- QUINOXALINE T Ừ 1-IODO-4-METHOXY BENZENE B ẰNG PHẢN ỨNG. - K ết quả khảo sát tỷ lệ số mol và thời gian tối ưu của phản ứng khi thực hiện phản ứng trên bồn siêu âm. - Khảo sát ảnh hưởng của biên độ siêu âm đến hiệu suất (H%) của phản ứng… 30 B ảng 12. - 1.1 GI ỚI THIỆU VỀ PHẢN ỨNG SONOGASHIRA. - 1.1.1 Sơ lược về phản ứng Sonogashira. - 1.1.2 Cơ chế phản ứng. - 1.1.3 Điều kiện phản ứng. - 1.2 M ỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẢN ỨNG SONOGASHIRA. - 2.2.2 Nghiên c ứu các phương pháp phản ứng. - Dựa trên nh ững ứng dụng này, chúng tôi đã nghiên cứu tổng hợp hợp chất dị vòng từ dẫn xuất acetylene b ằng phản ứng Sonogashira, kết hợp với khảo sát để tìm ra những điều kiện tối ưu nhất cho quá trình.. - T ổng hợp 2,3-bis-[4- (methoxyphenyl)ethynyl]quinoxaline t ừ 1-Iodo-4-methoxybenzene bằng phản ứng Sonogashira”.. - Nghiên c ứu tổng hợp 2,3-bis-[4-(methoxyphenyl)ethynyl]quinoxaline t ừ 1-ethynyl- 4- methoxybenzene (được tạo thành từ 1-Iodo-4-methoxybenzene và Ethynyltrimethylsilane b ằng phản ứng Sonogashira ) và 2,3-dichloroquinoxaline , và khảo sát tìm ra nh ững điều kiện tối ưu cho phản ứng.. - Kh ảo sát phản ứng tổng hợp 2,3- bis-[(methoxyphenyl)ethynyl]quinoxaline t ừ 1-ethynyl-4-methoxybenzene và 2,3-dichloroquinoxaline.. - 1.1 GIỚI THIỆU VỀ PHẢN ỨNG SONOGASHIRA. - Phản ứng Sonogashira là m ột phản ứng ghép của alkyne đầu mạch với aryl hoặc halide vinyl. - Phản ứng này là của Kenkichi Sonogashira và Nobue Hagihara được công bố lần đầu năm 1975. - S ản phẩm của phản ứng là một dẫn xuất của alkynyl, ví dụ như phản ứng tổng h ợp diphenylacetylene dưới đây.. - Cơ chế phản ứng được giải thích qua 2 chu kỳ [4]. - Bước này được cho là bước hạn chế tỷ lệ của phản ứng.. - Ph ức B phản ứng với dẫn xuất đồng acetylene ( phức F), tạo ra trong chu kỳ đồng, để để tạo ra phức của cơ Pd, giải phóng đồng halogen ( phức G).. - H ợp chất F tiếp tục phản ứng với palladium B trung gian, với sự tái sinh của các đồng halogen ( G. - V ới điều kiện phản ứng không quá khó, phản ứng dễ xảy ra trong điều kiện có mặt c ủa các nhóm thế khác nhau ở cả hai tác chất, phản ứng Sonogashira đã thật sự tạo điều ki ện tổng hợp nhiều dẫn xuất acetylene của arene [9,10. - Ti ếp theo sau đó là nhiều nghiên c ứu ứng dụng xúc tác Pd trong tổng hợp hữu cơ cũng không kém phần hiệu quả như phản ứng Stille với sự tham gia của các dẫn xuất cơ kim Sn của acetylene [5,6] hay ph ản ứng Suzuki [7,8]. - CuX ph ản ứng với alkyne đầu mạch tạo thành Cu(I) acetylene, đồng acetylene hoạt động như một chất hoạt hóa của phản ứng ghép.. - S ản phẩm trung gian của phản ứng là các hidro halogene, vì vậy các hợp chất ankylamine như triethylamine và diethylamine được sử dụng làm dung môi, bên cạnh đó còn s ử dụng các dung môi khác như DMF ( N,N- dimethylmethanamide) hay ether. - 1.2 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẢN ỨNG SONOGASHIRA. - 1.2.1 Phản ứng ankyl hóa. - S