Phản ứng cộng hợp vào nối đôi chuyễn vị wagner meerwein ứng dụng bán tổng hợp terpin từ tinh dầu thông đà lạt

Phản ứng cộng gốc tự do Ar Ví dụ : Phản ứng cộng hựpn Cl vào phân tử Euilcn dưới tác dụng của ánh sáng hoặc các peroxyt Cơ chế nào xảy ra được quyết định bởi bản chất của chất nền, tác

PHAN UNG CONG HOP YAO NOI DOI

CHUYEN YI WAGNER - MEER WEIN

UNG DUNG BANTONG HOP TERPIN

tit TINH DAU THONG DA LAT

GVHD : PHAM TH] NGOC ANH SVTH : NGUYEN BUC CHINH

Lời cắm ơn

C336 8D

Em xin chôn thònh cảm gn:

+ Cô PHAM THỊ NGỌC ANH đõ nhiệt tình tạo điều kiện vỏ hướng

dẳn khoa học để em thực hiện tốt luận văn này

+ PTS TRẤN THỊ TỬU đỏ dònh nhiều thời gian qúy bóu vỏ cho những

nhộn xét xác đóng giúp em hoòn chỉnh luận vốn

+ Mẹ vò gia đình đỏ khuyến khích, Ủng hộ giúp con hoởn thanh tố† luận võn

* Ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa hoó, bộ môn hữu cơ, bộ

môn hoó phôn fích ĐHSP TP HCM, †rung tâm dịch vụ phôn Tích thi

nghiệm đỏ tạo điêu kiện tốt cho em hoàn thônh luộn vốn

+ Xin chôn thành cảm ơn thổy trưởng khoa LÊ TRỌNG TÍN, phó

khoa: TRẤN THỊ TỬU và cùng cóc thảy cô: TÌNH, HUÊ,YẾN, THẠNH,

HẰNG, BÍCH, ĐẬU, THAO dé nhiệt tình giúp đỡ tôi thực hiện tốt

luận vn

+ Xin cảm ơn tốt cả bạn bè đặc biệt bạn LÊ NGỌC TỨ đỏ khích lệ,

giúp tôi thuc hiện luận vớn

SV NGUYEN DUC CHINH

MỤC LụC

MỞ ĐẦU

PHAN TONG QUAN:

CHUONG I : PHAN UNG CỘNG VÀO „ C=C<_

I.1 Trạng thái lai hóa sp và liên kết đôi

I.2 Cơ chế phản ứng và sự định hướng không gian

[ 3 Các phản ứng cộng electrophile

CHUONG I : PHAN UNG CHUYEN VI WEGNER - MEERWEIN

(1.1 Phan ứng chuyển vị 1,2 - Nucleophile

[I.2 Phản ứng chuyển vi Wegner - Meerwein

CHUONG II : TINH DAU THONG

IH 1 Đại cương về tinh dầu

Il, 2 Cây thông

Ill 3 Tinh dầu thông

CHUONG IV : BAN TONG HOP TERPIN

BANG CHU VIET TAT

E„ : Năng lượng liên kết

dy : TY khối ( đo tại 209 C so với nước tại 4°C )

PHẦN MỞ ĐẦU

Luận Văn Tới Nghiệp _§V ; Nguyễn Lúc Chính

MỞ ĐẦU

Trong hơn 5 triệu hợp chất hữu cơ thì các hợp chất thiên nhiên chiếm tỷ lệ

lớn, mà đa phẩn là những hợp chất chưa no Các hợp chất thiên nhiên chưa no phổ

biến, trong phân tử của chúng có chứa liên kết đôi đặc biệt các hợp chất Terpenoid Phản ứng đặc trưng của những hợp chất chưa no 1a phan ứng cộng hợp vào nối đôi

Trong thực tế các phản ứng này dược sử dụng rộng rãi để xác định số liên kết đôi

đặc biệt là để bán tổng hợp ra những hợp chất mới Thông thường những hợp chất

bán tổng hợp ra có mùi thơm hay mang hoại tính sinh học đặc biệt

Ví du : khi cộng hựp H;O vào ơ, j - pinen (chiếm 80% trong tính đầu thông) trong

môi trường acid cho những hợp chất có hoạt tính sinh lý cao được sử dụng làm thuốc

như terpinhidrat, cineol hay có mùi thơm như terpineol ứng dụng trong nước hoa Vilas trong hương liệu Hay khi cộng hựp cũng có thể tạo ra những hợp chất trung

gian để từ đó tổng hợp nên các hợp chất có giá trị cao hơn

Ví du : khi cộng hợp HCI vao a, B - pincn thì thu được bornylclorua để từ đây tổng hợp Camphor - 10 - Sulfonat natri dùng làm thuốc trợ tim

