1 .2Cấu tạo của Coenzyme Q0
3.5 Phản ứng ete theo Williamson
Phản ứng Williamson là một trong những phản ứng hữu cơ điển hình tạo ete từ dẫn xuất halogen và rượu (xúc tác phản ứng là các bazơ hữu cơ như các alkoxide). Phản ứng điều chế ete bằng phương pháp trên được tìm ra bởi nhà khoa học Alexander Williamson vào năm 185054. Đây là phản ứng quan trọng trong hóa hữu cơ, vì phản ứng này có thể tạo ra được các ete quan trọng cho tổng hợp hóa hữu cơ – hóa dược. Bên cạnh đó, phương pháp đơn giản, hiệu quả và được sử dụng rộng rãi ở trong phịng thí nghiệm cũng như ở quy mơ cơng nghiệp.
Trong đó, phản ứng giữa ion alkoxy và dẫn xuất halogen bậc một theo cơ chế phản ứng SN2. Ở đây, nhóm alkoxy có thể từ rượu bậc 1, bậc 2 ,thậm chí là rượu bậc 3. Tuy vậy dẫn xuất halogen (-Cl, -Br, -I) ở đây thường dùng nhất là dẫn xuất của brome bậc 1. Với các dẫn xuất bậc 2, bậc 3 phản ứng tạo ra sản phẩm phụ nhiều hơn hoặc làm giảm hiệu suất phản ứng. Nguyên nhân trong phản ứng xúc tác thường là các bazơ hoặc alkoxy, phản ứng ngoài cơ chế SN2 còn bị cạnh tranh bởi phản ứng tách E2 tạo ra sản phẩm phụ là các alken tương ứng. Xúc tác trong phịng thí nghiệm với phản ứng Williamson thường là các muối cácbonat kim loại kiềm, hydroxide kiềm hay phổ biến nhất là các alkoxide kiềm. Ở quy mô công nghiệp, xúc
tác thường dùng là các xúc tác chuyển pha. Dung môi dùng cho phản ứng tạo ete thường là các dung môi phân cực, nguyên nhân tạo ra nhiều các nucleophil tự do hơn, tăng tốc độ phản ứng và hiệu suất phản ứng.
Cơ chế phản ứng:
Sơ đồ 9. Cơ chế phản ứng Williamson
Trong luận văn đã nghiên cứu các bazơ khác nhau thực hiện deproton nhóm hydroxy và tiến hành alkyl hóa với dẫn xuất halogen bậc 1 (Allyl bromide).
Bảng 10. Ảnh hưởng xúc tácđến hiệu suất phản ứng Williamson Base/solvent Sản phẩm 5(%) Sản phẩm 12(%)
NaH/ (DMF) 82 84
K2CO3 /(acetone) 70 78
Na2CO3/(acetone) 62 58
Từ bảng trên có thể thấy rằng với xúc tác là natri hidrua trong dung mơi DMF thì phản ứng đạt hiệu suất cao nhất. Nguyên nhân là ion âm H- dễ dàng deproton tăng tính nucleophil của nhóm RO–, thuận lợi cho phản ứng SN2. Tuy vậy trong quá trình sử dụng NaH cần phải chú ý an toàn, do phân tử khối nhỏ hơn khơng khí nên có thể dễ dàng tạo ra bụi khi chúng ta mở nắp sử dụng.Hơn nữa, NaH phản ứng mãnh liệt khi gặp nước nên trong quá trình phản ứng các hóa chất phải khan tuyệt đối. Bên cạnh đó, q trình deproton sinh ra khí hidro nên khi hoạt hóa nhóm chức rượu (trước khi phản ứng) cần phải thực hiện trong mơi trường khí trơ và tiến hành ở nhiệt độ dưới 0oC.Quan sát khí ở trong bình cầu thốt ra hồn tồn rồi mới bắt đầu nhỏ giọt từ từ allyl bromide.
Sau khi tiến hành phân lập, sản phẩm được chứng minh bằng phổ cộng hưởng từ:
Hình 8. Phổ cộng hưởng từ chất 5
Quan sát phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H ta có bảng giải phổ của chất 4- allyloxy-2-methylnaphthalenyl-1-acetate như sau:
Bảng 11. Kết quả phân tích phổ chất 5 δ (ppm) 8,26 7,67 7,47 6,65 6,17 Độ bội d d m s m Số H 1H 1H 2H 1H 1H δ (ppm) CH vòng CH vòng CH vịng CH vịng CH lk π Nhóm 5,52 5,34 4,7 2,45 2,3 Độ bội dd dt d s s Số H 1H 1H 2H 3H 3H Nhóm CH2 lk π CH2 lk π CH2 CH3 acyl CH3
Từ kết quả phổ cộng hưởng từ nhận thấy, chất 5 là sản phẩm của phản ứng tạo ete theo Williamson. Sản phẩm chứa các tín hiệu đặc trưng của nhóm allyl: 6,17 ppm là pick của nhóm CH trong liên kết –CH=CH2; 5,52 ppm và 5,34 ppm là tín hiệu của nhóm =CH2; 4,7 ppm là tín hiệu của nhóm –OCH2–. Tóm lại, với các tín
hiệu đặc trưng trên, có thể chứng minh được sản phẩm thu được từ phản ứng allyl hóa có cấu trúc phù hợp với mục tiêu.
Hình 9. Phổ cộng hưởng từ 1H của chất 12
Từ hình 9 trên, ta có bảng phân tích các tín hiệu đặc trưng của chất 1- Acetyloxy-4-allyloxy-2,3,6-trimethylbenzene dưới đây:
Bảng 12. Kết quả phân tích phổ chất 12
δ (ppm) 6,57 6,07 5,43 5,26 4,49
Độ bội m m m m m
Số H 1H 1H 2H 1H 2H
Nhóm CH vịng CH lk π CH của CH2 CH của CH2 -OCH2 δ (ppm) 2,33 2,16 2,12 2,06
Độ bội dt d s s
Số H 3H 3H 3H 3H
Nhóm CH3 acyl CH3 CH3 CH3
Thật vậy, từ bảng giải phổ chất 12, dễ dàng nhận thấy các tín hiệu đặc trưng của nhóm allyloxy: ở vị trí 6,07 ppm của CH trong liên kết –CH=CH2; vị trí 5,43 ppm và 5,26 ppm là 2 tín hiêu của 2H trong liên kết =CH2; vị trí 4,49 ppm của nhóm – OCH2–. Ngồi ra, so với chất 11 thì chất 12 khơng cịn peak chân rộng đặc
trưng của nhóm hydroxy. Kết luận, phổ cộng hưởng từ 1H đã chứng minh được công thức cấu tạo của chất 1-Acetyloxy-4-allyloxy-2,3,6-trimethylbenzene.