ự ghép của một alkynyl đầu-cuối mạch và vòng thơm là phản ứng quan trọng khi nói v ề các ứng dụng phản ứng Sonogashira. - S ự alkynyl hóa các dị vòng được thực hiện bởi phản ứng chuyển đổi kim loại xúc tác có kèm theo s ự oxi hóa được chi phối bởi nguyên tử carbon giàu hay nghèo ái lực điện t ử. - Nhi ều chất chuyển hóa được tìm thấy trong tự nhiên chứa nữa alkyne hoặc enyne, và do đó, phản ứng Sonogashira đã thường xuyên tìm thấy được những tiện ích trong tổng h ợp chúng. - Một số các ứng dụng gần đây và hứa hẹn nhất của phương pháp ghép này đối v ới sự tổng hợp của sản phẩm tự nhiên là sử dụng điển hình phản ứng đồng xúc tác.. - T ổng hợp của các s ản phẩm tự nhiên liên quan đến việc sử dụng phản ứng Sonogashira để xây dựng m ạch carbon của mỗi phân tử.(Sơ đồ 2). - (S)-xylopinine tổng h ợp bằng cách sử dụng các phản ứng ghép cặp Sonogashira.. - Nó có nguồn gốc từ các hệ thống vinylic và acetylene đầu cuối m ạch bằng cách sử dụng một quy trình duy trì cấu hình lập thể phản ứng Sonogashira,. - được sử dụng thường xuyên nhất cho phản ứng ghép Sonogashira ở các điều kiện thường nh ẹ hơn. - S ự linh hoạt các phản ứng Sonogashira là nguyên nhân giúp cho nó được sử dụng r ộng rãi trong việc tổng hợp của một loạt các hợp chất. - Sử dụng phản ứng ghép Sonogashira tổng hợp SIB-1508Y.. - S ản xuất: 1-Iodo 4 methoxybenzene có thể được sản xuất bởi phản ứng của anisole v ới iod chloride.. - Ethynyltrimethylsilane là m ột acetylene được bảo vệ bởi nhóm trimethylsilyl, thường được sử dụng trong phản ứng alkynyl hóa như phản ứng Sonogashira.Sau khi tách silyl thì nhóm ethynyl được tạo thành.Và nhóm silyl được dùng để ngăn các phản ứng ghép đôi khác không mong muốn trong quá trình thực hiện phản ứng.. - Quy trình t ổng hợp ethynyltrimethylsilane: sau khi tách proton của acetylene bằng ph ản ứng Grignard, cho phản ứng tiếp với trimethylsilyl chloride [18]. - Năng lượng này có thể s ử dụng để tẩy rửa các chất bẩn ngay trong những vị trí không thể tẩy rửa bằng phương pháp thông thường, hoạt hóa nhiều phản ứng hóa học hay làm các chất hòa tan lẫn vào nhau.. - Nó được s ử dụng trong việc rửa, hàn plastic và ảnh hưởng đến khả năng phản ứng hóa học.. - Nó cung c ấp một hình thức năng lượng để thúc đẩy phản ứng hóa học khác với các hình th ức trước đây như nhiệt, ánh sáng và áp suất. - Siêu âm ảnh hưởng lên các phản ứng thông qua s ự tạo bọt. - Năng lượng siêu âm được cung cấp trực tiếp đến phản ứng thông qua thanh siêu âm được làm bằng hợp kim titan.. - Năng lượng siêu âm được cung cấp trực tiếp đến phản ứng thông qua thanh siêu âm được làm bằng hợp kim titan. - S ố bước phản ứng trong các phản ứng thông thường có thể giảm bớt.. - Đối tượng nghiên cứu được trình bày trong toàn bộ nội dung khóa luận là tổng hợp h ợp chất 2,3-bis-[4-(methoxyphenyl)ethynyl)quinoxaline t ừ 1-ethynyl-4-methoxybenzene (được tạo thành từ 1-Iodo-4-methoxybenzene và Ethynyltrimethylsilane