Trong phản ứng cộng hợp vào nối đôi nói chung và vào những hợp chất thiên nhiên có chứa nối đôi nói riêng thường tuân theo những quy tắc Markovnhikov

Trong quá trình cộng hợp thường kèm theo sự chuyển vị, đặc biệt chuyển vị

clccưophilc 1,2 - chuyển vị Wagncr - Mearwcin

Từ khi sơ khai con người đã sử dụng các hợp chất thiên nhiên đưới dạng thô

để làm nguồn thức ăn, thuốc, hương liệu Ngày nay, ngoài sử dụng dạng thô, người

ta đã trích ra từ những hợp chất tự nhiên riêng biệt và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Đặc biệt dùng nó làm nguyên liệu đầu để bán tổng hợp ra những chất

mới Ở Việt Nam nhờ thiên nhiên ưu đãi, khí hậu nóng ẩm và có gió mùa nên tạo

điểu kiện thuận lợi cho cây cốt phát triển quanh năm và có nhiều chủng loại đặc biệt

là những cây có tinh dầu

Theo các tài liệu điểu tra được ở Việt nam có khoảng 550 loại cây có tỉnh dầu Hẳu hết các loại cây cho tỉnh đầu đã biết trên thế giới đều có thể tìm thấy ở nước ta

trong những nguyên liệu thiên nhiên phong phú ấy, tính dầu thông là một loại phổ

biến và có rất nhiều ở các vùng khác nhau kéo dài từ Bắc vào Nam Từ lâu con người

đã biết sử dụng tính dấu thông để làm thuốc như sát trùng, khớp, chống ngộ độc

photpho Ngoài ra nó còn được dùng làm dung môi trong sơn, giấy Tại hội nghị y

học Lyon, Fochier đã thông báo các kết quả về giữa nhiễm trùng huyết sản khoa bằng cách tiêm tỉnh dấu thông vào dưới đa Trong luận án tiến sĩ dược hoc Raymon ltostaing đã nghiên cứu các sản phẩm oxy hóa của tính dẫu thông và kết luận là có

tác dụng kháng trùng | 23 | Mặt khác nhiều thuốc hóa dược có tác dụng kháng

khuẩn, gây tê, chống nấm cũng xuất phát từ tính dầu thông

Từ những điểu trên dã gây nhiều hứng thú nên trong luận văn này chúng tôi

Vận Tột Nghị SV : Nguyễn Đúc Chính

- Ứng dụng phản ứng cộng hợp và chuyển vị trên để bám tổng hợp : từ œ và ƒ pincn

( có trong tính dầu thông ) thành tccpin có tác dụng chữa ho

Do diéu kiện thiết hị của phòng thí nghiệm, kinh phí và thời gian chuẩn bị hạn hẹp nên luận văn này không tránh khỏi sai sót Kính mong quí thấy cô và các bạn

đóng góp ý kiến xây dựng

PHẦN TỔNG QUAN

-Luận Văn Tốt Nghiệp: $V ; Nguyễn Đức Chính

ZZ

ko Liên kết đôi cacbon - cacbon gồm liên kết ơ và một liên kết r Đặc điểm của liên kết œ là dễ phân cực hóa Năng lượng của một liên kết œ: E= E&sa - Eg4m,

thường Ew„ <Eb«

Để cắt đứt một liên kết x giữa C - C cần khoảng 268 kị /mol ( 63,97 kcal/mol ) rong khi để cất đứt liên kết ø c.c cần khoảng 347 KI /mol (82,93 Kcal/mol ) [1,2 }

Vì vậy, liên kết œ dễ dàng tham gia phản ứng cộng theo cơ chế ion cụ thể là cộng

electrophile

Nguyên tử cacbon ở trạng thái bình thường, có cấu trúc elecưon 1s 2s° 2pŸ,

Trong thiên nhiền phổ biến là cacbon hóa trị 4 Vậy phải có sự sắp xếp lại điện tử

của cacbon ở lớp 2s Sở dĩ như vậy là vì khi tạo thành liên kết hoá lọc, một clccưon

ở orbital 2s bị kích thích chuyển qua orbital 2p; còn trống Vậy cacbon lúc này ở trạng

thai kích thích: có 4 clcctron độc thân trên 4 orbital khác nhau cho nên cacbon có hóa

trị 4 Các orbital tham gia xen phủ để tạo liên kết không phải là orbital thuần chuẩn

mà trong nội bộ nguyên tử các orbital tự lai hoá với nhau để hình thành nên các

orbital mới chính là các orbital đã được lai hoá

© Điều kiên để có sự lai hoá:

