tổng hợp 3,4 dihydropyrimidin 2(1h) one dùng xúc tác đất sét pillared trong điều kiện không dung môi” nhằm tổng hợp và tối ưu hóa nó để đạt được hiệu suất cao nhất

Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM sử dụng xúc tác ZrCl4 dùng dung môi hoặc trong điều kiện không dung môi.. Đề tài này nghiên cứu những đặc điểm cơ cấu cũng như những đặc tính hóa lý của mo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM



DÙNG XÚC TÁC ĐẤT SÉT PILLARED TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG DUNG MÔI

SVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC THẢO

TP Hồ Chí Minh, tháng 5 – 2016

M ỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 7

1.1 Phản ứng Biginelli 8

1.1.1 Khái niệm 8

1.1.1.1 Phản ứng đa thành phần 8

1.1.1.2 Phản ứng Biginelli 8

1.1.2 Cơ chế phản ứng 9

1.1.3 Một số phương pháp tổng hợp DHPM 10

1.1.4 Ứng dụng của một số dẫn xuất DHPM 13

1.2 Gi ới thiệu về xúc tác sử dụng 14

1.2.1 Khoáng sét 14

1.2.1.1 Khái niệm 14

1.2.1.2 Cơ cấu của khoáng sét 14

1.2.1.2.1 Tấm tứ diện 14

1.2.1.2.2 Tấm bát diện 14

1.2.1.3 Phân loại 15

1.2.1.3.1 Lớp 1:1 15

1.2.1.3.2 Lớp 2:1 16

1.2.2 Đất sét Pillared 16

1.2.2.1 Khái niệm 16

1.2.2.2 Quy trình điều chế 16

1.2.2.3 Phân loại 17

1.2.2.4 Đất sét Pillared nhôm (Al-PILC) 18

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 19

2.1 Hóa chất và thiết bị 20

2.1.1 Hóa chất 20

2.1.2 Thiết bị 20

2.2 Điều chế Pillared 20

2.3 Điều chế pyrimidine 21

2.4 Quá trình tối ưu hóa 21

2.5 Tổng hợp các dẫn xuất 21

1

2.6 Xác định sản phẩm 21

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

3.1 M ục đích và phạm vi nghiên cứu 23

3.2 Quy trình tổng hợp: 23

3.3 Khảo sát phản ứng Biginelli 23

3.3.1 Khảo sát thời gian 23

3.3.2 Khảo sát nhiệt độ 24

3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ các chất 25

3.3.4 Khảo sát xúc tác 26

3.3.5 So sánh khi không sử dụng xúc tác 27

3.4 Tổng hợp dẫn xuất 27

3.5 Tái s ử dụng xúc tác 28

3.6 Định danh sản phẩm 29

3.6.1 Chất A 29

3.6.2 Chất B 31

3.6.3 Chất C 32

3.6.4 Chất D 33

3.6.5 Chất E 35

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

PH Ụ LỤC 41

2

DANH M ỤC BẢNG

Bảng 1 Phản ứng Biginelli khi sử dụng FeCl3.6H2O làm xúc tác 10

Bảng 2 Phản ứng Biginelli trong điều kiện dùng Fe(NO3)3.9H2O làm xúc tác 11

Bảng 3 Phản ứng của acetophenone với các aldehyde aryl khác nhau 11

Bảng 4 Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM dưới xúc tác ZrCl4 12

