CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
3.1 Thực nghiệm
3.1.1 Tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde và dẫn xuất 2-quinolone-3-
carbaldehyde
Bảng 1: Một số đặc điểm của các hợp chất để tổng hợp phối tử
Tên Hình ảnh Hình dạng Màu sắc Nhiệt độ
nóng chảy 2-chloroquinoline- 3-carbaldehyde Hình kim Vàng nhạt 148oC - 150oC 2-quinoline-3- carbaldehyde Bột Vàng nhạt 287oC- 289oC N(4)-(4- methylpiperidinyl) thiosemicarbazide Hình kim Trắng 120oC- 128oC N(4)morpholinylth iosemicarbazide Vẩy cá Trắng 166oC- 185oC 3.1.1.1 Tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde
Chúng tôi tiến hành tổng hợp hợp chất 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde theo tài liệu tham khảo [73].
Chuẩn bị bình cầu 250mL có chứa 0,15 mol DMF khan đặt trên máy khuấy từ, sau đó nhỏ từ từ dung dịch POCl3 (0,6 mol) vào, giữ nhiệt độ ở 0-5oC bằng hỗn hợp muối sinh hàn và nước đá. Khuấy đều hỗn hợp trên trong 30 phút. Cho acetanillide (0,05 mol) vào hỗn hợp. Sau đó, nâng nhiệt độ của hỗn hợp lên khoảng 80-90oC, trong vòng 16 tiếng. Hỗn hợp thu được có màu nâu đen được đổ vào nước đá; dung dịch màu nâu đen chuyển màu
từ từ thành kết tủa màu vàng. Lọc lấy kết tủa vàng, và giữ lại dung dịch lọc; tiếp tục cho nước đá vào dung dịch lọc, thấy xuất hiện kết tủa vàng rồi lọc tiếp. Tiến hành như vậy lặp lại 3 lần tính từ lần đầu tiên, chúng tơi thu được kết tủa màu vàng và để bay hơi nước qua đêm.
Kết tủa vàng được kết tinh lại trong ethylacetate, thu được các tinh thể hình kim màu vàng nhạt. Tinh thể này được cân khối lượng, thu được là 8,14 gam. Hiệu suất phản ứng bằng 85%.
Để kiểm chứng hợp chất thu được, chúng tôi tiến hành đo nhiệt độ nóng chảy của hợp chất, kết quả khoảng nóng chảy là 148-150oC, hoàn toàn trùng khớp với khoảng nhiệt độ nóng chảy của hợp chất 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde trên trang web Sigma-Aldrich.
N R Cl CHO R NHCOCH3 DMF-POCl3 80oC-90oC Hình 25: Phản ứng tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde 3.1.1.2 Tổng hợp dẫn xuất: 2-quinolone-3-carbaldehyde
Chúng tôi tiến hành tổng hợp 2-quinolone-3-carbaldehyde theo tài liệu tham khảo [73]. Cân 1 gam 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde, cho vào 20mL acid acetic băng, đun hồi lưu trong ethanol trong vịng 30 phút. Sau đó để nguội, chất rắn màu vàng nhạt tách ra khỏi dung dịch. Lọc lấy chất rắn, rửa chất rắn nhiều lần bằng nước để đuổi acid acetic, và để khô tự nhiên.
Kết tinh lại chất rắn màu vàng trong DMF, thu được chất bột màu vàng nhạt. Tiến hành rửa chất bột màu vàng nhạt đó bằng 30mL nước nóng để loại DMF. Cân chất rắn, khối lượng thu được là 0,72 gam. Hiệu suất phản ứng 80%.
Nhằm kiểm chứng kết quả, chúng tôi tiến hành đo nhiệt độ nóng chảy của chất vừa thu được, khoảng nhiệt độ nóng chảy của chất là 287-289oC, gần với khoảng nhiệt độ nóng chảy của 2-quinolone-3-carbaldehyde được đề nghị trong tài liệu tham khảo [73] là 286oC-287oC. N CHO Cl CH3COOH ethanol N H CHO O
Hình 26: Phản ứng điều chế dẫn xuất: 2-quinolone-3-carbaldehyde 3.1.2 Tổng hợp các dẫn xuất N(4)-aminylthiosemicarbazide
* Giai đoạn tổng hợp các dẫn xuất N(4)-aminylthiosemicarbazide được tiếp nối từ nghiên
cứu trước đó.
3.1.2.1 Tổng hợp N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide
Giai đoạn 1: Cho từ từ N(4)-4-methylpiperidine (0,2 mol) vào hỗn hợp dung dịch CS2
(0,2 mol) và 24 ml NH3 khoảng 25% được khuấy đều trên máy khuấy từ ở 0o
C-10oC. Sau 30 phút, khi chất rắn màu vàng tách ra khỏi dung dịch, hỗn hợp được tiếp tục khuấy liên tục ở 0o
C-10oC trong 90 phút nữa để phản ứng xảy ra hoàn tồn.