- Các orbital tham gia tổ hợp có năng lượng sắp xÏ bằng nhau

- Mật độ mây điện tử phải khá lớn

- Mức độ xen phủ của orbital lai hoá với các orbital của nguyên tử khác tham gia

liên kết phải đủ lớn để liên kết hoá học được tạo tạo thành khá bển

Xét với nguyên tử cacbon thì orbital 2s và 2n có mức năng lượng xấp xỉ nhau

Orbital s va orbital p có mật độ electron khá lớn ( có hình cầu và hình số tám nổi )

Do vậy các orbital này có thể tổ hợp tuyến tính với nhau để tạo nên orbital lai hoá

sp” (mức độ xen phủ 2 ), lai hoá sp” ( mức độ xen phủ 1,99 ), lai hoá sp ( mức độ xen

phủ 1,93) lớn hơn so với các orbital thuần khiết,

Tổng số các orbital tham gia vào việc lai hoá bằng tổng số các orbital hình

thành sau khi lai hoá Các orbital lai hoá giống hệt nhau về hình dạng, bằng nhau về

năng lượng nhưng định hướng theo những phương khác nhau

e Trong nguyên tử cacbon có thể có thể có 3 trạng thái lai hoá:

Chương l: PHÁN ỨNG CỘNG VÀO eee

-Luận Văn Tốt Nghiệp „5V; Nguyễn Đức Chính,

_Luận Văn Tốt Nghiệp §V : Nguyễn Đức Chính

Vì trong các hợp chất chưa no chứa liên kết đôi thì cacbon ở trạng thái lai hoá sp” nên

chúng tôi chỉ để cập đến trạng thái lai hoá sp” Để tạo liên kết đôi thì môt orbital s

của cachon lai hoá với 2 orbital P tạo thành 3 orbital lai hoá sp’ Các trục của các orbital lai hoá này nầm trong một mặt phẳng và tạo nên những góc 120” Trong

trường hợp này, mỗi orbital sp? đểu mang 1/3 tính chất § và 2/3 tính chất P Vậy trên

cabon lai hoá sp” còn một elecưon trên orbital 2P, không lai hoá nằm thẳng góc với mặt phẳng của các orbital lai hoá

trạng thái cơ bản của cachon trang thái lai hóa sp’

Ví dụtrong phân tử culen thì mỗi cacbon có 3 orbital lai hoá tạo các liên kết

C-H và liên kết C - C ( liên kết ơ ) Còn lại một orbital thuần khiết xen phủ thco trục

với orbital của cacbon thứ 2 tạo liên kết x Các liên kết ơ nằm trong cùng | mặt

phẳng và tạo thành những góc 120° Liên kết x cd 2 vùng mật độ electron cực đại ở trên và ở dưới của trục liên, clecưon £ linh động hơn, dễ bị phân cực hơn

Hình 5-14 Sự hình thành edliên kết 6 a) va A(b)

Nói cách khác liên kết x dé bj phan cyc hon lién két o va yéu hon lién két o

Sự tổ hợp một liên kết và một liên kết ơ tạo thành liên kết đôi Độ dài của liên kết

đôi : 1,32 - 1,34 A° so với liên kết ơ ( !,54 A°; C - C và I,! A°: C - H) Năng lượng

của liên kết œ ; 268 KJ/mol nhỏ hơn năng lượng của liên kết ơ : 347 KJ/mol {1,2 ]

So với liên kết ba (tức trạng thái lai hoá sp ) thì cacbon ở trạng thái lai hoá sp giau mật độ điiện tử hơn (do tỉ lệ orbital s cao )

Vậy với các hợp chất hữu cơ có nốt đôi, nốt ba thì giàu mật độ điện tử Các điện tử x dễ chịu ảnh hưởng của các hiệu ứng tác động từ bên ngoài và cũng là trung

tâm của các phan ứng đối với các hợp chất có nối đôi như phản ứng cộng hợp, phản ứng khử , phản ứng oxy hóa, phản ứng công hợp

Miệt và sư định hướng không gian :

Phản ứng cộng vào nối đôi ` C=C có thể chia làm hai loại :

- Phan ứng cộng một fiai đoạn”

