Nghiên cứu điều chế chất lỏng ion 1 hexyl 3 methylimidazolium bromide làm dung môi cho phản ứng suzuki trong điều kiện vi sóng

i

TÁC GIẢ: Võ Thị Nguyệt

MỤC LỤC
MUC LUC ... .............................................................................................................................. i
DANH MUC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................................. ii
DANH MUC CÁC HÌNH MINH HOA .................................................................................... ii
DANH MUC CÁC ĐỐ THI......................................................................................................ii
DANH MUC CÁC sơ ĐỒ........... .. .......................................................................................... ii
DANH MUC CÁC TỪ VIẾT TÂT........................................................................................... iii
1 ■ ĐÃT VẮN ĐẺ .................................................................................................................... 1
LL CHẤT LỎNG ION: ......................................................................................................... 1
1.1.1.
Điều chế chất lỏng ion: ...................................................................................... 1
1.1.2.
ứng dungỊTl: .................................................................................................... 2
1.2
LÝ THUYẾT CHUNG VẾ PHẢN ỨNG GHÉP ĐỔI: ............................................ 2
1.2.1.
Giới thiêu về phản ứng Suzuki: ......................................................................... 3
1.2.2.
Ca chế phản ứng vái xúc tác đồng thể: .............................................................. 3
1.2.3.
Một số công trình nghiên cứu về sử dụng xúc tác đồng thểr5Ị: ........................ 4
1.2.4.
Sử dung chất lỏng ion làm dung môi cho phản ứng Suzuki: ............................. 5
1.2.5.
Những ứng dung của phản ứng Suzuki trong khoa hoc và đòi sống: ............... 6
1.3. TỐNG HƠP HỮU Cơ DƯỚI sư HỒ TRƠ CỦA VI SÓNG: ........................................ 7
1.3.1.

Giói thiêu về vi sổng: ........................................................................................ 7
1.3.2 Phản ứng Suzuki trong vi Sổngr91 ........................................................................ 8
2^ GIẢI QUYẾT VẮN ĐỂ: ....................................................................................................... 9
2.1
MUC TIỀU CỔNG TRÌNH: ...................................................................................... 9
2.2
PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN CỨU: ........................................................................... 10
2.2.1
TỒNG HOP CHÁT LÔNG ION 1 - HEXYL - 3 METI 1YLIMIDAZOLIUM BROMIDE:....................................................................... 10
2.2.2 .................................................. PHẢN ỦNG SUZUKI: ........ ... ..... .. .............
................................................................ .. ...................... .. ..... .. 12
2.2.3 PHUONGPHẢP XÁC ĐINH ĐỔ CHUYẾN HÓA TẮC CHẮT VÀ PHƯƠNG
PHẤP KIỂM CHỬNG SẢN PHẢM: .............................................................................. 14
2.2.4 ....................................................................................................................
THU HỐI VÀ TẢI sử DUNG xức TÁC VÀ DUNG MÔI: ............................................. 14
2.3
KẾT QUẢ VÀ BẢN LUÂN ..................................................................................... 15
2.3.1
GIAI ĐOAN ĐIỂU CHẾ CHÂT LÒNG ION: ................................................. 15
2.3.2
KHẢO SÁT CẮC YẾU TỒ ẢNH HƯỞNG LÊN ĐỒ CHUYẾN HỒA
CỦA PHẢN ỨNG:. ............ .. ... .. ......... ........................................ .. ............................. 16
2.3.3
KHẢO SẮT KHẢ NẤNG TẢI sử DUNG DUNG MÔI: .................................27
3. KẾT LUÂN ...................................................................................................................... 29
4. TÀI LIÊU THAM KHẢO.................................................................................................. 30
PHU LUC


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU •

Bảng 1- 1: Tổng hợp alkyl imidazolium halide sử dụng lò vi sóng gia dụng ............................ 2
Bảng 2- 1: Phổ 1H NMR (500MHz, DMSO) ............. .................... .T..T. .. .......................... 16
Bảng 2- 2: Phổ 13C NMR (500MHz, DMSO) ...................................................................... 16
Bảng 2- 3: Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác lên độ chuyển hóa phản ứng .......................... 17
Bảng 2- 4: Chỉ số TON và TOF ở thời điểm 120s khi sử dụng hàm lượng xúc tác khác
nhau .......................................................................................................................................... 19
Bảng 2- 5: Ảnh hưởng của base lên độ chuyển hóa của phản ứng .......................................... 20
Bảng 2- 6: Ảnh hưởng của xúc tác lên độ chuyển hóa của phản ứng ...................................... 22
Bảng 2- 7: Ảnh hưởng của nguyên tử halogen trên vòng benzene lên độ chuyển hóa phản
ứng ............ ......................................................................................................................... 23
Bảng 2- 9: Ảnh hưởng của nhóm thế trên vòng benzene của aryl iodua lên độ chuyển hóa
phản ứng................................................................................................................................... 25
Bảng 2- 10: Khảo sát khả năng thu hồi, tái sử dụng xúc tác................................................... 27

