MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ, hóa học vé các hợp chất dị vòng cũng đang ở trong giai đọan phát triển mạnh mẽ. Từ đầu thế kỷ 19, người ta đã nghiên cứu một số hợp chất dị vòng như quinolin, pyridin, pyrol., trong đó có giá trị và đáng chú ý nhất là các hợp chất dị vòng thơm. Những năm về sau cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ nói chung , các nhà nghiên cứu đã dan dẫn tinh chế và tổng hợp được một số lượng ngày càng lớn các hợp chất dị vòng , việc nghiên cứu chúng có tầm quan trọng đặc biệt về mặt lý thuyết cũng như về mặt thực nghiệm, đã hình thành một nghành hóa học các hợp chất dị vòng. Ngày nay có thể nói không một ngành khoa học, một ngành kinh tế quốc đân nào mà không có sự tham gia của các hợp chất dị vòng : trong y học được học (thuốc kháng sinh, các vitamin, các loại enzym, các chất kích thích tố .), trong nghiên cứu sinh vật học, làm chất xúc tác, dung môi trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ, trong các giai đoạn của quá trình chế biến dầu mỏ , trong công nghiệp nhuộm, sản xuất các đồ dùng hàng ngày.
Một số dẫn xuất của quinolin từ lâu đã được dùng làm thuốc chữa bệnh sốt rét, lị, lao. Nhiều người đã tổng hợp, nghiên cứu quang phổ và thử hoạt tính chống nấm, chống khuẩn .của một số anđehit và xêtôn chứa nhân quinolin. Tuy vậy, việc tổng hợp cũng như nghiên cứu các hiđroxi quinolyliden axêtôphenon mới chỉ được để cập đến rất ít trong các tài liệu tham khảo. Trong các hợp chất dị vòng thơm, các dẫn xuất của dj vòng quinolin có ý nghĩa đặc biệt quan trọng , một trong những dj vòng được khám phá sớm nhất (từ năm! 834) và đã thu được nhiều thành tựu nhất về nhiều mặt.
Điều đáng chú ý nhất là dẫn xuất có nhóm 8-hiđroxiquinlin thường tạo phức với những kim lọai thông thường và cả những kim loại quí, vì thế được áp dụng trong hóa học phân tích để tách và chiết các kim loại. Xuất phát từ tình hình trên, viéc nghiên cứu và tổng hợp một số dẫn xuất cacbonyl có chứa 8-hdroxiquinolin và bởi các lý do sau đây : ~ Một là : 8-hiđroxiquinolin và dẫn xuất cacbonyl- œ,8 không no của chúng là mô hình tốt để nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa các nguyên tử trong phân tử. ~ Hai là : 8-hiđroxiquinolin và dẫn xuất của nó có khả năng tạo phức với các kim loại, nên được ứng dụng trong hóa học phân tích trong hóa màu và trong ky nghệ nhuộm. GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003 Ba là : 8-hiđroxiquinolin và dẫn xuất cacbonyl của nó có hoạt tính sinh lý cao , có hoạt tính chống khuẩn , nên được ứng dụng trong y học để điều chế thuốc chữa bệnh.
Vì những lý do đó mà em chọn nghiên cứu các dẫn xuất của 8- hidroxiquinolin và từ đó em đặt cho mình một nhiệm vụ “tổng hợp 5-focmyl-8- hiđroxiquinolin và 3-(8-hidroxi-5-quinoly!)-|-phenyl prop-2-en- Í-on ” GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003 Phan I: TONG QUAN YE CƠ SỞ LY THUYET L1- CÁC PHƯƠNG PHAP FOCMYL HÓA HỢP CHAT THOM VA DỊ VÒNG. Nhìn chung, có rất nhiều phương pháp focmyl hóa, song có thể chia làm hai loại chính như sau: * Biến những nhóm thế có sẵn trong mạch cacbon thành anđehit — Focmy! hóa gián tiếp. Y Gắn trực tiếp nhóm andehit vào mạch cacbon — Focmyl hóa trực tiếp.1- Các phương pháp biến những nhóm thế có sẵn trong nhân thơm và dj vòng thơm thành nhóm —CHO.1- Tổng hợp đi từ dẫn xuất của axit cacboxylic: 1. Phản ứng khử clorua axit.
{ II ,32| Clorua axit là dẫn xuất của axit cacboxylic trong đó nhóm hiđroxi của axit cacboxylic được thay thế bằng nguyên tử clo. Những clorua axit này được tổng hợp bằng cách cho axit tương ứng tác dụng với thionyl clorua SOCI. R-C-OH + CE§-CÍ ——> R-cé° + HCl + SO, 0 lộ cl Tác nhân khử hóa phải thích hợp vì anđehit sinh ra dé dàng bị khử tiếp tới rượu bậc mội. a> Phương pháp SONN - MULLER.
Là phương pháp điều chế một số andehit 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 sau đó tác dụng với HCI (khan) trong dung môi ctc khan có xúc tác SnCl; nhanh chóng tạo thành một lớp chất rắn ở phía dưới. Hỗn hợp chất rắn này cho tác dụng với axit clohiđric, chưng cất hơi ta sẽ thu anđehit. 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 bão hòa, và chỉ có thể sử dụng tốt với các hợp chất thơm hoạt động. GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003 CoH, ArH + cHy -CHO PØCh>„ acho + C¿H;NHCH; b> Phương pháp khử hóa Rosenmund. Phương pháp tổng hợp andehit 1 cách đơn giản là phương pháp khử hóa Rosenmund.
Clorua axit bị khử thành andehit bằng H; nhờ xúc tác Pd (BaSO¿) / Sở gần 130°C (S được thêm vào nhằm làm giảm bớt hoạt tính xúc tác của Pd). 0 O R-CẾ Pd - BaSO R-C7 Noy? 2 74-81% i c> Ngoài ra có thể khử clorua axit bằng LiAIH(O-t-Bu)s. LiAIH(O-t-Bu); là tác nhân khử yếu hơn LiAIH,. Nó phản ứng với anđehit chậm hơn nhiều so với clorua axit.
Vì vậy sự khử axyl halogenua bằng LiAIH(O-t-Bu); cho anđehit với hiệu xuất cao. “cl Phản ứng được thực hiện trong dung môi diglim CH;OCH»CH,OCH,CH,OCH, ở nhiệt độ thấp. Tác dung của hợp chất cơ Magie với dẫn xuất của axit.{11,\} Muốn điều chế anđchit người ta cho hợp chất cơ Magie tác dụng với alkyl focmiat hoặc alkyÌ octofocmiat. ACs OC;H ih rr ee OC¿H; OC;H; Etyl octofocmiat CạH RMBX + HC C RCHKOM HO, gcuo (6) OC2Hs Etyl focmiat GVHD: LE VAN ĐĂNG SVTH: DO THỊ PHƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003 L.2- Tổng hợp từ rượu bậc một.
Oxi hóa mono ancol bậc một.[I 1,1] Oxi hóa mono ancol bậc một thành anđehit đòi hỏi sự lựa chọn tác nhân oxi hóa một cách cẩn trọng vì anđchit dé bi oxi hóa thành axit cacboxylic. Ngoài ra, để tránh bị oxi hóa lên cao hơn, anđehit sinh ra phải được tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách chưng cất hơi nước hoặc lôi cuốn bằng dòng CO. ¥ Axit Cromic là một tác nhân oxi hóa mạnh thường oxi hóa 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.(Jones oxidation) * Tác nhân tốt hơn cho sự tạo thành andehit là tác nhân collins, đó là hỗn hợp crom trioxit CrO; với pyridin hay pyridin cloro cromat (PCC) — hỗn hợp của crom trioxit với pyridin va HCL.
Y Ngoài ra còn có một số tác nhân khác có thể cho anđehit với lượng lớn mà không bị oxi hóa lên cao hơn: TÁC NHÂN OXIHÓA | KHẢ NANG OXIHOA Có tính chọn lọc cao, oxi hóa ancol bậc một thành Tecbutylcromat/tecbutanol | anđchit không đụng đến nối đôi trừ nốt đôi ở vị trí œ, so với nhóm -OH C;HẠNH .CrO: tác nhân collins Tác nhân tốt nhất cho oxi hóa ancol bậc một sự +. H;OH H-O oo thanh andehit (0% PCC NGGÐ/0HSO,, Ea | TH080615881ã068M. lên cao hơn | allylic và benzylic ancol trong công nghiệp. Nito oxit CHO (N204,NO>,N,0;,NO) , * Ở0'C,HNO, tác dụng với Oxi hóa bi Dê» ga thành SeO; sinh ra hỗn hợp nito -_ oxit trên.
