P1 tổng quan về điều chế và khảo sát phản ứng chuyển vị Fries
Trang 22 TỔNG QUAN
2.1 ĐẠI CƯƠNG PHAN UNG CHUYEN VIFRIES
Để điều chế các hidroxi ceton hương phương, người ta không acH hóa trực
tiếp các phenol mà thực hiện sự chuyển vị nội phân tử các ester phenil dudi tac dụng của AICI!
2.1.1 Phản ứng acil hóa
Trong quá trình acil hóa, nhờ tác dụng của acid Lewis; clorur acid hoặc
+
anhidrid acid được chuyển thành ion acilium [R-C = O1] hoặc phức chất phân
cue c6 dang | R-COCI.AICIs] B6 1a nhitng tac nban than điện tử mạnh" UŸÌ,
2.1.2 Cơ chế phan dng acil hed
Cơ chế phản ứng acil hóa diễn ra qua ba giải đoạn
- Bước 1: Clorur acid hình thành phức với AICH,
R-C—Cl + AIC, ——= R-CHCIMAICL, —— | R-C=0 AICI,
© + AIC,
@ R—c=o
ae
@
R—c=o
Ton acilium
- Bước 2: lon acHium tác kích vào vòng hương phương tao cation arenium trung gian,
LUẬN VĂN THẠC SĨ RHOA HOC HOA HOC
Trang 3TỔNG QUAN
Crm @ |
+ HCI + AICh
2.1.3 Phan ứng chuyển vị Fries
Đun ester pheml] với acid Lewis (AICH;) cho phần ứng chuyển vị Fries, thu
được hỗn hợp sẵn phẩm gém hai dang phan orto va paral”),
OCOCH,
COCH,
Đồng phân orto Đồng phân para
2.1.4 Cơ chế phần ứng chuyển vị Fries
Theo một số tác giá nhu Raj K Bansal?! hay V K Abluwalia!*! thy phản
ứng chuyển vị Fries xây ra theo cơ chế liên phân tử, ngoài ra theo tác gid V K
Ahluwalia thì những nghiên cứu gần đây cho thấy phản ứng chuyển vị Fries còn
có khuynh hướng xây ra theo cơ chế nội phân tử,
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HOC HOA HOC
Trang 4Zz TONG QUAN
2.1.4.1, Cơ chế liên phân tử
Ị
ICL ~
ỌCOCH; meow ch
2.1.4.2, Cơ chế nội phân tử
LUAN VAN THAC SI KHOA HOC HOA HOC
Trang 55 TONG QUAN
2.1.5 Phản ting quang-chuyén vi Fries (Phote-Fries rearrangement)
Ngoài phấn ứng chuyển vị Fries thông thường xúc tác bới acid, phần ứng Fries con được xúc tác bởi ánh sáng, gọi là phần ứng quang-chuyển vị Fries, xây
ra theo cơ chế phẩn ứng gốc tự do, lần đầu tiên được nghiên cứu vào năm
1960125, Tuy nhiên, phần ứng quang-chuyển vị Fries cho hiệu suất thấp, nên chỉ hạn chế áp dụng trong phòng thí nghiệm?!
2.1.6 Cơ chế phần ứng quang-chuyển vị Fries
{2111351,
Phần ứng quang-chuyển vị Fries xây ra theo cơ chế như sau
)
2.17 Phần ứng anion-chuyển vị Eries (Anionic Fries rearrangement)
Trong phan ting anion-chuyển vi Fries, cdc ester phenil thuc hiện chuyên
vị vào vị tri orto đã được gắn nguyên tử kim loại (thường 14 Litium) Phan tng
xây ra theo cơ chế thế thân hạch hương phương, với xúc tác baz mạnh
Y 1 sec-BuLi
———
Br
LUẬN VĂN THAC Si KHOA HQC HÓA HỌC
Trang 66 TỔNG QUAN
2.1.8 Cơ chế phần ứng anion-chuyển vị Fries
Cơ chế phần ứng anion-chuyển vị Fries dựa theo sự để nghị cơ chế của tác
111,130)
gid Melvin!