DANH MUC CÁC HÌNH MINH HOA • •

Hình 1- 1: Cơ chế sự gia nhiệt vi sóng ...................................................................................... 7

DANH MUC CÁC ĐỒ THI
••

Đồ thi 2- Rảnh hưởng của hàm lương xúc tác PdCl-> lên đô chuyển hóa tác chất .................. 18
Đồ thị 2-2: So sánh độ chuyển hỏa của phản ứng với các hàm lượng xúc tác PdClọ khác
nhau .......................................................................................................................................... 18
Đồ thi 2- 3:Ảnh hưởng của yếu to base lên đô chuyển hóa của phản ứng ............................... 20
Đồ thi 2- 4: so sánh đô chuyển hóa của phản ứng với các base khác nhau ............................. 21
Đồ thi 2- 5: Khảo sát đô chuyển hỏa của phản ứng với các loai xúc tác khác nhau ................. 22
Đồ thị 2- 6: So sánh độ chuyển hỏa của phản ứng vác loại xúc tác khác nhau ....................... 22
Đồ thi 2- 7: Khảo sát đô chuyển hóa của phản ứng với nhũng nhổm the halogen khác nhau

trên vòng benzene .................................................................................................................... 24
Đồ thị 2- 8: So sánh độ chuyển hỏa của phản ứn với những nhổm thế halogen khác nhau
trên vòng benzene .................................................................................................................... 24
Đồ thị 2- 9: Khảo sát ảnh hưởng của nhổm thế trên vòn benzene của aryl iodua lên độ
chuyển hóa phán ứng ............................................................................................................... 26
Đồ thị 2-10: So sánh độ chuyển hổa của phản ứng khi sử dụng các nhổm thế khác nhau
trên vòng benzene của aryl idodua ........................................................................................... 26
Đồ thị 2-11: Khảo sát độ chuyển hổa của phản ứng khi thu hồi, tái sử dụng dung môi và
xúc tác ...................................................................................................................................... 28
Đồ thi 2-12: So sánh đô chuyển hổa của phản ứng khi thu hồi, tái sử dung dung môi và xúc tác
.................................................................................................................................................. 28

DANH MUC CÁC sơ ĐỒ
Sơ đồ 1- 1: Tổng hợp chất lỏng ion 1, 3-dialkylimidazoüum ................................................... 1
Sơ đồ 1 - 2: Phản ứng Suzuki giữa acid phenyl bonoric và arylhalide ...................................... 3
Sơ đồ 1 - 3: Cơ chế phản ứng ghép đôi Suzuki.......................................................................... 4
Sơ đồ 1- 4: phản ứng Suzuki trong [bmim][BF4] với các aryl halide khác nhau ....................... 5
Sơ đồ 1- 5: Tổng hợp biphenyl với một vài nhóm chức ............................................................ 6
Sơ đồ 1- 6: Tổng hợp terphenyl ................................................................................................ 6
Sơ đồ 1- 7: Tổng hợp 7H-indolo [2,3-c] quinoline với phản ứng Suzuki-nitrene tấn công
vào phân tử ................................................................................................................................ 7
Sơ đồ 1- 8: Phản ứng Suzuki trong điều kiện vi sóng ................................................................ 8
Sơ đồ 2- 1: Quy trình điều chế chất lỏng ion ........................................................................... 10
Sơ đồ 2- 2: Quy trình phản ứng Suzuki ................................................................................... 12
Sơ đồ 2- 3: Quy trình thu hồi xúc tác và dung môi .................................................................. 15


m
DANH MUC CAC TU VIET TAT
Ac

Ar
bmim
dippb
DMF
DMSO
dppb

acetyl
aryl
l-n-butyl-3-methylimidazolium
1, 4-bis(diisopropylphosphanyl) butane
dimethylformamide
dimethylsulfoxide
1, 4-bis(diphenylphosphino) butane

dppe
dppm
dppp
Eq.

1, 2-bis(diphenylphosphino) ethane
1, l-bis(diphenylphosphino) methane
1, 3-bis(diphenylphosphino) propane
equation

equiv
Et
IL
L
Me

MS
NMP
NMR
Pd(PPh3)4
Ph
PMP

equivalents
ethyl
ionic liquid
ligand
methyl
mass spectroscopy
N-methyl-2-pyrrolidone
nuclear magnetic resonace
tetrakis
phenyl
1, 2, 2, 6, 6-pentamethyl-piperidine

