Xúc tác phức của kim loại chuyển tiếp hòa tan tốt trong chất lỏng ion và hệ chất lỏng ion cùng với xúc tác sau phản ứng có khả năng thu hồi và tái sử dụng cho những phản ứng tiếp theo, v
Trang 1l-hexyl-3-ABSTRACT
The three ionic liquids include 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, l-hexyl-3- methylimidazolium bromide, and 1-octyl-3-methylimidazolium bromide were synthesized under microwave irradiation conditions and characterized by IR, ’H and 13C NMR, and MS They were demonstrated to be efficient and recyclable solvents for the cross- coupling reactions such as Heck, Suzuki, Sonogashira reactions under microwave irradiation conditions and traditional conditions
Trang 2MUC LUC
• •
MỤC LỤC
MUC LUC ii
MUC LUC CẮC BẢNG BĨỂU V MUC LUC CẮC ĐỐ THĨ vi
MUC LUC CẮC Sơ ĐÒ vii
DANH PHÁP CẮC TỪ VIÉT TẮT viii
MỞ ĐẰU ix
CHƯƠNG 1: NÔĨ DUNG NGHIÊN cửu 1
LT CHÂT LỎNG ION 1
1.1.1
ƯU ĐIỂM CỦA CHẢT LÒNG ION ril 1
1.1.2
ĐIỀU CHẾ CHẤT LÒNG ION 1
1.1.3 ỦNGDUNG 2
L2 TỒNG QUAN VỀ PHẢN ỨNG GHÉP ĐỔI CARBON-CARBON 2
L3 GIỚI THIÊU PHẢN ỨNG SUZUKI 2
1.3.1 PHẢN ỦNG SUZUKI TRONG IL 3
1.3.2
ỦNG DUNG CỦA PHẢN ỦNG SUZUKI 4
L4 GIỚI THIÊU VẺ PHẢN ỦNG HECK 5
1.4.1 PHẢN ỨNG HECK TRONG CHẲT LỎNG ION 5
1.4.2 ỨNG DUNG CỦA PHẢN ỨNG HECK 6
L5 GIỚI THIÊU VẺ PHẢN ỨNG SONOGASHIRA 7
1.5.1 CO CHẾ PHẢN ỦNG SONOGASHIRA ri21 7
1.5.2
PHẢN ỦNG SONOGASHIRA TRONG CHẤT LỎNG ION 9
1.5.3
ỦNG DUNG CỦA PHẢN ỦNG SONOGASHIRA 9
L6 VI SÓNG VÀ PHẢN ỦNG GHÉP ĐỒI TRONG VI SÓNG 10
CHƯƠNG 2 : THƯC NGHIÊM 12
2A ĐIỀU CHẾ CHẤT LÒNG ION 12
2.1.1 ĐIỀU CHẾ l-Butvl-3-Methv1imida7f)1iiim Bromide (TBMIMlBr) 12
Trang 3MUC LUC
• •
2.1.4 XÁC ĐĨNH CẲU TRÚC IL 13
22 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG SUZUKI GIỮA IODOBENZEN VẢ ACTD PHENYLBORONIC VỚI DUNG MÔI LÀ BA CHÂT LỎNG ION xức TÁC PdCl? TRONG ĐTỀIIKTÊN VI SÓNG 14
2.2.1
PHẢN ỨNG SUZUKI GIỮA IODOBENZENE VẢ PHENYLBORONIC 14
23 KHẢO SÁT PHẢN ỦNG HECK GIỮA TODOBENZENE VÀ STYRENE VỚI DUNG MÔI LẢ BA CHÂT LỎNG ION TRONG ĐIỂU KTẼN VI SÓNG 14
2.3.1 PHẢN ỨNG HECK GIỮA IODOBENZENE VÀ STYRENE 14
2A KHẢO SÁT PHẢN ỦNG SONOGASHIRA GIỮA IODOBENZENE VẢ PHENYLACETYLENE TRONG BA CHẤT LÒNG ION xức TẢC PdCE 15
2.4.1 PHẢN ỦNG GIỮA IODO BENZENE VẢ PHENYL ACETYLENE 15
23 XÁC ĐINH ĐỒ CHUYỂN HÓA TÁC CHÂT VẢ KIỂM CHỨNG SẢN PHẢM ■ 16 2.5.1 XÁC ĐINH ĐỒ CHUYỂN HÓA TÁC CHÂT BẰNG SẢC KÍ GC 16
2.5.2 KTFMCHIJNG SẢN PHẢM BẢNG GC-MS 16
CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ VẢ BẰN LUÂN 17
3d GIAI ĐOAN ĐIỀU CHẾ IL 17
3.1.1 ĐIỀU CHẾ l-Butyl-3-Methvlimidazolium Bromide (TBMIMlBr) 17
3.1.2 ĐIỀU CHẾ l-Octvl-3-Methylimidazolium Bromide (TOMIMlBr) 18
3.1.3 ĐIỀU CHẾ l-Hexyl-3-Methvlimidazolium Bromide (THMIMỊBr) 19
3^2 KHẢO SÁT PHẢN ỦNG SUZUKI VỚI BA CHẢT LÒNG ION TRONG VI SỒNG 20
