2,3-dichloroquinoxaline (100 mg, 0,50 mmol) vào hỗn hợp của 0,54 mL dung dịch nano palladium/DMF (chứa 0,01 mmol Pd(0)), base và 2 mL DMF, hỗn hợp được thêm phenyl acetylene. Khối lượng, loại base và thể tích phenyl acetylene tùy vào quá trình khảo sát, tiếp tục đánh siêu âm (biên độ tùy vào quá trình khảo sát) trong 4giờ.
Theo dõi độ chuyển hóa của phản ứng sau mỗi 30phút bằng cách lấy vài giọt dung dịch hỗn hợp sản phẩm chấm lên bảng mỏng silica gel sau đó kiểm tra vết sản phẩm và đối chiếu với chất nền. Hệ giải ly trên bản mỏng petroleum ether (phân đoạn 60-90):ethyl acetate (tỷ lệ 2,5:0,15). Vết sản phẩm thu được soi UV hiện rõ ở bước sóng 365 nm, có Rf = 0,3, có thể hiện hình bằng dung dịch 10% H2SO4 trong ethanol.
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 39
Hình 13 Tổng hợp DAPQ bằng xúc tác nano Pd(0)/PEG thanh siêu âm
Xử lý sản phẩm sau phản ứng. Đuổi dung môi trong chân không, hòa tan chất rắn với Dichloromethane, nước, chiết lớp nước với Diethyl ether. Ngâm dung dịch chiết trong MgSO4, lọc qua giấy lọc, cô quay đuổi dung môi dung dịch rồi cho vào cột được nhồi 20g silica gel để lọc thu sản phẩm, dung môi chạy cột là hệ petroleum ether (60-90):ethyl acetate được tăng dần đến 2% ethyl acetate
Hình 14 Cột sắc ký tách sản phẩm DAPQ
Hình 15 Sản phẩm DAPQ sau lọc cột sắc kí
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 40
KẾT LUẬN
--------
Nhìn lại mục tiêu đề tài “tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline bằng phản ứng Sonogashira sử dụng xúc tác nano Palladium(0)” các kết quả khóa luận đạt được có thể tóm tắt như sau:
− Đã tổng hợp thành công hệ xúc tác nano Pd(0)/PEG. Cấu trúc, hình dạng và kích thước hạt nano Pd(0) đã được xác định và chứng minh bằng phổ XRD, SEM, TEM.
− Đã ứng dụng có hiệu quả hệ xúc tác nano Pd(0)/PEG vào phản ứng tổng hợp
dẫn xuất 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline, độ chuyển hóa là gần 100%(theo TLC), hiệu suất cô lập sản phẩm 70,54% cao hơn so với khi thực hiện với xúc tác phức Pd thường (65,71%). Điều kiện thích hợp cho phản ứng là trên thanh siêu âm trong 4 giờ (thực hiện trên khuấy từ 8 giờ nhưng vẫn chưa chuyển hóa thành DAPQ[34]) , biên độ siêu âm sử dụng là 50% ( công suất 40 W)
− Việc khảo sát phản ứng Sonogashira sử dụng xúc tác nano Pd(0)/PEG tiết kiệm xúc tác và môi trường base sử dụng không gây độc hại cho môi trường.
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 41
KIẾN NGHỊ
--------
Từ các kết quả đạt được trong quá trình thí nghiệm, chúng tôi có một số đề nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài như sau:
− Nghiên cứu tổng hợp DAPQ bằng xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG dưới điều kiện vi sóng để rút ngắn thời gian phản ứng.
− Nghiên cứu tổng hợp DAPQ bằng xúc tác nano Pd(0) trên các chất mang khác.
− Thu hồi và sử dụng lại xúc tác nano Pd(0)/PEG để tái lặp lại cho phản ứng.
− Ứng dụng xúc tác nano Pd(0)/PEG để khảo sát phản ứng Sonogashira trên các tác nhân aryl alkyne có chứa nhóm đẩy và nhóm rút điện tử và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng.