proton sponge
t-bu
Tf

1, 8-bis(dimethylamino)naphthalene
tert-butyl
trifluoromethanesulfonyl

X

halide or pseudohalid

Trang 1

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. CHẤT LỎNG ION;
1.1.1. Điều chế chất lỏng ion:
Tổng hợp IL có thể chia làm hai giai đoạn: điều chế cation và trao đổi anion.
Trong một số trường hợp chỉ cần thực hiện giai đoạn một (như ethyl ammonium). Trong
nhiều trường hợp, đã có cation yêu cầu (như muối halogen), muốn có IL chỉ cần tiến
hành trao đổi ion.
Bước đầu tiên trong tổng hợp chất lỏng ion là tạo base bậc bốn trở thành
một cation. Trong một vài trường hợp không thể tạo ra anion mong muốn bằng phản ứng
base bậc bốn, khi đó sẽ cần thêm một bước nữa (bước Ha hoặc
nb)T
Ví dụ sự tổng hợp 1, 3-dialkylimidazolium, một chất có nhiều ứng dụng
trong những năm gần đây.
NR3
Buoc I
+R'X
1'
[R'R3N]+X-

1. + Muối kim bại
M+ixr
MX (sự kết tủa)
2. + Acid bronsted
H+[A]"
- HX (bay hoi)

3. Nhựa trao đổi bn
[R'R3N]+[MXy+1][R'R3N]+[A]Sơ đồ 1- 1: Tong hợp chất lỏng ion 1, 3-dialkylimidaiolium
Điều chế dung môi tinh khiết IL sử dụng lò vi sóng gia dụng [4]:
Điều chế IL bằng phương pháp đun hoàn lưu truyền thống tốn nhiều thời
gian để đạt được hiệu suất yêu cầu và phải thực hiện với một lượng lớn alkyl halides
hoặc dung môi hữu cơ làm môi trường cho phản ứng.
Phương pháp hữu hiệu để điều chế IL là sử dụng lò vi sóng trong điều kiện
không dung môi. Cho tác chất tinh khiết vào bình cầu thủy tinh dưới điều kiện lò vi sóng
gia dụng. Khi không sử dụng dung môi, phản ứng chỉ xảy ra trong một vài phút, cho hiệu
suất cao và tận dụng được tác chất.
Trong phản ứng điển hình, 1 - bromobutane (2, 2 mmol) và MIM (2 mmol)
được cho vào trong một ống nghiệm, trộn lẫn hoàn toàn bằng máy trộn xoáy, hỗn hợp
được gia nhiệt nhanh chóng trong lò vi sóng gia dụng ở 240W (30 giây chiếu xạ với 10
giây khuấy) đến khi chỉ còn một pha xuất hiện. Nhiệt độ khối ghi nhận khoảng 70 - 100°c.
IL sau đó được làm lạnh, rửa với ether (3x2ml) để loại bỏ các tác chất không phản ứng
ban đầu và sản phẩm được làm khô dưới điều kiện hút chân không ở 80°c để thu được 1
- butyl - 3- methylimidazolium bromide (86%).


Trang 2

Bảng 1-1: Tổng hợp alkyl imidazolium halide sử dụng lò vi sóng gia dụng
STT
Alkyl halide (RX)
RX MIM
MW-(240W) (tgian: Hiệu
Hiệu
s)
(mmol) (mmol)
suất

suấta%
(tgian: h)
(%)
1-bromobutane
(30+15+15+15) 86
76(5)
1
2.2
2
1-chbrohexane
(30+15+15+15+15)
53(5)
2
2.2
2
81
3
1-bromohexane
(30+15+15+15) 89
78(5)
2.2
2
4
1-iodohexane
(30+10+10+10) 93
89(3)
2.2
2
5
1-iodoheptane

(30+10+10+10)
94
95(3)
2.2
2
1-bromooctane
(30+15+15+15) 91
73(5)
6
2.2
2
7
1, 4- dibromobutane 1
(30+15+15+15)
76(5)
2.2
81
1, 4-dnodobutane 1
(15+15+10+10) 91
89(3)
8
2.2
9
1, 6-dichlorohexane 1
(30+15+15+15+15)
56(5)
2.2
82
1, 6-dibromohexan 1
(30+15+10+10) 92

72(5)
10
2.2

1.1.2. ưng dụng[l]:

