Nghiên cứu tổng hợp bisphenylethynylquinoxaline từ 2,3-dichloroquinoxaline bằng phản ứng Sonogashira sử dụng xúc tác nano Pd(0)

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Nhung
• Người hướng dẫn: TS. Đặng Chí Hiền
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Tổng Hợp 2,3-Bis(Phenylethynyl)Quinoxaline Từ 2,3-Dichloroquinoxaline Qua Phản Ứng Sonogashira
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2008-2012
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẢN ỨNG SONOGASHIRA
• 1.1.1. Sơ lược về phản ứng Sonogashira
• 1.1.2. Chu trình xúc tác của phản ứng Sonogashira
• 1.1.3. Điều kiện phản ứng
• 1.2. GIỚI THIỆU VỀ XÚC TÁC PALLADIUM TRONG PHẢN ỨNG SONOGASHIRA
• 1.2.1. Xúc tác Pd không ligand, không chất mang
• 1.2.2. Xúc tác nano Pd
• 1.3. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ 2,3-DICHLOROQUINOXALINE (DCQ)
• 1.4. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHENYL ACETYLENE
• 1.5. GIỚI THIỆU VỀ SIÊU ÂM
• 1.5.1. Định nghĩa siêu âm
• 1.5.2. Vai trò của siêu âm trong tổng hợp
• 1.5.3. Thiết bị siêu âm
• 1.5.4. Ưu nhược điểm của siêu âm
• 1.6. NHỮNG NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU
• 2.1. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.1.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.2. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP 2,3-BIS(PHENYLETHYNYL) QUNIXALINE
• 2.2.1. Qui trình tổng hợp
• 2.2.2. Giải thích quy trình
• 2.2.3. Thực hiện khảo sát các điều kiện tiến hành phản ứng
• 2.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.3.1. Tổng hợp xúc tác Pd(0) trên chất mang PEG
• 2.3.2. Tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline với xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG
• 2.3.3. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC
• 2.3.4. XÁC ĐỊNH CẦU TRÚC 2-CHLORO-3-(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE (m-DAPQ)
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM
• 3.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ, DỤNG CỤ XỬ LÝ DUNG MÔI
• 3.2. XỬ LÝ DUNG MÔI
• 3.3. ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC NANO Pd(0) TRÊN CHẤT MANG PEG
• 3.4. TỔNG HỢP 2,3-BIS(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE VỚI XÚC TÁC Pd(0)/PEG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• PHỤ LỤC 1. PHỔ MS CỦA 2,3-BIS(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE (DAPQ)
• PHỤ LỤC 2. PHỔ MS CỦA m-DAPQ
• PHỤ LỤC 3. PHỔ SEM CỦA NANO Pd(0)
• PHỤ LỤC 4. PHỔ XRD CỦA NANO Pd(0)
• PHỤ LỤC 5. PHỔ TEM CỦA NANO Pd(0)

I. Tổng quan về phản ứng Sonogashira

Phản ứng Sonogashira là một trong những phản ứng ghép cặp quan trọng trong hóa hữu cơ, cho phép hình thành liên kết carbon-carbon (sp2 - sp) giữa alkyne và aryl halide. Phản ứng này được xúc tác bởi phức Pd(0) và muối copper(I) halide trong môi trường base. Sự phát triển của phản ứng Sonogashira đã mở ra nhiều cơ hội trong tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp, đặc biệt là các hợp chất có cấu trúc dạng enediyne, được biết đến với hoạt tính kháng sinh cao. Việc sử dụng xúc tác palladium không ligand và không muối CuX đã giúp giảm thiểu sản phẩm phụ không mong muốn, từ đó nâng cao hiệu suất phản ứng. Theo nghiên cứu, điều kiện phản ứng có thể được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả cao nhất.

1.1. Cơ chế phản ứng Sonogashira

Cơ chế của phản ứng Sonogashira bao gồm ba bước chính: đầu tiên, xúc tác Pd(0) kết hợp với halogen tạo thành hợp chất trung gian R1−Pd(II)−X. Tiếp theo, hợp chất này chuyển kim loại với sự tham gia của alkyne, tạo ra R1−Pd−C≡CR2. Cuối cùng, sản phẩm chính được hình thành thông qua quá trình khử, trong đó amine đóng vai trò chất khử, khôi phục Pd(0) từ Pd(II). Sự hiểu biết về cơ chế này không chỉ giúp tối ưu hóa điều kiện phản ứng mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các xúc tác hiệu quả hơn.

II. Tổng hợp bisphenylethynylquinoxaline

Tổng hợp bisphenylethynylquinoxaline từ dichloroquinoxaline thông qua phản ứng Sonogashira là một quy trình quan trọng trong hóa hữu cơ. Quy trình này sử dụng xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG, cho phép thực hiện phản ứng trong điều kiện tối ưu. Việc sử dụng nano Pd(0) không chỉ giúp tăng cường hiệu suất phản ứng mà còn giảm thiểu các sản phẩm phụ không mong muốn. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh tỉ lệ mol giữa các chất phản ứng và điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng lớn đến kết quả tổng hợp. Kết quả thu được từ phản ứng này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể ứng dụng trong phát triển dược phẩm và vật liệu mới.

2.1. Điều kiện tối ưu cho phản ứng

Điều kiện tối ưu cho phản ứng Sonogashira trong tổng hợp bisphenylethynylquinoxaline bao gồm việc lựa chọn dung môi, tỉ lệ mol giữa dichloroquinoxaline và phenyl acetylene, cũng như loại base sử dụng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng dung môi DMF kết hợp với base K2CO3 cho kết quả tốt nhất. Thời gian phản ứng cũng là một yếu tố quan trọng, với thời gian ngắn hơn thường dẫn đến hiệu suất cao hơn. Việc khảo sát các điều kiện này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình tổng hợp mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực hóa hữu cơ.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Tổng hợp bisphenylethynylquinoxaline từ dichloroquinoxaline qua phản ứng Sonogashira không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các hợp chất enediyne, trong đó có bisphenylethynylquinoxaline, đã được chứng minh có hoạt tính kháng sinh mạnh mẽ, mở ra cơ hội cho việc phát triển các loại thuốc mới. Hơn nữa, việc sử dụng xúc tác nano Pd(0) trong phản ứng này cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các phương pháp tổng hợp hiệu quả và bền vững hơn trong hóa học hữu cơ. Sự kết hợp giữa công nghệ nano và hóa học hữu cơ có thể dẫn đến những đột phá trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

3.1. Tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về tổng hợp bisphenylethynylquinoxaline từ dichloroquinoxaline qua phản ứng Sonogashira mở ra nhiều hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng và phát triển các xúc tác mới có thể giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu sản phẩm phụ. Hơn nữa, việc áp dụng các công nghệ mới như siêu âm trong tổng hợp hữu cơ có thể tạo ra những bước tiến đáng kể trong lĩnh vực này. Tương lai của nghiên cứu hóa hữu cơ hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn có giá trị cho ngành dược phẩm và vật liệu mới.