- Phản ứng cộng hai giai đoạn

_Luận Văn Tốt Nghiệp” SV : Nguyễn Đức Chính

I/ Trong phản ứng công một giai đoạn - thì tác nhân phản ứng tấn công vào hai

nguyên tử cac bon của liên kết đôi cùng một lúc

Ví du : phản ứng cộng hydrô vào anken có xúc tác kim loại như PL, Ni, Pd xảy ra trên bể mậtcủa xúc tác và thco sự công hợp cis trong đó có hai nguyên tử hydrô tiến

3 C=C Ý + 2KMnO¿+ 4 HạO———* 3C _Œ + 2MnO; +22KOH

2/ Trong phản ứng công hai giai đoạn thì gồm 3 loại onto Ứng sau :

Cơ chế nào xảy ra được quyết định bởi bản chất của chất nền, tác nhân của

phản ứng, điểu kiện phản ứng Trong luận văn này, chúng tôi chủ yếu đi vào phản

ứng cộng theo hai giai đoạn đặc biệt là nhản ứng cộng clectrophilc

1.2.1> Phản ứng công nucleophile ; ( Aw )

Đối với một liên kết đôi cacbon - cacbon khi khả năng cộng elecưophile giảm đi vì

có những nhóm thế hút clectron hay vì một lý do gì khác thì khả năng cộng

Nuclcophile lai tăng lên

Ví dụ : trong CH;= CH; tác dụng với Clạ, HF theo cơ chế electrophile thì phản ứng

của NCCH = C(CN)¿ và CICF = Cl, với tác nhân đó lại theo cơ chế nucleophile ( An

) Trong phản ứng cộng Nucleophile sinh ra một cabqnion trung gian, cacbanion này

sẽ kết hợp với một tiểu phần mang điện dương để tạo ra sản phẩm †N „

Trường hơp phản ứng công HNu vào chất nền dang “ |

với 2 = CHO, COR, COOR, CONH;,.CN, NO;¿, SOlR, SO; R

Phản ứng công hấu như luôn xảy ra theo cơ chế nucleophil với Nứử liên kết với

nguyên tử cachon ở cách xã nhúam Z

0

_-Luâận Văn 1ôt Nghiệp ŠV : Nguyễn Đức Chính_

1.2.2 > Phan ứng công gốc tự do : An

Cư chế phản ip cong uốc tư doxảy ra khi cộngvàoliên kết dôi C-Cxảy ra nÌư

sau.Đầu tiên mộ tha tạo ra mà trước đây Kharasch ( 1933 ) đã tìm thấy rằng các

ncoxyt là nguyên nhân tạo những gốc tự do mở đầu cho chuỗi phản ứng Các peoxyt

là những chất hữu cơ có chứa liền kết O=C~ hiện diện như những tạp chất được hình

thành do tác động của oxy trung các chất hữu cư Mặt khác các công trình nghiên cứu

hằng quang phd ESR ( cletro spin resonance ) nguiti ta thay Aling các gốc tự do còn

được hình thành do ánh sáng có bước sóng dài kích thích

Với WY 1a Cl, HBr, CH)SH ( Metil thio alcol ), Bry, R~C-H

Nếu ( B ) cộng với phân tử olephin khác I

Luận Van Lôi Nghiệp SV ; Nuuyễn lJức Chính

thi tao thanh dime Hiện nay, người ta có thể tiến hành phan ứng cộng ( lb ) với phân

tử khác và những mạch dài hoặc ngắn Đây là cơ chế của phản ứng polyme hóa gốc

tự do phañ tử polyme ngắn tạo thành theo cách này, thường là sản phẩm phụ gây trở

ngại trong phản ứng cộng gốc tự do

WL : Hai - Hai; H - Hai; H - OH; Hai - OII

Nhưng theo cơ chế cộng electrophile, một tiểu phân mang điện dường của tác nhân (

:* ) tiến công vào liên đôi hoặc liên kết ba và trong giai đoạn I hình thành liên kết

do chuyển đổi electron # thành electron 6

ứng với phần mang điện âm tách ra trong giai đoạn I hoặc sau đó một lát

Trong bất cứ trường hợp nào, ( I ) luôn có một điện tích dương trên nguyên tử cacbon khác

Giai đoạn [I là sự kết hợp của (I ) với tiểu phân mang một đôi elec tron và thường mang điện tích âm

Thực nghiệm chứng tổ rằng ( I ) không là lon trung gian thật trong tất cả các trường

hợp

Ví du : trong phản ứng Brom hóa nó cho thấy (1) nếu được tạo thành sẽ rất nhanh

chóng vòng hóa thành on bromomtium ( 2 )