3.2.1 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG SUZUKI GIỮA IODOBENZENE VẢ PHENYLBORONIC ACID 20
3.2.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NHÓM THẾ TÊN ĐÔ CHUYẾN HÓA CỦA PHẢN ỦNG SUZUKI 22
33 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG HECK VỚI BA CHÂT LÓNG ION TRONG VI SÓNG 23
3.3.1 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG HECK GIỮA STYRENE VẢ TODOBENZENE 23
3.3.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NHÓM THẾ TÊN ĐÔ CHUYỂN HÓA CỦA PHẢN ỦNG HECK 25
Trang 4MUC LUC
• •
3A KHẢO SÁT PHẢN ỨNG SONOGASHIRA TRONG BA CHÂT LỎNG ION Ở
ĐIỀU KIÊN THƯỜNG VẢ VI SÓNG 26 3.4.1 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG SONOGASHIRA GIỮA IOnORENTENE VẢ
PHENYLACETYLENE TRONG ĐIỂU K TÊN THƯỜNG 26 3.4.2 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG SONOGASHIRA GIỮA IODOBENZENE VẢ
PHENYLACETYLENE TRONG ĐIỂU KTÊN VT SỔNG 28 3.4.3 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG SONOGASHIRA GIỮA IODOREN7ENE VẢ
PHENYLACETYLENE TRONG ĐIỀU KTÊN KHỔNG VẢ CÓ Cui 29
KÉT LUÂN 31 TẰĨ LĨẼU THAM KHẢO 32
Trang 5MUC LUC CÁC BẢNG BIÊU
• •
MUC LUC CÁC BẢNG BIỂU
• •
Bảng 3- 1: Mũi phổ IR của TBMIMỊBr 17
Bảng 3- 2: *H NMR (500MHz DMSO) 18
Bảng 3- 3: 13c NMR (500MHz, DMSO) 18
Bảng 3- 4: Mũi phổ IR của rOMIMlBr 19
Bảng 3- 5: *H NMR (500MHz CDCW) 19
Bảng 3- 6: 13c NMR (500MHz, CDCL) 19
Bảng 3- 7: *H NMR (500MHz DMSOl 20
Bảng 3- 8: 13c NMR (500MHz, DMSO) 20
Bảng 3- 9: Đỏ chuyển hóa của phản ứng Suzuki trong ba chất lỏng ion 21
Bảng 3- 10: Đỏ chuyển hóa của phản ứng Suzuki với ba loai tác chất haloarene 23
Bảng 3- 11: Độ chuyển hóa phản ứng Heck trong ba chất lỏng ion 23
Bảng 3- 12: Độ chuyển hóa của phản ứng Heck vái ba loại tác chất haloarene 25
Bảng 3- 13: Đỏ chuyển hóa phản ứng Sonogashira trong ba chất lỏng ion 27
Bảng 3- 14: Độ chuyển hóa phản ứng Sonogashira trong ba chất lỏng ion 28
Bảng3-15: Đô chuyển hóa phản ứng Sonogashira trong l-hexvl-3-metylimidazolium bromide ử điều kiên thưởng vả không Cuĩ 29
Trang 6MUC LUC CÁC ĐỒ THI
• • •
MỤC LỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3- 1 : đồ thị khảo sát ảnh hưởng của dung môi lên độ chuyển hóa của 21
Đồ thi 3- 2: đồ thi khảo sát ảnh hưởng của haloarene lên đỏ chuyển hóa của 22
Đồ thị 3 - 3: đồ thị khảo sát ảnh hưởng của dung môi lên độ chuyển hóa của 24
Đồ thị 3- 4: đồ thị khảo sát ảnh hưởng của haloarene lên độ chuyển hóa của 26
Đồ thi 3 - 5: đồ thi khảo sát ảnh hưởng của dung môi lên đỏ chuyển hỏa của 27
Đồ thỉ 3- 6: đồ thỉ khảo sát ảnh hưởng của dung môi lên đô chuyển hóa của 29
Đồ thi 3- 7: đồ thi khảo sát đô chuyển hỏa của phản ứng Sonogashira khi 30
Trang 7MỤC LỤC CÁC sơ ĐỒ
MUC LUC CÁC Sơ ĐỒ
• •
Sơ đồ 1- 1: Quy trình tổng hơp 1,3-dialkvlimidazolium 1
Sơ đồ 1- 2: Oúa trình trao đổi anion 2
Sơ đồ 1 - 9 : Phàn ứng Heck giữa aryl halide vả allylic alcohol 6