bằng phản ứng Sonogashira) và Dicloquinoxaline , và kh ảo sát tìm ra những điều kiện tối ưu cho phản ứng.. - Để tổng hợp 2,3-bis-(4-(methoxyphenyl)ethynyl)quinoxalinechúng tôi ch ỉ cần thực hi ện qua một giai đoạn là phản ứng ghép giữa 2,3-dichloquinoxaline với 1-ethynyl-4- methoxybenzene. - -T ổng hợp trimethyl[(4-methoxyphenyl)ethynyl]silane từ 1-Iodo-4- methoxybenzenevà ethynyltrimethylsilane b ằng phản ứng Sonogashira. - Đồng thời ở đề tài này chúng tôi đã nghiên cứu khảo sát phản ứng Sonogashira bằng nh ững điều kiện khác nhau và thực hiện phản ứng trên thiết bị là khuấy từ và siêu âm nh ằm tìm ra điều kiện tối ưu để thực hiện phản ứng Sonogashira.. - Tổng hợp 2,3-bis-[4-(methoxyphenyl)ethynyl]quinoxaline bằng phản ứng Sonogashira. - Do điều kiện phản ứng 1 và 2 đã được nhiều bài báo nghiên cứu nên trong đề tài này tôi ch ỉ tập trung vào nghiên cứu tổng hợp và khảo sát về những điều kiện tối ưu của ph ản ứng (3).. - Các y ếu tổ ảnh hưởng đến phản ứng ghép sonogashira sẽ được nghiên cứu như sau:. - Th ời gian phản ứng.. - Điều kiện phản ứng trong khí trơ N 2 không b ị lọt ẩm.. - Theo dõi các y ếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. - o Kh ảo sát trên siêu âm, xác định thời gian và tỷ lệ mol phản ứng cho độ chuyển hóa t ốt nhất.. - Siêu âm. - Ph ản ứng được thực hiện theo phản ứng Sonogashira với chất nền là 1-Iodo-4- methoxybenzene và tác ch ất là ethynyltrimethylsilane, cả hai đều là những chất phổ biến được bán sẵn trên thị trường. - Phản ứng được thực hiện trong dung môi triethylamine. - Phản ứng được thực hiện với xúc tácPd 2 (dba) 3, PPh 3, CuI, triethylamine.S ản phẩm sau phản ứng được chiết và rửa sạch, lọc cột silica gel, cô quay để đuổi dung môi, được cân và tính hiệu suất.. - Ph ản ứng được thực hiện trong môi trường khí trơ và sử dụng DMF làm dung môi để ph ản ứng và trietylamine làm xúc tác base hữu cơ trong phản ứng. - Dung môi DMF và trietylamine ph ải được xử lý trước khi thực hiện phản ứng.. - 2.2.2 Nghiên cứu các phương pháp phản ứng. - Ch ọn tỉ lệ mol phản ứng của chất nền so với tác chất EMB-2.. - Th ực hiện phản ứng trên ba phương pháp: khuấy từ, bồn siêu âm và thanh siêu âm.. - Th ời gian kết thúc phản ứng được tính đến khi chất nền 2,3-dichloroquinoxaline được chuyển hóa hoàn toàn theo TLC.. - 2.2.3 Nghiên c ứu phản ứng bằng phương pháp siêu âm. - C ố định thời gian phản ứng lựa chọn là 2 giờ.. - Khảo sát thời gian thực hiện phản ứng. - Gi ữ cố định tỷ lệ mol EMB-2 thích hợp đã xác định được, tiếp tục khảo sát tối ưu hóa v ề thời gian phản ứng khi thực hiện với thanh siêu âm siêu âm. - Sau đó so sánh kết quả với ph ản ứng đã thực hiện trên khuấy từ, các thông số phản ứng được lựa chọn như sau:. - Thay đổi thời gian phản ứng tăng dần.. - Điều kiện phản ứng cho hiệu suất tối ưu. - D ựa vào kết quả nghiên cứutrướcđây [11] nh ận thấy phản ứng được thực hiện trên bồn siêu âm cho lượng chất thu được rất đáng