Luận án Nghiên cứu điều chế và ứng dụng một số Sulfoxide trong tổng hợp hữu cơ

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT . v

DANH MỤC CÁC BẢNG . vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . viii

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG . x

MỞ ĐẦU . 1

I.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP SULFOXIDE VÀ

ỨNG DỤNG SULFOXIDE . 5

1.1. Khái quát chung về sulfoxide . 5

1.2. Các phương pháp tổng hợp sulfoxide . 7

1.2.1. Oxi hóa sulfide . 8

1.2.2. Tổng hợp sulfoxide từ một số hợp chất chứa lưu huỳnh khác . 21

1.3. Ứng dụng sulfoxide trong tổng hợp hữu cơ và các chất có hoạt

tính sinh học . 26

1.3.1. Ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ . 26

1.3.2. Ứng dụng trong tổng hợp một số hợp chất có hoạt tính sinh học . 30

II.THỰC NGHIỆM . 42

2.1. Hóa chất . 42

2.2. Thiết bị . 43

2.3. Phương pháp thực nghiệm . 44

2.3.1. Điều chế sulfoxide bằng tác nhân oxi hóa UHP . 45

2.3.2. Tổng hợp thioamide . 49

2.3.3. Tổng hợp aminoalcohol . 60

2.3.4. Tổng hợp triazinane . 65

III.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 73

3.1. Điều chế sulfoxide sử dụng tác nhân oxi hóa UHP . 73

3.1.1. Điều chế urea - hydrogen peroxide (UHP) . 73

3.1.2. Tổng hợp thiosulfinate . 75

3.1.3. Tổng hợp tert-butyl sulfinyl amide . 80

3.2. Tổng hợp thioamide . 82

3.2.1. Tổng hợp thioamide bằng phản ứng 3 thành phần . 82

3.2.2. Tổng hợp thioamide từ imine và lưu huỳnh . 97

3.3. Tổng hợp aminoalcohol . 102

3.4. Tổng hợp Triazinane . 112

3.4.1. Tổng hợp xúc tác CuFe2O4 . 112

3.4.2. Tổng hợp triazinane bằng xúc tác CuFe2O4 . 115

KẾT LUẬN . 127

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ . 129

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 130

 