2.2 MOT SO PHAN UNG CHUYEN VI FRIES
2.2.1 Chuyển vị Fries các arensulfonatf?
OH
p-Toluenesulfonat phen Hidroxiphenil p-tolil suifon
2.2.2 Chuyén vj aril silil eter"
OSiMe;
LUAN VAN THAC SI KHOA HOC HOA HOC
Trang 7~i TONG QUAN
wv ° a “4
2.2.3 Chuyển vi Fries cdc arenamid
Sự chuyển vị acetanilid tạo thành hỗn hợp các đồng phân orto, meta va para-aminoacetophenon!™),
Acetanilid
2.2.4 Chuyén vi arensulfonamid! 4) 136
MelLi, THF
———======e Beee
25°C,2h
2.2.5 Chuyển vị phosphorỦÐ
i
PX
ow
X có thể là -OH, -OR, -R, -Ph, -NMe;¿
23 XÚC TÁC SỬ DỤNG TRONG PHAN UNG CHUYEN VJ FRIES
- Xtc tac acid Bronsted: HF, H,S0,"""!
- Xúc tác acid Lewis cổ điển: FeCh, AICH”” At!” BR, SnCh, TICL
LUAN VAN THAC Si KHOA HOC HOA HOC
Trang 88 TỔNG QUAN
- Xúc tác acid thế hệ mới: zeolit (H-Beta zeobiff°WHIDI HZSMð5
zeohHtt?h, GaZSM-5?”Ì triflat kim loại (H(OTD.P”, sc(OH;P9", chất
lỏng ion (BMImICLAICH“Đ, oxid kim loại, đất sét (Montmorillonite trao déi cation?) 3) K-1085, HạPW:;O¿Ù®t ÍPÌ, hay sử dụng hệ xúc tác gồm MSA và triflat? hoặc MSA và oxiclorur phosphor (MSA/POCH) ST
2.4 XÚC TÁC ACID METANSULEONIC
Acid metansulfonic cén được gọi là : acid metilsulifonic, MSA, metilsulfonat, (acid alkansulfonic)™,
- Céng thitc phan uk: CH,SO3 H O
i fi
- pk, =-19
Tính chất vật lý:
- Trạng thái: chất lỏng không mau hay tnầu vàng nhạt
- _ Nhiệt độ nóng chảy: -60 ”C
- Nhiét dé sdi: 167 °C/10 mmHg
- Titrong (g cm”): 1,48
- Nhiệt độ bốc chấy: 188 °C
LUAN VAN THAC Si KHOA HOC HOA HOC
Trang 99 TỔNG QUAN
2.5 GIỚI THIỆU ACETAT PHENHL, 2-HIDROXIACETOPHENON VÀ 4- HIDROXIACETOPHENON
2.5.1 Acetat phenil
Acetat phenil cén dude goi acetic acid phenyl ester,
a,
acetylpheno
CAS Number: 122-79-2 O
- Thanh phan nguyên tế: C: 70,57%; H: 5,92%; Ó: 23,50%
Tính chất vật lý:
-_ Trạng thái: là chất lỏng không màu, linh động, có mùi phenol
-_ Nhiệt độ sôi: 195-196 °C
- ny: 1,5030
- &%: 1,073
- Tinh tan: it tan trong nước, tan tét vdi alcol, cloroform, eter, tan trong acetic acid bang
Công dung: khéng cé théng tin
2.5.2 2-Hidroxiacetophenon
2-Hidroxiacetophenon còn được gọi là 2-acetyl phenol; ortho-acetyl phenol; ørtho-hydroxyacetophenone; 2-hydroxyphenyl methyl ketone; ortho- hydroxyphenyl methy! ketone, 1-2- hydroxyphenyl) ethanone; methyl 2- hydroxyphenyl ketone{4]
- Công thức phân tử: CgHạO;
- CAS Number: 118-93-4
LUAN VAN THAC SI KHOA HOC HOA HOC
Trang 1010 TONG QUAN
- Phân tử khối: 126,15
- Thanh phần nguyên tố: C: 70,57%; H: 5,92%; Q: 23,50%
Tính chất vật lý:
-_ Trạng thái: chất lỗng màu vàng xanh nhạt,
~_ Nhiệt độ nóng chay: 4-6 °C/760 mm Hg
- Nhiét d6 s6i: 213 °/717 mm Hg
100 °C/140 mm He
- n®:1,552
- 4%: 1,140
- Tĩnh tan: tan trong alcol, cloroform; không tan trong nước,