-Luân Văn Tôt Nghiệp ee : Đúc Chính

Z N2 W mS (* ` Ỏ `

Sự tạo D thành | tun HaÌonium vòng

Sự tấn công của W' lên hựp chất trung gian như ( 2 ) là phản ứng thế

Nucleophile, Chất trung gian mặc dù là (1 ) hoặc ( 2 ) Thì cơ chế vẫn gọi là A? g (

cộng electrophile lưỡng phân tử )

Xét phương diện hóa lập thể, phản ứng cộng electrophile vào nối đôi có 3 khả

năng xảy ra :

L) Công electrophile vào nối đôi thco kiểu công sin :

Các tiểu phân của tác nhân cộng vào cùng một phía của mặt phẳng phản ứng mang

Với đồng phân dạng trans khi công xin sẽ cho cặp D, L treo Trong trường hợp đặc

biét E == W thì cặp eryto là hợp chất mezo

Điều kiện thích hợp cho phan ứng cộng syn là sự tạo thành cặp lon sau khi cộng li và

thực hiện trong dung môi ít phần cực

2) Côn ? hile ì i lôi theo kiể Á | i);

Các tiểu phân của tác nhân cộng vào hai phía khác nhau cla mat phang , Phan ứnng

mang tính lập thể chọn lọc

Khi cộng phân tử WE vào đồng phân cis của olephin dạng ABC = CAB Nếu phản

ứng cộng anti th) sé cho cặp D,L treo

n Văn Tốt Nuhiệp §V ; Nguyễn ức Chính_

ra Ở mặt sau,

Cặp DDL acid - 2,3 - di BromoSuccinic

Mặt khác nếu chất trung gian là ( l ) có thể có một số yếu tố duy trì cấu hình, trong

trường hợp W có thể tiến vào từ cùng một mặt hoặc mặt đối , cấu hình phụ thuộc vào

điểu kiện phản ứng

Chẳng haN phan mang điện dương có thể được làm bến hóa bởi sự hấp dẫn đối với E

mà không nhất thiết phải là một liên kết đẩy đủ :

ee tủ

cm

lúc này nhóm thứ hai sẽ tiến vào thco kiểu anti Cũng có trường hợp, phản ứng cộng

anti xảy ra là do cơ chế ở đó sự tấn công bởi W va E cùng một lúc nhưng từ các phía

đối nhau

Cơ chế này gọi là cơ chế Á'z ( phản ứng công 3 phân tử ) có diểu bất lựi là 3 phân tử

tiến đến nhau ở trạng thái chuyển tiếp

Trong trường hợp khác khi phân tử WI: tạo ra phức rạ6 với chất nền thì phân tử thứ

hai tấn công từ phía sau dẫn đến cho sắn phẩm cộng an

-Luận Văn Tôi Nghiập_ 3V : Nguyễn Đức Chính

(phức gq được tạo thành trước khi hình thành cacbocation Tuy mhiên, vì sự tạo

thành phức „œè thường không quyết dịnh vận tốc chung của phản ứng cộng nên ta

có thể không ghi phức này vào xơ đổ cơ chế phần ng )

Kết luân : hầu hết các tác nhân cộng hựp vào nối đôi thco kiểu cộng trans vì sẵn

phẩm cộng trans bển vững hơn ( nhiệt hydro hóa các trans olephin bao giờ cũng

thấp hơn ciq olephin ) do lực vanderwaaals, sự tương tác giữa các nhóm thế ,

3) Phản ứng công electrophile không là lâp thể chon loc :

Trong phản ứng cộng cho chất trung gian là (1) về mặt lập thể rất khó tiên

đoán Nếu (1) có thời gian tổn tại lâu dài thì phan ứng cộng phải là lập thể không chọn lọc vì sẽ có sự quay tự do quanh kiên kết đơn

Với phản ứng cộng vào các hợp chất có liên kết loại AC # CA, phản

ứng cộng syn cho olephin đạng cis va phan ứng cộng anti cho lephin dang trans

Phản ứng này cũng không là lập thể chọn lọc mặc dù nó có thể

© Qui the cong hup : khí tác nhân bất dối cộng hựp vào một hựp chất bất đối của

liên kết đôi hay liên kết ba đối với phản ứng cộng elecưophile thì tuân theo quy

tắc Markovnikov :

“ Phản ứng công clecưophilce các tác nhân không đối xứng vào nối đôi cacbon -

cacbon xảy ra ưu tiền theo hướng hình thành cacb@Đcation bển vững nhất “

Hlr, HI, HI' cộng được ở nhiệt độ phòng, còn HCI thường đòi hỏi nhiệt Riêng phản

ứng cộng HE bao hàm việc sử dụng dung dịch polyhydro llorua - piridin Khi chất nền

