(Luận văn) tổng hợp 2,3 bis(phenylethynyl)quinoxaline từ 2,3 dichloroquinoxaline bằng phản ứng sonogashira sử dụng xúc tác nano pd (0)

T ỔNG QUAN

GI ỚI THIỆU VỀ PHẢN ỨNG SONOGASHIRA

1.1.1 Sơ lược về phản ứng Sonogashira

Phản ứng Sonogashira, được đề xuất bởi Kenkichi Sonogashira và Nobue Hagihara vào năm 1975, là một phản ứng ghép cặp giữa alkyne đầu mạch với vinyl hoặc aryl halide Phản ứng này được xúc tác bởi phức Pd(0) và muối copper(I) halide trong môi trường base Sonogashira là một trong những phản ứng ghép cặp quan trọng và hiệu quả nhất để hình thành liên kết carbon-carbon (sp²-sp) trong tổng hợp hữu cơ.

Pd cat, Cu cat base, rt

Sơ đồ 1 Phản ứng Sonogashira tổng quát luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

NGUY ỄN THỊ HỒNG NHUNG Trang 5

1.1.2 Chu trình xúc tác của phản ứng Sonogashira

Pd(0) = (PPh 3 ) 2 Pd(II)= [(PPh 3 ) 2 Pd(II)]X -

Pd(II) khử tách chuyển kim loại chu ki B chu ki B' chu ki A công oxi hóa

Sơ đồ 2 Chu trình xúc tác của phản ứng Sonogashira

 Cơ chế của phản ứng Sonogashira gồm có ba bước chính [8] :

1) Cộng hợp oxi hoá xúc tác Pd(0) vào dẫn xuất halogen tạo thành hợp chất trung gian R 1 −Pd(II)−X

2) Tạo hợp chất trung gian R 1 −Pd−C≡CR 2 (+ CuX) bằng phản ứng chuyển kim loại, ngoài vai trò xúc tác của Pd, trong quá trình xảy ra phản ứng Sonogashira còn có thể có sự hình thành hợp chất copper(I) acetylide cùng tham gia trong giai đoạn chuyển kim loại (chu kỳ B)

3) Khử tách loại R 1 C≡CR 2 và xúc tác Pd(0)từ hợp chất cơ kim R 1 −Pd−C≡CR 2 , amine đóng vai trò chất khử, khử Pd (II) về Pd (0)

Phản ứng Sonogashira cho phép tổng hợp hiệu quả các dẫn xuất acetylene của arene và heteroarene trong điều kiện có mặt của các nhóm thế khác nhau Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để ứng dụng xúc tác Pd trong quá trình này.

Phản ứng Stille và phản ứng Suzuki là những phương pháp hiệu quả trong tổng hợp hữu cơ, đặc biệt với sự tham gia của các dẫn xuất cơ kim Sn từ acetylene.

Trong phản ứng Sonogashira, phức Pd(0) và muối copper(I) halide là các xúc tác chính Phức Pd(0) hoạt hóa các hợp chất halide thông qua quá trình oxy hóa liên kết carbon-halogen Phức Pd(II) như (PPh₃)₂PdCl₂ được sử dụng để cung cấp Pd(0) nhờ vào sự khử bởi alkyne đầu mạch trong quá trình phản ứng Đồng thời, copper(I) halide đóng vai trò chuyển kim loại, phản ứng với alkyne đầu mạch để tạo thành copper(I) acetylide, hoạt động như chất hoạt hóa cho phản ứng ghép cặp.

Sản phẩm trung gian của phản ứng là các hydrogen halide, do đó, các hợp chất alkylamine như triethylamine, diethylamine và piperidine được sử dụng làm môi trường base Ngoài ra, dung môi DMF và các base như K2CO3 hay CsCO3 cũng có thể thay thế cho alkylamine Một điều kiện quan trọng cho phản ứng Sonogashira là phải thực hiện trong hệ thống kín để hạn chế không khí lọt vào, vì phức Pd(0) không ổn định trong không khí và oxygen có thể thúc đẩy sự hình thành sản phẩm phụ dialkynylarene.

GI ỚI THIỆU VỀ XÚC TÁC PALLADIUM TRONG PHẢN ỨNG SONOGASHIRA

Xúc tác Pd hiện nay đang được đa dạng hóa với nhiều hình thức khác nhau, nhằm mục tiêu phát triển xúc tác không ligand, không muối CuX và không alkylamine trong phản ứng Sonogashira.

1.2.1 Xúc tác Pd không ligand, không ch ất mang

Phản ứng ghép cặp Sonogashira có thể thực hiện mà không cần CuI, sử dụng muối Pd không ligand làm xúc tác trong dung môi DMF Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ phòng và có sự hiện diện của TBAA.

(tetrabutylammonium acetate) được dùng như một base Muối tetrabutylammonium carboxylate được sử dụng để khử Pd(OAc)2 thành những hạt nano Pd(0)

Bu 4 NOAc, 50 o C Pd(OAc) 2 luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Sơ đồ 3 Tổng hợp aryl alkyne bằng xúc tác Pd không ligand, không chất mang

Phản ứng ghép cặp Sonogashira có thể diễn ra trong môi trường nước mà không cần CuI, khi có sự hiện diện của polyethylene glycol - 400 (PEG).

400) như là xúc tác chuyển pha, nhưng hiệu suất của phản ứng thấp [15]

Hạt nano kim loại chuyển tiếp là chất xúc tác hiệu quả cho quá trình chuyển kim loại, nhờ vào diện tích bề mặt lớn của chúng Tính chất này đã dẫn đến nhiều ứng dụng thú vị trong các phản ứng như hydrogene hóa, ghép cặp tạo nối C−C, phản ứng Fisher – Tropsch và phản ứng oxi hóa Sự phát triển của xúc tác nano không chỉ nâng cao hiệu quả và độ chọn lọc của các phản ứng mà còn hỗ trợ việc thu hồi và tái sử dụng xúc tác.

Hạt nano kim loại chuyển tiếp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xúc tác đồng thể và dị thể, với kích thước hạt ảnh hưởng đến khả năng phản ứng Hạt nano nhỏ giúp tăng cường sự cộng oxi hóa của kim loại vào liên kết carbon - halogen Tuy nhiên, hạt nano thường không bền và có thể bị keo tụ, dẫn đến mất hoạt tính xúc tác và khó khăn trong việc tái sử dụng Để khắc phục tình trạng này, các chất như polymer, chất hoạt động bề mặt và ligand đã được sử dụng để chế tạo hạt nano, nhằm ngăn chặn sự keo tụ Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các chất làm bền này có thể hấp phụ mạnh hạt nano trên bề mặt, gây mất hoạt tính của chúng.