GVHD: LE VAN DANG SVTH: DO THỊ PHƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003 2. Dé hidro hóa mono ancol bậc một. (11,1) Khi rượu bậc một được đun nóng trong không khí ở 300°C với sự có mặt của Cu, Ag hoặc CuO làm xúc tác thì xảy ra phản ứng đêhiđro hóa. Trong phòng thí nghiệm, phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao, ấp suất cao nên rất khó khăn, không thuận lợi nhưng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
-mento, Cu, 3001 „„ -as + H;O 3.[11,1,3] 1 ,2-glicol có thể bị oxi hoá tạo thành hợp chất cacbonyl. Xe0,Xe0 ;-OH HIO, benzen huyén phù ở nhiệt độ từ 25°C ~ 50°C Dung môi nước hoặc | Oxi hóa có tính chọn lọc, oxi các dung môi hữu cơ | hóa các 1,2-glicol thành hợp ở nhiệt độ phòng. Anđehit bển dưới tác dung của natribimutat. Phòng pháp aalowen hóa- thủy aie mi ads xuất euidinaloeen: [11,1] Bất kì dẫn xuất gemdihalogen nào cũng bị thủy phân trong môi trường kiểm (hoặc axit) để tạo ra hợp chất cacbonyl.
GVHD: LÊ VĂN DANG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003 „0H CH; CHCI; CH< oy CH=0 matÚC Ô mc (Ông askt, ÔTÔ NaOH |—=s-Ô —H;O 2. Oxi hóa- thủy phân dẫn xuất mono halogen.{11,1} Người ta có thể thủy phân đồng thời oxi hóa dẫn xuất mono halogen thành anđehit. VD: CsHsCH,C! HO, MO: CH.CHO CsHe „ HCHO „ HCI _ZCÈ, C¿H;CHO Tuy vậy phương pháp quan trọng để chuyển hóa —-CH;CI thành —CHO là phương pháp Somllet. Dun chất nén với Urotropin trong ancol / nước sau đó axit hóa và cất bằng hơi nước: €-me —=e`.
Ngoài ra, người ta còn có thể sử dụng tác nhân oxi hóa là đimetylsunfoxit (DMSO-DCC):[9] 6® }-ao+a-ee CH = I. Tổng hợp từ [11,1] 1. Oxi hóa anken, aren. Oxi hóa olefin với tác nhân oxi hóa mạnh như dicromat hay pcrmanganat sẽ tạo thành axit cacboxylic.
Nhưng trong một số trường hợp, sự oxi hóa có thể tạo thành anđehit bằng cách điều khiển diéu kiện phản ứng nột cách cẩn thận. VD: Điều chế vanilin từ eugernol. OH OH I> Sự đồng phân hóavới KOH Me 1> CrO›, HNOs | 1> CrOy, ' 2> acetyl hóa 22>thyphn phân CH;-CH«CH; CH*=CH-CH; CHO GVHD: LÊ VĂN ĐĂNG SVTH: ĐỖ THỊ PHƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 1999-2003 Phương pháp ozon phân cho phép khử êm dịu, tách anken thành axeton và andehit: RO YR Rị 7 CéC N HO; _ Œœo + O=c” = H R, 2(CH);SŠ pq⁄ SR: Phương pháp ozon phân có thể được sử dung như là một phương pháp tổng hợp hoặc như là một kĩ thuật phân tích. Hiệu suất phản ứng nói chung tốt.
CH; O Om tte 2)Me2S Cr 6-oxo-heptanal (65%) b> Oxi hóa aren. Ta có thé dùng phương pháp oxi hóa để chuyển hóa các nhóm alkyl gắn với nhân thơm và dị vòng thành —CHO trong những điều kiện và tác nhân oxi hóa thích hợp. Những nhóm mectyl hay metylen gắn ở vị trí œ so với nhóm rút điện tử (như phenyl, cacboxyl) thì được hoạt hóa, dễ dàng cho tác nhân oxi hóa tấn công. Dưới sự hiện diện của SeO;, MnO;, CrO;.
những dẫn xuất của hiđrocacbon thơm, dị vòng có thể chuyển hóa thành dạng anđchit tương ứng.