được trộn chung với dung dịch này trong dung môi như tctrahydrofuran ở 0? C ta thu được alkyl florua với sản lượng từ trung bình đến cao, Phan ứng được thực hiện trong môi trường khan, với các dung môi có độ phân cực vừa phải như CHyCOOH để hòa

tan cd HX phân cực lẫn anken không phân cực để tránh sự cộng nước, các dung môi

Olephin có thể bị hydrat hoá nhanh chóng dưới điều kiện êm dịu với sản

lượng cao không cho sản phẩm chuyển vị do sử dụng sự oxymecury hóa ( phản ứng

cộng của oxy và thủy ngân ) dược thco sau bởi sự xử lý với natriboro hidrua Ví dụ

xử lý 2-metyl-I- buten với thủy ngân acetat rồi với N&@BH, cho 90 % : 2-metyl-2-

butanol phương pháp này áp dụng được cho những olephin có nhóm thế mono-,đi-

đri- và tetra ankyl cũng như phenyl Cũng có thể hydrat hóa liên kết đôi bằng cách

xử lý nước và axiL Chất xúc tác phổ biến nhất là 1IySOx„ hay HINO;¿, HCIO¿ cd chế bất

đẫu với sự tấn công của proton tiểu phẩn tấn công mang diện tích âm là HSO¿ để cho sản phẩm lúc đầu có thể tách ra dưới điều

Phan ứng cộng của rượu và phenol vào liên kết đôi có xúc tác là acid hoặc bazơ Khi

phản ứng có xúc tác là acid, cư chế là clccưophilc với H” lá tiểu phân tấn công

Cacbon cation sinh ra kết hợp với một phân tử rượu ,

trong X-Y có tính electrophile càng cao nếu Y có khả năng hút elcưophilc càng

mạnh Riêng IFlo tác dụng mãnh liệt với anken tạo ra các sản phẩm phân hủy ( C, HE

„) Do vậy ta thường dùng tác nhân khác như CoF: hỗn hợp PbO; và SF¿ để thực

hiện quá trình cộng Flo hóa vào anken Muốn thực hiện quá trình lot-Flo hoá người

ta dùng tác nhân là floruakali và lot, dé brom flo hóa có thể dùng hỗn hợp của N

bromamit và floruahydro khan

X

1.3.5 > Phin dng céng cia acid hypohalogeng :

Cl OH

HOCI, HOBr va HOI 66 thé cộng vao olephin tao la halohdrin, cơ chế của phản ứng

cộng HOX là clctrophilc với sự tấn công dấu tiên bằng phẩnh cuối halogen mang

1S

Luận Văn Tốt Nghiệp $V ; Nguyễn Đức Chính

điện tích dương của lưỡng cực HOX.£acb@b cation sinh ra tác dụng với OH hoặc HO

để tạo thành sản phẩm Nếu xử lý đất nến với lìr; hoặc Cl; ( hoặc nguồn halogcn

mang điện tích dương khác như NHrŠ hoặc BrN; trong dung môi rượu hoặc acid

cacboxylic thì có thể thu được trực tiếp

K—C —€—oR hoặc X—C —C —0CoR

|

Riêng HOI' cũng tham gia phản ứng công nhưng tác nhân này khó điểu chế ở trạng

thái nguyên chất và gây nổ

L.3,6 > Phản ứng công nitroso-cloro ;

Khi cộng NOCI vào olephin, có thể cho 3 sản phẩm, sản phẩm ban đầu luôn là hợp

chất Ø - halonitroso nhưng chúng chỉ bến khi cacbon nốt với nitơ không có hydro

.Nếu có thì hợp chất niưoso hổ biến thành oxim

“‡ek- a +

Với một vài olephin hợp chất ƒ - halonitroso ban -_ bị oxy hóa bởi NOCI thành hựp chất B - halonitro Nhiểu nhóm định chức có thể hiện diệnmà không gây trở ngại gì

Ví dụ : COOH, COOR, CN, _ OR Phản ứng cộng thường là anti, mặc dù

trong một vài trường hợp là phản ứng cộng syn Vì tuân theo quy tấc Markovnikov nên NO mang điện đương sẽ tiến vào cacbon có nhiều hydro

Kết luân : Phản ứng cộng clectrophile vào nối đôi có nhiều ứng dụng Đặc biệt ứng

dụng trong phản ứng hydrat hóa vào nối đôi của œ, B - pinen ( có trong tỉnh dầu thông