pdf224 trang | Chia sẻ: minhanh6 | Ngày: 13/05/2023 | Lượt xem: 775 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu điều chế và ứng dụng một số Sulfoxide trong tổng hợp hữu cơ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
huấy từ, khuấy dung dịch ở nhiệt độ phòng, rồi cho từ từ amine (0,1 mol) vào cốc. Sau khi phản ứng xong, để yên trong 15 phút. Sau đó, vừa khuấy vừa rót hỗn hợp vào cốc chứa 25 ml ethanol. Để yên dung dịch trong 10 phút, làm lạnh bằng nước đá trong 30 phút. Lọc hút sản phẩm tách ra ở dạng tinh thể bằng phễu Bucne và làm khô sản phẩm thô trong không khí. Kết tinh lại trong ethanol thu được imine. Hiệu suất phản ứng được tính theo khối lượng sản phẩm sau khi tinh chế. Tổng hợp (E)-N-benzylideneaniline (93a) Sơ đồ 2.24 Tổng hợp (E)-N-benzylideneaniline Tiến hành theo phương pháp chung ở trên với benzaldehyde (10,2 ml, 0,1 mol) và aniline (9,1 ml, 0,1 mol) vào cốc thuỷ tinh. Kết tinh lại trong ethanol thu được 14,69 g sản phẩm 93a chất rắn, màu vàng nhạt. Hiệu suất: 81,2 %. Phổ IR (cm-1) CH(arene): 3061 cm-1, 2861 cm-1; C-C: 1192 cm-1; C=C(arene): 1625 cm-1, 1483 cm-1, 1450cm-1; C-N : 1073 cm-1. (E)-N-(4-methylbenzylidene)aniline (93b) Sơ đồ 2.25 Tổng hợp (E)-N-(4-methylbenzylidene)aniline 57 Tiến hành theo phương pháp chung ở trên với 12 g methylbenzaldehyde (0,1 mol) và 9,1 ml aniline (0,1 mol). Sản phẩm thu được 16,23 g imine 93b chất rắn màu vàng nhạt. Hiệu suất: 83,1%. Phổ IR (cm-1) CH(arene): 3065 cm-1, 2862 cm-1; C-C: 1191 cm-1; C=C(arene): 1625 cm-1, 1484 cm-1, 1451cm-1; C-N : 1070 cm-1. (E)-N-(4-bromobenzylidene)aniline (93c) Sơ đồ 2.26 Tổng hợp (E)-N-(4-bromobenzylidene)aniline Tiến hành theo phương pháp tổng hợp chung ở trên với 18,5 g bromobenzaldehyde (0,1 mol) và 9,1 ml aniline (0,1 mol). Sản phẩm thu được chất rắn màu vàng nhạt 21,84 g (hiệu suất 84%). Phổ IR (cm-1): 3065 cm-1, 2963 cm-1, 2838cm-1; C-C: 1241 cm-1; C=C(arene): 1621 cm-1, 1602 cm-1, 1482 cm-1; C-N : 1030 cm-1. Tổng hợp N-benzyliden-2-methylpropane-2-sulfinamide (93d) Sơ đồ 2.27 Tổng hợp N-benzyliden-2-methylpropane-2-sulfinamide Cho tert-butylsulfinamide (90) (0,36g, 3 mmol) vào bình cầu 25 mL chứa 6 mL dung môi CH2Cl2 khan, sau đó thêm 1,05 g CuSO4 khan và benzaldehyde (0,63 g, 3,3 mmol) vào bình cầu. Khuấy hỗn hợp trên ở nhiệt độ phòng trong vòng 24 giờ. Kết thúc phản ứng, thêm nước vào hòa tan CuSO4, chiết hỗn hợp phản ứng bằng dung môi CH2Cl2, làm khô bằng Na2SO4, phần dịch chiết hữu cơ đem cô quay loại bỏ dung môi, sau đó sắc 58 ký cột với hệ dung môi n-hexane: ethyl acetate = 4:1, thu được 0,53 g chất 93d. Hiệu suất: 85,2%. Phổ 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ (ppm): 8,61 (s, 1H (CH=N)); 8,59 (s, 1H CH=N); 7,46-7,85 (m, 5H HAr); 1,26 (s, 9H, C(CH3)3). Phổ 13C NMR (125MHz, CDCl3): 22,56; 57,79; 128,96; 129,40; 132,43; 134,13; 162,70. Tổng hợp Ethyl-2-((tert-butylsulfinyl)imino)acetate (93e) Sơ đồ 2.28 Tổng hợp Ethyl-2-((tert-butylsulfinyl)imino)acetate Cho tert-butylsulfinamide (90) (0,36 g, 3 mmol) vào bình cầu 25 ml chứa 6 mL dung môi CH2Cl2 khan, sau đó thêm CuSO4 khan (1,05 g, 6,6 mmol) và ethyl glyoxalate (0,74 g, 3,6 mmol) vào bình cầu. Đun hồi lưu hỗn hợp trên trong 36 giờ. Kết thúc phản ứng, thêm nước vào hòa tan CuSO4, chiết hỗn hợp phản ứng bằng dung môi CH2Cl2, làm khô bằng Na2SO4, phần dịch chiết hữu cơ đem cô quay loại bỏ dung môi, sau đó sắc ký cột với hệ dung môi n-hexane: ethyl acetate = 6:1, thu được 0,56g imine 93e dạng lỏng, màu vàng nhạt. Hiệu suất: 91,1%. Phổ IR (cm-1): 1741; 1607; 1462; 1369; 1285; 1205; 1101; 1028. Phổ 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ (ppm): 8,02 (s, 