Bảng 5 So sánh các tính chất của PILC với đất sét ban đầu 17

Bảng 6 Kết quả tối ưu hóa theo thời gian 23

Bảng 7 Kết quả tối ưu hóa theo nhiệt độ 24

Bảng 8 Kết quả tối ưu hóa theo tỉ lệ tác chất 25

Bảng 9 Kết quả tối ưu hóa theo khối lượng xúc tác 26

Bảng 10 So sánh khả năng của xúc tác 27

Bảng 11 Kết quả tổng hợp dẫn xuất 28

Bảng 12 Kết quả tổng hợp DHPM sử dụng đất sét tái sử dụng 28

Bảng 13 Quy kết các mũi proton của chất A trong phổ 1 H-NMR 30

Bảng 14 Quy kết các mũi proton của chất B trong phổ 1H-NMR 32

Bảng 15 Quy kết các mũi proton của chất C trong phổ 1 H-NMR 33

Bảng 16 Quy kết các mũi proton của chất D trong phổ 1 H-NMR 34

Bảng 17 Quy kết các mũi proton của chất E trong phổ 1 H-NMR 36

Bảng 18 Độ dịch chuyển hóa học trong phổ 1H-NMR của một số dẫn xuất DHPM 36

3

DANH M ỤC HÌNH

Hình 1 Phản ứng Biginelli 8

Hình 2 Sản phẩm trung gian của quá trình ngưng tụ benzandehyde và urea 9

Hình 3 Sơ đồ cơ chế phản ứng theo Kappe 9

Hình 4 Tổng hợp DHPM dùng xúc tác FeCl3.6H2O trong điều kiện chiếu xạ vi sóng 10

Hình 5 Tổng hợp DHPM dùng xúc tác Fe(NO3)3.9H2O 10

Hình 6 Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM sử dụng xúc tác ZrCl4 dùng dung môi hoặc trong điều kiện không dung môi 11

Hình 7 Batzelladine 13

Hình 8 Tấm tứ diện của lớp khoáng sét 14

Hình 9 Tấm bát diện của một lớp khoáng sét 15

Hình 10 Cơ cấu lớp 1:1 16

Hình 11 Cơ cấu lớp 2:1 16

Hình 12 Quy trình điều chế PILC 17

Hình 13 Cấu trúc của ion [AlIV Al VI12O4(OH)24 (H2O)12]7+. 18

Hình 14 Sơ đồ tổng hợp DHPM 23

Hình 15 Đồ thị tối kết quả ưu theo thời gian 24

Hình 16 Đồ thị kết quả tối ưu theo nhiệt độ 25

Hình 17 Đồ thị kết quả tối ưu theo khối lượng xúc tác 26

Hình 18 Phổ 1 H-NMR của chất A 29

Hình 19 Phổ 1 H-NMR của chất B 31

Hình 20 Phổ 1H-NMR của chất C 32

Hình 21 Phổ 1H-NMR của chất D 33

Hình 22 Phổ 1 H-NMR của chất E 35

4

L ời cảm ơn

Tôi lấy cơ hội này để thể hiện lòng tôn trọng và biết ơn sâu sắc đến người Thầy

đã hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này – ThS Phạm Đức Dũng, giảng viên khoa Hóa học trường đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Trong suốt thời gian làm khóa luận này, tôi luôn nhận được sự động viên, quan tâm và khích lệ mọi lúc, mọi nơi từ Thầy Kinh nghiệm làm việc bài bản, gần gũi của Thầy là một trong

những điều đáng quý mà tôi sẽ trân trọng mãi mãi

Là một vinh dự khi được gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Hóa trường đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh các phòng ban quản lý phòng thí nghiệm Hóa học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất có thể để tôi có thể hoàn thành khóa luận

Tôi cũng xin cảm ơn chân thành đến các bạn và các Anh Chị trong phòng thí nghiệm đã giúp đỡ và chỉ bảo một cách tận tình

Ngoài ra xin chân thành cảm ơn đến các quý Thầy Cô trong nhà trường, những người đã trang bị kiến thức, dạy dỗ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt bốn năm học đại học

Cuối cùng là lời cảm ơn đến ba mẹ, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ tôi trong những lúc khó khăn về học tập cũng như quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tôi xin gửi tới tất cả mọi người lời chúc sức khỏe nhất

Xin cảm ơn

5

Mở đầu

Trong vòng một thập niên trở lại đây ở các quốc gia hậu công nghiệp, vấn đề

giải quyết và phòng ngừa ô nhiễm cũng như bảo vệ môi trường ngày càng chiếm vai trò quan trọng hơn trong tiến trình phát triển Một bằng chứng là sự ra đời và tăng trưởng tại các quốc gia Âu – Mỹ của phong trào Hóa học xanh, hiện được xem là biện pháp hữu hiệu nhất để giải quyết các vấn nạn môi trường