IL hiện có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như dung môi, điện hóa,
sinh hóa và vật lý. Ở đây, chúng ta sẽ đề cập chủ yếu đến ứng dụng của IL
trong hóa học.
❖ Điện hóa: IL được dùng làm chất điện phân trong các pin nhiên liệu
và pin mặt trời. Ngoài ra các pin Li - kim loại, các cảm biến cũng
có sự tham gia của IL.
❖ Sinh hóa: được dùng làm dung môi trong các phản ứng Heck, Suzuki
để tổng hợp một số chất trung gian dùng trong công nghiệp dược phẩm.
Trong ngành sinh học, IL còn tham gia với vai trò dung môi, đồng dung môi
hay hệ hai pha trong các phản ứng lên men (tạo ra các sản phẩm như acid amine, vitamin
hoặc thuốc kháng sinh) hoặc quá trình chuyển sinh khối (từ nguyên liệu ban đầu sẽ thu
được sản phẩm chỉ sau một giai đoạn).
❖ Vật lý: IL được dùng như dầu nhờn, là chất để trao đổi nhiệt.
❖ Dung môi: ứng dụng của IL trong lĩnh vực này vẫn còn đang được
mở rộng hơn nữa. Có thể chia thành hai loại: dung môi cho phản ứng hữu cơ (phản ứng
nucleophin và electrophin) và phản ứng được xúc tác bởi kim loại chuyển tiếp.
IL có thể là dung môi cho các phản ứng hydrogenation, hydroformylation,
epoxy hóa, polymer hóa gốc tự do, Friedel - Crafts, Diel -

Alder, Heck, Suzuki, Trist - Tsuji.
Rajender thực hiện phản ứng Suzuki giữa tác chất là 4 methylphenylboronic acid và bromobenzene, với xúc tác là PdCl2, dung môi là
butylimidazolium chloride, base KF. Hỗn hợp được cho vào lò vi sóng ở 240W trong
(30 + 10 +10 + 10) giây, sản phẩm được chiết bang ether và tinh chế bằng sắc ký cho
4 - methyl biphenyl với hiệu suất 80%. IL chứa xúc tác palladium và base sau đó được

tái sử dụng.[4]

12 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ PHAN ỨNG GHÉP ĐÔI:

Phản ứng tạo liên kết carbon-carbon của hợp chất thơm là một phương pháp
quan trọng hiện nay để tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp như dược phẩm. Những
phản ứng ghép đôi thông dụng nhất là Heck, Suzuki, Sonogashira và Stille, có lẽ hai
phản ứng quan trọng nhất là Heck và Suzuki.


Trang 3

ứng dụng chủ yếu là tổng hợp sản phẩm cho ngành hóa dược, thuốc trừ sâu,
thuốc nhuộm, màng uv cũng như trong lĩnh vực vật liệu kĩ thuật như những polyme
dẫn, dây dẫn tử, tinh thể lỏng.... ứng dụng của các phản ứng ghép đôi đi từ những sản
phẩm của quá trình tổng hợp chất tự nhiên phức tạp tới sản phẩm của ngành hóa học
đại phân tử và khoa học vật liệu, từ hóa chất tinh khiết cho tới ngành công nghệ dược
liệu.
1.2.1. Giói thiệu về phản ứng Suzuki:
Phản ứng tổng hợp Suzuki được xem là một trong những phương pháp được sử
dụng thường xuyên nhất cho sự hình thành liên kết C-C trong công nghiệp sản xuất hóa
chất và dược phẩm vì có độ chọn lọc cao. Đây là phản ứng ghép đôi giữa muối hữu cơ
boronate hoặc acid boronic hoặc ester với halide có sử dụng xúc tác Pd. Phản ứng này
đại diện cho phương pháp sử dụng rộng rãi và đa dụng cho việc tổng hợp biaryl. Những
hợp chất này rất quan trọng và nhiều ứng dụng trong dược phẩm, polyme, vật liệu cao
cấp, tinh thể lỏng và ligand.
Phản ứng Suzuki của phenylbonoric acid với aryl halide được trình bày bằng sơ
đồ 1.2 sau đây:
B(OH)2

X

Sơ đồ 1- 2: Phản ứng Suzuki giữa acid phenyl bonoric và arylhalide
Việc sử dụng các hợp chất hữu cơ boronate và những chất tương ứng trong
không khí hoặc nước, kết hợp với điều kiện phản ứng đơn giản để tạo thành những sản
phẩm không độc hại đã làm cho phản ứng ghép đôi Suzuki là công cụ hữu hiệu trong
việc tổng hợp hóa chất. Ngoài ra phản ứng Suzuki là phản ứng thân thiện với môi
trường, giá thành rẻ, sử dụng hóa chất không độc hại và điều kiện tiến hành thí nghiệm
đơn giản.
1.2.2. Cff chế phản ứng với xúc tác đồng thể:
Palladium dùng làm xúc tác ở dạng phức với nhiều ligand khác nhau. Trong đó
phối tử phosphine là xúc tác truyền thống với Palladium trong phản ứng Suzuki cho
hiệu quả cao nhất. Tuy nhiên, phosphine có nhược điểm là rất độc, đắt tiền.


Trang 4
Cơ chế phản ứng Suzuki với xúc tác Palladium được trình bày như sau:
Pd(II)

NaOH + Ar' - B(OH)2 - Ar' - B(OH>
Sơ đồ 1 - 3: Cơ chế phản ứng ghép đôi Suzuki Quá
trình sử dụng xúc tác palladium xảy ra qua các giai đoạn:
> Giai đoạn hoạt hóa xúc tác (catalyst formation).
> Giai đoạn cộng hợp oxi hóa (oxidative addition).
> Giai đoạn trao đổi kim loại (transmetatallation).
> Quá trình khử tách (reductive elimination).
Các chu trình xúc tác trên vẫn còn đang được các nhà khoa học tìm hiểu. Cơ
chế của từng giai đoạn vẫn chưa được giải thích rõ ràng.
1.2.3. Một số công trình nghiên cứu về sử dụng xúc tác đồng thể [5]:
Hầu hết những nghiên cứu đầu tiên về phản ứng Heck đều sử dụng xúc tác

Palladiun không ligand (trừ những ligand như phosphine), bao gồm cả phản ứng đầu
tiên được tìm ra bởi Heck và Mizoroki.
Sau đó Jeffery chỉ ra rằng xúc tác có nguồn gốc từ những ligand tự do trước
đó có thể làm bền hơn bằng hợp chất amoni bậc bốn, nghiên cứu này liên quan đến phản
ứng ghép đôi với sự hiện diện của TBAB dưới “điều kiện Jeffery”.
Gần đây, hệ thống xúc tác được sử dụng là nguồn Pd đơn giản (Pd(OAc)2,
PdCl2...) rất được thu hút vì giá thành rẻ. Xúc tác ligand tự do Pd như Pd(OAc)2 là một
hệ thống được nghiên cứu kỹ cho phản ứng ghép đôi, chúng cho hoạt tính mạnh dưới
nhiều điều kiện khác nhau bao gồm dung môi nước, chất lỏng ion và một số dung môi
khác cũng như kết hợp trong việc sử dụng vi sóng.
Từ bài báo cáo của Novak về phản ứng Suzuki không ligand của aryl iodide
và bromide dưới những điều kiện trung bình năm 1994, đến minh họa của Bumagin và
Bykov, hệ thống không ligand có thể hoạt hóa aryl chloride sử dụng natri
tetraphenylborat như một nguồn phenyl. Năm 2003, Bedford báo


Trang 5

cáo về việc sử dụng Pd(OAc)2 kết hợp với TBAB có thể hoạt hóa aryl chloride không
hoạt động.
Nhóm DMS sử dụng Pd tự do như một tiền xúc tác tốt cho phản ứng ghép
đôi Suzuki, Kumada và Negishi. Nó có thể là xúc tác hữu hiệu cho phản ứng Suzuki
của aryl chlorides với phenyl boronic acid với lượng xúc tác vi lượng, với sự hiện diện
của một lượng nhỏ nước trong hệ thống.
Zhang và cộng sự sử dụng Pd(OAc)2 trong hỗn hợp của polyethylene glycol)
(PEG) và nước như là dung môi hữu hiệu cho phản ứng Suzuki của aryl iodides hay
bromides với một số acid arene boronic. Li và cộng sự còn dùng Pd(OAc)2 kết hợp với
DABCO như một chất ổn định trong phản ứng Suzuki.
Zou và cộng sự cũng sử dụng chất lỏng ion là môi trường trung tính cho
Palladium không ligand (như PdCl2) kết hợp với toluene hay nước tạo thành một hệ hai

pha trong phản ứng ghép đôi Heck và Suzuki.
Dyson và cộng sự làm bền mẫu Palladium trong chất lỏng ion có cấu trúc
nitrile và sử dụng chúng trong phản ứng Suzuki và Still. Trong chất lỏng ion chứa nitrile,
chất lỏng ion có thể sử dụng chín lần cho kết quả tương tự nhau, tuy nhiên hoạt tính bị
giảm ít sau năm lần sử dụng. Lượng palladium bị mất đi khoảng từ 5ppm đến 30pmm
sau một lần dử dụng.
1.2.4. Sử dụng chất lỏng ion làm dung môi cho phản ứng Suzuki:
Một trong những nhược điểm chính của xúc tác đồng thể là vấn đề về dung
môi và tái sinh xúc tác. Hệ xúc tác hai pha lỏng lỏng được đề nghị để khắc phục nhược
điểm trên. Trong hệ hai pha, xúc tác sẽ tan trong một pha, tác chất/sản phẩm sẽ tan trong
pha còn lại. phản ứng có thể diễn ra trong một hoặc hai pha, hoặc tại bề mặt phân chia
pha. Trong hầu hết các trường hợp, xúc tác sẽ được tái sinh, tác chất/ sản phẩm sẽ được
chiết ra dễ dàng.[1]
Ví dụ về phản ứng Suzuki trong chất lỏng ion:
Palladium làm xúc tác cho phản ứng Suzuki trong chất lỏng ion
xung quanh nhiệt độ phòng[9]
Phản ứng đầu tiên được trình bày là của 4-bromotoluene và phenyl boronic
acid trong [BMIM][BF4] được thực hiện trong điều kiện phản ứng thông thường. Sản
phẩm 4-methyl biphenyl hình thành 30% sau 6h, sự phân hủy xúc tác xảy ra, biểu hiện
là các mẫu đen kết tủa. Phát minh xa hơn đã khám phá ra rằng, thay đổi điều kiện phản
ứng truyền thống có thể làm gia tăng hiệu suất của sản phẩm mong muốn, tăng cường
tỷ lệ phản ứng và ngăn ngừa sự kết tửa xúc tác. Điều kiện mới liên quan đến việc gia
nhiệt xúc tác với aryl halide trong dung [BMIM][BF4] ở 110°c, khuấy mạnh đến khi
dung dịch đồng nhất hoàn toàn. Dung dịch xúc tác được làm lạnh đến nhiệt độ xung
quanh nhiệt độ phòng và phản ứng bắt đầu xảy ra khi cho thêm boronic acid và dung
dịch Na2C03 lỏng. Với xúc tác Pd(Ph3)4, phản ứng đạt độ chuyển hóa 69% sau 10 phút
phản ứng mà không có sự kết tủa xúc tác.