1H (CH=N)); 4,39 (q, J = 6,9 Hz, 2H ((CH2-CH3)); 1,39 (t, J = 6,9 Hz, 3H (CH2-CH3)); 1,28 (s, 9H, C(CH3)3). Phổ 13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ (ppm): 167,1 (COO), 132,4 (C=N); 130,1(CH3-CH2); 128,9 (CH3-CH2); 62,6 (C(CH3)3); 22,5 (C(CH3)3). b, Tổng hợp thioamide bằng phản ứng của imine và lưu huỳnh Sơ đồ 2.29. Phương pháp chung điều chế thioamide từ imine và lưu huỳnh 59 Phương pháp chung tổng hợp thioamide từ imine: Cho vào bình cầu đáy tròn 25 ml imine (1 mmol, 1 eq.), 0,032 g bột lưu huỳnh (1 mmol, 1 eq.), 0,276 g K2CO3 (2 mmol) và H2O (3 mL). Hỗn hợp phản ứng được khuấy bằng máy khuấy từ và hồi lưu ở 100 °C trong 24 giờ. Sau khi phản ứng kết thúc, hỗn hợp được làm lạnh đến nhiệt độ phòng và được chiết bằng ethyl acetate. Pha hữu cơ được làm khô với Na2SO4, dung môi được loại bỏ bằng cất quay chân không. Sản phẩm được tinh chế bằng sắc ký cột silica gel (n-hexane/EtOAc: 4/1). Hiệu suất phản ứng tính theo khối lượng thioamide sau khi tinh chế. Tổng hợp N-phenylbenzothioamide Sơ đồ 2.30 Tổng hợp N-phenylbenzothioamide Tổng hợp theo phương pháp chung với 0,181 g (E)-N-benzylideneaniline (1 mmol, 1 eq.). Sản phẩm thu được 0,18 g N-phenylbenzothioamide thu được là chất rắn màu vàng. Hiệu suất: 87%; Đnc: 103-104 °C; 1H NMR (DMSO-d6, 500 MHz): δ = 11,79 (br, 1H), 7,88 (d, J = 7,5 Hz, 4H), 7,54 (t, J = 7,0 Hz, 1H), 7,51-7,43 (m, 4H), 7,29 (t, J = 7,5 Hz, 1H); 13C NMR (DMSO-d6, 125 MHz): δ = 197,7; 142,7; 140,1; 130,7; 128,5; 128,0; 127,5; 126,3; 124,2. Tổng hợp 4-methyl-N-phenylbenzothioamide Sơ đồ 2.31 Tổng hợp 4-methyl-N-phenylbenzothioamide Tổng hợp theo phương pháp chung với 0,195 g (E)-N-4-methyl- benzylideneaniline (1 mmol, 1 eq.). Sản phẩm thu được 0,20 g 4-methyl-N- 60 phenylbenzothioamide chất rắn, màu vàng. Hiệu suất: 89%; Đnc = 128-130 °C. Tổng hợp 4-Bromo-N-phenylbenzothioamide Sơ đồ 2.32 Tổng hợp 4-bromo-N-phenylbenzothioamide Tổng hợp theo phương pháp chung với 0,26 g (E)-N-4-bromo- benzylideneaniline (1 mmol, 1 eq.). Sản phẩm thu được 0,26 g 4-bromo-N- phenylbenzothioamide chất rắn màu vàng, Hiệu suất: 90%; Đnc = 133-135 °C. Tổng hợp N-(tert-butylsulfinyl)benzothioamide Sơ đồ 2.33 Tổng hợp N-(tert-butylsulfinyl)benzothioamide Tổng hợp theo phương pháp chung với 0,21 g (E)-N-benzylidene-2- methylpropane-2-sulfinamide (1 mmol, 1 eq.).Sản phẩm 0,197 g N-(tert-butyl- sulfinyl) benzothioamide chất rắn màu trắng. Hiệu suất: 75 %. Rf = 0,56. Tổng hợp ethyl 2-(1,1-dimethylethylsulfinamido)-2-thioxoacetate Sơ đồ 2.34 Tổng hợp ethyl 2-(1,1-dimethylethylsulfinamido)-2-thioxoacetate Tổng hợp theo phương pháp chung với 0,205g ethyl-2-((tert- butylsulfinyl)imino)acetate (1 mmol). Sản phẩm thu được 0,168 g thioamide 92u chất rắn, màu trắng. Hiệu suất: 71%; Đnc: 72-74 °C 2.3.3. Tổng hợp aminoalcohol 61 Sơ đồ 2.35. Phản ứng tổng hợp 1,2-aminoalcohol 2.3.3.1. Điều chế aminoalcohol bằng xúc tác Cu-Zn Phương pháp A: Tổng hợp 1,2-aminoalcohol bằng xúc tác Zn-Cu Cho vào bình cầu Zn - Cu (258 mg, 2,0 mmol, 2 eq) và 1 mL acetonitril trong môi trường khí nitơ được làm lạnh ở 0 °C. Hỗn hợp boron trifluoride diethyl etherate (282 mg, 2 mmol, 2 eq.) và methyltrichlorosilane (610mg, 4,0 mmol, 4 eq.) trong 3 mL acetonitril được cho từ từ vào bình phản ứng. Đến khi nhiệt độ trong bình cầu đã ổn định ở 0 °C, thêm tiếp vào hệ phản ứng imine 96a-f (90,5 mg, 1 mmol, 1,0 eq.) và aldehyde 95a-f (1,2 mmol, 1,2 eq.) trong 3,0 mL acetonitril duy trì phản ứng ở 0 °C trong 4h, sau đó chuyển về nhiệt độ phòng. Kiểm tra tiến trình phản ứng bằng sắc kí bản mỏng, trung hòa phản ứng bằng dung dịch NaHCO3 bão hòa. Hỗn hợp thu được lọc và chiết bằng ethyl