Ngành Hóa đang nỗ lực để chuyển hoá các nguyên liệu khai thác từ thiên nhiên thành các sản phẩm hữu ích cho xã hội và nâng cao đời sống cho con người Đặc biệt, Hóa học có nhiệm vụ phát hiện và phát triển những loại thuốc mới để tạo điều kiện cho con người sống lâu hơn, khoẻ mạnh hơn và có khả năng lao động với năng suất cao hơn Nhưng để đạt được những mục tiêu này một cách bền vững thì chúng ta cũng

cần phải có môi trường sống lành mạnh, không gây ô nhiễm và bệnh tật

Ngày càng nhiều công ty sản xuất hoá chất đã nhận thức tầm quan trọng của hoá

học xanh đối với sự phát triển bền vững cho hoạt động sản xuất kinh doanh của mình Hoá học xanh-đó là việc áp dụng những nguyên lý sản xuất than thiện với môi trường,

sử dụng tối ưu các tài nguyên thiên nhiên, giảm thiểu hoặc loại bỏ phát sinh và sử

dụng những chất nguy hiểm, độc hại trong thiết kế, sản xuất ứng dụng các sản phẩm hoá chất Trong số những nguyên lý này thì một trong những nguyên lý đầu tiên là: Ngăn ngừa sự hình thành phế thải sẽ tốt hơn là xử lý hoặc loại bỏ phế thải sau khi nó

đã được tạo ra

Đề tài này nghiên cứu những đặc điểm cơ cấu cũng như những đặc tính hóa lý

của montmorillonite, từ đó nghiên cứu khả năng xúc tác của đất sét Pillared trong phản

ứng tổng hợp đa thành phần Biginelli tổng hợp 3,4-dihydropyrimidin-2-(1H)-one

(DHPM) trong môi trường không dung môi

Do đó, chúng tôi chọn đề tài: “tổng hợp 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-one dùng

xúc tác đất sét Pillared trong điều kiện không dung môi” nhằm tổng hợp và tối ưu hóa

nó để đạt được hiệu suất cao nhất

6

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN

7

1.1 Phản ứng Biginelli

1.1.1 Khái niệm

1.1.1.1 Phản ứng đa thành phần

Phản ứng đa thành phần (multi–component reaction, MCR) là một phản ứng hóa

học có từ 3 tác chất trở lên cùng tham gia trong một quá trình (one–pot operation) gồm nhiều giai đoạn để tạo thành một sản phẩm Về cơ bản, tất cả hoặc hầu hết các nguyên

tử của các nguyên liệu ban đầu đều đóng góp hình thành sản phẩm [1-2]

Phản ứng đa thành phần có khả năng tạo thành các phân tử phức tạp với sự đơn giản và ngắn gọn nhất Một lợi ích điển hình của phản ứng này là dễ dàng thu được sản

phẩm tinh khiết, vì hầu hết tác chất ban đầu đều được kết hợp tạo thành sản phẩm cuối

1.1.1.2 Phản ứng Biginelli

Phản ứng Biginelli được biết đến là một phản ứng ngưng tụ vòng cyclo của một aldehyde, một β-cetoester và urea (hoặc thiourea) trong điều kiện acid mạnh làm chất xúc tác Báo cáo đầu tiên về phản ứng Biginelli được đưa ra năm 1893 [3]

Năm 1893, nhà hóa học người Ý Pietro Biginelli báo cáo về phản ứng ngưng tụ vòng cyclo trên xúc tác acid của một aldehyde, một β-cetoester và urea (hoặc

thiourea) Hơn một thế kỷ trước Biginelli dự đoán khả năng tổng hợp các phản ứng đa thành bằng cách kết hợp các chất phản ứng của hai phản ứng khác nhau có một thành

phần chung, kết quả của phản ứng ba thành phần là một sản phẩm mới đã được hình thành như các dẫn xuất của 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-one - DHPM

Phản ứng Biginelli là phản ứng đa thành phần tạo ra

3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-one từ ethyl acetoacetate, aldehyde hương phương (như benzaldehyde) và urea

