1 .2Cấu tạo của Coenzyme Q0
3.6 Phản ứng chuyển vị Claisen
Sau khi thực hiện phản ứng ete theo Williamson, sản phẩm tiếp tục tiến hành phản ứng chuyển vị Claisen. Phản ứng chuyển vị Claisen là một trong những phản ứng kinh điển quan trọng trong hóa hữu cơ17. Từ phản ứng này tạo ra liên kết C–C mới được phát triển bởi nhà khoa học Rainer Ludwig Claisen. Trong đó dung mơi có vai trị quan trọng quyết định đến hiệu suất của phản ứng, dung môi tốt nhất thực hiện chuyển vị là các dung môi hữu cơ phân cực. Cơ chế phản ứng:
Tính ưu việt của phản ứng là nếu khơng sử dụng thêm chất xúc tác, thì phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ (thường lớn hơn 100oC)và dung mơi thích hợp có thể tạo ra sản phẩm mới. Ngược lại muốn giảm nhiệt độ phản ứng, người ta thêm bước phản ứng tạo ra nhóm hút điện tử vào vị trí cácbon liên kết với oxy. Q trình phân lập sản phẩm chính đơn giản, hiệu quả, và có thể áp dụng trong quy mơ cơng nghiệp. Sử dụng phản ứng chuyển vị Claisen với mục đích kéo dài mạch C-C là một trong những tính mới của luận văn. Đây là phản ứng chìa khóa để thực hiện phản ứng ghép chéo, từ đó thu được chất trung gian quan trọngtrong quá trình tổng hợp dẫn xuất Coenzyme Q10.
Sơ đồ 10. Phản ứng chuyển vị Claisen
Như đã phân tích ở trên, phản ứng chuyển vị phụ thuộc vào nhiệt độ và dung mơi thích hợp, chúng tơi thực hiện khảo sát các điều kiện trên, từ đấytối ưu hóa điều kiện để thu đượchiệu suất phản ứng cao nhất. Đầu tiên,chúng tôithực hiện phản ứng chuyển vị chất 5sử dụng dung môi DMF ở nhiệt độ 160oC trong điều kiện khí trơ. Tuy nhiên, phản ứng khơng xảy ra, ngun nhân do nhiệt độ phản ứng thấp chưa thể phá vỡ năng lượng liên kết giữa O–C và hình thành nên liên C-C mới. Sau khi nghiên cứu tài liệu tham khảo, chúng tôi thay đổi dung môi sử dụng 1,2- dichlorobenze và thực hiện phản ứng ở 180oC, phản ứng chuyển vị xảy ra. Phản ứng thực hiện trong mơi trường khí trơ nitơ, sau thời gian 24 giờ phản ứng,quan sát phản ứngbằng sắc kýbản mỏng, từ phổ cộng hưởng từ hạt nhân cho thấy hiệu suất chuyển hóađạt 100%. Với điều kiện khảo sát trên, tiếp tục thực hiện phản ứng chuyển vị với chất 12, theo dõi phản ứng bằng sắc ký bản mỏng nhận thấy phản ứng chuyển hóa hồn tồn,nhưng trongthời gian ngắn hơn là 18 giờ.Hỗn hợp sau phản ứng,dễ dàng phân lập bằng sắc ký cột silicagel.
Hình 10. phổ cộng hưởng từ 1H của chất 6
Từ hình 10, ta có bảng giải phổ cộng hưởng từ 1H của chất 4-hydroxy-3-allyl- 2-methylnaphthalenyl-1-acetate dưới đây:
Bảng 13. Kết quả phân tích cộng hưởng từ 1H của chất 6 δ (ppm) 8,10 7,66 7,46 6,03 5,36 Độ bội m m m m s Số H 1H 1H 2H 1H 1H Nhóm CH vịng CH vịng CH vịng CH lk π -OH δ (ppm) 5,13 3,59 2,47 2,25 Độ bội m d s s Số H 2H 2H 3H 3H Nhóm CH2 lk π -OCH2- CH3 acyl CH3
Thật vậy, từ bảng giải phổ cộng hưởng từ chất 6 ta thấy rằng, tín hiệu singlet
đáy rộng ở vị trí 5,36 ppm, là tín hiệu đặc trưng của –OH gắn với vịng thơm; vị trí 6,03 ppm đặc trưng của nhóm -CH trong liên kết π của -CH=CH2. Điều đó chứng minh, phản ứng chuyển vị Claisen đã thực hiện thành cơng.
Hình 11.Phổ cộng hưởng từ hạt nhân13C chất 6 Quan sát hình 11, ta có bảng giải phổ cộng hưởng từ 13C dưới đây:
Bảng 14. Phân tích vị trí các tín hiệu phổ của chất 6
δ(ppm) 169,56 147,55 138,24 134,87 126,53 126,39 126,32 125,11 Vị trí C C=O C vòng C vòng C(CH lk π) C vòng C vòng C vòng C vòng δ(ppm) 123,87 121,59 120,69 118,02 116,53 31,24 20,26 13,3 Ví trí C C vịng C vịng C vòng C vòng C(CH2 lk π) C (CH2) CH3 acyl CH3
Từ kết quả giải phổ ta thấy ở vị trí: 169,56 ppm là tín hiệu đặc trưng của cácbon cacbonyl; 134,87 ppm là tín hiệu đặc trưng cácbon CH của liên kết - CH=CH2; 116,53 ppm là tín hiệu đặc trưng của cácbon -CH2- trong liên kết - CH=CH2. Kết hợp với phổ proton ở trên, đã chứng minh được cấu trúc của sản phẩm6 phù hợp với mục tiêu tổng hợp.
Tương tự cấu trúc của sản phẩm13 được chứng minh bởi phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C.
Hình 12.Phổ cộng hưởng từ 1H chất 13
Từ hình 12, phổ proton của chất 3-Allyl-4-hydroxy-2,5,6-trimethylphenyl acetate ta có bảng giải phổ dưới đây.
Bảng 15. Kết quả phân tích cộng hưởng từ 1H của chất 13
δ (ppm) 5,94 5,06 4,78 3,42 2,33 2,16 2,05
Độ bội m m s d s s s
Số H 1H 2H 1H 1H 3H 3H 6H
Nhóm CH lk π CH2 lk π -OH -OCH2 -CH3acyl -CH3 -CH3 Từ kết quả bảng 15, ta thấy khơng cịn tín hiệu đặc trưng của proton 1H trong vịng thơm, ở vị trí 4,78 ppm (singlet, 1H) là đặc trưng của nhóm –OH, vị trí 5,94 ppm đặc trưng của nhóm -CH trong liên kết π của -CH=CH2. Đây là những vị trí khác với phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H của sản phẩm 12, từ đó chứng minh được chất đã cho là sản phẩm của chuyển vị Claisen.
Hình 13.Phổ cộng hưởng từ 13C chất 13 Quan sát hình 13 trên, ta có bảng giải phổ sau:
Bảng 16. Phân tích vị trí các tín hiệu phổ chất 13 δ(ppm) 169,6 150 141,7 135,38 127,51 126,29 121,58 Vị trí C C=O C vịng C vòng C(CH lk π) C vòng C vòng C vòng δ(ppm) 121,23 115,94 31,3 20,52 13,12 12,64 12,14 Ví trí C C vịng C(CH2 lk π) C (CH2) C (CH3 acyl) CH3 CH3 CH3
Thật vậy, kết hợp hai phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C, có thể dễ dàng chứng minh được cấu trúc củasản phẩm 13 (3-Allyl-4-hydroxy-2,5,6- trimethylphenyl acetate).