Sơ đồ 1- 14: Phản ứng Sonơgashiratổng quát 7
Sơ đồ 1- 15: Chu trình Sonogashỉra đươc đề nghỉ bởi Sonogashira và Hagỉhara 8
Sơ đồ 1- 16: Cơ chế phản ứng Sonogashỉra không có Cui đươc đề nghỉ bởi Soheili 8 Sơ đồ 1- 17: Phản ứng Sonogashira trong dung mỏi butvlpvridinium 9
Sơ đồ 1- 18: Phản ứng Sonogashira giữa iodobenzene và phenylacetylene 9
Sơ đồ 1- 20: Giai đoan đầu của tồng hơp harvevnone 10
Sơ đồ 1- 21: Chuỗi phản ứng tồng hơp 6H-dibenzorb,dlpyran-6-ones từ 2-(3-buten- 1 -ynvPphenyl (Z)-2-penten-4-ynoate 10
Sơ đồ 1 - 2 2 : Phản ứng Heck với IL trong vi sổng 11
Trang 8DANH PHÁP CÁC TỪVTÉT TẲT
DANH PHÁP CÁC TỪ VIẾT TẮT
[BMIM]Br: l-butyl-3-methylimidazolium bromide
DME: 1,2-dime tho xye thane
[HMIM]Br: l-hexyl-3-methylimidazolium bromide IL: chất
lỏng ion IM: imidazolium MeOH: methanol OAc: acetate
anion OMe: methoxy
[OMIM]Br: l-octyl-3-methylimidazolium bromide OTf:
triflate
PEG: polyethylene glycol Ph: Phenyl group THF:
tetrahydrofuran TOF: turnover frequency TON: turnover
number
Trang 9MỞ ĐẦU
MỞ ĐẦU
Lĩnh vực nghiên cứu ngày càng thu hút sự quan tâm của cộng đồng các nhà hóa học là vấn đề thay thế các dung môi hữu cơ truyền thống bằng dung môi xanh hơn, nhằm hạn chế các vấn đề do dung môi hữu cơ gây ra như cháy nổ, an toàn của người sử dụng cũng như ảnh hưởng lên môi trường sống Một trong các loại dung môi được xem là xanh đang được nghiên cứu là chất lỏng ion (ionic liquid)
Chất lỏng ion có nhiều ưu điểm hơn dung môi thông thường do tính không bay hơi và ít độc hại Xúc tác phức của kim loại chuyển tiếp hòa tan tốt trong chất lỏng ion và hệ chất lỏng ion cùng với xúc tác sau phản ứng có khả năng thu hồi và tái sử dụng cho những phản ứng tiếp theo, vấn đề cần quan tâm
là khi điều chế chất lỏng ion cần một lượng lớn dung môi hữu cơ để tinh ché, chủ yếu là rửa loại sản phẩm phụ và tác chất dư Bằng cách sử dụng vi sóng, chất lỏng ion được điều chế có độ tinh khiết cao trong thời gian ngắn, giảm bớt chi phí tiêu tốn cho quá trình tách và tinh chế
Phản ứng ghép đôi (cross - coupling) của các dẫn xuất arylhalogenua đã và đang được biết đến một cách rộng rãi như một trong những phản ứng đặc biệt được dùng để tổng hợp trực tiếp bộ khung carbon
từ những phản ứng đơn giản Các phản ứng này đã góp phần tạo ra những biaryl không đối xứng, những olefine thế, diene và những hợp chất không bão hòa Tuy nhiên, phản ứng truyền thống có nhiều nhược điểm như mất xúc tác theo sản phẩm, xúc tác bị phân huỷ và khả năng hoà tan tác chất kém Nhiều nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng IL trong các phản ứng ghép đôi như Suzuki, Heck, Sonogashira được xem là bước tiến hiệu quả về mặt động học và có tính kinh tế cao
Cho đến hiện nay, các phản ứng tổng hợp hữu cơ hiện đại ít được quan tâm ở Việt Nam Với đề tài