CHO

H2N NH2

O

+ +

N H

NH C

1.1.2 Cơ chế phản ứng

Nhận ra được tầm quan trọng và bị thu hút một cách đặc biệt với các sản phẩm DHPM của phản ứng Biginelli, các nhà khoa học đã đi vào nghiên cứu để giải thích cho cơ chế của phản ứng này [4]

Folkers và Johnson đã chứng minh sự tồn tại của sản phẩm trung gian

N,N’’-benzylidenebisurea của quá trình ngưng tụ benzaldehyde và urea [5] (Hình 1)

NH2

NH2O O

C O

CO2Et

O Me H

H2O N

H NH

Ph C

Me O EtO2

Hình 2 Sản phẩm trung gian của quá trình ngưng tụ benzandehyde và urea

Năm 1997, dựa trên cơ sở của kỹ thuật quang phổ như 1

H/13C-NMR, C Oliver Kappe đã đề nghị ra một cơ chế cho phản ứng Biginelli Trong cơ chế đề xuất này, đầu tiên có sự hình thành N–acyliminium từ aldehyde và urea dưới tác dụng của xúc tác acid Bước thứ hai có thể được coi là một sự bổ sung các nucleophile từ các ethyl acetoacetate [3] (Hình 2)

H O

H2N NH2

O

HN NH2

OH Ph O

H+-H2O HN NH2

H Ph O

O NH

Ph EtO2C

Me O

H2N

H2O

N H NH Ph

O Me

EtO2C

HN NH2O

HN NH2O R

Hình 3 Sơ đồ cơ chế phản ứng theo Kappe

N–acyliminium

9

1.1.3 Một số phương pháp tổng hợp DHPM

 Tổng hợp DHPM dùng xúc tác FeCl3.6H2O trong điều kiện chiếu xạ vi sóng

M Mozaffari Majd và các cộng sự của ông đã nghiên cứu và nhận thấy rằng với khi lấy hỗn hợp benzaldehyde acylal, ethyl acetoacetate và urea theo tỉ lệ 1:1:1,5 mol được chiếu vi sóng dưới 180 W trong 15 phút với sự có mặt của FeCl3.6H2O làm xúc tác thì phản ứng xảy ra với hiệu suất cao nhất (Hình 3) Sau đó, ông đã áp dụng điều kiện tối ưu hóa này vào các phản ứng khác nhau của các aldehyde aryl, ethyl acetoacetate và urea hoặc thiourea,kết quả thu được ở Bảng 1 [5]

NH EtO

O C

Hình 4 Tổng hợp DHPM dùng xúc tác FeCl3.6H2O trong điều kiện chiếu xạ vi sóng

Bảng 1 Phản ứng Biginelli khi sử dụng FeCl3.6H2O làm xúc tác

Bảng 2 Phản ứng Biginelli trong điều kiện dùng Fe(NO3)3.9H2O làm xúc tác

Từ kết quả thu được, có thể đưa ra kết luận khi sử dụng Fe(NO3)3.9H2O trong điều kiện không dung môi làm tăng hiệu suất của phản ứng lên đáng kể

Sử dụng các điều kiện tối ưu trên, khi không sử dụng dung môi, họ đã áp dụng cho phản ứng của acetophenone với các aldehyde aryl khác nhau và thu được kết quả như Bảng 3

Bảng 3 Phản ứng của acetophenone với các aldehyde aryl khác nhau

 Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM sử dụng xúc tác ZrCl4 trong điều kiện dung môi

hoặc điều kiện không dung môi (Hình 5) [7]

H2N NH2O

R3

R2

R1COOEt

CH3O

EtOH - ZrCl4

Hình 6 Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM sử dụng xúc tác ZrCl4 dùng dung môi

hoặc trong điều kiện không dung môi

STT Chất xúc tác Dung môi Thời gian (giờ) Hiệu suất (%)

 Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM sử dụng xúc tác ZrCl4 trong điều kiện dung môi