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Minh Thảo, Hóa học các hợp chất dị vòng, nhà XB Giáo Dục, 2001
[2] R. M. Batchelder, W. R. Wilson, M. P. Hay, W. A. Denny, Oxygen dependence of the cytotoxicity of the enediyne antitumour antibiotic esperamicin A1, British Journal of Cancer, 1996, 74
[3 ]M. B. Smith, J. March, March’s advanced organic chemistry reactions, mechanisms, and structure, inc. publication, 2007, 904-981
[4] L. F. de Souza, L. C. Silva, B. L. Oliveira, O. A. C. Antunes, Microwave- and ultrasound- assisted Suzuki- Miyaura cross - coupling reactions catalyzed by Pd/PVP, Tetrahedron Letters, 2008, 49, 3895-3898
[5] R. Zhang, J. Liu, F. Li, S. Wang, C. Xia, W. Sun, Magnetically Separable and Versatile Pd/Fe3O4 Catalyst for Efficient Suzuki Cross - Coupling Reaction and Selective Hydrogenation of Nitroarenes, Chin. J. Chem., 2011, 29, 525-530.
[6] C. Luo, Y. Zhang, Y. Wang, Palladium nanoparticles in poly(ethyleneglycol): the efficient and recyclable catalyst for Heck reaction, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical,2005, 229, 7-12.
[7] M. B. Thathagar, P. J. Kooyman, R. Boerleider, E. Jansen, C. J. Elsevier, G. Rothenberg, Palladium nanoclusters in Sonogashira cross - coupling: A true catalytic species?, Adv. Synth. Catal., 2005, 347, 1965-1968.
[8] K. Sonogashira, Development of Pd - Cu catalyzed cross - coupling of terminal acetylenes with sp2 - carbon halides, Journal of Organometallic Chemistry, 2002,
653, 46-49.
[9] B. Campbell, The Sonogashira Cu - Pd - catalyzes alkyne coupling reaction, Organocopper Reagenrs Oxford: Oxfort University Press, 1994, 217-235.
[10] R. Rossi, A. Carpita, F. Belina, Palladium- and/or copper- mediated cross - coupling reactions between 1-alkyne và vinyl, aryl, 1-alkynyl, 1,2-propadienyl, propargyl and allylic halides or related compounds, Org. Prep. Proc. Int., 1995, 27, 129-160.
[11] D. E. Rudisill, J. K. Stille, Palladium - catalysed synthesis of 2-substituted indoles, J. Org. Chem., 1989, 54, 5856-5866.
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 43 [12] G. Martorell, A. G. Raso, J. M. Saa, Palladium catalyzed cross - coupling of phenol triflates with organostannanes. A versatile approach for the synthesis of substituted resorcinol dimethyl ethers, Tetrahedron Lett., 1990, 31, 2357-2360.
[13] H. C. Brown, N. G. Bhat, M. Srebnik, A simple, general synthesis of 1-alkynyldiisopropoxyboranes, Tetrahedron Lett., 1988, 29, 2631-2634.
[14] N. Miyaura, A. Suzuki, Palladium - Catalyzed Cross - Coupling Reactions of Organoboron Compounds,Chem. Rev., 1995, 95, 2457-2483.
[15] C. Rafael, N. Carmen, The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry, Chem. Rev., 2007, 107, 886-888.
[16] C. N. R. Rao, G. U. Kulkarni, P. J. Thomas, P. P. Edwards, Metal nanoparticles and their assemblies, Chem. Soc. Rev., 2000, 29, 27-35.
[17] D. Astruc, Nanoparticles and Catalysis, Wiley - VCH: Weinheim, 2008, 1, 1- 48.
[18] J. D. Aiken, R. G. Finke, A review of modern transition - metal nanoclusters: their synthesis, characterization, and applications in catalysis, J. Mol. Catal. A: Chem.,
1999, 145, 1-44.
[19] Grunes, J. Zhu, G. A. Somorjai, A Catalysis and Nano - science, Chem. Commun., 2003, 2257-2260.
[20] D. Mukjerjee, Potential application of palladium nanoparticles as selective recyclable hydrogenation catalysts, J. Nanopart. Res., 2008, 10, 429-436.