) để tổng hợp terpin

l6

Luận Văn Tốt Nghiệp _ SV: Neuyén Ditc Chinh

CHUGNG I: PHAN UNG CHUYEN VJ WAGNER - MEEWEIN

Phản ứng chuyển vị là phản ứng tưong đó một nguyên tử ( hoặc một nhóm

nguyên tử ) di chuyển từ nguyền tử này sang nguyên tử khác trong cùng phân tử,

Bản chất của sự chuyển vi la dé tao ra cacbon cation mới tương đối ổn định hơn

Trong hóa học hữu cơ, sự chuyển vị có thể xảy ra với các phản ứng cộng hợp, phản ứng thế, phản ứng tách

Sự chuyển vị rất đa dạng, phong phú gổm 3 loại chủ yếu sau :

- Chuyển vị Nucleophile : nhóm dời chổ mang theo cap electron

- Chuyển vị elecưophile : nhóm dời chổ không mang thco cap electron

- Chuyển vị gốc tự do : nhóm dời chổ mang theo | clcctron,

Trong đó chuyển vị 1,2 - nucleophilc là phổ biến nhất và trong để tài này chúng tôi chủ yếu di vào chuyển vị Wagner - Meœwcin

Quá trình chuyển vị, trong đó nguyên tử hay nhóm nguyên tử chuyển dịch tới một trung tâm đang thiếu hụt elecưon mang theo cả một cặp liên kết gọi là chuyển vị

Sự chuyển vị có thể đến nguyên tử cacbon, nguyên tử nitơ, nguyên tử oxy,

Vị trí chuyển đi ( A ) thường là nguyên tử cacbon ,

Trong để tài này, chúng tôi trọng tâm xem xét phản ứng chuyển vị 1,2 nucleophile từ nguyên tử cacbon đến nguyên tử cacbon Đặc biệt phản ứng chuyển vị

n Và lẻ SV ; Nguyễn Đức Chính

Vì nhóm di chuyển mang thco cặp clccưon, nên nguyên tử cuối của sự đời chổ B

phải chỉ có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng, Vì vậy giai đoạn đầu Liên tạo ra hệ thống

Hai giai đoạn này giống 2 giai đoạn déu cla phan ting S'y, E; sau khi sy doi

chổ xảy ra, nguyên tử đầu của sự dời chổ nhất thiết là phải có 6 electron

trong giai đoạn 3, nguyên tử này cẩn có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng, vì thế ở ví

dụ I giai đoạn 3 thường gặp nhất là sự kết hợp với một nucleophile ( phản ứng chuyển vị cùng với phản ứng thế ) và mất di một proton ( phản ứng chuyển vị cùng

với phản ứng tách )

Mặc dù chúng ta chia cớ chế xảy ra theo 3 giai đoạn và có một số phản ứng

xảy ra như vậy nhưng trong nhiều trường hợp, 2 hoặc 3 giai đoạn xẩy ra cùng một

Đa số các phản ứng chuyển vị 1,2 - Nucleophilc là nội phân tử, W không hoàn toàn

tự do mà luôn có sự liền kết với chất nền Nếu W là nguyên tử có chứa cặp electron chưa sử dụng “ Z ) như halogen, oxy, lưu huỳnh, nitd lúc này có sự chuyển vị 1/2

có thể đi qua bước trung gian tạo thành vòng Oni 3 cạnh không bền

Z

£.%

cre

| |

Luân Văn Tôi Nghiệp SV: Nguyén Đức Chính

Nếu W là nguyên tử cacbon hoặc hydro, đặc biệt khi R là nguyên tt cacbon thi san

phẩm trung là một ion cầu nối

Vì vậy trong quá trình chuyển vị thường xẩy ra sự quay cấu hình của nguyên tử

cacbon ở vị trí chuyển đến cũng như ở vị trí chuyển đi

Đồng thời qua các vì dụ trên ta thấy : bản chất của sự chuyển vị là tạo ra sản phẩm trung gian là cacboncation tương đối ổn định hơn

I.1.3> Khả năng chuyển vị :

Ta xét 2 trường hợp sau :

a) Trường hợp duy nhất chỉ có môt nhóm chuyển vị :

Trong các phản ứng chuyển vị như trong phản ứng chuyển vị Hopman chỉ có độc nhất Í gốc R' có thể tham gia chuyển vị ( xem ví dy 2 )