acetate, pha hữu cơ làm khan bằng NaSO4. Cô quay rồi tách chiết bằng sắc kí cột (n-hexane: ethyl acetate = 10:1. Hiệu suất phản ứng được tính trên khối lượng sản phẩm 97a-f thu được 2.3.3.2. Điều chế aminoalcohol bằng xúc tác Zn/NH4Cl Phương pháp B: Tổng hợp 1,2-aminoalcohol bằng xúc tác Zn/NH4Cl Cân Zn (0,65 g, 0,01mol, 10 eq.) và NH4Cl (0,24 g, 0,004 mol) đưa vào trong bình cầu 100 ml chứa 20 ml nước cất, hỗn hợp thu được NH4Cl 0,2M 62 và bột Zn khuấy nhẹ, duy trì nhiệt độ ổn định ở 0°C. Hỗn hợp aldehyde 95a-f (0,001 mol, 01 eq. ) và imine 96a-f (0,001 mol, 01 eq.) trong 10 ml ethanol được khuấy siêu âm cho tới khi tạo dung dịch đồng nhất sau đó được nhỏ từ từ vào hệ phản ứng. Kiểm tra tiến trình phản ứng bằng phương pháp sắc kí bản mỏng. Sau thời gian 12 giờ, dừng phản ứng bằng dung dịch NaHCO3 bão hòa, Lọc lấy hỗn hợp rồi chiết bằng dung môi ethyl acetate và làm khô bằng Na2SO4. Cô quay rồi tách chiết bằng sắc kí cột (n-hexane/EtOAc: 4/1). Hiệu suất phản ứng được tính trên khối lượng sản phẩm 97a-f thu được. 2.3.3.3. Điều chế aminoalcohol bằng xúc tác Samarium (II) iod Phương pháp C: Tổng hợp các aminoalcohol bằng xúc tác SmI2 Trong bình cầu hai đáy 100 mL được thổi khí nitơ và làm lạnh đến nhiệt độ -78 oC cho vào samarium (II) iodide 0,1 M trong tetrahydrofuran (THF) (20 mL, 2 mmol, 2 eq.). Hỗn hợp imine 96a-f (1 mmol, 1,0 eq.) và aldehyde 95a-f (1,2 mmol, 1,2 eq.) được hòa tan 10 ml THF khan, sau đó nhỏ từ từ vào hệ phản ứng. Tiến trình phản ứng được kiểm tra bằng sắc kí bản mỏng TLC, sau khi phản ứng kết thúc được đưa về nhiệt độ phòng và trung hòa hỗn hợp sản phẩm thu được bằng NH4Cl. Hỗn hợp phản ứng được lọc qua một lớp Celite, chiết bằng ethyl acetate (3 x 10 mL), pha hữu cơ được làm khô bằng NaSO4 khan. Sản phẩm được tách bằng phương pháp sắc kí cột (n-hexane/EtOAc: 10/1 và hiệu suất phản ứng được tính trên khối lượng sản phẩm 97a-f thu được. Tổng hợp 1,2-Diphenyl-2-(phenylamino)ethanol (97a) Sơ đồ 2.36. Phản ứng tổng hợp 1,2-diphenyl-2-(phenylamino)ethanol 63 Điều chế lần lượt theo các phương pháp chung A, B, C ở trên với 181 mg diphenylmetanimine (1 mmol, 1,0 eq.) và 106 mg benzaldehyde (1,0 mmol, 1,0 eq.). Sản phẩm thu được sau khi sắc ký cột là chất rắn màu trắng có khối lượng theo từng phương pháp như sau: mA= 213,86 mg (74%), mB= 208 mg (72%), mC = 254 mg (88%). Phổ IR (cm-1): -NH: 3588; OH: 3308; =C-H (aren): 3063, 3030; CH(sp3): 2900; 2885, =C-C (aren): 1603; 1495; C-N : 1033. Phổ 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ (ppm): 7,28-7,05 (m, 15H, aromatic); 4,77 (d, 1H (CH-OH)); 4,63 (d, 1H, (CH-NH)); 3,11 (s, 1H, NH); 2,46 (s,1H, OH). Phổ 13C NMR (125MHz, CDCl3) δ (ppm): 139,9; 139,7; 128,14; 128,1; 127,9; 127,8; 127,1; 126,9; 79,0; 76,8. Tổng hợp 2-Phenyl-2-(phenylamino)-1-(p-tolyl)ethanol (97b). Sơ đồ 2.37 Phản ứng tổng hợp 2-phenyl-2-(phenylamino)-1-(p-tolyl)ethanol Điều chế lần lượt theo các phương pháp chung A, B, C ở trên với 181 mg diphenylmetanimine (1 mmol, 1,0 eq.) và 120 mg 4-methyl-benzaldehyde (1,0 mmol, 1,0 eq.). Sản phẩm thu được sau khi sắc ký cột là chất rắn màu trắng có khối lượng theo từng phương pháp như sau: mA= 245 mg (81%), mB= 230,3 mg (76%), mC = 275,7 mg (91%). Tổng hợp 1-(4-bromophenyl)-2-phenyl-2-(phenylamino)ethanol (97c) 64 Sơ đồ 2.38 Phản ứng tổng hợp 1-(4-bromophenyl)-2-phenyl-2- (phenylamino)ethanol Điều chế lần lượt theo các phương pháp chung A, B, C ở trên với 181 mg diphenylmetanimine (1 mmol, 1,0 eq.) và 185 mg 4-bromo-benzaldehyde (1,0 mmol, 1,0 eq.). Sản phẩm thu được sau khi sắc ký cột là chất rắn màu trắng có khối lượng theo từng phương pháp như sau: mA= 257mg (70%), mB= 