Trộn hỗn hợp urea (0,01 mol), aldehyde (0,01 mol) và ethyl acetoacetate (0,015 mol) khi có ZrCl4 (10 mmol %) làm xúc tác và sử dụng ethyl alcohol (10 mL) làm dung môi dưới tác dụng của sóng siêu âm trong vòng 20-35 phút ở nhiệt độ phòng Thêm methylene chloride (50 ml) và nước cất (5 ml) để kết thúc phản ứng và ngăn chặn sự hình thành các phức chất Sau khi khuấy hỗn hợp trong 1 phút thì đem đi lọc Rửa sản phẩm hai lần với methylene chloride (mỗi lần 10 ml) dưới áp suất thấp để sạch hết dung môi có trong sản phẩm Chất rắn đem kết tinh trong ethyl alcohol

 Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM sử dụng xúc tác ZrCl4 trong điều kiện không dung môi

Trộn hỗn hợp urea (0,01 mol), aldehyde (0,01 mol) và ethyl acetoacetate (0,015 mol) khi có ZrCl4 (10 mmol %) làm xúc tác được hấp thụ bởi đất sét bentonit (5 g) dưới tác dụng của sóng siêu âm trong vòng 20-35 phút ở nhiệt độ phòng Thêm methylene chloride (50 ml) và nước cất (5 ml) để kết thúc phản ứng và ngăn chặn sự hình thành các phức chất Sau khi khuấy hỗn hợp trong 1 phút thì đem đi lọc Rửa sản phẩm hai lần với methylene chloride (mỗi lần 10 ml) dưới áp suất thấp để sạch hết dung môi có trong sản phẩm Chất rắn đem kết tinh trong ethyl alcohol Kết quả thu được ở Bảng 4

Bảng 4 Tổng hợp các dẫn xuất của DHPM dưới xúc tác ZrCl4

- Thời gian (phút) sôi (t Nhiệt độ o C)

Hiệu suất (%)

8 H OCH3 OCH3 Đất sét Bentonite - 20 178 96

12

1.1.4 Ứng dụng của một số dẫn xuất DHPM

Qua nhiều năm, sau khi được nghiên cứu, DHPM và các dẫn xuất của nó được coi như là một loại hợp chất đặc biệt trong tự nhiên hay trong tổng hợp, được sử dụng nhiều trong lĩnh vực như sinh học, y học, sinh lý học và dược phẩm Nó đóng vai trò như một loại thuốc chặn kênh canxi, thuốc hạ áp, chống viêm, kháng sinh Hơn nữa DHPM được coi là có ảnh hưởng rất lớn đến việc tổng hợp các sản phẩm tự nhiên khác, điển hình là dẫn xuất polycyclic marine alkaloid, trong đó alkaloids batzelladine (Hình 7) là một chất ức chế mạnh HIV gp-120-CD4 với độ an toàn cao [8-9]

N O

O

N H

N

N H

H H

Me

(CH 2 ) 6 Me

+

Hình 7 Batzelladine

Một số dẫn xuất của pyrimidin có giá trị trong dược liệu như:

 SQ 32926 và SQ 32547 được coi là một loại thuốc hạ huyết áp

N H

N O Me

CONH2

O2N

i-PrO2C

N H

N S Me

CO2

F3C i-PrO2C N

F

 Chất có khả năng chống vi khuẩn

N H

NH

O

H3C O O R

R= Cl, NO2, F

13

1.2.1.2 Cơ cấu của khoáng sét

Khoáng sét được hình thành trong tự nhiên do sự phong hóa hóa học các loại đá

chứa silicate dưới tác động của acid carbonic hoặc do các hoạt động thủy nhiệt Nó là

hỗn hợp bao gồm Al2O3, SiO2, H2O và một số oxide của kim loại kiềm, kiềm thổ, sắt, mangan, kẽm… Phần lớn, khoáng sét thường gặp dưới dạng tập hợp hạt mịn Khi hấp

phụ nước, chúng trở thành vật liệu với độ dẻo thay đổi [11]

1.2.1.2.1 Tấm tứ diện

Mỗi tứ diện chứa một cation T liên kết với bốn nguyên tử oxygen và liên kết với các tứ diện kế cận bằng ba oxigen đáy (Ob, the basal oxygen atom) tạo thành một mô hình mạng lưới vòng sáu cạnh hai chiều vô tận Cation tứ diện thường là Si4+