Công dụng:
2-Hidroxiacetophenon được dùng trong công nghiệp hương liệu, pha chế hỗn hợp tạo mùi quả hạnh, mùi quế, mùi táo gai, mùi đu di, mii bạc hà
Ngoài ra còn được dùng trong tổng hợp dược phẩm như tổng hợp tổng hợp 4-
hidroxicoumarin; tổng hợp flavononf! 9),
2.5.3, 4-Hidroxiacetophenon
4-Hidroxiacetophenon con dude goi 1a 4- acetyl phenol; para- acetyl phenol; 4-hydroxyacetophenone; para-hydroxyacetophenone; para-hydroxyphenyl methyl ketone; 1-(4- hydroxyphenyl) ethanone, methyl para-hydroxyphenyl
- Phân tử khối: 136,15
Q CH,
- Thành phần nguyên tổ: C: 70,57%; H: 5,92%; O: 23,50%
LUẬN VĂN THAC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
Trang 111 TONG QUAN
Tinh chat vat ly:
Trạng thái: tinh thể hình kim màu trắng -
DH KHOA HOC TU NHIEN
Nhiệt độ nóng chảy: 106-108 °C
THU VIEN
- _ Nhiệt độ sôi: 147-148 °C/3 mm Hg
- 2°: 1,109
Tính tan: tan trong các dung môi hữu cơ alcol, eter Không tan trong nước Công dụng:
4-Hidroxiacetophenon được dùng trong công nghiệp hương liệu, pha chế hỗn hợp tạo mùi hương táo, mùi vani, mùi gỗ Dùng trong công nghiệp dược phẩm như điều chế aspirin và paracetamol (4-acetoaminophenol)?#} (40)
2.5.4 Một số phương pháp chuyén vi acetat phenil
- _ Phương pháp 1:
Hỗn hợp gồm 68,7 g acetat phenil (0,5 mol) và 1,25 mol AIClạ được chuẩn bị
ở nhiệt độ phòng, đun khuấy hỗn hợp đến 120 °C, trong thời gian I giờ Khí HCI thoát ra mạnh Sau khi kết thúc, rót hỗn hợp vào dung địch nước đá chứa acid HCI Cô lập sản phẩm bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn bơi nước, kết qua
cho ø-HAP (26%) và p-HAP (38%),
= o-HAP va acetat phenil tach ra ciing hoi nước Sau đó làm lạnh, cho NaCl đến bão hoà, rồi ly trích với CH;C];, sau đó làm khô bằng MgSO, Thu
hổi dung môi dưới áp suất kém, xác định sản phẩm bằng NMR
« Phần không bay hơi chứa p-HAP được ly trích bằng nước sôi, sau đó làm
lạnh để p-HAP kết tinh rồi lọc lấy Bão hoà phan nước lọc với NaCl 3
nhiệt độ phòng, sau đó làm lạnh đến 0 °C ta sẽ thu được p-HAP kết tinh
LUÂN VĂN THAC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
Trang 1212 TỔNG QUAN
- Phương pháp 2:
Đun khuấy hỗn hợp gồm acetat phenil (7,5 g) và zeolit (1,5 g) trong điều kiện không có dung môi, quá trình phản ứng được theo dõi bằng sắc kí khí hoặc
HPLC Với zeoht H-Nu-2, ở nhiệt độ 170 °C sau 24 h hỗn hợp phần ứng gồm p- hydroxiacetophenon (p-HAP) (14%), p-acetoxiacetophenon (p-AAP) (5%), o- hidroxiacetophenon (o-HAP) (4%), actetate phenil chua phan tng (30%) va
phenol (20% E71
- Phudng phap 3:
Khuấy hến hợp acetat phemil với xúc tác 2rCl¿ trong dụng m6i diclorometan
ở nhiệt độ phòng, trong thời gian 12 h, thu được hỗn hợp sắn phẩm gồm 2-HAP (31%) va 4-HAP (10%)!
