Chương I: FOMYL HÓA HỢP CHẤT THƠM VÀ DỊ VÒNG THƠM I.1- ĐI TỪ HỢP CHẤT THOM VA ĐỊ VÒNG THOM CÓ NHÓM THẾ.1- Đi từ axit cacboxyli. [9] Khử hoá trực tiếp axit cacboxylic thành anđchit không dé dang, vì các axit khó bị khử còn anđchit dễ bị khử. Nên phải biết giữ không cho phản ứng chạy quá xa bằng cách chuyển axit thành dẫn xuất dễ bị khử thành andehit hơn, người ta đã chuyển axit thành dẫn xuất clorua axit rồi khử thành anđehit. I- Phượng pháp Rosemund.
Phương pháp này là chuyển axit thành một dẫn xuất axyl clorua, chất này bị oxi hoá với xúc tác là Pd thành anđehit với hiệu suất tới 90%. Để anđehit ít bị khử thành ancol người ta đầu độc xúc tác Pd bằng cách cho lưu huỳnh vào. Sơ 46 chuyển hoá như sau: R-COOH-SOCh ncoci —*H‡ ———>RCHO Pd - BaSO,(S) 2- Khử clorua axit bằng LIAIH,. Sau khi tạo dẫn xuất clorua axit ta dùng NH, để chuyển hoá thành amit, rồi dùng POCI, để chuyển thành dẫn xuất nitrin tương ứng, rồi dùng LiAIH, để chuyển thành andehit.
Sơ 46 chuyển hoá như sau: R-COOH C> Roo NH. TIẾN SOC = R-C=0 if H;O R—C=NH H H Để đạt kết quả tốt người ta thay LiAIH, bằng LiAIH(O-t-Bu), Là phương pháp điều chế một anđehit thơm bằng cách cho clorua axit thơm tác dụng với anilin tạo thành một sản phẩm trung gian không bền bị biến đổi thành imino clorua dưới tác dụng của photpho pentaclorua (PCl;). Imino clorua tác dụng với HCI (khan) trong dung môi ete khan có xúc tác SnCl, nhanh SVTH: TRỊNH THỊ HƯƠNG trang 2 LUẬN VAN TOT NGHIỆP GVHD: LE VAN DANG chóng tạo thành một lớp chất rắn ở phía dưới. Hổn hợp chất rấn này cho tác dụng với axit clohidric, chưng cất hơi ta sẽ thu được anđchit.
Lượng chất rắn còn lại sau khi chưng cất là anilin clorua. Hiệu suất phản ứng thu được vào khoảng 60%. Phương pháp này không thể áp dụng cho các imino clorua béo chưa bảo hòa và chỉ có thể sử dụng tốt với các hợp chất thơm hoạt động. Cols, POCh Ar + oa oe ArCHO + CsHsNHCH,; § 1.2- Tổng hợp từ dẫn xuất Cơ ~ Magie.
[14,1] Khi cho dẫn xuất cơ magie tác dụng với este hoặc muối của axit fomic thì thu được anđehit , R- MgBr + H.c£° —* R-CH=O + Mg „ OCH; OCHs Etyl©msat Ngoài ra còn cho hợp chất cơ magie tác dụng với anky! octofomiat. POs POS uo R- MgBr + H-C—OCHs —* RCH, —+ RCHO OC¿H‹ OC;H; Etyl octofomaat L.3- Tổng hợp từ rượu : L: Qxi hoá mono ancol bậc một, [ 14,1] Vì anđehit dễ bị oxi hoá thành axit cacboxylic, nên đòi hỏi phải lựa chọn tác nhân oxi hoá thích hợp. Ngoài ra còn phải tách anđehit sinh ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách chưng cất hơi nước hoặc cuốn bằng dòng CO). > Axit Cromic là tác nhân oxi hoá mạnh thường oxi hoá ancol bậc một thành axit tương ứng.
Nhưng khi cho cẩn thận axit cromic / axeton vào ancol bậc một thì đôi lúc sinh ra anđehit hiệu xuất cao. > Tác nhân tốt hơn cho sự tạo thành anđehit là tác nhân collins, đó là hỗn hợp cromtrioxit CrO; với piriđin và HCI. > Ngoài ra còn có một số tác nhân khác có thể cho andehit với lượng lớn mà không bị oxi hoá lên cao hơn. SVTH: TRINH THỊ HƯƠNG trang 3 LUẬN VĂN TOT NGHIỆP GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG TÁC NHÂN OXIHOA | KHA NANG OXI HÓA THÍ D Có tính chọn lọc cao, oxi hoá ancol bậc một Tert-butylcromaU thành anđcht mà tert-butanol không ảnh hưởng đến nối đôi, trừ nối đôi ở vị trí œ so với nhóm - OH C;H,NH".CrO; Tác nhân tốt nhất cho (Tác nhân collins) sự oxi hoá ancol bậc C2 lào © CAH.NHCGOjC một thành andehit CH,08 ony C;H.NHŒOErpo | j} | a — BE lên cao hơn — benzilic ancol | Nitd oxit trong công nghiệp.