Mặt khác khi nhìn vào cấu tạo của hợp chất ta thấy có 2 hay nhiều nhóm có

khả năng chuyển vị nhưng thực tế chỉ có một nhóm chuyển vị Nhóm chuyển vị này

được được xác định bởi cấu trúc hình học của phân tử Ví dụ : chuyển vị Beckmann

Cetoxim có tới 2gốc R và Rt’ có thể có khả năng chuyển vị nhưng thực tế chỉ có gốc R

có cấu hình anti ( trans ) với nhóm _OH là mới có khả năng chuyển vị ( vì nhóm chuyển vị phải ở ngược hướng với nhóm tách ra )

AY

-Luận Vận Lot (xI1ej: —-

b) Trường hợp có 2 hay nhiều nhóm có khả năng chuyển vị :

Trong các phản ứng chuyển vị Wcgner - Mccwcin, phản ứng chuyển vị Pinacol phân tử có 2 hoặc vài nhóm có khả năng chuyển vị tương đương về hình học thì sự chuyển vị được xác định bởi nhóm ở vị trí nào sao cho sản phẩm trung gian ( cacbocation ) có cấu dạng ổn định nhất ( thuận lợi về mặt năng lượng )

Ví dụ : trong phan tng S'y

Ta thấy H—, CHạ— , C;H; đều có thể chuyển vị nhưng chỉ có hidro khi chuyển vị

tạo ra cacbon cation bền hơn

Vị dụ : trong phản ứng chuyển vị Pinacol

Luận Văn Tốt Nghiệp ŠV : Nguyễn Đức Chính

Sự chuyển vị Pinacol có tính tổng quát vì nó có thể xảy ra gắn như không phụ

thuộc vào bản chất của nhóm thế ở nguyên tử cacbon mang nhóm OH_

Nhưng trong các pinacol, không đối xứng hướng chuyển vị thường được quyết định bởi khả năng tách nhóm OH tức là bởi độ ổn định cuả cacbon cation trung

_Luận Văn Tốt Nghiệp $V : Nguyễn Đức Chính

Ví dụ; sự so sánh giữa CH¡ _ và CạH; được tiến hành nhiều lần trong hệ thống khác

nhau và trong một số trường hợp CH;_ chuyển vị trội hơn, trường hợp khác sự

chuyển vị C;H;_ trội hơn

Trong các nhóm chuyển vị aryl, nhóm đẩy electron ở vị trí para va meta lam

tăng khà năng chuyển vị, ở vị trí orto làm giảm khả năng chuyển vị

Những nhóm hút elecưon làm giảm khả năng chuyển vị của aryl khi chúng ở tất cả

các vị trí

Bachmann và Iiurguson đã đưa ra các dữ kiện chứng tỏ điều này:

P_ Tolyl: 15,7> m_ tolyÌ : 1,9 > phenyl - 1,0 > P- clorophenyl : 0,7 >

11.2) Phan tng chuy€n vi Wegner - Meerwein

Wagner, nam 1@@9 dua ra su chuyén vi phan td dé gidi thich su tao thanh camphen tif borneol và burnylclorua

22

_Luân Văn 1ốt Nghiệp ŠV : Nguyễn Đức Chính

Đồng thời nhiều nghiên cứu khác về sự chuyển vị trong lĩnh vực terpen được

Ví du : Khi ơ - pinen được xd ly trong dung dich eter 0 - 20° C vdi hidroclorua th

san phém [a pinen hydro clorua chất này không bến và nếu tăng nhiệt độ tới 10° C,

pinon hidro clorua chuyển vị thành bornyl clorua ( Meerwein 1922 )

Sự chuyển vị trên xảy ra với mono terpen 2 vòng gọi là phản ứng chuyển vị Wegner-

Meerwein

Meerwcin đã mở rộng phạm vi các phản ứng chuyển vị này cho các hợp chất

không là tcrpen hai vòng, các hợp chất này chỉ có một l vòng Cuôi cùng phạm vi

được mở rộng đến các hợp chất mạch hở như phần ứng chuyển vị ncopentyl thành t-

pentyl Hầu hết các sự chuyển vị trong lĩnh vực tenpen đều có sự thay đổi trong cấu

trúc vòng và trong một số trường hợp có sự đời chổ của một nhóm metyl tất cả các

phản ứng chuyển này đều là phản ứng chuyển vị I2

Có hai loại cư chế :

Các chuyển hoá sau 1a'vi du va ® tiết

a) Sự chuyển vị trong hệ thống mạch hở

( Chuyển vị )Ví dụ : Sự tác dụng của acid bom hyđric với alcol

neopentylic cho t - pentyl bromur