Lọc nhanh, sau đó hịa tan chất rắn thu được trong 400 ml nước cất, khuấy mạnh cho đến khi tạo thành dung dịch đồng nhất màu vàng rơm. Sau đó, nhỏ từ từ 50 ml dung dịch chứa 23,2 gam ClCH2COONa đến hết. Dung dịch màu vàng rơm nhanh chóng nhạt màu và tiếp tục được khuấy đều trong 5-6 giờ.
Cuối cùng, axit hóa dung dịch màu vàng nhạt bằng dung dịch HCl 36%. Lọc kết tủa màu trắng, dung dịch lọc tiếp tục được axit hóa từ từ cho đến khi khơng cịn xuất hiện kết tủa trắng thì dừng. Sản phẩm được kết tinh lại trong ethanol: nước = 1: 1. Để bay hơi tự nhiên, cân được 35,40 gam carboxy 4-methylpiperidinyldithiocarbamate, sản phẩm tạo thành có dạng hình kim, trong suốt. Hiệu suất phản ứng 76,00%.
NH NH3 CS2 + + + Cl-CH2-COONa N S S COONa + NH4Cl 0oC-10oC N S S COONa HCl + N S S COOH NaCl +
Hình 27: Phản ứng điều chế carboxy N(4)-(4-methylpiperidinyl)dithiocarbamate
Giai đoạn 2: Khuấy đều 23,30 gam carboxy 4-methylpiperidinyldithiocarbamate trong 10
ml nước cất và 25 ml N2H4.H2O đến khi dung dịch đồng nhất. Dung dịch được đun cách thủy ở 80oC. Sau 30 phút, chất rắn màu trắng tách ra, dung dịch từ không màu chuyển sang màu tím. Tiếp tục đun cách thủy thêm 30 phút nữa.
Lọc lấy chất rắn, kết tinh lại trong nước cất, để khô tự nhiên qua đêm, thu được 9,55 gam, N(4)-4-methylpiperidinylthiosemicarbazide màu trắng. Hiệu suất phản ứng 55,30%.
Chất rắn thu có nhiệt nóng chảy trong khoảng 120o
C-128oC. N S S COOH + N 2H4 N S N H NH2 HS COOH 80oC
Hình 28: Phản ứng chuyển hóa N(4)-(4-methylpiperidinyl)dithiocarbamate thành N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide
3.1.2.2 Tổng hợp N(4)-morpholinylthiosemicarbazide
Giai đoạn 1: Cho từ từ morpholine (0,2 mol) vào hỗn hợp dung dịch CS2 (0,2 mol) và
24 ml NH3 khoảng 25% được khuấy đều trên máy khuấy từ ở 0o
C-10oC. Sau 30 phút, khi chất rắn màu vàng tách ra khỏi dung dịch, hỗn hợp được tiếp tục khuấy liên tục ở 0o
C- 10oC trong 90 phút nữa để phản ứng xảy ra hoàn tồn.
Lọc nhanh, hịa tan chất rắn thu được trong 400 ml nước cất, tăng tốc độ khuấy cho đến khi tạo thành dung dịch đồng nhất màu vàng rơm. Sau đó, nhỏ từ từ 50 ml dung dịch chứa 23,2 gam ClCH2COONa đến hết. Dung dịch màu vàng rơm nhanh chóng nhạt màu và tiếp tục được khuấy đều trong 5-6 giờ.
Cuối cùng, axit hóa dung dịch màu vàng nhạt bằng dung dịch HCl 36%. Lọc kết tủa màu trắng, dịch lọc tiếp tục được axit hóa từ từ cho đến khi khơng cịn xuất hiện kết tủa trắng thì dừng. Sản phẩm được kết tinh lại trong ethanol; để bay hơi tự nhiên, thu được 35,36 gam carboxy morpholinyldithiocarbamate, sản phẩm tạo thành có dạng hình kim, trong suốt. Hiệu suất phản ứng 80,00%.
O NH NH3 CS2 + + + Cl-CH2-COONa O N S S COONa + NH4Cl 0oC-10oC O N S S COOH O N S S COONa + HCl + NaCl Hình 29: Phản ứng điều chế N(4)-morpholinyldithiocarbamate
Giai đoạn 2: Khuấy đều 22,10 gam carboxy morpholinyldithiocarbamate trong 10 ml
nước cất và 25 ml N2H4.H2O đến khi dung dịch đồng nhất. Dung dịch được đun cách thủy ở 80oC. Sau 30 phút, chất rắn màu trắng tách ra, dung dịch từ không màu chuyển sang màu tím. Tiếp tục đun cách thủy thêm 30 phút nữa.
Lọc lấy chất rắn, kết tinh lại trong ethanol, để khô tự nhiên qua đêm, thu được 9,66 gam, N(4)-morpholinylthiosemicarbazide màu trắng, hình vẩy cá. Hiệu suất phản ứng 60,00%. Chất rắn có nhiệt nóng chảy trong khoảng 166o
C-185oC. O N S S COOH + N 2H4 O N S N H NH2 + HS COOH 80oC
Hình 30: Phản ứng chuyển hóa N(4)-morpholinyldithiocarbamate thành N(4)-morpholinylthiosemicarbazide
3.1.3. Tổng hợp một số phối tử của 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde, 2-quinolone-3-carbaldehyde với các dẫn xuất thiosemicarbazide.