(N:O,, NOz, NO;, NO) Oxi hoá ancol thơm * Ở 0°, HNO; tác dụng với | thành anđehit SeO; sinh ra hỗn hợp nitơ 2- Dé hidro hod mono ancol bậc một. (14,1) Dun nóng rượu thơm bậc một trong không khí ở 300°C với xúc tác là Cu, Ag hoặc CuO thì xảy ra phản ứng để hiđro hoá. Trong phòng thí nghiệm, phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao nên rất khó khăn, không thuận lợi nhưng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. mem: 0; —* C mo + H;O 3- Oxi hoá 12 =điol, [14,13] | ,2-Glicol có thể bị oxi hoá cắt mạch cacbon tạo thành hợp chất cacbonyl.
‘c=0 +`c=o | SVTH: TRINH TH] HUONG trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: LÊ VĂN ĐĂN độ từ 25°C -50°C. NaBiO, Dung môi nước hoặc các dung} Oxi hoá có tính chon lọc, oxi môi hữu cơ ở nhiệt độ phòng. hoá các 1,2-glicol thành hợp chất cacbonyl. Anđehit bén dưới tác dụng của natribimutat.
OH = CH, CHCl, CH CH=O CHC cụ HạO FeClax Cc askt,t C NaOH -H,0 1.4- Di từ dẫn xuất gem-dihalogen. [2] ]- Dẫn xuất gem-dihalogen (là hợp chất hữu cơ có 2 nhóm halogen gắn vào cùng một nguyên tử C) khi đun nóng với dung dịch kiểm (hoặc axiU sẽ xảy ra phản ứng thủy phân, cho ta sản phẩm gem-diol, chất này không bền bị tách một phân tử nước tạo thành hợp chất cacbonyl, để thu được andehit thì 2 nhóm thế phải ở C đầu mạch. Ví dụ: OH xế CH, CHCl, SH CH=O CHCl Ch HạO FeCl, °C askt.t°C NaOH -HạO 2- Oxi hoá - , [14,1] Thủy phân đồng thời oxi hóa dẫn xuất mono halogen thành anđêhit. Thí dụ: H;O, MnO; C,HsCH;Cl ——————> C;H;CHO Phương pháp quan trọng để chuyển nhóm -CH;Cl thành nhóm -CHO là phương pháp Somllet, theo phương pháp này ta dun chất nền với Urotropin trong ancol/nước sau đó axit hoá rồi cất hơi nước.ã5=eẽ SVTH: TRINH THỊ HUONG trang Š LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG 1.5- Tổng hợp từ hidrocacbon.
[14,1] !- Oxi hoá anken. Oxi hoá anken bằng tác nhân oxi hoá mạnh như dicromat hay permanganat sẽ dễ tạo thành axit cacboxylic. Để tạo thành andéhit thì phải điều khiển phản ứng một cách cẩn thận. Ví dụ: điểu chế vanillin từ eugernol Ac , OH OMe (1) Sư đồng phân hoá OMe = @,0;, HNO, ome với KOH hoặc O, (2) Axety] hoá —===t CH;-CH=CH; CH=CH-CH, CHO Eugernol lsocugermeol axctat Vanillin Nếu oxi hoá bằng phương pháp ozon phân thi phản ứng êm dịu hơn.
Phương pháp ozon phân có thể sử dụng như một phương pháp tổng hợp hoặc như một kĩ thuật phân tích. Hiệu suất phản ứng nói chung tốt. R c“ R 1 1) O; R ‘Now 3 ou”R 1 u% Np, 2)(CH)§ n7 NR Thí dụ: Hy; 1) Oy No 2)(CH3),S CH-0 CH; 6 -oxo - heptanal (65% ) 2- Qxi hoá aren. Ta có thé oxi hoá nhóm ankyl gắn với nhân thơm va dị vòng thành nhóm -CHO trong những điều kiện và tác nhân oxi hoá thích hợp.
Những tác nhân oxi hoá thích hợp như SeO;, MNO;, Cr;O;,. được dùng để chuyển dẫn xuất anky! của hiđrocacbon thơm và dj vòng thành dạng anđehit tương ứng. Những nhóm mety! hay metylen gắn ở vị trí a so với nhóm rút điện tử (như phenyl, cacboxyl) thì được hoạt hóa, dé dàng cho tác nhân oxi hoá tấn công. SVTH: TRỊNH THỊ HƯƠNG trang 6 LUẬN VĂN TOT NGHIỆP GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG Điều kiện tiến hành phản ứng oxi hoá BeO; tan trong dung môi hữu cơ, nên phản ứng được tiến hành trong ancol sôi hoặc dung dịch đioxan.