246,6 mg (67%), mC = 309 mg (84%). Rf = 0,25. Tổng hợp 1-(4-methoxyphenyl)-2-phenyl-2-(phenylamino)ethanol (97d) Sơ đồ 2.39 Phản ứng tổng hợp 1-(4-methoxyphenyl)-2-phenyl-2- (phenylamino)ethanol Điều chế lần lượt theo các phương pháp chung A, B, C ở trên với 181 mg diphenylmetanimine (1 mmol, 1,0 eq.) và 136 mg, 1 mmol 4- methoxybenzaldehyde (1,0 eq.). Sau khi tinh chế bằng sắc ký cột thu được bột màu trắng mA= 226,5 mg (71 %), mB= 216,9 mg (68%), mC = 271,1 mg (85%). Tổng hợp 1,2 -diphenyl-2-(tert-butylsulfinyl)amino ethanol (97e) 65 Sơ đồ 2.40 Phản ứng tổng hợp 1,2 -diphenyl-2-(tert-butylsulfinyl)- amino ethanol Điều chế lần lượt theo các phương pháp chung A, B, C ở trên với 209 mg N-benzylidene-tert-butylsulfinylimine (1 mmol, 1,0 eq.) và 106 mg benzaldehyde (1 mmol, 1,0 eq.). Sau khi tinh chế bằng sắc ký cột thu được chất lỏng màu vàng sẫm mA = 218,7 mg (69 %), mB= 164,8 mg (52 %), mC = 253,6 mg (80%). Tổng hợp 1-phenyl-2-(ethoxycarbonyl)-2-(tertbutylsulfinyl)amino ethanol (97f) Sơ đồ 2.41 Phản ứng tổng hợp 1-phenyl-2-(ethoxycarbonyl)-2- (tertbutylsulfinyl)amino ethanol Điều chế theo phương pháp chung với 201 mg ethyl-2-((tert - butylsulfinyl) imino)axetate (1 mmol, 1,0 eq.) và 106 mg benzaldehyde (1 mmol, 1,0 eq.). Sau khi tinh chế bằng sắc ký cột thu được chất lỏng màu vàng nhạt mA= 225,3 mg (72%), mB= 156,5 mg (50%), mC = 259,8 mg (83%). 2.3.4. Tổng hợp triazinane 66 2.3.4.1. Tổng hợp spinel ferrite làm xúc tác cho phản ứng điều chế triazinane Cho vào cốc thủy tinh 200 ml có khuấy từ 50 ml nước cất, 10 mmol Fe(NO3)3 và 5 mmol Cu(NO3)2. Thêm từ từ dung dịch NaOH 0,1M cho tới khi đạt pH = 10. Tiếp tục phản ứng trong 15 phút ở nhiệt độ phòng. Toàn bộ hỗn hợp được chuyển vào bình thủy nhiệt, tiến hành thủy nhiệt ở 190 oC trong 5 giờ. Sau khi làm nguội đến nhiệt độ phòng, lọc rửa chất rắn thu được bằng nước cất (50 ml). Chất rắn được sấy khô ở 80 °C, tiếp theo nung ở 800 °C trong 2 giờ thu được sản phẩm cuối cùng. Quá trình chế tạo hạt spinel CuFe2O4 được minh họa theo sơ đồ sau: Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo hợp chất CuFe2O4 Cu(NO3)2 Fe(NO3)3 NaOH Dung dịch muối Thủy nhiệt ở 190 oC, 5 giờ Lọc, rửa kết Sấy khô ở 80 oC Sản phẩm Nung ở 800 oC, 2 giờ 67 2.3.4.2. Tổng hợp triazinane sử dụng xúc tác spinel ferrite a, Tổng hợp 1,3,5-triazinane từ amine và aldehyde Sơ đồ 2.42 Phương pháp chung tổng hợp 1,3,5triazinane Phương pháp chung tổng hợp 1,3,5 triazinane: Trong bình cầu 25 ml đặt trên máy khuấy từ, thêm 5ml ethanol, amine hoặc amide (0,002 mol, 1 eq.), 0,45ml formaldehyde 37% (0,006 mol, 3 eq.) và 0,048 g xúc tác CuFe2O4 (0,0002 mol, 0,1 eq). Hỗn hợp được khuấy ở nhiệt độ phòng và kiểm tra tiến trình phản ứng bằng sắc ký bản mỏng TLC. Sau khi phản ứng kết thúc, xúc tác được loại bỏ bằng phương pháp sử dụng đũa từ tính hút các hạt xúc tác, lọc rửa bằng ethanol. Tiến hành cất quay dưới áp suất thấp (nhiệt độ, áp suất), tinh chế bằng phương pháp sắc ký cột với hệ dung môi n-hexane/EtOAc = 4/1 thu được sản phẩm 1,3,5-triazinane. Hiệu suất phản ứng tính theo khối lượng sản phẩm thu được sau khi tinh chế. Tổng hợp 1,3,5-triphenyl-1,3,5-triazinane (100a) Sơ đồ 2.43 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-triazinane 68 Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,186 g aniline (0,002 mol Sau khi phản ứng kết thúc, xúc tác được loại bỏ bằng phương pháp sử dụng đũa từ tính hút các hạt xúc tác, lọc rửa bằng ethanol. Tiến hành cất quay dưới áp suất thấp, tinh chế bằng phương pháp sắc ký cột với hệ dung môi n- hexane/EtOAc = 4/1 thu được 0,210 g sản phẩm 100a là chất rắn màu trắng, hiệu suất 98%. Đnc: 94 -96 °C. IR (cm-1): 3036,68; 2848,31; 1594,39; 1578,18; 1160,99. 