Gần đây, xúc tác nano Pd đã được ứng dụng trong các phản ứng Heck, Suzuki và Sonogashira Hạt nano Pd trong dung dịch colloid và trên các chất mang như PVP, Fe3O4, PEG được sử dụng làm xúc tác cho phản ứng Sonogashira Nano Pd colloid được bền vững hóa trên chất mang PVP thông qua việc đun nóng Pd(OAc)2 với PVP và tác nhân khử MeOH, hoặc khử H2PdCl2 với PVP và EtOH Kích thước của nano Pd/PVP phụ thuộc vào loại và nồng độ tác nhân khử, do đó, việc chọn alcohol với nồng độ thích hợp là rất quan trọng để kiểm soát kích thước hạt nano Pd PVP giúp ngăn chặn sự keo tụ của hạt nano Pd.

Năm 1986, H Hirai và cộng sự đã chỉ ra rằng nhóm carbonyl trên PVP tạo liên kết phối trí với bề mặt nguyên tố Pd của hạt nano Pd Đồng thời, chuỗi mạch chính của PVP cũng được cho là hấp phụ nguyên tố Pd trên bề mặt thông qua tương tác kỵ nước.

Nano Pd cluster trên chất mang PEG được tạo ra bằng cách đun nóng PdCl2 trong PEG, với khả năng phản ứng tương tự như các nano Pd colloid khác PEG không chỉ đóng vai trò là chất khử, chuyển đổi Pd(II) thành Pd(0), mà còn là chất mang giúp ổn định hạt nano Pd(0) Hệ xúc tác nano Pd/PEG đã được áp dụng hiệu quả trong phản ứng Heck Ngoài ra, phản ứng Sonogashira sử dụng xúc tác nano Pd có thể thực hiện trong nhiều loại dung môi khác nhau, bao gồm dung môi hữu cơ như DMF, EtOH, acetone, cũng như nước và chất lỏng ion.

Chu trình xúc tác nano Pd(0) trong phản ứng Sonogashira [7] được trình bày theo sơ đồ sau:

Pd - cluster khử tách céng oxi hãa chuyển kim loại céng oxi hãa dung môi dung môi

Pd(0) nguyên tử recluster sau phản ứng

Pd(II) leaching Pd(0) leaching

Sơ đồ 4 Chu trình xúc tác nano Pd - cluster trong phản ứng Sonogashira luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Con đường A liên quan đến việc gạn lọc Pd(0) từ các vị trí khiếm khuyết trên các cluster, sau đó ổn định bằng các anion phối hợp và dung môi để tạo thành phức đồng thể của Pd(0) Tiếp theo, alkyl chloride (RCl) tham gia vào quá trình cộng oxi hóa, chuyển đổi phức Pd(0) thành phức Pd(II), đóng vai trò quan trọng trong chu trình xúc tác.

Con đường B bắt đầu khi alkyl chloride (RCl) tấn công vào vị trí khiếm khuyết trên các cluster của Pd, giải phóng phức Pd(II) vào dung dịch và tham gia vào chu trình xúc tác Sự tấn công ái nhân của phenylacetylene trên phức alkyl-Pd(II)-Cl(dung môi)X diễn ra đồng thời với quá trình deproton hóa của phenylacetylene.

Pd có khả năng tái tạo cụm mới (re-cluster) với các hạt nhỏ hơn sau khi trải qua quá trình khử tách Cơ chế này phù hợp với kết quả từ phân tích TEM và nghiên cứu động học.

GI ỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ 2,3-DICHLOROQUINOXALINE (DCQ)

2,3-dichloroquinoxaline là một dihalide của quinoxaline, có khối lượng phân tử 199,04 g/mol Chất này tồn tại dưới dạng bột mịn màu vàng nhạt và có nhiệt độ nóng chảy là 152 °C, như được ghi trên nhãn lọ hóa chất.

GI ỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHENYL ACETYLENE

2 2,,3 3 d diic ch hllo orro oq qu uiin no ox xa alliin ne e

C ll C luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Phenyl acetylene, với khối lượng phân tử 102,133 g/mol và khối lượng riêng 0,93 g/ml, là một hydrocarbon thuộc nhóm alkyne có chứa nhóm phenyl Chất này tồn tại dưới dạng lỏng không màu và nhớt, và thường được sử dụng trong nghiên cứu như một dạng của acetylene.

Qui trình tổng hợp phenyl acetylene:Trong phòng thí nghiệm phenyl acetylene có thể được điều chế bằng cách tách hydrobromide từ dibromide styrene với xúc tác là NaNH2

(amide natri) trong amoniac Ngoài ra cũng có thể điều chế phenyl acetylene bằng cách tách hydro bromide từ bromostyrene với xúc tác là KOH nóng chảy

Sơ đồ 5 tổng hợp phenyl acetylene

GI ỚI THIỆU VỀ SIÊU ÂM

Siêu âm là âm thanh có tần số vượt quá khả năng nghe của con người, nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 18 kHz Trong lĩnh vực hóa học và công nghệ tẩy rửa, sóng siêu âm thường được sử dụng với tần số khoảng 20-100 kHz.

Công dụng của siêu âm trong dãy tần số cao được chia làm hai vùng [28] :

Vùng tần số từ 2-10 MHz chứa sóng siêu âm với năng lượng thấp và tần số cao, được ứng dụng rộng rãi trong y khoa, phân tích hóa học và nghiên cứu hiện tượng thư giãn.

N NH H 3 3 luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Vùng tần số từ 20-100 KHz chứa sóng siêu âm với năng lượng cao và tần số thấp, được ứng dụng trong các lĩnh vực như rửa, hàn nhựa và tác động đến khả năng phản ứng hóa học.

Hình 1 Tần số sóng âm

Nếu trong môi trường có nước, dưới tác dụng của siêu âm nước sẽ bị phân giải thành các gốc tự do.

Các gốc tự do như OH• phản ứng với nước để tạo ra H2O2 và H•, dẫn đến quá trình oxy hóa hoặc khử các chất trong môi trường Kết quả của quá trình này là sự phát quang với độ dài sóng nằm trong vùng khả kiến.

1.5.2 Vai trò của siêu âm trong tổng hợp

Siêu âm cung cấp một hình thức năng lượng mới để thúc đẩy các phản ứng hóa học, khác với các hình thức truyền thống như nhiệt, ánh sáng và áp suất Nó tác động lên các phản ứng thông qua quá trình tạo bọt, trong đó bọt khí hình thành khi chất lỏng bị tách ra thành các phần nhỏ và sau đó bị vỡ trong chu kỳ nén tiếp theo Sự vỡ của bọt khí tạo ra áp suất lên đến hàng trăm atm và nhiệt độ đạt hàng ngàn độ.

Hình 2 Quá trình phát triển của bọt khí

1.5.3 Thi ết bị siêu âm

Thiết bị siêu âm chủ yếu được sử dụng là thanh siêu âm (20 kHz)

Hình 3 Thanh siêu âm luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Năng lượng siêu âm được truyền trực tiếp đến phản ứng thông qua thanh siêu âm làm từ hợp kim titanium, với tần số thông thường là 20 kHz Một số thiết bị hiện đại cho phép lựa chọn tần số, mang lại sự tập trung năng lượng cao và tính gọn nhẹ Tuy nhiên, việc sử dụng lâu dài có thể dẫn đến hiện tượng nhiễm bẩn chất lỏng do chóp thanh bị gỉ.

1.5.4 Ưu nhược điểm của siêu âm

1.5.4.1 Ưu điểm của siêu âm

− Phản ứng được gia tốc mà không cần tác chất khác đưa vào

− Sản phẩm thu được không lẫn tạp chất

− Sử dụng tác nhân thô hơn, độ sạch thấp hơn phản ứng vẫn xảy ra

− Có thể giảm bớt các bước phản ứng trung gian

Trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ, siêu âm đóng vai trò quan trọng bằng cách xáo trộn hiệu quả các hỗn hợp phản ứng, tối đa hóa sự tiếp xúc giữa các phân tử trong các pha khí - khí, khí - lỏng, lỏng - lỏng và lỏng - rắn Điều này giúp tăng tốc độ của hầu hết các phản ứng hữu cơ, vượt trội hơn so với các phương pháp khuấy cơ hoặc khuấy từ.

1.5.4.2 Nhược điểm của siêu âm

Bồn siêu âm thường chỉ hoạt động với một tần số cố định và có thể gặp khó khăn trong việc kiểm soát nhiệt độ, đặc biệt khi siêu âm trong thời gian dài Hơn nữa, thiết bị này không thể hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ thấp.

NH ỮNG NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY

Gần đây, xúc tác nano Pd(0) trên các chất mang đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong phản ứng Sonogashira Bài viết này sẽ trình bày một số công trình đáng chú ý liên quan đến chủ đề này.

1.6.1.2 Tổng hợp dẫn xuất aryl acetylene bằng xúc tác nano Pd(0)/PVP

Năm 2005, Lei Wang và cộng sự đã thực hiện ghép các aryl halide với alkyne đầu mạch bằng xúc tác nano Pd(0)/PVP, đạt hiệu quả cao 96% và 90% với xúc tác Pd(OAc)2/n-Bu4NBr Phản ứng Sonogashira diễn ra mà không cần CuX, amine và PPh3 Các hạt nano Pd(0) trên chất mang PVP có kích thước 7 nm, được sử dụng trong khoảng 0,5-5,0 %mol, cho thấy hiệu suất cao nhất 95% khi sử dụng 1 %mol xúc tác nano Pd(0)/PVP.

Sơ đồ 6 Tổng hợp dẫn xuất aryl acetylene bằng xúc tác nano Pd(0)/PVP

Tác giả đã nghiên cứu nhiều yếu tố như dung môi và base để xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng Kết quả cho thấy, dung môi MeOH và EtOH mang lại hiệu quả cao nhất nhờ tính chất phân cực của PVP Mặc dù DMSO và DMF cũng được thử nghiệm, nhưng phản ứng diễn ra chậm hơn Đặc biệt, không có sản phẩm ghép cặp mong muốn khi sử dụng toluene, dichloromethane, THF và acetonitrile.

Trong nghiên cứu này, K2CO3 được xác định là base hiệu quả nhất, trong khi các base khác như KOAc, KF và K3PO4 kém hiệu quả hơn Sử dụng KOH chỉ thu được sản phẩm ở dạng vết, trong khi triethylamine, piperidine và dibenzylamine cũng tham gia phản ứng nhưng với hiệu suất thấp.

Xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PVP không chỉ hiệu quả mà còn đơn giản và dễ thực hiện Đặc biệt, nó có khả năng thu hồi và tái sử dụng sau 8 lần phản ứng mà vẫn giữ được hoạt tính.

1.6.1.2 Tổng hợp dẫn xuất aryl acetylene bằng xúc tác nano Pd(0) dưới điều kiện siêu âm luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

X + R 2 H CH 3 COCH 3 hay [bbim]BF 4 R 2

Sơ đồ 7 Tổng hợp dẫn xuất aryl acetylene bằng xúc tác nano Pd(0) dưới điều kiện siêu âm

K V Srinivasan và cộng sự đã tổng hợp dẫn xuất aryl acetylene bằng xúc tác nano Pd(0) trong dung môi acetone và chất lỏng ion [bbim]BF4 với hiệu quả cao từ 65-93% Phản ứng diễn ra êm dịu ở nhiệt độ phòng dưới sự hỗ trợ của siêu âm, ngay cả khi có sự hiện diện của muối CuX và PPh3 Trong dung môi acetone, kích thước hạt nano Pd(0) đạt từ 3-8 nm và thời gian chuyển hóa từ 15-90 phút, trong khi trong chất lỏng ion, kích thước hạt nano Pd(0) là 10-20 nm và thời gian chuyển hóa kéo dài từ 2-3 giờ Việc thu hồi và tái sử dụng hạt nano palladium trong dung môi acetone gặp khó khăn, nhưng trong môi trường chất lỏng ion [bbim]BF4, xúc tác nano Pd(0) có thể tái sử dụng đến 5 lần mà không giảm hoạt tính.

Sản phẩm ghép cặp Glaser chỉ thu được ở dạng vết với iodobenzene và từ 6-7% với bromobenzene Dưới sự hỗ trợ của siêu âm, phản ứng diễn ra nhanh hơn, nhờ vào việc tạo ra các hạt nano Pd(0) làm xúc tác hoạt tính Siêu âm không chỉ tạo ra xúc tác mà còn tăng cường hoạt tính của chúng trong chu trình xúc tác của phản ứng Sonogashira, mở ra cơ sở cho việc ứng dụng kỹ thuật siêu âm vào sơ đồ tổng hợp.

1.6.1.3 Tổng hợp dẫn xuất 1-cyano-4-phenylethynylbenzene bằng xúc tác nano Pd(0)

Trong nghiên cứu của B Thathagar và cộng sự, hạt nano Pd(0) - cluster được tổng hợp từ Pd(NO3)2 và tetraoctylammonium glycolate trong DMF Những hạt nano này sau đó được sử dụng làm xúc tác cho phản ứng giữa phenylacetylene và 4-bromobenzonitrile.

Hạt nano Pd(0) được tổng hợp trong dung môi DMF với tetrabutylammonium acetate (TBBA) làm base, tạo ra dạng đám (cluster) có hoạt tính tương tự như phức Pd(dba)2 đồng thể.

Ph + Br xt Pd Ph CN

Sơ đồ 8 Tổng hợp 1-cyano-4-phenylethynylbenzene bằng xúc tác nano Pd(0)

1.6.1.4 Tổng hợp dẫn xuất aryl acetylene bằng phản ứng Sonogashira với xúc tác không chứa kim loại chuyển tiếp Pd

Năm 2003, Leadbeater và cộng sự đã tổng hợp dẫn xuất aryl alkyne thông qua phản ứng Sonogashira mà không cần xúc tác kim loại chuyển tiếp Pd, thực hiện trong môi trường nước dưới điều kiện vi sóng NaOH được sử dụng làm base, trong khi PVP đóng vai trò là chất xúc tác chuyển pha Tuy nhiên, phản ứng này chỉ áp dụng cho aryl iodide và alkyne đầu mạch có chứa vòng thơm.

Sơ đồ 9 Tổng hợp aryl acetylene bằng phản ứng Sonogashira với xúc tác không chứa kim loại chuyển tiếp Pd

Tổng hợp 2,3-bis(phenylethylnyl)quinoxaline bằng phản ứng Sonogashira với xúc tác là phức Pd(0)

Năm 2011, Nguyễn Thanh Quyên, sinh viên trường ĐH Sư Phạm TP HCM, đã thực hiện nghiên cứu tổng hợp 2,3-bis(phenylethylnyl)quinoxaline.

2,3-Dichloroquinoxaline được tổng hợp thông qua phản ứng Sonogashira, áp dụng kỹ thuật siêu âm trong tổng hợp hữu cơ Phản ứng này sử dụng xúc tác phức Pd(0) kết hợp với muối CuI trong dung môi.

DMF xảy ra ở nhiệt độ phòng, trong điều kiện không có không khí, (C2H 5 ) 3 N (triethylamine) được sử dụng như một base Độ chuyển hóa đạt 65,71%

The article discusses the synthesis of 2,3-bis(phenylethylnyl)quinoxaline using the Sonogashira reaction, catalyzed by Pd(0) complexes It also mentions the availability of a comprehensive thesis for download, providing the latest insights on this topic.

NGHIÊN C ỨU

N ỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

2.1.1.1 Tổng hợp xúc tác Pd(0) trên chất mang PEG

Hạt nano Pd(0) có thể được điều chế bằng cách khử muối Pd(II) trong dung dịch nước hoặc dung môi hữu cơ bằng các tác nhân khử như hydrazine, hydrogen và sodium borohydride Trong nghiên cứu này, chúng tôi điều chế hạt nano Pd(0) trên chất mang PEG mà không sử dụng tác nhân khử khác PEG không chỉ đóng vai trò là chất khử mà còn bảo vệ hạt nano Pd(0) khỏi sự keo tụ Đặc biệt, PEG có phân tử lượng lớn sẽ có tính khử cao hơn Nghiên cứu của C Luo và cộng sự vào năm 2005 cho thấy hạt nano Pd(0)/PEG có độ bền cao, có thể bảo quản hàng tháng mà không mất hoạt tính và có khả năng tái sử dụng đến 6 lần trong phản ứng Heck.

2.1.1.2 Tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline với xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG

Hợp chất 2,3-dichloquinoxaline là một dẫn xuất dihalide của quinoxaline, có nhiều ứng dụng trong hóa học hữu cơ Để tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline, chỉ cần ghép cặp 2,3-dichloquinoxaline với phenylacetylene Năm 2010, A V Gulevskaya và cộng sự đã thực hiện tổng hợp này với xúc tác Pd(PPh3)2Cl2/CuI/Et3N trong 4 giờ, đạt hiệu suất 69% Tuy nhiên, xúc tác palladium với ligand PPh3 nhạy cảm với không khí và độ ẩm, yêu cầu thực hiện trong môi trường khí N2 Nếu không kiểm soát tốt, O2 có thể tạo ra sản phẩm phụ diphenyldiacetylene Để cải tiến, chúng tôi sử dụng xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG dưới điều kiện siêu âm.

Sơ đồ 11 Phản ứng ghép cặp Glaser tạo diphenyldiacetylene

Như vậy, dựa vào các kết quả nghiên cứu trước đây chúng tôi chọn Sơ đồ 12 để tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline (DAPQ) từ nguồn nguyên liệu đầu

2,3-dichloroquinoxaline , xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG, phản ứng được mô tả qua sơ đồ sau:

DAPQ 2,3-Dichloroquinoxaline nano Pd(0)/DMF, base, siêu âm + Phenylacetylene

Sơ đồ 12 Tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline từ 2,3-dichloroquinoxaline

 Đặc điểm của sơ đồ

Ứng dụng xúc tác nano Pd(0)/PEG trong qui trình tổng hợp giúp thay thế xúc tác Pd2(dba)3/CuI/PPh3/Et3N, góp phần giải quyết vấn đề môi trường Phản ứng diễn ra mà không cần CuI, từ đó ngăn chặn sự ghép cặp Glaser và giảm thiểu sản phẩm phụ dialkynylarene.

Kỹ thuật siêu âm đang được ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ để thực hiện các phản ứng theo Sơ đồ 12, nhằm nâng cao hiệu suất.

2.1.2 Các phương pháp nghiên cứu

Xác định cấu trúc sản phẩm được thực hiện bằng các phương pháp phân tích hiện đại:

− Kích cỡ và hình dạng hạt nano được xác định bởi SEM (JEOL-JSM-7401F) và TEM (JEM-1400-Nhật)

− Xác định Pd(0) và PEG bằng phổ XRD trên máy D8ADVANCE - Brucker Đức

− Sản phẩm được kiểm tra các hằng số vật lý như điểm nóng chảy

2.1.2.1 Theo dõi các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng

Khảo sát tỷ lệ mol giữa 2,3-dichloquinoxaline và phenyl acetylene trên thanh siêu âm, cùng với biên độ của thanh siêu âm và môi trường base, nhằm xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng với độ chuyển hóa tốt nhất, được theo dõi bằng phương pháp TLC.

− So sánh các kết quả với phương pháp truyền thống

2.1.2.2 Qui ước và tính toán

- Hiệu suất cô lập của các chất tổng hợp, được tính theo công thức

Khối lượng sản phẩm cô lập thực tế được ghi nhận là o m tt (gam), trong khi khối lượng sản phẩm tính toán theo lý thuyết là o m lt (gam) Hiệu suất của sản phẩm tổng hợp được tính bằng tỷ lệ phần trăm, ký hiệu là o H (%).

NGHIÊN C ỨU TỔNG HỢP 2,3-BIS(PHENYLETHYNYL) QUNIXALINE

luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Phản ứng Sonogashira được thực hiện với 2,3-dichloquinoxaline và phenylacetylene, cả hai đều dễ dàng tìm thấy trên thị trường Phản ứng diễn ra trong môi trường base, sử dụng xúc tác nano Pd(0) và dung môi DMF đã được xử lý Sau khi phản ứng hoàn tất, hỗn hợp được cô trong chân không để loại bỏ dung môi DMF Sau khi sấy khô, chất rắn được hòa tan trong dichloromethane và nước cất, sau đó lớp nước được chiết với diethyl ether (2x30ml) Dung dịch chiết được làm khan bằng MgSO4, lọc qua giấy lọc và cô quay để loại bỏ dung môi Sản phẩm cuối cùng được thu bằng phương pháp sắc kí cột và tính toán hiệu suất.

Hòa tan b ằng CH 2 Cl 2, nước, chiết với diethyl ether

1.R ửa nước, nước muối 2.Làm khan b ằng MgSO 4

3.Cô quay lo ại bỏ dung môi

Hi ệu suất luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

2.2.3 Thực hiện khảo sát các điều kiện tiến hành phản ứng

2.2.3.1 Khảo sát tỉ lệ số mol giữa tác chất và chất nền Để tiến hành khảo sát tỉ lệ mol tác chất và chất nền, cố định số mol chất nền

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khảo sát ảnh hưởng của 2,3-dichloroquinoxaline trong môi trường base dưới tác động của biên độ siêu âm và thời gian phản ứng Chúng tôi đã thay đổi số mol của tác chất để xác định điều kiện tối ưu Các thông số được lựa chọn bao gồm số mol chất nền, thời gian phản ứng và điều kiện phản ứng.

- Cố định số mol chất nền là 0,502 mmol (0,1g)

- Thời gian phản ứng là 4 giờ

- Biền độ siêu âm là 50% (công suất 40w)

- Môi trường base được tạo bởi K2CO 3

- Cố định hàm lượng nano Pd(0)/PEG là 2%mol

- Thay đổi số mol phenyl acetylene

2.2.3.2 Khảo sát môi trường base

Sau khi xác định số mol tối ưu của phenyl acetylene, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu để tìm ra môi trường base phù hợp nhất cho phản ứng Các thông số liên quan đến chất nền, tác chất và điều kiện phản ứng đã được lựa chọn cẩn thận.

- Số mol chất nền là 0,502 mmol

- Số mol tác chất là 1,506 mmol (theo tỉ lệ 1:3)

- Cố định biên độ siêu âm là 50% (công suất 40w)

- Cố định thời gian phản ứng là 4 giờ

- Thay đổi các chất tạo môi trường base cho phản ứng

2.2.3.3 Khảo sát biên độ siêu âm

Sau khi xác định được chất tạo môi trường base tối ưu, bước tiếp theo là khảo sát để tìm ra biên độ siêu âm tối ưu cho phản ứng Các thông số cụ thể cho phản ứng sẽ được trình bày chi tiết.

- Số mol chất nền là 0,502 mmol luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

- Số mol tác chất là 1,506 mmol (theo tỉ lệ 1:3)

- Cố định thời gian phản ứng là 4 giờ

- Cố định môi trường base là K2CO 3

- Thay đổi biên độ siêu âm

K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.3.1 Tổng hợp xúc tác Pd(0) trên chất mang PEG

Xúc tác nano Pd(0)/PEG được chế tạo đơn giản bằng cách khuấy hỗn hợp PdCl2 và PEG theo tỉ lệ mol 1:10 ở 80 °C, dẫn đến sự chuyển màu đen sau 2 giờ Cơ chế hình thành nano Pd(0) trên PEG không cần tác nhân khử khác, do phản ứng oxi hóa - khử giữa nhóm −OH của PEG và Pd(II), tạo ra Pd(0) và nhóm −CHO Phổ 1H-NMR của PEG sau phản ứng cho thấy sự xuất hiện của proton ở độ dịch chuyển hóa học δH = 9,75 ppm của nhóm aldehyde.

Trên phổ XRD, hai peak mạnh của PEG xuất hiện tại 2θ 19,2° và 23,3°, xác nhận sự hiện diện của polymer, trong khi peak đặc trưng của Pd(0) nằm ở 2θ 39,7° Hình ảnh SEM cho thấy Pd(0) có kích thước nano dưới 50 nm, với các hạt nano tập trung thành đám trên PEG Kích thước trung bình của hạt nano Pd(0) khoảng 5 nm theo ảnh TEM.

2.3.2 Tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline với xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG

DMF, siêu âm + Nano Pd(0)/PEG, base

Sơ đồ 13 Tổng hợp DAPQ bằng xúc tác nano Pd(0)/PEG luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Sản phẩm DAPQ được tổng hợp từ 2,3-dichloroquinoxaline và phenylacetylene với tỉ lệ mol 1:3, sử dụng xúc tác nano Pd(0) và base trong DMF mà không cần ligand và CuI Xúc tác Pd(0) được áp dụng với hàm lượng 2% so với tác chất Khi thêm xúc tác nano Pd(0)/PEG vào hỗn hợp, dung dịch phản ứng chuyển sang màu nâu và dần đen lại sau 2 phút siêu âm Quá trình phản ứng được theo dõi bằng phương pháp TLC.

Tương tự như trường hợp dùng xúc tác Pd2(dba) 3 /CuI/PPh 3 , phản ứng điều chế

DAPQ luôn chứa sản phẩm phụ một nhóm thế monophenylethynyl (m-DAPQ)( 2-chloro-

3-(phenylethynyl)quinoxaline) Tỷ lệ tạo thành giữa m-DAPQ và DAPQ được khảo sát với sự thay đổi các điều kiện phản ứng

2.3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol giữa chất nền và tác chất đến hiệu suất của phản ứng tổng hợp DAPQ Điều kiện phản ứng được lựa chọn như sau:

− Cố định số mol chất nền 2,3-dichloroquinoxaline là 0,502 mmol (0,1g)

− Cố định hàm lượng nano Pd(0)/PEG là 2 %mol

− Cố định biên độ siêu âm 50% (công suất 40w)

− Cố định thời gian phản ứng là 4 giờ

− Môi trường base được tạo bởi K2CO 3

− Thay đổi số mol phenylacetylene

 Kết quả quan sát trên TLC

Hình 4 Tổng hợp DAPQ với tỉ lệ mol chất nền và tác chất là (1) 1:2, (2) 1:3, (3) 1:4

(1) (2) (3) luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

 Kết quả cụ thể được trình bày trong bảng sau

Bảng 1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol chất nền và tác chất đến hiệu suất (H%) của phản ứng tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline (DAPQ)

Sự chuyển hóa m-DAPQ (theo TLC)

Sự chuyển hóa DAPQ (theo TLC)

Khối lượng cô lập DAPQ (g)

Hiệu suất cô lập DAPQ (%)

65,21 Đồ thị 1 Biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất theo tỷ lệ mol

2 3 4 ti le mol Phenylacetylene: DCQ hiệu suất (%) luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Nhận xét và biện luận

Kết quả từ bảng 1 cho thấy rằng với 3 mmol phenyl acetylene, lượng chất thu được không khác biệt nhiều so với 4 mmol Do đó, để tiết kiệm hóa chất mà vẫn đạt hiệu suất tốt, tỷ lệ mol phenyl acetylene 3 mmol được lựa chọn để thực hiện phản ứng.

2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của chất tạo môi trường base đến hiệu suất của phản ứng tổng hợp DAPQ Điều kiện phản ứng được lựa chọn như sau:

− Cố định tỉ lệ mol giữa 2,3-dichloroquinoxaline và phenyl acetylene là 1:3

− Cố định biên độ siêu âm là 50% (công suất 40w)

− Thay đổi chất tạo môi trường base

Hình 5 Tổng hợp DAPQ với (1) K 2 CO 3, (2) K 3 PO 4, (3) CH 3 COONa

 Kết quả cụ thể được trình bày trong bảng sau

Bảng 2 Khảo sát ảnh hưởng của môi trường base đến hiệu suất (H%) của phản ứng tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline (DAPQ)

Sự chuyển hóa m-DAPQ (theo TLC)

Sự chuyển hóa DAPQ (theo TLC )

Hiệu suất cô lập DAPQ (%)

Nh ận xét và biện luận

Kết quả từ bảng 2 cho thấy sự khác biệt đáng kể về hiệu suất khi thay đổi chất tạo môi trường base cho phản ứng, cụ thể là K3PO4, K2CO3 và CH3COONa Trong đó, K2CO3 mang lại lượng chất thu được cao nhất, do đó được xác định là chất tạo môi trường base tốt nhất cho phản ứng.

2.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của biên độ siêu âm đến hiệu suất của phản ứng tổng hợp DAPQ Điều kiện phản ứng được lựa chọn như sau:

− Cố định tỉ lệ mol giữa 2,3-dichloroquinoxaline và phenylacetylene là 1:3

− Chất tạo môi trường base là K2CO 3

− Thay đổi biên độ siêu âm

Hình 6 Tổng hợp DAPQ với công suất 40w, biên độ siêu âm (1) 30%, (2) 50%,

 Kết quả cụ thể được trình bày trong bảng sau:

Bảng 3 Khảo sát ảnh hưởng của biên độ siêu âm đến hiệu suất (H%) của phản ứng tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline (DAPQ)

Sự chuyển hóa m-DAPQ (tính theo TLC)

Hiệu suất cô lập DAPPQ (%)

47,52 Đồ thị 3 Biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất theo biên độ siêu âm

Kết quả từ bảng 3 cho thấy, khi siêu âm ở biên độ 50% trong 4 giờ, hiệu suất chuyển hóa đạt mức tương đối cao hơn Tuy nhiên, ở biên độ 70%, sự gia tăng nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tác chất và sản phẩm sinh ra.

30 50 70 bien do sieu am(%) hiệu suất (%) luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Kết quả khảo sát trên thiết bị siêu âm cho thấy điều kiện tối ưu cho phản ứng tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline từ 2,3-dichloroquinoxaline với xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG.

- Tỉ lệ mol phenylacetylene/2,3-dichloroquinoxaline là 3:1

- Thời gian thực hiện phản ứng trên thanh siêu âm là 4 giờ

- Biên độ siêu âm là 50% (công suất 40w)

- Chất tạo môi trường base là K2CO 3

- Sự chuyển hóa của sản phẩm DAPQ đạt gần 100%( theo TLC)

- Hiệu suất cô lập đạt 70,54%

Bảng 4 So sánh xúc tác Pd 2 (dba) 3 /CuI/PPh 3 và xúc tác nano Pd(0)/PEG trong phản ứng tổng hợp DAPQ

Xúc tác Base Thời gian (giờ) Hiệu suất cô lập

( * ) kết quả đã được nghiên cứu trong tài liệu [33]

Dựa theo bảng 4 khi sử dụng xúc tác nano Pd(0) để thay thế cho xúc tác

Pd 2 (dba) 3 /CuI/PPh 3 trong tổng hợp DAPQ, sự chuyển hóa DAPQ cao hơn và thời gian phản ứng có sự chênh lệch không đáng kể Nhưng xúc tác nano Pd(0) cho nhiều ưu điểm vượt trội hơn Như đã phân tích ở trên, khi dùng xúc tác nano Pd(0)/PEG, phản ứng xảy ra không có sự tham gia của CuI nên không có sự tạo thành của diphenyldiacetylene lẫn vào sản phẩm Đồng thời, phản ứng xảy ra trong điều kiện êm dịu mà không cần phải tránh ẩm tốt hay tránh sự xâm nhập của không khí trong quá trình thực hiện phản ứng như trong trường hợp sử dụng ligand PPh3 luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Sử dụng xúc tác nano Pd(0)/PEG mang lại lợi ích tiết kiệm chi phí, vì lượng Palladium cần thiết ở dạng nano Pd(0) thấp hơn 5 lần so với dạng Pd2(dba)3, trong khi nguồn nguyên liệu tạo phức palladium thường có giá thành cao.

Base sử dụng trong trường hợp này là K2CO 3 để thay thế cho triethylamine, một dung môi độc hại với môi trường.

XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC

Hình 7 TLC của DAPQ Hình 8 Hợp chất DAPQ

- Hợp chất DAPQ là một chất rắn, màu vàng nhạt không tan trong nước, tan trong petroleum ether (PE), diethyl ether, hexane, dichlometan

Thin Layer Chromatography (TLC) was performed using a 10% H2SO4 solution in ethanol for visualization The mobile phase consisted of petroleum ether and ethyl acetate, resulting in a yellow circular spot with an Rf value of 0.3, using a solvent ratio of PE:EtOAc = 2.5:0.15.

- Phổ khối lượng MS (phụ lục 1): cho mũi m/z = 331,1 [M+H] tương ứng với công thức phân tử C24H 14 N 2 (M30) luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

- Phổ của DAPQ (IR, 1 H-NMR, 13 C-NMR, DEPT , HSQC, HMBC) đã được phân tích ở những báo cáo trước đây [33]

XÁC ĐỊNH CẦU TRÚC 2-CHLORO-3-(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE (m- DAPQ)

Hình 9 TLC của m-DAPQ Hình 10 Hợp chất m-DAPQ

- Hợp chất m-DAPQ là một chất rắn, màu vàng nhạt, tan trong diethylether, dichlometan, chloroform

- Sắc kí bảng mỏng (TLC) hiện màu bằng dung dịch H2SO 4 10% trong ethanol

Giải ly bằng hệ petroleum ether và ethyl acetate (2,5:0,15) cho vết tròn có Rf = 0,6

Phổ khối lượng MS cho mũi m/z = 265,0632 [M+H] tương ứng với công thức phân tử C16H9N2Cl.

TH ỰC NGHIỆM

HÓA CH ẤT VÀ THIẾT BỊ, DỤNG CỤ XỬ LÝ DUNG MÔI

3.1.1 Hóa chất o Hóa chất công nghiệp

− Nước cất o Hóa chất của Trung Quốc

− Tripotassium phosphate (K 3 PO 4 ) o Hóa chất của Merck

− Bản mỏng tráng sẵn silica gel dạng 60 F254

− Silica gel dạng 60 F254 o Hóa chất của Aldrich

− Phenylacetylene luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

− Bình tam giác (erlen) loại 100 mL, 250 mL

− Bình cầu cổ nhám 500 mL

− Becher loại 50 mL, 100 mL, 250 mL, 1000 mL

Ống hút, pipet, và đũa thủy tinh là những dụng cụ quan trọng trong phòng thí nghiệm Cá từ và đá bọt thường được sử dụng để tạo môi trường thí nghiệm ổn định Lọ thủy tinh và chai đựng mẫu giúp bảo quản các mẫu vật một cách an toàn Ống đong 100 mL, giá đỡ ống nghiệm, và kẹp hỗ trợ trong việc đo lường và tổ chức các thí nghiệm Cuối cùng, ống nghiệm lớn là thiết bị không thể thiếu trong nhiều quy trình thí nghiệm.

Các thiết bị sử dụng trong quá trình tổng hợp gồm có:

− Máy đo điểm tan chảy ELECTROTHERMAL Model 9100, 9200 của Anh, dùng mao quản không hiệu chỉnh

− Máy cô quay RE 300, Anh

− Máy đo SEM (JEOL - JSM-7401F, Field Emission Scanning Electron Microscope)

− Máy đo TEM (JEM-1400, kính hiển vi Hitachi H8100 có thế gia tốc 200 kV, nguồn phát electron LaB6, độ phân giải 0,14 nm)

− Máy đo XRD hiệu D8ADVANCE – Brucker Đức

− Thanh siêu âm (ultrasonic processor) VIBRA CELL VC130, SONIC, USA

− Cân kỹ thuật và cân phân tích luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

X Ử LÝ DUNG MÔI

Để xử lý DMF, cho 20 ml nước và 30 ml benzene vào 100 ml DMF, sau đó chưng cất ở áp suất thường đến nhiệt độ 154-156 °C rồi ngưng lại Tiếp theo, thêm CaCl2 khan và chưng cất dưới áp suất thấp ở 99 °C và 180 mmHg để thu được DMF khan Sản phẩm DMF thu được sẽ được ngâm trong CaCl2 khan.

ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC NANO Pd(0) TRÊN CHẤT MANG PEG

Cho 0,04 g PdCl2 vào 4 g PEG (2 mmol) và khuấy ở 80°C trong 2 giờ cho đến khi dung dịch đồng nhất Trong quá trình này, dung dịch chuyển từ màu xám sang màu đen, cho thấy sự hình thành của nano Pd(0).

Sản phẩm được làm lạnh đến nhiệt độ phòng và pha loãng với 3 mL DMF để xác định tính chất và hoạt tính xúc tác.

Hình 12 Điều chế nano Pd(0)/PEG trên máy khuấy từ

T ỔNG HỢP 2,3- BIS(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE V ỚI XÚC TÁC Pd(0)/PEG

Cho 2,3-dichloroquinoxaline (100 mg, 0,50 mmol) vào hỗn hợp 0,54 mL dung dịch nano palladium/DMF (chứa 0,01 mmol Pd(0)), base và 2 mL DMF, sau đó thêm phenyl acetylene Khối lượng, loại base và thể tích phenyl acetylene sẽ được điều chỉnh tùy theo quá trình khảo sát, tiếp tục thực hiện quá trình siêu âm (biên độ tùy theo quá trình khảo sát) trong 4 giờ.

Theo dõi độ chuyển hóa của phản ứng sau mỗi 30 phút bằng cách lấy vài giọt dung dịch hỗn hợp sản phẩm chấm lên bảng mỏng silica gel Hệ giải ly trên bản mỏng sử dụng petroleum ether (phân đoạn 60-90) và ethyl acetate với tỷ lệ 2,5:0,15 Vết sản phẩm thu được soi UV rõ ràng ở bước sóng 365 nm, với giá trị Rf là 0,3, có thể hiện hình bằng dung dịch 10% H2SO4 trong ethanol.

Hình 13 Tổng hợp DAPQ bằng xúc tác nano Pd(0)/PEG thanh siêu âm

Xử lý sản phẩm sau phản ứng bao gồm việc đuổi dung môi trong chân không, hòa tan chất rắn bằng Dichloromethane và nước, sau đó chiết lớp nước với Diethyl ether Cuối cùng, ngâm dung dịch chiết để hoàn thiện quy trình.

MgSO 4 , lọc qua giấy lọc, cô quay đuổi dung môi dung dịch rồi cho vào cột được nhồi 20g silica gel để lọc thu sản phẩm, dung môi chạy cột là hệ petroleum ether (60-90):ethyl acetate được tăng dần đến 2% ethyl acetate

Hình 14 Cột sắc ký tách sản phẩm DAPQ

Hình 15 Sản phẩm DAPQ sau lọc cột sắc kí luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Mục tiêu của đề tài “tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline bằng phản ứng Sonogashira sử dụng xúc tác nano Palladium(0)” đã đạt được những kết quả quan trọng Các kết quả khóa luận có thể được tóm tắt như sau:

Hệ xúc tác nano Pd(0)/PEG đã được tổng hợp thành công, với cấu trúc, hình dạng và kích thước hạt nano Pd(0) được xác định và chứng minh thông qua các phương pháp phân tích như phổ XRD, SEM và TEM.

Hệ xúc tác nano Pd(0)/PEG đã được ứng dụng hiệu quả trong phản ứng tổng hợp dẫn xuất 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline, đạt độ chuyển hóa gần 100% theo TLC và hiệu suất cô lập sản phẩm là 70,54%, cao hơn so với xúc tác phức Pd thông thường (65,71%) Điều kiện tối ưu cho phản ứng là sử dụng thanh siêu âm trong 4 giờ, trong khi thực hiện trên khuấy từ 8 giờ vẫn chưa đạt chuyển hóa thành DAPQ Biên độ siêu âm được sử dụng là 50% với công suất 40 W.

Việc khảo sát phản ứng Sonogashira với xúc tác nano Pd(0)/PEG không chỉ tiết kiệm xúc tác mà còn thân thiện với môi trường nhờ việc sử dụng môi trường base không độc hại.

Từ các kết quả đạt được trong quá trình thí nghiệm, chúng tôi có một số đề nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài như sau:

− Nghiên cứu tổng hợp DAPQ bằng xúc tác nano Pd(0) trên chất mang PEG dưới điều kiện vi sóng để rút ngắn thời gian phản ứng

− Nghiên cứu tổng hợp DAPQ bằng xúc tác nano Pd(0) trên các chất mang khác

− Thu hồi và sử dụng lại xúc tác nano Pd(0)/PEG để tái lặp lại cho phản ứng

Nghiên cứu ứng dụng xúc tác nano Pd(0)/PEG trong phản ứng Sonogashira với các aryl alkyne có nhóm đẩy và nhóm rút điện tử, đồng thời khảo sát hoạt tính sinh học của các hợp chất này.

TÀI LI ỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Minh Thảo, Hóa học các hợp chất dị vòng, nhà XB Giáo Dục, 2001

[2] R M Batchelder, W R Wilson, M P Hay, W A Denny, Oxygen dependence of the cytotoxicity of the enediyne antitumour antibiotic esperamicin A 1 , British Journal of Cancer, 1996, 74

[3 ]M B Smith, J March, March’s advanced organic chemistry reactions, mechanisms, and structure, inc publication, 2007, 904-981

[4] L F de Souza, L C Silva, B L Oliveira, O A C Antunes, Microwave- and ultrasound- assisted Suzuki- Miyaura cross - coupling reactions catalyzed by Pd/PVP,

[5] R Zhang, J Liu, F Li, S Wang, C Xia, W Sun, Magnetically Separable and

Versatile Pd/Fe 3 O 4 Catalyst for Efficient Suzuki Cross - Coupling Reaction and Selective Hydrogenation of Nitroarenes, Chin J Chem., 2011, 29, 525-530

[6] C Luo, Y Zhang, Y Wang, Palladium nanoparticles in poly(ethyleneglycol): the efﬁcient and recyclable catalyst for Heck reaction, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2005, 229, 7-12

[7] M B Thathagar, P J Kooyman, R Boerleider, E Jansen, C J Elsevier, G Rothenberg, Palladium nanoclusters in Sonogashira cross - coupling: A true catalytic species?, Adv Synth Catal., 2005, 347, 1965-1968

[8] K Sonogashira, Development of Pd - Cu catalyzed cross - coupling of terminal acetylenes with sp 2 - carbon halides, Journal of Organometallic Chemistry, 2002,

[9] B Campbell, The Sonogashira Cu - Pd - catalyzes alkyne coupling reaction, Organocopper Reagenrs Oxford: Oxfort University Press, 1994, 217-235

[10] R Rossi, A Carpita, F Belina, Palladium- and/or copper- mediated cross - coupling reactions between 1-alkyne và vinyl, aryl, 1-alkynyl, 1,2-propadienyl, propargyl and allylic halides or related compounds, Org Prep Proc Int., 1995, 27, 129-160

[11] D E Rudisill, J K Stille, Palladium - catalysed synthesis of 2-substituted indoles, J Org Chem., 1989, 54, 5856-5866 luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

[12] G Martorell, A G Raso, J M Saa, Palladium catalyzed cross - coupling of phenol triflates with organostannanes A versatile approach for the synthesis of substituted resorcinol dimethyl ethers, Tetrahedron Lett., 1990, 31, 2357-2360

[13] H C Brown, N G Bhat, M Srebnik, A simple, general synthesis of

[14] N Miyaura, A Suzuki, Palladium - Catalyzed Cross - Coupling Reactions of

[15] C Rafael, N Carmen, The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in

Synthetic Organic Chemistry, Chem Rev., 2007, 107, 886-888

[16] C N R Rao, G U Kulkarni, P J Thomas, P P Edwards, Metal nanoparticles and their assemblies, Chem Soc Rev., 2000, 29, 27-35

[17] D Astruc, Nanoparticles and Catalysis, Wiley - VCH: Weinheim, 2008, 1, 1-

[18] J D Aiken, R G Finke, A review of modern transition - metal nanoclusters: their synthesis, characterization, and applications in catalysis, J Mol Catal A: Chem.,

[19] Grunes, J Zhu, G A Somorjai, A Catalysis and Nano - science, Chem Commun., 2003, 2257-2260

[20] D Mukjerjee, Potential application of palladium nanoparticles as selective recyclable hydrogenation catalysts, J Nanopart Res., 2008, 10, 429-436

[21] F Alonso, P Riente, J A Sirvent, M Yus, Nickel nanoparticles in hydrogen

-transfer reductions: Characterisation and nature of the catalyst, Appl Catal A: Gen.,

[22] Gniewek, A M Trzeciak, J J Ziolkowski, L Kepinski, J Wrzyszcz, W Tylus, Pd - PVP colloid as catalyst for Heck and carbonylation reaction: TEM and XPS studies, J Catal., 2005, 229, 332

[23] V Calo, A Nacci, A Monopoli, F Montigelli, Pd - nanoparticles as efficient catalyst for Suzuki and Stille coupling reactions of aryl halides in ionic liquids, J Org

[24]D Astruc, F Lu, J R Aranzas, Angew Chem., Int Ed., 2005, 44, 7852-7872 luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

[25] P Li, L Wang, H Li, Application of recoverable nanosized palladium(0) catalyst in Sonogashira reaction, Tetrahedron, 2005, 61, 8633-8640

[26] J S Bradley, J M Millar, E W Hill, Surface chemistry on colloidal metals: a high - resolution NMR study of carbon monoxide adsorbed on metallic palladium crystallites in colloidal suspension, J Am Chem Soc., 1991, 113, 4016-4017

[27] H Hirai, N Tosima, Tailored Metal Catalysts, Y Ed Iwasawa, D Reidel: Dordrecht, 1986, 87-140

[28] T J Manson, J P Lorimer, Sonochemistry: Theory, Applications and Uses of

Ultrasound in Chemistry, Ellis Horwood, England, 1988, 1

[29] E Leadbeater, M Marco, J Tominack, First examples of transition - Metal free Sonogashira - Type couplings, Org Lett, 2003, 21, 3919-3922

[30] M Dams, L Drijkoningen, D De Vos, P Jacobs, Impact of Pd - mordenite pretreatment on the heterogeneity of Heck catalysis, Chem Commun., 2002, 1062-1063

[31] L Djakovitch, K Koehler, Heck Reaction Catalyzed by Pd - Modified

[32] M Pittelkow, K M Poulsen, U Boas and J B Christensen,

Poly(amidoamine)-dendrimer-stabilized Pd(0) nanoparticles as a catalyst for the Suzuki reaction, Langmuir, 2003, 19, 7682

[33] Nguyễn Thanh Quyên, luận văn Tổng hợp 2,3-bis(phenylethylnyl)quinoxaline bằng phản ứng Sonogashira, 2011

[34] Nguyễn Cẩm Lài, luận văn Nghiên cứu tổng hợp

1,5-diphenyl-[1,2,3]triazolo[1 ′ ,5 ′ ;1,2]pyrido[3,4-b]quinoxaline từ 2,3-dichloroquinoxaline bằng phản ứng Sonogashira, 2012

[35] A V Gulevskaya et al., A novel tandem cyclization of condensed 2,3-dialkynylpyrazines into [1,2,3]triazolo[1 ′ ,5 ′ ;1,2]pyrido[3,4-b]pyrazines promoted by sodium azide, Tetrahedron, 2010, 66, 146-151.

[36] B M Choudary, S Madhi, N S Chowdari, M L Kantam, B Sreedhar,

Layered double hydroxide supported nanopalladium catalyst for Heck-, Suzuki-, luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

Sonogashira-, and Stille- type coupling reactions of chloroarenes, J Am Chem Soc., 2002,

[37] K V Srinivasan et al., Copper- and Ligand- Free Sonogashira Reaction Catalyzed by Pd(0) Nanopartticles at Ambient Conditions under Ultrasound Irradiation, J

[38] http://www.wikipedia.org/wiki/Sonogashira_coupling

[39] http://www.organic-chemistry.org/synthesis/heterocycles/1,2,3-triazoles.shtm

Palladium nanoparticles embedded in poly(ethylene glycol) serve as an efficient and recyclable catalyst for the Heck reaction, as demonstrated by Chengcai Luo, Yuhong Zhang, and Yanguang Wang in their study published in the Journal of Molecular Catalysis A: Chemical This innovative approach enhances catalytic performance while promoting sustainability in chemical processes.

PH Ổ MS CỦA 2,3-BIS(PHENYLETHYNYL)QUINOXALINE

(DAPQ) luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

PH Ổ MS CỦA m-DAPQ luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si

PH Ổ SEM CỦA NANO Pd(0)

PH Ổ XRD CỦA NANO Pd(0)

PH Ổ TEM CỦA NANO Pd(0)

Tiêu đề	Tổng hợp 2,3-bis(phenylethynyl)quinoxaline 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
Thể loại	Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2012
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	2,61 MB