“ Nghiên cứu tổng hợp chất lỏng ion họ imidazolium- sử dụng làm dung môi xanh cho phản ứng ghép đôi carbon-carbon”, chúng tôi hi vọng đây sẽ là một trong những đề tài triển vọng thu hút sự chú ý của các nhà hóa học về vấn đề “Hóa học xanh”, sẽ mở một hướng đi mới trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ hiện đại
Trang 10NÔI DUNG NGHIẾN cứu
1.1 CHẤT LỎNG ION
1.1.1 ƯU ĐIỂM CỦA CHẤT LỎNG ION [1]
Hầu như không bay hơi nên không gậy lãng phí do mất mát và không ô nhiễm môi trường
Ben nhiệt và không bị phân huỷ ở nhiệt độ ừên 300°c, do vậy phản ứng trong IL có thể thực hiện
ở nhiệt độ cao
Hoà tan tốt các hợp chất hữu cơ, vô cơ và đặc biệt là cơ kim trong các phản ứng có xúc tác là các họp chất của kim loại chuyển tiếp
Hoà tan tốt các chất khí như CO2, O2, H2, co
Tmh tan của IL phụ thuộc vào cation và anion, do đó có thể thay đổi tính tan bằng cách thay đổi các yếu tố trêu
Hầu như không hoặc có Hên kết phối trí yếu với các phức kim bại, enzyme, và các chất hữu cơ khác Tính chất ion làm tăng tốc độ phản ứng trong phản ứng có hỗ trợ của vi sóng
Nhiều IL không bị phân huỷ trong một thời gian dài
Gây ảnh hưởng đến hoạt tính và độ chọn lọc của các phản ứng có đồng phân quang học do tính phân cực và không có Hên kết phối trí Ngoài ra, các IL bất đối xứng được sử dụng để kiểm soát tỉ lệ sản phẩm chính, phụ của phản ứng
1.1.2 ĐIỀU CHẾ CHẤT LỎNG ION
Tổng họp IL chia làm hai giai đoạn: điều ché cation và trao đổi anion [2]
Phản ứng điều chế cation
Phản ứng rất đơn giản: trộn amine với muối habgen, sau đó đem hỗn họp khuấy, gia nhiệt
Phản ứng alkyl hoá này có nhiều thuận lợi: habalkane nhiều và rẻ tiền, phản ứng thế dễ xảy ra ở điều kiện nhiệt độ thích họp (không quá khắc nghiệt), hơn nữa muối haHde dễ thực hiện trao đổi với các anbn khác [2]
Phản ứng trao đổi anỉon
và tinh ché
Trang 11NỘI DUNG NGHIÊN cứu
Cb
+ XV r.l - w
Acero
ne 24h
Y
+ xa
Where X-Ni* ur k : V BF_! ur Pl, ncsptctlYtlị
lỉoiiíi I PISA ti svillitilied ỉ tì pretence «F water ỉitslttid uF lídoiLí' III Ü * 5 Ö C»
Sơ đồ 1- 2: Qua trinh trao đổi anion
Năm 1992, Wilkes và Zaworotko đã thực hiện phản úng giữa [EMTM]I với các muối bạc (AgNƠ3, AgNƠ2, AgBF4,Ag[C02CH3], Ag2S04) trong methanol TM ft tan của Agí trong dung môi cho phép tách
nó ra bằng phương pháp lọc Phương pháp này hiệu quả cho các IL tan trong nước, tuy nhiên lại không hiệu quả về mặt kinh tế vì giá thành của muối Ag cao [2]
1.1.3 ỨNG DỤNG
IL được sử dụng trong nhiều Mi vực như: dung môi, điện hóa, sM hóa và vật lý [3]
Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của IL là dung mòi cho các phản ứng hữu cơ (phản ứng
áỉ nhân và ái điện tử) và phản ứng được xúc tác bồi các kim bại chuyển tiếp như phản ứng hydro hoá, hydroformyl hoá, epoxy hóa, đimer hốa olefine, polymer hóa gọc tự do, Fiiefel- Crafts, Diel-Alder, Heck, Suzuki
1.2 TỔNG QUAN VỀ PHẢN ỨNG GHÉP ĐÔI CARBON-CARBON
Phản ứng ghép đôi (cross - coupling) của các dẫn xuất aryỉhabgenua đã và đang được biết đến một cách rộng rãi như một trong những phản ứng đặc biệt được dùng để tồng họp trực tiếp bộ khung carbon
1.3 GIỚI THIỆU PHẢN ỨNG SUZUKI
Đây là phản ứng ghép đôi giữa muối hữu cơ borat, hoặc acid boronic hoặc ester với habgenua có
sử dụng xúc tác Pd
=\ Pd<PPh3)4 B(OH) 2 + X
N^COg, benzene reflux, 16 hr
Sơ đồ 1- 3: Phàn ứng Suzuki tổng quát
Trang 12NÔI DUNG NGHIẾN cứu
Redutive elimination (Tách Ar-Ar’)
Pd(0)
Oxidative addition (Cộng hợp oxi hóa)
Năm 2000, Welton đã chứng minh rằng: phản ứng ghép đôi Suzuki giữa aryl iodide và bromide với phenylboronic acid với xúc tác Pd(PPh3)4 ưong IL l-butyl-3-methyKmidazDlium tetraiỉuoroborate cho hiệu suất cao và có thể tách sản phẩm và hoàn nguyên xúc tác một cách dễ dàng [9]
Năm 2003, Shen có báo cáo về việc không sử dụng Kgand cho xúc tác PdCỈ2 trong phản ứng Suzuki giữa aryl bromide với arylboronic acid khi dùng dung môi là pyridine mà hiệu suất cúa phản ứng tạo dẫn xuất biaryl rất cao
Phức pyridylidene 2 được hình thành từ pyridinium IL 1 và xúc tác Pd(OAc)2 khi có mặt base KotBu, là xúc tác hiệu quả cho phản ứng ghép đôi giữa aryl iodide và bromide với phenylboronic acid [6]
BF 4 -
Hình 1-1: l-butyl-3-methylimỉdazolium tetrafluoroborate
Trang 13NÔI DUNG NGHIẾN cứu
[Pd(OAc)2]
KO tBu,KI
Sơ đồ 1- 5: Sự tạo thành phức pyridylidene 2
+ B(OH)2
cat 2 (5%) 14h
và xúc tác có thể được tái sử dụng đến 7 lần mà không mất hoạt tính [9]
1.3.2 ỨNG DỤNG CỦA PHẢN ỨNG SUZUKI
❖ Tổng họp hoá chất CO’ bản: nhiều họp chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc tự nhiên như
chất kháng sinh vancocin [7]
❖ Dược phẩm: tổng họp một số dược phẩm có tính năng tăng cường sức đề kháng, kéo dài tuổi
thọ và ngăn ngừa một số bệnh nguy hiểm như ung thư [8]
❖ Tổng họp các A-3456650: Sau quá trình sao chép của protein và quá trình họat hóa ras- protein
thì sẽ không kiểm soát được quá trình phát triển và gia tăng của tế bào ung thư ở con người Mộtphưomg pháp để cắt đứt quá trình này là kìm hãm bằng họp chất A-3456650
Trang 14NỘI DUNG NGHIÊN cứu
1
Sơ đồ 1- 8: Cơ chế phản ứng Heck
1.4.1 PHẢN ỨNG HECK TRONG CHẤT LỎNG ION
Hợp chất p-ary]ated carbonyl được tổng hợp lốt hiệu quả bằng phản úng Heck giữa aryl hatìde và allylic abohol với xúc tấc PdCỈ2 trong dung môi tetraalkykmrmnium bromide, 1-butyl- 3 - methyl-
imidazoline hexafluoro phosphate [braimHPFô], N- hexylpyridinium hexafhiorophosphate [HexPy][PFâ]
và base B3N, NaHC03 Xúc tác tan tất trong ILs, cho phép tách sản phẩm bằng dung môi không phân cực Irrndazolium IL có hoạt tính xúc tác tất hơn
Trang 15NÔI DUNG NGHIẾN cứu
pyridinium IL do có sự hình thành của phức palladium-carbene Phản ứng Heck của iodo hay bromobenzene có nhóm hứt điện tử với styrene hay acrylate trong [bmim]Br hiệu quả hom trong [bmim][BF4] nhờ phức Pd-ILhoạt động [11]:
Sơ đồ 1- 9: Phản ứngHeck giữa aryl halide và allylic alcohol
Me^
N®N + Pd(OAC)2
[bmim][Br]
Sơ đồ 1-10: Sự hình thành phứcpalladỉum-carbene hoạt động
Phản ứng giữa aryl bromide và aryl chloride với olefine sử dụng xúc tác Pd(OAc)2/[PEGmim][Cl] hình thành sản phẩm với hiệu suất cao, xúc tác đuợc tái sử dụng 5 lần mà không mất hoạt tính Pd(0) nanopartiele (d = 2nm) được cố định trong [bmim][PF6] làm xúc tác cho phản ứng ghép đôi của aryl halide
và n-butylacrylate Phân tích TEM của xúc tác bong IL cho thấy có sự hình thành của nanopartiele lớn hơn (6nm) Những nanoparticle này ổn định trong muối tebaalkylammonium, dễ dàng tái sử dụng và lưu trữ khoảng 1 tháng mà không mất hoạt tính [11]:
Phản ứng Heck là một trong những công đoạn để tạo những bại dược phẩm có tính năng đề kháng, kéo dài tuổi thọ và ngặn ngừa các bệnh nguy hiểm mà đòi hỏi quá trình tổng họp phức tạp [11] :
❖ Chữa bệnh ung thư : CP-724,714 (2-methoxy -N-(3- {4-[3-methyl-4-(6-methyl-pyridin- 3-ybxy) phenylamino] quinazo fin-6-yl]-E-alfyỊ) acetamide) được tổng họp bằng phản ứng Heck với xúc tác Pd (n):
Trang 16NỘI DUNG NGHIÊN cứu
❖ Tồng hợp Rosa vin từ những hợp chất aryl boron có nhóm thế và allyi 2,3,4,6-tetra-O-
acetyl-p-D-glucopyranoside: tăng sức đề kháng, kéo dầi tuổi thọ
(ri íĩi : iỉ phiì/i Ịtn&: í1sB(f)H)n ur (OAcl;
CutOAcJi-LiO.Vß.miF 1 OỬT.LIi
Sơ đồ ĩ - 1 3 : Phản ứng tồng hợp Rosavỉn
1.5 GIỚI THIỆU VỀ PHẢN Ú N G SON OGASH1RA
Phản ứng Sonogashira giữa aryl hay vinylhaMe và terminal acetylenes, đồng xúc tác bởi Pd và Cu
là phương pháp rất phổ biến để hình thành Kên kết Csp2-Csp, là các hợp chất trung gian quan trọng trong tầng hợp hữu cơ như: hợp chất tự nhiên, hợp chất có hoạt tính sinh học, polymer,
Trang 17NỘI DUNG NGHIÊN cứu
R ' — R
\
Sơ đồ 1-15: Chu trình Sonogashỉra được đề nghị bed Sonogashỉra và Hagỉhara
Hiện nay, vai trò xúc tác của Cu (I) vẫn chưa được ỉàm rõ nhưng phần lán các cơ chế đưa ra đều cho rằng cỏ sự tính thành R - c=c -Cu Cu (+1) kém bền hơn Cu (+2), CuỢ) acetyỉide bị oxỉ hóa và dimer hóa sinh ra sản phẩm phụ diphenyỉdiacetyỉenes, rất khỏ tách ra khỏi sản phẩm chính [28] Vì vậy, khi có xúc tác CŨI phải thực hiện phản ứng trong điều kiện khí trơ Nhiều nghiên cứu hướng đến việc thực hiện phản ứng Sonogashira không sử dụng Cui
Sơ đồ 1-16: Cơ chế phản ứng Sonogashira không cỏ Cui được đề nghị bởi Soheiỉi
Trang 18NÔI DUNG NGHIẾN cứu
1.5.2 PHẢN ỨNG SONOGASHIRA TRONG CHẤT LỎNG ION
Sử dụng dung môi là các muối butylpyridinium (C4PyPF6, C4PyBF4, và C4PyN03), Paulo Galdino
de Lima và đồng nghiệp đã thực hiện phản ứng ghép đôi không Cui giữa các arylhalide và phenylacetylene với xúc tác PdCỈ2, Pd(OAc)2 Độ chuyển hóa của arylhalide cao, khả năng thu hồi và tái sử dụng xúc tác tốt [13]
4% mol Pd(OAc)2Phi + Ph - - - ► Ph - -Ph
Sơ đồ 1-17: Phản ứng Sonogashira trong dung môi butylpyrỉdinỉum
Đe khắc phục những khó khăn này, có thể không sử dụng ligand phosphine mà sử dụng hệ xúctác mới Dppc+PF6~-PdCỊ2-[bmim][PF6] (Dppc+PF6~ :[1,1- bis(diphenylphosphino)cobaltocenium hexafluorophosphate) cho phản ứng aryliodide with terminal alkyne Hiệu suất 98%, xúc tác được tái sử dụng 2%PdCl2, 2%Dppc8 lần mà không mất hoạt tính [14] +BF6'
[bmim]PF6, iPr2NH, 60°c, 2h
Sơ đồ 1-18: Phản ủng Sonogashira giữa iodobenzene và phenylacetylene
Soon Bong Park và Howard Alper* đã sử dụng [(bisimidazole)PdClMe] làm xúc tác hữu hiệu cho phản ứng giữa iodoarene với 1-alkyne trong điều kiện không Cui và ligand phosphine Sản phẩm dễ dàng được tách ra, xúc tác được thu hồi và tái sử dụng 4 làn [15]
+
■^= 2%(bisimidazole)Pd(Me)Cl, piperidine
- - ► [bmim]PF 6 ,120°c, lh
Runl Run2 Run3 Run4 90% 73%
❖ Phản ứng Sonogashira được ứng dụng trong giai đoạn đầu của quá trình tổng họp dẫn xuất của harveynone, hợp chất tự nhiên được tách ra từ trà Pestalotiopsis theae có tứửi kháng ung thư [12] :
Trang 19NÔI DUNG NGHIẾN cứu
Sơ đồ 1- 20: Gừxi đoạn đầu của tổng hợp harveynone
❖ Tổng hợp 6Z/-dibenzo[ố¿Tịpyran-6-ones từ aryl-3-bromopropenoate
6H-Dibenzo[¿,<f|pyran- 6-ones là hợp chất phổ biến trong tự nhiên và có hoạt tính sinh học cao,
được sử dụng làm hợp chất trung gian để tổng hợp các cấu trúc phức tạp Chuồi phản ứng Sonogashira benzannulation là phương pháp mới và hiệu quả để tổng hợp hợp chất này [16]:
-Sơ đồ 1- 21: Chuỗi phản ứng tổng hợp 6H-dỉbenzo[b,d]pyran-6-ones từ 2-(3-buten-l-
ynyl)phenyl (Z)-2-penten-4-ynoate
1.6 VI SÓNG VÀ PHẢN ỨNG GHÉP ĐÔI TRONG VI SÓNG
Vi sóng là một bại tia điện từ có tần số khoảng 0.3 đến 300GHz Tất cả các lò vi sóng sử dụng trong nhà bếp và lò phản ứng vi sóng chuyên dụng cho tổng hợp trong hóa học đều có tần số vào khoảng 2.45GHz (tương ứng với bước sóng khoảng 12.24cm) Năng lượng của photon vi sóng trong vùng tàn số này (O.OOlóeV) là rất thấp để bẻ gãy các liên két hóa học và thấp hơn năng lượng của hạng thái Brown
Vì vậy, vi sóng không thể gậy ra các phản ứng hóa học [17]
Quá trình tổng hợp hữu cơ thường diễn ra thông qua truyền nhiệt từ nguồn nhiệt bên ngoài Đây là một phương pháp truyền nhiệt chậm và không hiệu quả do phụ thuộc vào khả năng dẫn nhiệt của các vật nêu mà nhiệt truyền qua, và két quả là nhiệt độ của bình phản ứng luôn cao hơn nhiệt độ của hồn họp phản ứng Ngược ki, vi sóng tạo ra những hiệu ứng nhiệt bên trong bằng cách kết họp năng lượng vi sóng với các phân tử (dung môi, tác chất, xúc tác) có trong hỗn họp phản ứng Do đó, năng lượng có thể tác động trực tiếp lên mẫu mà không phải thông qua bình phản ứng và năng lượng đó nhỏ đủ để không làm đứt các liên kết hóa học [17]
Thực hiện phản ứng trong vi sóng làm tăng tốc độ phản ứng, giảm thời gian phản ứng, hiệu suất cao nên giảm thiểu lượng chất chưa phản ứng, chất không tinh khiết Tuy nhiên, hiện nay, phương pháp này mới chỉ được áp dụng ở quy mô phòng thí nghiệm, vì việc ché tạo ra thiết bị phản ứng trong công nghiệp rất phức tạp, đòi hỏi độ an toàn tuyệt đối vì nguy cơ cháy nổ rất cao
Trang 20NÔI DUNG NGHIẾN cứu
Rajender s Varma và đồng nghiệp đã thực hiện phản ứng Suzuki giữa 4- methylphenylboronic acid và bromobenzene với dung môi [BMIM]C1, base KF, xúc tác PdCl2 trong lò vi sóng ở chế độ 240W Sau thời gian phản ứng 30+10+10+10 (s), hiệu suất của 4- methylbiphenyl là 80%, IL và xúc tác đuợc tái
sử dụng vài làn mà không giảm hoạt tính [9]
Năm 2002, Larhed và đồng nghiệp đã thục hiện phản ứng Heck trong lò vi sóng với [BMIM]PF6,
nhận thấy tốc độ gia nhiệt tăng 10°c/s mà không tăng áp suất Sử dụng 4% PdCt/P(o-tofyl)3, đạt độ chuyển
hóa 100% sau 5 phút (X = I), 20 phút (X = Br) Đồng phân trans đuợc hình thành nhiều nhất sau 45phứt
nếu không sử dụng ligand phosphine, PdCl2/[BMIM]PF6 đuợc tái sử dụng ít nhất 5 làn [36]
Trang 21• Rửa IL bằng diethyl ether trong 2 lần, mỗi lần đủng 25ml, khuấy trộn Chiết lấy pha IL
• Cô quay để bại bô dung môi ở nhiệt độ từ 30-37°C, tấc độ máy 5 vòng/phút, thời gian là 20 phút
Để nguội, đem cân sản phẩm Tính hiệu suất của phản ứng
2.1.2 ĐIỀU CHẾ l-Octyl-3-Methylimidazolium Bromide ([OMIM]Br)
Mô tả thí nghiệm:
Trang 22• Đổ dung dịch ra erlen, chiết lấy phần chất lỏng ion, lấy phàn tác chất dư cho phản ứng tiếp Thời gian phản ứng là 10s+10s+10s+10s
• Tắt lò, loại bỏ tác chất dư bằng cách rửa IL trong diethyl ether 6 Ẻn, mỗi làn dùng 25mỊ, khuấy trộn mãnh Bệt Chiết lấy pha IL
• Cô quay để bại bỏ dung môi ở nhiệt độ từ 30-37°C, tốc độ máy 5 vòn^phút, thời gian là 20 phút Để nguội, đem cân sản phẩm Tính hiệu suất của phản ứng
2.1.3 ĐIỀU CHÉ l-Hexyl-3-Methylỉmidazolỉum Bromide ([HMIM]Br)
• Rửa IL bằng diethyl ether trong 3 lần, mỗi lần dùng 30ml, khuấy trộn Chiết Ểy pha IL
• Cô quay để bại bỏ dung môi ở nhiệt độ từ 30-37°C, tốc độ máy 5 vòng/phứt, thời gian là 20 phút Đe nguội, đem cân sản phẩm Tính hiệu suất của phản ứng
2.1.4 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC IL
Đo phổ IR tại Trung tâm vật Bệu polymer và composite, Trường ĐH Bách Khoa tp HCM
Đo phổ J H NMR, 13 c NMR và phổ MS tại Viện Hoá học Hà Nội Phổ J H NMR, 13 c NMR được đo
bằng máy AV500 (Advance 500), hãng Bruker Các thông số của máy nằm bên phải của phổ NMR Phổ MS được đo bằng máy LC-MSD-TRAP-SL, hãng Agilent
Bằng cách kết họp các phổ trên, ta xác định được cấu trúc của IL