1H MR (500 MHz, CDCl3): δ ppm 4,82 (s, 6H, CH2), 7,18-6,73 (m, 15H, ArH), 13C NMR (125 MHz, CDCl3): 73,2; 112,9; 120,1; 126,7; 148,3. Tổng hợp 1,3,5-tri-p-tolyl-1,3,5-triazinane (100b) Sơ đồ 2.44 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-tri-p-tolyl-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,2143 g p-toluidine, 0,45 ml formaldehyde. Tinh chế bằng n-hexane thu được 0,228 g sản phẩm 100b là chất rắn màu trắng, hiệu suất 96%. Đnc: 91-92 oC. Tổng hợp 1,3,5-tri-m-tolyl-1,3,5-triazinane (100c) Sơ đồ 2.45 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-tri-m-tolyl-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung với 0,21ml m-toluidine, 0,45 ml 69 formaldehyde. Tiến hành cất quay dưới áp suất thấp, tinh chế bằng n-hexane thu được 0,207 g sản phẩm 100c là chất rắn màu trắng, hiệu suất 87%. Đnc: 88 - 90 °C. Tổng hợp 1,3,5-tris(4-flourphenyl)-1,3,5-triazinane (100d) Sơ đồ 2.46 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-tris(4-flourphenyl)-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,19 ml 4-floroaniline, 0,45 ml formaldehyde. Tinh chế bằng n-hexane thu được 0,229 g sản phẩm 100d là chất rắn màu trắng, hiệu suất 93%. Đnc: 121-123 °C. Tổng hợp 1,3,5-tris(4-chlorophenyl)-1,3,5-triazinane (100e) Sơ đồ 2.47 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-tris(4-chlorophenyl)-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,255 g 4-chloroaniline, 0,45 ml formaldehyde. Tinh chế bằng n-hexane thu được 0,267 g sản phẩm 100e là chất rắn màu trắng, hiệu suất 96%. Đnc: 128-130 °C. Tổng hợp 1,3,5-tris(4-bromophenyl)-1,3,5-triazinane (100f) 70 Sơ đồ 2.48 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-tris(4-bromophenyl)-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,344 g 4-bromoaniline, 0,45 ml formaldehyde. Phân lập sản phẩm bằng sắc ký cột (n-Hexane/EtOAc = 9/1) thu được 0,350 g sản phẩm 100f là chất rắn màu trắng, hiệu suất 95%. Đnc: 133-135 °C. Tổng hợp 1,3,5-trioctyl-1,3,5-triazinane (100g) Sơ đồ 2.49 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-trioctyl-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,258g n-octyl amine (0,002 mol), sản phẩm 100g thu được chất rắn màu trắng 0,268g; (H = 95%); Đnc: 118-120 ºC. Tổng hợp 1,3,5-tris(tert-butylsulfinyl)-1,3,5-triazinane (100h) Sơ đồ 2.50 Phản ứng tổng hợp 1,3,5-tris(tert-butylsulfinyl)-1,3,5-triazinane 71 Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,2424g tert- butylsulfinamide (0,002 mol), 0,45 ml formaldehyde. Sản phẩm không được tạo thành. Tổng hợp 1,3-bis(tert-butylsulfinyl)-5-octyl-1,3,5-triazinane (100i) Sơ đồ 2.51 Tổng hợp 1,3-bis(tert-butylsulfinyl)-5-octyl-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,242g N-tert-butylsulfinyl amide (0,002 mol) và 0,129 g n-octyl amine (0,001 mol), sản phẩm 100i chất rắn màu trắng 0,366 g; (H = 90%); Đnc: 148-150 ºC. Tổng hợp 1-octyl-3,5-bis(phenylsulfonyl)-1,3,5-triazinane (100k) Sơ đồ 2.52 Phản ứng tổng hợp 1-octyl-3,5-bis(phenylsulfonyl)-1,3,5-triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,314g phenylsulfonyl amide (0,002 mol) và 0,129 g n-octyl amine (0,001 mol), sản phẩm 100k chất rắn màu trắng; 0,440 g (H = 92%); Đnc: 168-170 ºC. Tổng hợp 1-octyl-3,5-ditosyl-1,3,5-triazinane (100l) Sơ đồ 2.53 Phản ứng tổng hợp 1-octyl-3,5-ditosyl-1,3,5-triazinane 72 Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,342g 4-methyl- phenylsulfonyl amide (0,002 mol) và 0,129 g n-octyl amine (0,001 mol), sản phẩm 100l chất rắn màu trắng; 0,461g (H: 91%); Đnc: 186-188 ºC. Tổng hợp 