Sự oxi hoá kèm theo sự tách khỏi hỗn hợp phản ứng kết tủa đỏ Se. Ta có thể tái tạo SeO; bằng cách chế hoá kết tủa Se đó với HNO; hoặc O;. Phương pháp này cũng được dùng để oxi hoá một vài hợp chất thơm như oxi hoá quinadin (2-metylquinolin), lepidin (4- mety! quinolin) thành andchit tương ứng. Anhidric La những chất oxi hoá thường dùng nhất.
Anhiđric cromic được Cromic và hỗn dùng dưới dạng dung dich trong axit axetic. hợp Cromat Hỗn hợp cromat được dùng dưới dạng bicromat trong dung dịch axit sunfuric loãng ( hỗn hợp cromat BECMANN ) Người ta dùng hỗn hợp cromat để oxi hoá ancol bậc một, bậc hai thành hợp chất cacbonyl. Thường dùng dung môi là clorofoc, cacbon disunfua, cacbon Cromyl clorua | tetraclorua, Nhiệt độ phản ứng từ 25°C - 45°C. Hiệu suất vào ( CrO;C];) khoảng 70% - 80%.
thành anđehit. px Ar-CH C103, AC20% ArdCC — “5%, AcCHO + 2HO Ac `—H;SO, "OAc 1.6- Akyl hóa và thủy phân 1,3-Dithian. [14] 1,3-Dithian là một axit yếu (pK, = 32) có thể cho proton một bazd mạnh như n-butyl lithium. Kết quả là tạo ra một cacbanion được ổn định bởi hai nguyên tử lưu huỳnh hút điện tử.
a + Cli —— li + CsHio S Ss Q Sự alkyl hóa của anion đithian vào alkyl halogenua bậc một hoặc tosylat tạo thành một thioaxetat (sunfua axetat) có cấu trúc tương tự như các axctan mà chúng ta đã được học, nhưng thay các nguyên tử oxi bằng các nguyên tử lưu huỳnh. SVTH: TRINH THỊ HƯƠNG trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG T OF, ï. “ 1 q =ẽ " Thioaxetat Thủy ngân clorua giúp thủy phân axetan thành một anđehit của tác nhân alkyl hóa.2- CÁC PHƯƠNG PHÁP GẮN TRỰC TIẾP NHÓM -CHO VÀO NHÂN THOM VA DỊ VÒNG THOM.1- Phương pháp GATTERMANN-KOCK {14,3,23,35) 1- Md đâu. Năm 1897 GATTERMANN va KOCK đã đưa ra phương pháp gấn trực tiếp nhóm anđehit vào nhân thơm bằng hỗn hợp CO va HCI với xúc tác thường là hỗn hợp AICI; và Cu;Cl; Thi dụ : Điều chế benzanđehit từ benzen.
AIC 60%-68% Nếu dùng xúc tác là hỗn hợp AICI; va CuCl, thì hiệu suất có thể dat tới 85%-90%, HO + CO —— AICl:-CuạCha 85%-90% 2- Phamvị ứng dung. * Phương pháp này dùng để điều chế benzandehit và đồng đẳng của nó. Thdụí: ——==ễŸ==F=ễẼễẽẽ SVTH: TRINH THỊ HUONG trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG Hà HO HCI + CƠ T1. cuci CH; Andchit p-toluic Hy Hy CHO HC! CO -—=————.*> AICh-CuạCh CH, Hy Andchit 2,5 -đimetyl benzoic Do phụ thuộc vào điểu kiện phản ứng mà nhóm anđêhit có thể thế H ở vị trí meta hoặc para so với nhóm ankyl : Nếu tiến hành phản ứng không có dung môi thì về nguyên tắc sẽ xảy ra sự thế vào vị trí para, khi tiến hành phản ứng trong nitrobenzen thì sẽ thu được m-ankylbenzanđehit.
Đối với toluen và các mono ankylbenzen, tổng hợp GATTERMANN- KOCK thường định hướng nhóm -—CHO vào vị trí para so với nhóm ankyl. Nhược điểm của Paes pháp này khi áp dung cho các ankyl benzen là: Sử dụng các oxit cacbon một cách hạn chế. - Hiệu suất phản ứng thấp trừ những hiđrocacbon hoạt động như : mesitilen có thể chuyển thành mesitanđehit với hiệu suất 83%. - Tạo một lượng lớn các sản phẩm phụ, bởi vì có các quá trình tách xâm nhập và thay đổi vị trí của nhóm anky! (phần lớn được quan sát thấy khí fomyl hoá poliankylbenzen).
Như khi ngưng tụ isopropyl benzen với CO va HCI thì sẽ nhận được một lượng nhỏ p-Ìsopropyl benzanđehit và đồng thời sẽ tạo thành 2,4-diisopropy!