-_ Phương pháp 4:
Trên hỗn hợp gồm HOT (0,1 mmol, 20%) và acetat phenil (0,5 mmol) trong LiCIO,-MeNO; 12 M ở nhiệt độ phòng Khuấy hỗn hợp ở 50 °C, trong 6 giờ, rỗi làm lạnh đến nhiệt độ phòng Thêm nước và CHạC|,, tách lấy pha hữu
cơ, làm khô với Na;SQ, thu hồi dụng môi dưới áp suất kém Sản phẩm thô được
sắc kí cột, thu được 2-HAP (5%) và 4-HAP (52%),
- Phương pháp Š:
Trên 0,2 g acetat phenil với đồng lượng Montmorillonite K10 trong | binh
câu đáy tron Bun cách dau 6 140 °C, trong 5 gid Hỗn hợp phan ứng sau khi ly
trích với cloroform, được phân tích bằng HPLC cho kết quả (2-HAP 9,3%), 4-
HAP (85%)?
THAN VĂN THAC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
Trang 1313 TỔNG QUAN
- Phuong phap 6:
Hoạt hoá 2 g xúc tác H-Beta Zeolit ở 623 °K trong 2 giờ, thêm 0,35 mol acetat phenil va 40 mi sulpholan Phan tng xây ra ở 469 °K trong bình phan ứng nhỏ giọt, trong điều kiện khí nitrogen khô và thời gian phản ứng 300 phút Sản phẩm thu được phenol (29,3%), p-AAP (38,0%), p-HẠP (22,0%), o-
HAP (10%)/%,
Phương pháp 7:
Trong bình cầu 3 cố có gắn sinh hàn và máy khuấy, trộn hỗn hợp gồm
0,05 mol acetat phenil vdi 0,4 mol MSA Suc khi nitrogen, dun hén hợp đến
100 °C trong 30 phút Hỗn hợp sau phần ứng khuấy trong nước đá, trích bằng CH)Ch, tách lấy pha hữu cơ làm khô bằng MgSO,, thu hồi dung môi, phân
tích sản phẩm thô bằng sắc kí khí cho kết quả gồm 2-HAP (8%) và 4-HAP
(92%)151
- Phương pháp ä:
Thực hiện phần ứng chuyển vị Fries acetat phenil trong nitrobenzen trong môi trường khí nirogen Cho 7 g hỗn hợp (PhOAc + PhNOQ;) tỉ lệ khối lượng PhOAc/PHNO, = 25:75, thêm 23% khối lượng xúc tác PƯCsPW (acidic
cesium hetetropoly salt Cs) 5Ho sP'W )2049) Dun hon hop & 130 °C trong 2 giờ,
Kết quả thu được 2-HAP (4,5%), 4-HAP (14,0%), 4-APP (27,9%), PhOH
(51,396),
THAN VAN THAC Si KHOA HOC HOA HOC
Trang 1414 TỔNG QUAN
METILACETOPHENON VA 4-HIDROXI-3-METILACETOPHENON
2.6.1 Acetat o-cresil
Ácetat o-cresl còn được gọi là acetic acid 2-methylpheny! ester, acetic acid o-tolyl ester; o-cresol acetate; acetyl-o-cresol; o-cresylic
acetate; ơ-tolyl acetate! 4} 071
- Công thifc phan td: CoH O02
- CAS Number: 533-18-6
-_ Phân tử khối: 150,17
- Thành phần nguyên tố C: 71,98%; H: 6,71%; Q:; 21,31%
Tính chất vậi lý:
- Trạng thái: chất lỏng không mầu
- Nhiệt độ sôi: 208 °C/760 mm Hạ
87 °C/ 12 mm Hg
- n®: 1,497-1,503
- d??: 1,047
- Tính tan: hầu như không tan trong nước lạnh, tan Ít trong nước nóng, tan
tốt trong các dung môi hữu cơ
Công dụng:
Ding trong cong nghiệp hương liệu, pha chế hỗn hợp tạo mùi hoa lài, mùi
tử định hương, mùi hoa huệ
2.6.2 2-Hidroxi-3-metilacetophenon
2-Hidroxi-3-metilacetophenon còn được gọi là 6-acetyl-2-methylphenol; Ì-
(2-hydroxy-3-methylpheny)ethanone"" 1,
THAN VAN THAC Si KHOA HOC HOA HOC
Trang 1515 TONG QUAN
Céng thife phan t¥: CoH 0,
CAS Number: khang cé thông tin,
Phân tử khối: 150,17
Thành phần nguyên tố C: 71,98%; H: 6,71%; O: 21,31%
Tính chất vật lý: Không có thông tin,
2.6.3 4-Hidroxi-3-metilacetophenon
4-Hidroxi-3-metilacetophenon còn được gọi là 4-acetyl-2methylphenol; 1-(4-
hydroxy-3-methylphenyDethanonef®' 1391
Công thức phân tử: CạH¡gcO;
CAS Number: 876-02-8
Phân tứ khối: 150,17
Thành phần nguyên tế C: 71,98%; H: 6,71%; O: 21,31%
Tính chất vật lý:
Trạng thái: chất rắn màu trắng đến be sáng
Nhiệt độ nóng chảy: 108 °C
Nhiệt độ sôi: 180 °C/1 mm Hg
Tính tan: không có số liệu
Ứng dụng: không có thông tín
2.6.4 Phương pháp chuyển vị acetat ø-cresil
Tương tự phương pháp 2, mục 2.5.4 chuyển vị acetat phenil, thời gian phản ứng § giờ, kết quá cho 2-hidroxi-3-metilacetophenon (47%) và 4-hidroxi-3- metilacetophenol (32% y1
FAN VĂN THAC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
Trang 1616 TONG QUAN
METILACETOPHENON VÀ 4-HIDROXI-2-METILACETOPHENON
2.7.1 Acetat m-cresil
Acetat m-cresil còn được gọi là acetic acid 3-methylphenyl ester; m-toly] acetate; m-cresol acetic acid ester; acetic acid m-cresol ester; acetylmetacresol;
- Céng thitc phan ttt: CoH, 902 Hạ ow
- CAS Number: 122-46-3
- Phan tt khdi: 150,17
- _ Thành phần nguyên tố C: 71,98%; H: 6,71%; O:21,31% FC
Tính chất vật lý:
- Trang thái: chất lỏng sánh như dầu
- - Nhiệt độ sôi: 212 °C
- d%: 1,048
- Tinh tan: không tan trong nước, tan trong alcol, cloroform, eter, eter dầu hỏa, benzen
Công dụng:
Dùng trong công nghiệp hương liệu, tạo mùi chanh
2.7.2 2-Hidroxi-4-metilacetophenon
2-Hidroxi-4-metilacetophenon còn được gọi là 2-acetyl-5-methylphenol; 1- (2-hydroxy-4-methyIpheny])ethanonef°+°”!
THAN VAN THAC SI KHOA HOC HÓA HỌC
Trang 1717 TỔNG QUAN
-_ Thành phần nguyên tế C: 71,98%; H: 6,71%; O: 21,31%
Tính chất vật lý:
- Trạng thái: tình thể màu trắng đến trắng đục
- Nhiệt đệ sôi: 245 °C
- ñn:Ì,565
- đ?.1,08
- Tính tan: không có thông tin
Công dụng: không có thông tin
2.7.3 4-Hidroxi-2-metilacetophenon
4-Hidroxi-2-metilacetophenon còn được gọi là 4-acetyl-3-methylphenol; 1-
(43.139)
(4-hydroxy-2-methylpheny]ethanone
- Céng thifc phan oF: CoH OQ
CAS Number: 875-S9-2
- Phân tử khdi: 150,17
- Thanh phần nguyên tế C: 71,98%; H: 6,71%; Ó: 21,31% O° CH; Tinh chat vat ly:
- Trang thái: dạng bột kết tỉnh mầu trắng đục
- Nhiệt độ nóng chay: 127-132 °C
- Nhiệt độ sôi: 313 ”C/760 mm Hg
- đ?:1,059
~_ "Tính tan: không có thông tin,
Công dụng: không có thông tin
THÂM VĂN THAÁC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC