ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM NGUYỄN VĂN VĨNH HÀ PHẢN ỨNG HÌNH THÀNH LIÊN KẾT C-S VÀ C-O MỚI TỪ CHUYỂN HÓA CÓ ĐỊNH HƯỚNG LIÊN KẾT C – H CỦA CÁC DẪN XUẤT BENZAMIDE Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa Học Mã số: 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2023 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS.
Nguyễn Thanh Tùng GS. Phan Thanh Sơn Nam Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. Trần Hoàng Phương Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Nguyễn Đăng Khoa Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM ngày 11 tháng 3 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: - TS.
ĐẶNG BẢO TRUNG - Chủ tịch hội đồng - PGS. TRẦN HOÀNG PHƯƠNG - Phản biện 1 - TS. NGUYỄN ĐĂNG KHOA - Phản biện 2 - TS. NGUYỄN THANH TÙNG - Ủy viên - TS.
TRẦN PHƯỚC NHẬT UYÊN - Thư ký Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên : NGUYỄN VĂN VĨNH HÀ MSHV: 2070476 Ngày, tháng, năm sinh : 19/ 4/ 1996 Nơi sinh: TP. HCM Chuyên ngành : Kỹ Thuật Hóa Học Mã số: 8520301 I. TÊN ĐỀ TÀI: Tên tiếng Việt: Phản ứng hình thành liên kết C-S và C-O mới từ chuyển hóa có định hướng liên kết C–H của các dẫn xuất benzamide.
Tên tiếng Anh: Formation of C-S and C-O bonds via directed functionalization of C–H bonds in benzamides II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: ̶ Khảo sát điều kiện để phenoxyl hóa và thiol hóa có định hướng liên kết C–H của các dẫn xuất benzamide, sử dụng nhóm định hướng 2-(methylthio)aniline. ̶ Phân lập các dẫn xuất, đánh giá ảnh hưởng của nhóm thế đến hiệu suất sản phẩm. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV.
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Thanh Tùng; GS. Phan Thanh Sơn Nam.HCM, ngày … tháng … năm 2023 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, của các cơ quan, của gia đình và đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành gửi lời tri ân và cám ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nghiệm Khoa Kỹ thuật Hóa Học, Ban chủ nhiệm Bộ môn Kỹ thuật Hóa Hữu cơ, Quý Thầy/ Cô các Khoa/ Bộ môn đã giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Tôi xin gửi lời tri ân chân thành đến GS. Phan Thanh Sơn Nam- Trưởng Khoa Kỹ thuật Hóa học đã tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu khoa học; TS. Nguyễn Thanh Tùng, thầy đã hỗ trợ và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp.
Xin chân thành cám ơn các anh, chị và các bạn trong nhóm nghiên cứu và các anh chị trong phòng thí nghiệm đã luôn đồng hành và hỗ trợ tôi thực hiện tốt đề tài này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến ba mẹ, gia đình, người thân và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian qua. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2023 Nguyễn Văn Vĩnh Hà i TÓM TẮT Luận văn nghiên cứu về các phản ứng phenoxyl và thiol hóa chọn lọc, có định hướng liên kết C(sp2)−H của các dẫn xuất benzamide. Phản ứng được thực hiện thông qua phản ứng ghép đôi có chọn lọc giữa các dẫn xuất benzamide mang nhóm định hướng 2- (methylthio)aniline với phenol và diphenyl disulfide với sự có mặt của các chất hỗ trợ trong môi trường khí oxygen và không khí.
Luận văn này cũng nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng tới hiệu suất của phản ứng như: nhiệt độ, môi trường, dung môi, xúc tác, loại base, các chất phụ gia và thời gian phản ứng được khảo sát. Các tác chất và sản phẩm chính được cô lập bằng sắc ký cột, sau đó xác định cấu trúc bằng phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ (GC/MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Phản ứng sau đó được khảo sát phạm vi phản ứng từ các dẫn xuất khác nhau của tác chất benzamide với phenol và diphenyl disulfide. Nghiên cứu này là một hướng tiếp cận mới khi chứng minh được vai trò của nhóm định hướng hai càng N,S và xúc tác Cu(II) trong việc hoạt hóa trực tiếp liên kết C(sp2)−H của benzamide.
ii ABSTRACT Directed phenoxylation and thiolation of C(sp2)−H bonds in (2-methylthio)anilides with phenol and diphenyl disulfide derivatives were studied with respect to reaction parameters. The couplings between benzamide bearing 2-(methylthio)aniline directing group with phenol and diphenyl disulfide were successful in the presence of supporting agents under oxygen or air atmosphere. Reaction conditions such as reaction temperature, environment, solvent, catalyst, additives, and reaction time were investigated. Products were isolated then characterized by NMR spectroscopy.
The substrate scope was later investigated. The methods provide new tactics for functionalization of the C(sp2)−H bond in benzamides directed by a N,S- directing group. iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tác giả, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thanh Tùng và GS.
Phan Thanh Sơn Nam, tại Phòng thí nghiệm trọng điểm ĐHQG-HCM Nghiên cứu cấu trúc vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố ở các luận văn cùng cấp. Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình, Nguyễn Văn Vĩnh Hà iv MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN. iii MỤC LỤC.
v DANH MỤC HÌNH ẢNH. vii DANH MỤC BẢNG. ix DANH MỤC ĐỒ THỊ. x DANH MỤC CHỮ VIẾT TẲT.
xi LỜI GIỚI THIỆU. Phản ứng ether hóa và sự hình thành liên kết C(sp2)-O trong tổng hợp hữu cơ 2 1. Một số phương pháp hình thành liên kết C – O. Phản ứng ether hóa trên cơ sở chuyển hóa có định hướng liên kết C−H.
Phản ứng thiol hóa và sự hình thành liên kết C(sp2)−S trong tổng hợp hữu cơ 12 1. Một số phương pháp hình thành liên kết C–S. Chuyển hóa có định hướng C−H thành C−S. Thiết bị - hóa chất.
Quy trình tổng hợp một số nguyên liệu. Quy trình tổng hợp Cu(OPiv)2. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất của N-(2-(methylthio)phenyl)benzamide. Quy trình khảo sát phản ứng.
Phản ứng phenoxyl hóa dẫn xuất benzamide với phenol. Phản ứng thiol hóa có định hướng liên kết C−H trong dẫn xuất benzamide với diphenyl disulfide. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. Phản ứng phenoxyl hóa giữa các dẫn xuất benzamide và phenol.
Khảo sát điều kiện phản ứng. Khảo sát phạm vi của phản ứng. Phản ứng thiol hóa giữa các dẫn xuất benzamide và diaryl disulfide. Khảo sát điều kiện phản ứng.
Khảo sát phạm vi của phản ứng. Đánh giá vai trò của nhóm định hướng và đề xuất cơ chế phản ứng. 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
64 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Phản ứng Williamson. Phản ứng ghép đôi Ullmann. Phản ứng ghép đôi Chan-Evans.
Phản ứng ghép đôi giữa nitroarene và arylboronic acid. Phản ứng ether hóa đối xứng với hệ xúc tác sắt (III). Phản ứng tổng hợp ether từ các hợp chất α-bromo carboxamide sử dụng hệ xúc tác Cu(I). Phản ứng tổng hợp alkyl aryl ether thông qua xúc tác đồng và ánh đèn LED màu xanh lam.
Phản ứng ether hóa với nhóm định hướng 8-aminoquinoline. Phản ứng phenoxyl hóa các benzamide sử dụng 2-aminopyridine 1-oxide làm nhóm định hướng. Phản ứng tạo dẫn xuất oxazepinone từ ether hóa chọn lọc liên kết C−H. Phản ứng dùng picolinamide làm nhóm định hướng để phenoxyl hóa C8−H của naphthylamine.
Quá trình alkoxyl hóa có định hướng liên kết C8−H của các dẫn xuất 1-naphthyl picolinamide với xúc tác cobalt(II). Phản ứng hoạt hóa trực tiếp liên kết C(sp2)−H với sự hỗ trợ của nhóm định hướng 8-aminoquinoline và xúc tác nickel. Phản ứng tạo sulfide với xúc tác palladium. Phản ứng tổng hợp aryl dicarbamate từ aryl iodide với tetramethylthiuram disulfide với sự hỗ trợ của xúc tác Cu2O.
Phản ứng chuyển hóa thioester thành thioether thông qua phản ứng decarbonyl hóa. Phản ứng ghép đôi giữa thiol và aryl halide được hỗ trợ bằng chiếu xạ với ánh sáng nhìn thấy. Phản ứng chuyển hóa đa thành phần giữa halide dị vòng và alcohol. Phản ứng ghép đôi thiol và aryl chloride với sự hỗ trợ của xúc tác nickel.
Phản ứng hình thành liên kết C–S từ muối arylsulfonium. HFIP hỗ trợ sulfenyl hóa liên kết C–H. Phản ứng thioether hóa với oxazoline làm nhóm định hướng. Phản ứng thiol hóa sử dụng 4-tert-butyl-N-aminopyridinium ylide làm nhóm định hướng một càng.
Phản ứng thiol hóa acetanilide sử dụng xúc tác Rh(III). Mục tiêu của đề tài. Phản ứng tổng hợp N-(2-(methylthio)phenyl)benzamide (1a). Phản ứng giữa N-(2-(methylthio)phenyl)benzamide và phenol.
Phản ứng tổng hợp 2-methyl-N-(2-(methylthio)phenyl)-6- (phenylthio)benzamide. Ảnh hưởng của nhóm định hướng 2-(methylthio)aniline. Cơ chế thiol hóa sử dụng nhóm định hướng 2-(methylthio)aniline. 55 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.
Trang thiết bị sử dụng. Hóa chất sử dụng. Ảnh hưởng của các loại base đến phản ứng phenoxyl hóa.Error! Bookmark not defined. Ảnh hưởng các nhóm thế của N-(2-(methylthio)phenyl)benzamide lên hiệu suất sản phẩm.
Hiệu suất phân lập sản phẩm với phản ứng thiol hóa. 52 ix DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 2. Mối quan hệ giữa tỷ lệ nồng độ và tỷ lệ diện tích tín hiệu giữa sản phẩm và nội chuẩn. Mối quan hệ giữa tỷ lệ nồng độ và tỷ lệ diện tích pic giữa sản phẩm và nội chuẩn.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng phenoxyl hóa. Ảnh hưởng của môi trường lên hiệu suất phản ứng phenoxyl hóa. Ảnh hưởng của loại dung môi lên hiệu suất phản ứng phenoxyl hóa. Ảnh hưởng của các loại chất hỗ trợ lên hiệu suất phản ứng.
Ảnh hưởng của các chất phụ gia đến hiệu suất phản ứng phenoxyl hóa. Ảnh hưởng của loại base đến hiệu suất phản ứng thiol hóa. Ảnh hưởng của lượng base đến hiệu suất phản ứng thiol hóa. Ảnh hưởng của các phức kim loại chu kì 4 lên hiệu suất phản ứng thiol hóa.
Ảnh hưởng của lượng Cu(OPiv)2 đến hiệu suất phản ứng thiol hóa. Ảnh hưởng của chất phụ gia đến hiệu suất phản ứng thiol hóa.