kể cho hiệu suất cao. - Kết quả khảo sát còn cho th ấy phản ứng thực hiện trên bồn siêu âm với thời gian 60 phút ở nhiệt độ thường , phản ứng cho sự chuyển hóa cao nhất. - Khi tăng thời gian phản ứng từ 60 phút lên 90 phút thì lượng chất thu được tăng không nhiều. - B ảng1.Kết quả khảo sát tỷ lệ số mol và thời gian tối ưu của phản ứng khi thực hi ện phản ứng trên bồn siêu âm. - T ỷ lệ mol TMB: ETMS Th ời gian phản ứng (giờ) Hi ệu suất. - Hi ệu suất phản ứng 89%. - Ph ản ứng được thực hiện và so sánh trên 3 thiết bị khuấy từ,bồn siêu âm và thanh siêu âm.T ỷ lệ số mol 2,3-dicholoroquinoxaline: EMB-2 sử dụng cho phản ứng là 1:2,5.. - Th ời gian kết thúc phản ứng được tính đến khi chất nền 2,3-dichloroquinoxaline được chuy ển hóa hoàn toàn theo TLC.. - K ết quả bảng trên cho thấy,phản ứng ghép cặp Sonogashira được thực hiện trên thanh siêu âm cho hi ệu suất cao hơn hai phương pháp còn lại và thời gian phản ứng cũng gi ảm xuống. - K ết quả ở bảng 9 cho th ấy khi khảo sát trên thanh siêu âm số mol của 1-ethynyl-4- methoxybenzene 2,5 mmol và 3 mmol cho k ết quả hiệu suất thay đổi không nhiều nên số mol được chọn để thực hiện phản ứng là 2,5 mmol nhằm tiết kiệm hóa chất.. - K ết quả b ảng 11 cho th ấy lượng chất thu được tăng dần khi tăng thời gian, ở thời gian 2 gi ờ và 2 giờ 30 phút lượng chất thu được có tăng nhưng không đáng kể, nên chọn th ời gian thực hiện phản ứng là 2 giờ để tiết kiệm thời gian và năng lượng. - So với kết quả th ực hiện với khuấy từ thì hiệu suất phản ứng tốt hơn và thời gian phản ứng cũng ngắn hơn.. - Như vậy thông qua kết quả khảo sát trên thiết bị đánh thanh siêu âm, điều kiện tối ưu của phản ứng tổng hợp DMAPQ từ 2,3-dichloquinoxaline với EMB-2.. - Th ời gian thực hiện phản ứng là 2 giờ. - Điều kiện phản ứng được lựa chọn như sau:. - Th ời gian phản ứng là 2h. - Khảo sát ảnh hưởng của biên độ siêu âm đến hiệu suất (H%) của phản ứng. - D ựa theo kết quả đồ thị 3 nh ận thấy lượng chất thu được tăng dần khi tăng biên độ, ở biên độ 50% và 70% lượng chất thu được có tăng nhưng không đáng kể, nên chọn biên độ thực hiện phản ứng là 50% để tiết kiệm năng lượng.. - Nh ỏ giọt ethylnyltrimethylsilane (khoảng 1,1ml) vào, đóng kín bình phản ứng rồi cho siêu âm.. - Th ực hiện phản ứng bằng bồn siêu âm. - Nhìn l ại mục tiên đề tài “Tổng hợp 2,3- bis-[4-(methoxyphenyl)ethynyl] quinoxaline b ằng phản ứng Sonogashira” các kết quả khóa luận đạt được có thể tóm tắt như sau:. - Hi ệu suất của phản ứng Sonogashira khi thực hiện trên thanh siêu âm cao hơn so v ới trên khuấy từ và bồn siêu âm, và thời gian thực hiện phản ứng rút ngắn hơn.. - Th ời gian tối ưu để thực hiện phản ứng trên thanh siêu âm là 2 giờ.. - N ồng độ mol tối ưu để thực hiện phản ứng là 1: 2,5. - Vi ệc khảo sát phản ứng Sonogashira sử dụng thanh siêu âm rút ngắn được thời gian ph ản ứng đồng thời thu được hiệu suất cao hơn
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt