III.1.Điểu chế naphthoxy acetic acid:
Cơ chế phản ứng: Thế nucleophile: Sy’ [2,8]
Tác nhân Y thay thế 1 nguyên tử hay nhóm nguyên tử X liên kết với nguyên tử C mà trong đó Y cung cấp cặp điện tử cho liên kết được
hình thành và X bị đẩy ra khỏi hợp chất mang theo cả 2 điện tử liên kết
Xl:4 Bể —— ằY-R + X
Y là anion hoặc hợp chất không có điện tích nhưng có 1 cặp điện tử tự
do
lon phenolate là tác nhân nucleophile lưỡng cực (có 2 trung tâm phản
ứng). R-X khi thì tấn công vào đầu nguyên tử oxy (gọi tắt là O-alkyl hoá), khi thì tấn công vào đầu nguyên tử C của nhân thơm (C-alkyl
hoá).
om JOR
¥ + x®
FS fo O-alkyl hoá
R-X + |
`“ Tủ ng + xo
—cr C-alkyl hoá
|
Sự C-alkyl hoá xảy ra khó khăn hơn bởi trong quá trình phản ứng, tạm thởi 1 nhân thơm của hệ thống mất đi tính thơm (sự O-alkyl hoá không
xảy ra trường hợp này nên có độ chọn lọc cao hơn).
ot
SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 35
Luân văn tốt nghiên GVHD: Ths NGUYEN TIẾN CONG
*Dung môi+ base: Dé đạt hiệu quả cao cho phản Ung alkyl hoa, việc chọn lọc dung môi trở nên cần thiết.
Ví dụ: Trong phản ứng alkyl hoá phenolate với alkylbromur, trong dung
môi ethylene glycol dimethyl ether, một dung môi phi proton người ta thu được 100% ether (alkyl hoá tại O), trái lại trong dung môi phenol, 1
dung môi có proton ta thu được 77% C-alkyl phenol, chỉ có 23% ether.
Dung môi có hằng số điện môi thấp, không có H linh động sẽ solvate hoá tốt trạng thái điện tích tập trung trên đầu C để cho điện tích
âm tập trung trên đầu O được tự do hơn, ưu đãi phản ứng O-alkyl.
Cation trong bazơ cũng ảnh hưởng đến hiệu suất tạo thành sản
phẩm O-alkyl hoá.
Lit , Nat ,K* , R4Nt
ằ :Ơ-alkyl tăng , C-alkyl giảm
Các ion trên có điện tích không đổi nhưng khi bán kính tăng lên thì
mật độ điện tích nhỏ đi, liên kết M-OH kém bền hơn, khả năng phân ly
OH’ dễ dàng hơn nên khả năng phản ứng mạnh hơn.
*Tính đồng nhất của hỗn hợp phản ứng :
Nếu tác chất hoà tan trong dung môi sử dụng, ưu đãi cho phản ứng O-alkyl hoá, ngược lại tác chất không tan trong dung mồi sử dụng, ưu đãi cho phan ứng C-alkyl.
Vì vậy để đảm bảo các yêu cầu về dung môi, base và tính đồng nhất, người ta dùng dung môi NaCl bão hoà (dung môi phi proton), nếu dùng
dung môi hữu co như benzene, acetone, acetonitril, tetrachlorocarbon,
thì phải dùng xúc tác chuyển pha.
Trong phương pháp tổng hợp Williamson, thời gian phản ứng tối ưu nhất là từ 30 phút đến 1giờ, nếu đun lâu sản phẩm có mau sam hơn, do sản phẩm tạo thành theo thời gian có thể bị oxi hoá nhóm CHạ ở C z trong môi trường kiểm.
oo Oot
Nồng độ NaOH cũng không được quá cao hay qua thấp (tốt nhất là khoảng 10%), vì khi nồng độ OH' thấp sự solvate hoá tác nhân
SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 36
naphtholate giảm nên tinh nucleophile giảm do vậy hiệu suất phản ứng
O-alkyl hoá giảm.
Naphthol được hoa tan trực tiếp bằng dung dịch NaOH, khi nồng độ NaOH tăng khả năng phan ly thành ion của naphtholate giảm do độ
đậm đặc của dung dịch, đặc biệt là muối ỉ-naphtholate khú tan trong
NaOH có nồng độ cao làm cho hỗn hợp sản phẩm chuyển thành dạng
sét, quá trình khuấy trở nên khó khăn, sự tiếp xúc giữa các tác nhân phản ứng kém di nên hiệu suất giảm. Tỉ lệ mole NaOH so với hỗn hợp
(naphthol và monochloroacetic acid) tốt nhất là 1,05:1 vì nếu lượng NaOH ít quá, môi trường nghiêng dần về phía acid, ion naphtholate bị acid hoá về dang naphthol có hằng số phân ly rất nhỏ, nên tính
nucleophile của nó giảm.
Mặt khác trong môi trường acid quá trình phân cắt ether càng thuận lợi ngược lại khi NaOH dư nhiều thì sẽ có phản ứng phụ:
Hạ¿C—COOH + NaOH HạC—COONa-l9Ì „ oH—c—cOONa
ù = bu 4
Tỷ lệ mole monochloroacetic acid so với naphthol tối ưu nhất là khoảng 1,4:1. Phải dùng du monochloroacetic acid vì trong quá trình
đun trên 100°C thi anion của monochloroacetic acid dễ bị decarboxyl hoá và cũng có thể bị oxi hoá trong môi trường kiểm, làm hao hụt
lượng acid đưa vào.
Ngoài phương pháp tổng hợp Williamson trên người ta [2] còn
điều chế acid đi từ ethyl chloroacetate tác dụng với naphthol trong môi
trường có xúc tác chuyển pha: tributhylamine, diethylbuthylamine,
dung môi là benzene.
OH OCH;COOCạHs
(@)(®) + CI-CHạCOOC;H;—9H-„ CO
Thuỷ phan naphthoxyacetate ethyl trong môi trường acid
SVTH:Nguyén T6 Nha Trang 37