[21] F. Alonso, P. Riente, J. A. Sirvent, M. Yus, Nickel nanoparticles in hydrogen -transfer reductions: Characterisation and nature of the catalyst, Appl. Catal. A: Gen.,
2010, 378, 42-51.
[22] Gniewek, A. M. Trzeciak, J. J. Ziolkowski, L. Kepinski, J. Wrzyszcz, W. Tylus, Pd - PVP colloid as catalyst for Heck and carbonylation reaction: TEM and XPS studies, J. Catal., 2005, 229, 332.
[23] V. Calo, A. Nacci, A. Monopoli, F. Montigelli, Pd - nanoparticles as efficient catalyst for Suzuki and Stille coupling reactions of aryl halides in ionic liquids, J. Org. Chem., 2005, 70, 6040-6044
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 44 [25] P. Li, L. Wang, H. Li, Application of recoverable nanosized palladium(0) catalyst in Sonogashira reaction, Tetrahedron, 2005, 61, 8633-8640.
[26] J. S. Bradley, J. M. Millar, E. W. Hill, Surface chemistry on colloidal metals: a high - resolution NMR study of carbon monoxide adsorbed on metallic palladium crystallites in colloidal suspension, J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 4016-4017.
[27] H. Hirai, N. Tosima, Tailored Metal Catalysts, Y. Ed. Iwasawa, D. Reidel: Dordrecht, 1986, 87-140.
[28] T. J. Manson, J. P. Lorimer, Sonochemistry: Theory, Applications and Uses of Ultrasound in Chemistry, Ellis Horwood, England, 1988, 1.
[29] E. Leadbeater, M. Marco, J. Tominack, First examples of transition - Metal free Sonogashira - Type couplings, Org. Lett, 2003, 21, 3919-3922.
[30] M. Dams, L. Drijkoningen, D. De Vos, P. Jacobs, Impact of Pd - mordenite pretreatment on the heterogeneity of Heck catalysis, Chem. Commun., 2002, 1062-1063.
[31] L. Djakovitch, K. Koehler, Heck Reaction Catalyzed by Pd - Modified Zeolites, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5990-5999.
[32] M. Pittelkow, K. M. Poulsen, U. Boas and J. B. Christensen,
Poly(amidoamine)-dendrimer-stabilized Pd(0) nanoparticles as a catalyst for the Suzuki reaction, Langmuir, 2003, 19, 7682
[33] Nguyễn Thanh Quyên, luận văn Tổng hợp 2,3-bis(phenylethylnyl)quinoxaline bằng phản ứng Sonogashira, 2011
[34] Nguyễn Cẩm Lài, luận văn Nghiên cứu tổng hợp 1,5-diphenyl-[1,2,3]triazolo[1′,5′;1,2]pyrido[3,4-b]quinoxaline từ 2,3-dichloroquinoxaline bằng phản ứng Sonogashira, 2012
[35] A. V. Gulevskaya et al., A novel tandem cyclization of condensed 2,3-dialkynylpyrazines into [1,2,3]triazolo[1′,5′;1,2]pyrido[3,4-b]pyrazines promoted by sodium azide, Tetrahedron, 2010, 66, 146-151.
[36] B. M. Choudary, S. Madhi, N. S. Chowdari, M. L. Kantam, B. Sreedhar,
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 45
Sonogashira-, and Stille- type coupling reactions of chloroarenes, J. Am. Chem. Soc., 2002,
124, 1412.
[37] K. V. Srinivasan et al., Copper- and Ligand- Free Sonogashira Reaction Catalyzed by Pd(0) Nanopartticles at Ambient Conditions under Ultrasound Irradiation, J. Org. Chem., 2005, 70, 4869-4872.
[38] http://www.wikipedia.org/wiki/Sonogashira_coupling.
[39] http://www.organic-chemistry.org/synthesis/heterocycles/1,2,3-triazoles.shtm [40] Chengcai Luo, Yuhong Zhang, Yanguang Wang, Palladium nanoparticles in poly(ethyleneglycol): the efficient and recyclable catalyst for Heck reaction C. Luo et al. / Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 229 (2005) 7–12
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 46 PHỤ LỤC PHỔ MS CỦA 2,3-BIS(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE (DAPQ)
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 47
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 48
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 49
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 50
NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 51