Mỗi bát diện chứa một cation T liên kết với sáu nhóm hydroxyl Trong tấm bát

diện, sự liên kết giữa mỗi bát diện O và các bát diện kế cận là bởi các cạnh theo hai chiều trong mặt phẳng

14

Cation bát diện thường là Al3+

, Fe3+, Mg2+ và Fe2+ Ngoài ra còn có một số ion khác như Li+

, Mn2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, V3+, Cr3+ và Ti4+ Nguyên tử oxigen tự do ở mỗi tứ diện (Oa, the tetrahedral apical oxygen atom)

trong tấm bát diện cùng hướng về một phía so với tấm và liên kết với các tấm bát diện tạo thành mặt phẳng chứa Ooct (Ooct = OH, F, Cl, O), Ooct là anion của tấm bát diện, nằm ở trung tâm của vòng sáu tứ diện và không liên kết với tấm tứ diện, nguyên tử oxigen này liên kết với nguyên tử hidrogen tạo thành nhóm –OH trong cơ cấu của đất sét Bát diện có hai dạng hình học khác nhau phụ thuộc vào vị trí nhóm –OH : định

hướng cis (2 Ooctnằm cùng phía) và trans (2 nhóm Ooct nằm khác phía)

Hình 9 Tấm bát diện của một lớp khoáng sét (a): sự định hướng Ooct (OH F Cl) trong cis- bát diện và trans-bát diện

(b): Vị trí tâm cis và tâm trans trong tấm bát diện

/3 nhóm hydroxyl của tấm bát diện được thay

thế bởi các oxigen đỉnh của tấm tứ diện

Hình 11 Cơ cấu lớp 2:1 O: Cation bát diện; T: Cation tứ diện; Oa: oxigen tại đỉnh tứ diện

Ob : oxygen tại đáy tứ diện; Ooct: tâm anion bát diện

1.2.2 Đất sét Pillared

1.2.2.1 Khái niệm

Đất sét Pillared (Pillared Clay, PILC) là một loại vật liệu vi xốp được nghiên

cứu như một chất xúc tác và hỗ trợ cho các chuyển đổi hữu cơ khác nhau PILC thực chất là sản phẩm của quá trình biến đổi smectit, các cation xen giữa các lớp làm tăng khoảng cách cơ bản của các loại đất sét Sau khi xử lý nhiệt, chúng được chuyển đổi thành các cụm oxit kim loại ổn định đóng vai trò trụ cột giữa các lớp đất sét giữ cho cấu trúc của đất sét được ổn định trong môi trường nhiệt độ cao [13-14]

1.2.2.2 Quy trình điều chế

Quy trình chung để điều chế PILC (Hình 11) bao gồm [13]:

16

- Làm trương nở smectit trong nước

- Trao đổi cation vào giữa các lớp của đất sét bằng các polymer ngậm nước hoặc bằng các phức kim loại

- Sấy khô

- Nung >300 oC

Hình 12 Quy trình điều chế PILC

1.2.2.3 Phân loại

Đất sét Pillared được phối hợp với nhiều loại cation khác nhau như Al, Zr, Ti,

Cr, Fe, Ta, V Những thay đổi đặc trưng khi sử dụng đất sét Pillared làm xúc tác bao

gồm tính bền nhiệt, độ mịn, diện tích bề mặt và các tính chất so với đất sét ban đầu [14]

Bảng 5 So sánh các tính chất của PILC với đất sét ban đầu

17

1.2.2.4 Đất sét Pillared nhôm (Al-PILC)

Trong tất cả các loại đất sét Pillared, Al-PILC được các nhà khoa học nghiên

cứu và ứng dụng rộng rãi nhất Trong tác nhân ban đầu của Al-PILC có chứa các polycation [AlIVAl VI12O4(OH)24 (H2O)12]7+ Các polycation này được tạo ra trong quá trình thủy phân một phần của dung dịch muối nhôm chloride

