Tổng hợp N-benzylacetamid (II)
Sơ đồ phản ứng :
Sơ đồ 3.2 Tổng hợp N-benzylacetamid (II)
Tiến hành :
Cho 4,2 ml acetonitril (0,08 mol) vào bình cầu 2 cổ dung tích 100 ml, lắp sinh hàn và khuấy từ, làm lạnh bên ngoài bằng nước đá. Sau đó nhỏ từ từ 1,05 ml acid sulfuric đặc (0,02 mol) vào bình phản ứng. Sau khi nhỏ xong, bỏ làm lạnh, đun nóng khối phản ứng đến khoảng 70oC thì bắt đầu nhỏ giọt chậm 2,1 ml alcol benzylic (I) (0,02 mol). Đảm bảo khối phản ứng luôn sôi trong suốt quá trình cho alcol benzylic. Sau khi nhỏ xong alcol benzylic thì khuấy tiếp ở nhiệt độ phòng 1,5 h.
Theo dõi phản ứng bằng SKLM với pha động ethylacetat: N-hexan - 7:3,
hiện màu bằng đèn tử ngoại bước sóng 254 nm.
Khối phản ứng được đổ vào nước đá, trung hòa bằng dung dịch natri carbonat đến pH 7. Để lắng rồi gạn lấy pha dầu nằm trên, chiết bằng ethylacetat và rửa bằng dung dịch natri clorid 10%, rửa lại bằng nước cất rồi làm khan bằng bột natri sulfat khan. Lọc bỏ natri sulfat, ethylacetat được loại đi dưới áp suất thường,
phần còn lại được cất ở áp suất chân không thu được sản phẩm (II).
Kết quả :
Cảm quan: tinh thể hình kim, màu trắng, có mùi thơm đặc trưng. Khối lượng sản phẩm: 2,3g (hiệu suất 76,0 %).
Nhiệt độ nóng chảy: 54-57oC (tài liệu [10]: 60-61oC). Rf = 0,5 (hệ dung môi ethylacetat: N-hexan - 7:3).
Khảo sát:
Để tìm được điều kiện phản ứng tối ưu chúng tôi đã tiến hành khảo sát tỉ lệ mol alcol benzylic : acetonitril, theo dõi tiến triển phản ứng bằng SKLM với pha động ethylacetat: N-hexan - 7:3. Điều kiện các phản ứng khảo sát được giữ cố định tỉ lệ mol alcol benzylic: acid sulfuric là 1:1, thời gian phản ứng là 1,5 h. Kết quả khảo sát được thể hiện trong bảng dưới đây:
Bảng 3.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ mol alcol benzylic : acetonitril Alcol benzylic (ml) Acetonitril (ml) Tỉ lệ mol SKLM KL sản phẩm (g) Hiệu suất phản ứng 2,1 3,1 1:3 Hết nguyên liệu 2,12 71,3% 2,1 4,2 1:4 Hết nguyên liệu 2,26 76,0% 2,1 5,3 1:5 Hết nguyên liệu 2,27 76,1% 2,1 6,3 1:6 Hết nguyên liệu 2,28 76,2% 2,1 7,4 1:7 Hết nguyên liệu 2,28 76,2%
Từ bảng trên chúng tôi thấy khi tăng tỉ lệ mol alcol benzylic : acetonitril từ 1:3 lên 1:4 thì hiệu suất phản ứng tăng đáng kể, tuy nhiên từ 1:4 lên 1:7 thì hiệu suất phản ứng tăng rất ít. Từ đó để cân bằng giữa hiệu suất phản ứng và hiệu quả kinh tế
chúng tôi chọn tỉ lệ mol alcol benzylic : acetonitril tối ưu cho phản ứng là 1:4. Sau khi chọn xong tỉ lệ mol tối ưu cho hai chất phản ứng, chúng tôi tiến hành khảo sát thời gian phản ứng ở quy mô phản ứng 2,1 ml alcol benzylic, theo dõi tiến triển phản ứng bằng SKLM với pha động ethylacetat: N-hexan - 7:3. Các phản ứng khảo sát được thực hiện trong điều kiện quy mô giống nhau: 2,1 ml alcol benzylic, 4,1 ml acetonitril và 1,05 ml acid sulfuric. Kết quả khảo sát như sau:
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng Ritter ở quy mô 2,1 ml alcol benzylic Thời gian phản ứng SKLM Khối lượng sản phẩm (g) Hiệu suất phản ứng 0,5 h Hết nguyên liệu 1,55 52,0% 1 h Hết nguyên liệu 1,98 66,5% 1,5 h Hết nguyên liệu 2,26 76,0% 2 h Hết nguyên liệu 2,25 75,8% 2,5 h Hết nguyên liệu 2,27 76,1%
Dựa vào bảng kết quả trên chúng tôi đã chọn thời gian phản ứng 1,5 h là tối ưu ở quy mô 2,1 ml alcol benzylic.
Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III)
Sơ đồ phản ứng :
Sơ đồ 3.3 Tổng hợpN-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III)
Tiến hành:
Dùng bình ba cổ dung tích 100 ml, sục nito, lắp ống dẫn khí ra dung dịch natri hydroxyd 2M, đổ 26,6 ml acid clorosulfonic (0,4 mol) vào, làm lạnh. Đun chảy 14,9 g N-benzylacetamid (II) (0,1 mol) rồi nhỏ từ từ vào bình phản ứng, làm
lạnh dưới 10oC kết hợp khuấy từ. Nhỏ xong thì đun nóng đến 70oC trong khoảng 1 h. Theo dõi phản ứng bằng SKLM với pha động ethylacetat: N-hexan - 7:3, hiện
màu bằng đèn tử ngoại bước sóng 254 nm.
Đổ khối phản ứng vào 100 ml nước đá, khuấy mạnh, sau khoảng nửa giờ thì gạn bỏ pha nước, phần dầu sệt còn lại đổ chậm vào hỗn hợp 24 ml dung dịch ammoniac đặc, 12 ml nước cất, khuấy mạnh, đun nóng đến 70oC trong 30 phút. Theo dõi phản ứng bằng SKLM với pha động N-butanol: acid acetic: nước - 9:2:2,5, hiện màu bằng đèn tử ngoại bước sóng 254 nm.
Khối phản ứng sau đó cất kiệt, hòa tan trong ethanol 96% nóng, lọc loại muối vô cơ, để lạnh rồi lọc, sấy khô thu được sản phẩm (III).
Kết quả :
Cảm quan: chất rắn màu trắng.
Khối lượng sản phẩm: 8,9 g (hiệu suất 39,0%).
Nhiệt độ nóng chảy: 158-165 oC (tài liệu [5]: 170-171oC). Rf = 0,75 ( hệ dung môi N-butanol: acid acetic: nước - 9:2:2,5).
Khảo sát:
Để tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng chúng tôi tiến hành khảo sát tỉ lệ mol
N- benzylacetamid : acid clorosulfonic được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát tỉ lệ mol N-benzylacetamid : acid clorosulfonic
N- benzylacetamid (g) Acid clorosulfonic (ml) Tỉ lệ mol SKLM Khối lượng sản phẩm (g) Hiệu suất phản ứng 14,9 20,0 1:3 Còn nguyên liệu ít, có vết tạp mờ 6,88 30,2% 14,9 26,6 1:4 Hết nguyên liệu, có vết tạp mờ 8,89 39,0% 14,9 33,3 1:5 Hết nguyên liệu, vết tạp rõ 8,78 38,5%
14,9 40,0 1:6 Hết nguyên liệu,
vết tạp rõ 7,39 32,4%
Qua khảo sát tỉ lệ mol hai nguyên liệu chúng tôi nhận thấy, khi tăng tỉ lệ mol acid clorosulfonic thì nguyên liệu hết nhưng đồng thời lượng tạp có Rf = 0,78 (hệ dung môi N-butanol: acid acetic: nước - 9:2:2,5) tăng lên (thể hiện trên SKLM là vết tạp đậm và to lên), và hiệu suất giảm đi khi tăng tỉ lệ từ 1:4 lên 1:6. Từ đó chúng tôi chọn tỉ lệ mol N-benzylacetamid : acid clorosulfonic tối ưu là 1:4.