1,3-bis((4-(tert-butyl)phenyl)sulfonyl)-5-octyl-1,3,5-triazinane (100m) Sơ đồ 2.54 Tổng hợp 1,3-bis((4-(tert-butyl)phenyl)sulfonyl)-5-octyl-1,3,5- triazinane Tổng hợp theo phương pháp chung ở trên với 0,426g 4-tert-butyl- phenylsulfonyl amide (0,002 mol) và 0,129 g n-octyl amine (0,001 mol), sản phẩm 100m chất rắn màu trắng; 0,526g (H = 89%); Đnc: 188-190 ºC. 73 Chương 3 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Điều chế sulfoxide sử dụng tác nhân oxi hóa UHP 3.1.1. Điều chế urea - hydrogen peroxide (UHP) Đầu tiên, UHP được tổng hợp từ urea và hydrogen peroxide với các tỷ lệ mol và thời gian phản ứng khác nhau (Bảng 3.1). Kết quả cho thấy tỷ lệ mol ảnh hưởng đến hiệu suất tạo thành UHP. Với tỷ lệ mol Urea : H2O2 là 1 : 1, trong phản ứng tạo phức cũng có thể kèm theo quá trình phân huỷ H2O2 nên thiếu tác nhân phản ứng vì vậy hiệu suất UHP thu được đạt 55,02%. Khi tăng tỷ lệ Urea : H2O2 là 1 : 1,5 hiệu suất UHP có xu hướng giảm nhẹ do khi hàm lượng H2O2 dư dẫn đến phản ứng diễn ra nhanh và tỏa nhiệt mạnh gây phá vỡ một phần cấu trúc phức UHP tạo thành. Vì vậy, UHP đạt hiệu suất cao nhất trên 69% ứng với tỉ lệ mol Urea : H2O2 là 1 : 1,2 sau thời gian 15 phút phản ứng ở 60 °C. Bảng 3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ mol và thời gian phản ứng đến hiệu suất UHP STT Tỉ lệ mol Urea : H2O2 Thời gian (phút) Hiệu suất (%) 1 1:1 5 51,78 15 55,02 30 54,03 2 1:1,2 5 58,15 15 69,01 30 67,54 3 1:1,5 5 61,20 15 66,09 30 64,17 Thời gian phản ứng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất tạo thành UHP. Phản ứng tạo phức xảy ra nhanh và đạt hiệu suất lớn nhất sau 15 phút ở 60 °C và UHP thu được ở dạng tinh thể màu trắng (Hình 3.1). 74 Hình 3.1 Tinh thể UHP sau khi làm khô Hình 3.2 Phổ IR của urea - hydrogen peroxide Sản phẩm UHP sau khi đã tinh chế được kiểm tra, đánh giá bằng phổ hồng ngoại FT-IR. Qua hình ảnh phổ của urea hydrogen peroxide có thể nhận thấy: dao động hoá trị của liên kết N-H trong nhóm NH2 ứng với hai pic tại 3428,95 cm-1, 3347,90 cm-1 và dao động hoá trị của liên kết C=O của urea trong phức LVH-01 Name 001 Description 4000 4003500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 101 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 cm-1 % T 459.15cm-1 1480.21cm-1 1606.82cm-1 1409.23cm-1 3428.95cm-1 2725.52cm-1 1151.98cm-1 757.13cm-1 784.67cm-1 1017.23cm-1 2971.62cm-1 873.12cm-1 3347.90cm-1 597.61cm-1 3251.46cm-1 75 chất có đỉnh hấp thụ tại 1606 cm-1. Hình dạng phổ IR và các pic đặc trưng của UHP thu được hoàn toàn phù hợp với cấu trúc phức và dữ kiện đã công bố trong tài liệu tham khảo [29]. Theo các tài liệu tham khảo [89], [45], phức UHP đã được chứng minh cấu trúc bằng phương pháp phổ X-ray, phức được tạo thành nhờ hai liên kết hydro N...O giữa hai phân tử urea và H2O2 như hình vẽ 3.3 sau đây: Hình 3.3 Cấu trúc của phức chất UHP 3.1.2. Tổng hợp thiosulfinate Sau khi đã tổng hợp thành công tác nhân UHP, đầu tiên phản ứng oxi hoá di-tert-butylsulfide với tác nhân oxi hóa là UHP được khảo sát để điều chế sản phẩm tung gian quan trọng 2-methylpropane-2-sulfinothioate như sơ đồ 3.1 sau đây. Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp tert -butyl thiosulfinate Để tối ưu hóa hiệu suất tạo thành sản phẩm 89a, ảnh hưởng của dung môi cho quá trình oxi hóa, các dung môi được lựa chọn khảo sát như sau: CH2Cl2, THF, C6H5-CH3, CH3CO2H, CH3CO2C2H5, CH3OH và C2H5OH. Kết quả thu được cho thấy, dung môi có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất tạo thành sản phẩm mong muốn có thể làm tăng hoặc làm giảm hiệu suất phản ứng. Các dung môi phân cực như CH2Cl2, THF, toluene cho hiệu suất thấp khoảng 50%, điểm hạn chế của các dung môi này là khả năng hoà tan kém đối với chất 76 phản ứng và tác nhân oxi hoá UHP. Để giải quyết cơ bản hạn chế trên, các dung môi phân cực như CH3CO2H, CH3OH và C2H5OH cho hiệu suất tổng hợp thiosulfinate cao lên tới 86% với dung môi CH3CO2H (Hình 3.4). Hình 3.4 Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng Tiếp theo, ảnh hưởng của tỉ lệ mol giữa disulfide và UHP đến hiệu suất phản ứng được tiến hành khảo sát. Phản ứng được thực hiện ở 0 °C trong dung môi CH3CO2H với các tỉ lệ mol của disulfide và UHP được khảo sát ở các tỉ lệ 1:1, 1:2, 1:3 và 1:4. Kết quả khảo sát cho thấy tỷ lệ mol giữa chất phản ứng và tác nhân ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất tạo thành hợp chất thiosulfinate 89a. tỉ lệ mol disulfide và UHP là 1:1, thiosulfinate thu được đạt hiệu suất 86%, khi tăng tỷ lệ mol này lên 1:2 hiệu suất đạt cực đại 92% và thiosulfinate 89a giảm nếu tiếp tục tăng tỷ lệ mol disulfide và UHP lên 1:3 và 1:4. Điều này có thể được giải thích do UHP dư có khả năng oxi hoá tiếp hợp chất thiosulfinate thành 50 53 34 86 80 78 0 20 40 60 80 100 H iệ u su ất (% ) Dung môi Hiệu suất CH3OH C2H5OHC6H5CH3 CH3COOHTHFCH2Cl2 77 hợp chất sulfone tương ứng (Bảng 3.2). Bảng 3.2. Ảnh hưởng tỉ lệ mol disulfide và UHP đến hiệu suất phản ứng Tỉ lệ mol 1:1 1:2 1:3 1:4 Hiệu suất 89a 86% 92% 78% 75% Tiếp theo, thời gian phản ứng được khảo sát để đánh giá sự ảnh hưởng đến kết quả oxi hóa disulfide 89a. Phản ứng thực hiện trong dung môi CH3COOH, ở 0 °C với tỉ lệ mol của disulfide và UHP là 1:2. Kết quả khảo sát cho thấy thời gian phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tạo thành sản phẩm mong muốn thiosulfinate: sau 2 giờ phản ứng chỉ thu được 30% thiosulfinate. Tiếp tục kéo dài thời gian phản ứng lên 6 giờ, 10 giờ, 12 giờ, đến 16 giờ hiệu suất phản ứng tăng dần và đạt tối cực đại sau thời gian 12 giờ phản ứng (Hình 3.5). 30 52 86 92 93 92 0 20 40 60 80 100 H iệ u su ất (% ) Thời gian phản ứng (giờ) Hiệu suất 2 106 12 14 16 Hình 3.5 Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng 78 Như vậy, điều kiện tối ưu cho quá trình oxi hoá di-tert-butylsulfide tạo thành 2-methylpropane-2-sulfinothioate với tác nhân UHP là phản ứng được tiến hành trong dung môi CH3COOH, ở 0 °C với tỉ lệ mol của disulfide:UHP là 1:2 và thời gian phản ứng là 12 giờ. Cấu trúc của hợp chất thiosulfinate 89a được xác định bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và 13C-NMR. Kết quả phổ 1H NMR của hợp chất thiosulfinate xuất hiện 2 peak singlet ở 1,58 ppm của 9H thuộc nhóm OSC(CH3)3 và 1,40 ppm của 9H thuộc nhóm SC(CH3)3. Phổ 13C NMR có các peak ở vị trí 59,4 ppm và 48,7 ppm lần lượt ứng với C bậc 4 thuộc nhóm OSC(CH3)3 và SC(CH3)3, hai peak còn lại ở vị trí 32,2 ppm; 24,1 ppm lần lượt ứng với C bậc 1 thuộc nhóm chức OSC(CH3)3 và SC(CH3)3. Hình 3.6 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và 13C-NMR của 89a 79 Kết quả phân tích thu được phù hợp với cấu trúc phân tử đã đề nghị và phù hợp với số liệu dã công bố trong tài liệu tham khảo [85]. Qua đó, có thể khẳng định hợp chất thu được là tert-butyl sulfinothioate cần điều chế. Áp dụng điều kiện tối ưu của phản ứng oxi hóa bằng UHP đối với một số disulfide khác nhau. Phản ứng được thực hiện ở 0 °C, tron

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_dieu_che_va_ung_dung_mot_so_sulfoxide_tro.pdf
  • pdfQĐ cấp Viện Phạm Xuân Thạo.pdf
  • docxThongTin KetLuanMoi LuanAn NCS PhamXuanThao.docx
  • pdfTomTat LuanAn NCS PhamXuanThao_TiengAnh.pdf
  • pdfTomTat LuanAn NCS PhamXuanThao_TiengViet.pdf
  • docxTrichYeu LuanAn NCS PhamXuanThao.docx
Tài liệu liên quan