Hình 13 Cấu trúc của ion [AlIV

CHƯƠNG II:

THỰC NGHIỆM

19

2.1 Hóa chất và thiết bị

2.1.1 Hóa chất

• Urea (Trung Quốc)

• Ethyl acetoacetate (Merk)

• Benzaldehyde (Trung Quốc)

• Muối AlCl3.6H2O (Trung Quốc)

• Ethanol (Trung Quốc)

• Cân điện tử Sartotius

• Máy khuấy từ điều nhiệt IKARET

• Máy hút chân không

• Máy đo nhiệt độ nóng chảy Buchi

Đất sét được hoạt hóa axit bằng dung dịch H2SO4 30 % Ký hiệu LD30

Lấy 1,5 g đất sét LD30 cho vào 150 ml H2O, khuấy qua đêm trên máy khuấy

2.3 Điều chế pyrimidine

Cho vào ống phản ứng 25 ml: 0,318 g benzaldehyde, 0,260 g ethyl acetoacetate, 0,180 g urea và 0,150 g xúc tác đất sét Pillared (theo tỷ lệ khối lượng tối ưu) trong điều kiện không dung môi, khuấy từ điều nhiệt trong 120 phút ở 100 o

C

Sau khi phản ứng kết thúc, xử lý với ethanol nóng để lọc bỏ xúc tác (vì sản phẩm tan tốt trong ethanol nóng), kết tinh lại bằng ethanol ở nhiệt độ phòng (làm lạnh khoảng 2 h), lọc, cân sản phẩm và tính hiệu suất (sản phẩm có màu trắng)

2.4 Quá trình tối ưu hóa

 Điều kiện phản ứng ban đầu: 0,212 g benzaldehyde (C6H5CHO), 0,260 g ethyl acetoacetate (EAA), 0,120 g urea và 0,100 g xúc tác đất sét, khuấy từ điều nhiệt không

dung môi

 Tối ưu hóa nhiệt độ

 Tối ưu hóa thời gian

 Tối ưu hóa tỷ lệ chất tham gia phản ứng

 Tối ưu hóa khối lượng xúc tác

 Kiểm tra xúc tác

 Thử nghiệm tái sử dụng xúc tác

2.5 Tổng hợp các dẫn xuất

Thay đổi benzaldehyde bằng các dẫn xuất 4-nitrobenzaldehyde,

2-fluorobenzaldehyde, 4-bromobenzaldehyde, p-tolualdehyde Áp dụng điều kiện đã tối

ưu hóa ở trên để xác định ảnh hưởng bởi các nhóm thế

2.6 Xác định sản phẩm

Đo nhiệt độ nóng chảy 1

H-NMR của sản phẩm

21

CHƯƠNG III:

KẾT QUẢ VÀ

THẢO LUẬN

22

3.1 Mục đích và phạm vi nghiên cứu

Mục đích của đề tài là nghiên cứu phương pháp tổng hợp 2-one bằng phản ứng đa thành phần Biginelli dùng đất sét Pillared làm xúc tác Sau đó

3,4-dihydropyrimidine-dựa trên phương thức tốt nhất để tiến hành tối ưu hóa phản ứng bằng cách khảo sát

những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất, bao gồm: nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, tỉ lệ giữa các tác chất và khối lượng xúc tác

Bên cạnh đó, dựa trên đặc tính ưu việt của đất sét là phổ biến, giá thành rẻ, dễ sử

dụng, dễ xử lý và thu hồi, chúng tôi nghiên cứu khả năng tái sử dụng xúc tác để xanh hóa phản ứng một cách kinh tế nhất

O CH3

O O

Et

N H

NH C

C O

R EtOO

3.3.1 Khảo sát thời gian

Phản ứng được khảo sát ở nhiệt độ 100 oC, khối lượng xúc tác là 0,100 g, tỉ lệ theo mmol của các chất 1:2:3=1:1:1 và thời gian phản ứng thay đổi Kết quả được trình bày ở Bảng 6

Bảng 6 Kết quả tối ưu hóa theo thời gian STT Thời gian phản ứng (phút) Hiệu suất (%)