B(0H)2

1.2 mol%Pd(PPh3)4
[bmim][BF4]
2 equiv, N^cc^ (aq)

R

lOmim, 110°c
R

Sơ đồ 1- 4: phản ứng Suzuki trung [bmim][BF4] với các a
STT
X
R
Hiệu suất
I
H
86 (95)
1

khác nhau

2
Br
H
93 (95)
3
Cl
H
1(1)

4
Br
CH3
69 (72)
1.2.5. Những ứng dụng của phản ứng Suzuki trong khoa hoc và đời sống:
I.2.5.I. Tổng họp một sổ họp chất trung gian phức tạp
Tầm quan trọng của phản ứng Suzuki là tổng hợp các biaryl bất đối xứng. Từ
khi phản ứng Suzuki được tìm ra, hàng loạt các phản ứng ghép đôi giữa aryl boronic
acid và aryl halogen đã được nghiên cứu trong sự hiện diện của một base và Pd(PPh3)4
làm xúc tác. Kết quả đi vào hai lĩnh vực lớn: biphenyl, bao gồm binaphthyl và phức
aren chrominum và các biaryl dị vòng.
Giới thiệu tổng hợp Biphenyl:
Điều kiện phản ứng được mô tả vào 1981 bởi Suzuki liên quan đến việc phản
ứng của acid boric với một aryl halogen với sự có mặt của base và Pd(0) là xúc tác
(Ligand là PPh3). Điều kiện này dùng để tổng hợp một so biphenyl với một vài nhóm
chức.

Sơ đồ 1- 5: Tổng hợp biphenyl với một vài nhóm chức
Năm 1997, Abell nghiên cứu khả năng phản ứng của diboronic acid, nó cho
terphenyl với hiệu suất cao. Những cấu trúc này được ứng dụng để tổng hợp tinh thể
lỏng hoạt động.
B(OH)2 'Ị
I

11^
¡(OH)2

i

,

Br.
Br
5mol %Pd(PPh3)4 \ _______ ________ ___________/
K2CO3

DME/Et0H/H20
°-

80 c 16h

/ \ /==\ /==\
65%

Sơ đồ 1- 6: Tổng hợp terphenyl
Biaryl thường bao gồm cấu trúc phức của sản phẩm thiên nhiên và hợp chất có
hoạt tính sinh học. Vì vậy, phản ứng Suzuki ứng dụng để tổng hợp những hợp chất này.
I.2.5.2. Tổng họp một số dược phẩm:


Trang 7

Gần đây khoa học trên thế giới đã có những bước tiến đáng kể trong lĩnh vực y
học. 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. Các sản phẩm này đòi hỏi quá trình tổng hợp
phức tạp và qua nhiều công đoạn. Phản ứng Suzuki là một trong những công đoạn để
tổng hợp những loại dược phẩm này.
Tỗng họp thuốc chữa bệnh sốt rét:
Mỗi năm trên thế giới có khoảng 300 đến 500 triệu người bị nhiễm bới kí sinh
trùng gây bệnh rốt rét (Plamodium). Một đến hai triệu người trong số họ bị chết trực tiếp
từ căn bệnh này.

Mặc dù có một vài loại thuốc điều trị bệnh sốt rét, tuy nhiên khả năng miễn dịch
của ký sinh trùng ngày càng tăng. Do đó, việc phát triển những loại thuốc mới có năng
lực điều trị và ngăn ngừa bệnh sốt rét là rất quan trọng. Bên cạnh những loại thuốc như:
chloroquine, halofantrine, mefloquine thì tác chất 7-Hindolo[2, 3-c]quinoline là một
dạng của hợp chất antiplasmodial được tổng hợp đang được quan tâm hang đầu trong
việc nghiên cứu tìm ra thuốc chữa bệnh sốt rét mới.
Phản ứng Suzuki được sử dụng để tạo nên bộ khung của 7-Hindolo[2, 3c]quinoline. Phản ứng Suzuki mang tính thương mại khi sử dụng 4- chloroquinoline kết
hợp với {2-[(2, 2-dimethyl propanol)- aminojphenyljboronic acid tạo thành 2, 2dimethyl-N-(2-quinoline-4- ylphenyl)propanamide với hiệu suất 96%.

Sơ đồ 1- 7: Tống hợp 7H-indolo [2, 3-c] quinoline với phản ứng Suzuki-nitrene
tẩn công vào phân tử

13. TỔNG HỢP HỮU cơ DƯỚI sự HỔ TRỢ CỦA VI SÓNG:

1.3.1. Giới thiệu về vi sóng:
Vi sóng là sự bức xạ điện từ có bước sóng từ lcm đến lm (0.3- 300GHz). Miền
giới hạn của năng lượng này là những phân tử quay mới bị tác động, mà không phải là
cả cấu trúc phân tử. Tần số 2.45GHz thường được ứng dụng trong công nghiệp, khoa
học và y học vì nó xuyên sâu và tương tác với vật liệu. Sự tương tác giữa sóng điện từ
và vật chất được xác định bởi hai thực thể vật lý là hằng số điện môi 8 và từ trường p'.
Thành phần điện năng của sự sự bức xạ điện từ gây ra nhiệt theo hai cơ chế chính: độ
phân cực và tính dẫn ion. 71


Trang 8

/w
Dipolar polarization

Ionic conduction

Hình 1~ 1: Cơ ché sự gia nhiệt vi sóng
Hốa học vi sống rất hứa hẹn vì những phản ứng xảy ra trong vài giờ, ngày, hay tuần với
cách gia nhiệt thông thường thì chỉ xảy ra trong vài phút hay giây khi sử dụng vỉ sóng.
Ngoài ra ưu điểm của nố là sử dụng dung môi không độc hạỉ hay không dùng dung môi.
Phản ứng hốa học sử dụng vỉ sống cho tiềm năng về hóa học xanh.[8]
1.3.2 Phản ứng Suzuki trong vi sóng[9]
Phản ứng Suzuki là phản ứng ghép đôi giữa halỉde hữu cơ và acid boronic hữu
cơ với xúc tác palladium, và là một trong những phản ứng quan trọng hình thanh2 liên
kết C-C. ứng dụng đầu tiên của vi sóng trong phản ứng Suzuki được trình bày vào năm
1996. Phenyl boronic acid phản ứng vói 4- bromotoluene cho sản phẩm vớỉ độ chuyển
hốa cao sau thời gian phản ứng là 3 phút dưới tia vi sóng.

MW 2.8min, 55W
Sơ đồ 1- 8: Phản ứng Suzuki trong điều kiện vi sóng Leadbeater và
Marco báo cáo về phản ứng Suzuki không lỉgand trong mồi trường nước. Chìa khóa
của phương pháp là sử dụng lượng tương đương tetrabutylammonỉum bromide
(TBAB) như pha truyền xúc tác. Vai trò của muối ammonium là hoạt hóa boronic acid
về dạng [R4N]+ArB(OH)3]\


Trang 9

2. GIẢI QUYẾT VẤN ĐÈ:
2.1 MUC TIÊU CÔNG TRÌNH:
Phản ứng ghép đôi carbon - carbon (cross-coupling reactions) xây dựng bộ
khung carbon từ những phân tử đơn giản nhờ vào các xúc tác kim loại chuyển tiếp, thực
hiện trong điều kiện hóa học xanh đã và đang thu hút sự quan tâm đặc biệt của cộng
đồng hóa học trong nhiều năm qua. Trong đó, các phản ứng ghép đôi carbon - carbon
Suzuki giữa các dẫn xuất alkyl halogen và phenyl boronic acid tạo ra những dẫn xuất

biaryl được xem là một trong những phản ứng quan trọng nhất. Xúc tác cho phản ứng
Suzuki là kim loại Pd được dùng dưới dạng có hoặc không có phối tử, độ chuyển hóa
của phản ứng đạt được thường rất cao. ứng dụng chủ yếu của các phản ứng ghép đôi là
tổng hợp sản phẩm cho ngành hóa dược, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, màng uv cũng như
lĩnh vực vật liệu kỹ thuật.
Hiện tại, dung môi đang là một vấn đề rất được các nhà hóa học quan tâm. Đặc
biệt là vấn đề tìm kiếm dung môi xanh để thay thế cho dung môi truyền thống dễ cháy
nổ. Một trong những dung môi xanh đang được quan tâm nghiên cứu là chất lỏng ion
(ionic liquid).
Chất lỏng ion có nhiều ưu điểm hơn dung môi thường là do tính không bay hơi
và ít độc hại. Xúc tác phức của kim loại chuyển tiếp có khả năng hòa tan tốt trong chất
lỏng ion, và hệ chất lỏng ion xúc tác sau khi phản ứng có thể thu hồi, tái sử dụng cho
lần tiếp theo.
Do đó, trong đề tài nghiên cứu này, những mục tiêu được đặt ra là:
a. Điều chế và xác định cấu trúc của chất lỏng ion l-hexyl-3- metylimidazolium
bromide bang IR, MS, NMR.
b. Thực hiện phản ứng Suzuki trong dung môi xanh là chất lỏng ion.
c. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Suzuki trong chất lỏng ion.
d. Khảo sát khả năng thu hồi, tái sử dụng của xúc tác và dung môi.


Trang 10

22 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
2.2.1 TỔNG HỢP CHẤT LỎNG ION 1 - HEXYL - 3 METHYLIMIDAZOLIUM BROMIDE:
2.2.1.1 Quy trình điều chế 1 - hexyl - 3 - methyl imidazolium bromide:

N N

+ C6H13Br ----------------------►

^

H,c

2.2.1.2Cách tiến hành
Hút 1 - methyl imidazole (20ml; 0.2521 mol) và 1 - bromohexane (40ml;
0.2655mol) cho vào bình cầu CO nhám một cổ. Hệ thống phản ứng như hình (giống như
tiến hành phản ứng Suzuki). Tiến hành thực hiện phản ứng ở 80W.Phản ứng được thực
hiện gián đoạn (15s+15s+5s+5s...). Tổng thời gian phản ứng là 3 phút.
Cho hỗn hợp phản ứng vào erlen, cho thêm khoảng 20ml ethyl acetate, khuấy
trong khoảng 20 phút, sau đó để lắng cho phân pha, chiết bỏ pha


Trang 11

acetate, thay dung môi ba lần. Lặp lại quy trình, nhưng thay ethyl actate bằng diethyl
ether.
Cô quay IL thu được ở nhiệt độ 40°c, tốc độ quay 5, thời gian cô khoảng 20
phút. Sau đó tính lượng IL thu được và hiệu suất phản ứng.
2.2.1.3 Xác định cấu trúc IL:
Cấu trúc của IL được xác định bằng các phương pháp phân tích hóa
lý sau:
Phổ hồng ngoại IR:
Phân tích trên máy model Vector 22, đo tại viện công nghệ hóa học thành
phố Hồ Chí Minh
Phỗ cộng hưởng từ hạt nhân H1NMR và C13NMR
Phân tích trên máy model AV500 (Avance 500), hãng Bruker, đo tại viện
Công Nghệ Hóa học Hà Nội. Các thông số của máy nằm ở phía bên phải của phổ.
Phổ khối lượng MS:

Phân tích trên máy LC-MSD-Trap-SL, hãng Agilent, đo tại Viện Công Nghệ
Hóa học Hà Nội. Các thông số chạy của máy như sau:
Dung môi: MeOH: H20
Detector: DAD 254
Cột sắc ký: Zorbax 08:150 X 3.0 mm
Tốc độ chạy: lml/phút
Thời gian chạy: 35 phút
Nguồn ion: ESI mod
Khí: nhiệt độ 350°c, tốc độ 5 lít/phút, áp suất 50psi


Trang 12

2.2.2 PHẢN ỨNG SUZUKI:
B(0H)2

X
Pd

2.2.2.1 Quy trình thực hiện phản ứng Suzuki:

Sơ đồ 2- 2: Quy trình phản ứng Suzuki


Trang 13

2.2.2.2 Cách tiến hành:

Phản ứng Suzuki được thực hiện như sau:
Các thông số ban đầu:

s Dung môi: l-hexyl-3-methylimidazole: 10ml ✓ Xúc
tác:Pd(OAc)2 s Chất nội chuẩn: dodecane 0.24 mi v' Base:
triethyl amin 0.9ml
s Tác chất: phenyl boronic acid (0.39g) + iodobenzene (0.24ml) Cách
tiến hành:
s Hút 50ml IL + 0.121g Pd(OAc)2—>khuấy—>dung dịch 1 s Hút 10ml
dung dịch 1 cho vào bình cầu cổ nhám + 0.24ml dodecane + 0.24ml C6H5I. Gia nhiệt
với MW ở 650W trong vòng 1-2 phút. Lấy to. Hút 0.2 ml dung dịch phản ứng cho vào
trong ống nghiệm cố chứa sẵn 3ml diethyl ether.
S Tiếp tục cho vào bình phản ứng 0.9ml (Et)3N + 0.39 C6H5B(OH)2. Hòa
tan hoàn toàn tác chất ở 650W rồi tiến hành phản ứng ở 800W.
s Sau 30s lấy mẫu một lần, thời gian phản ứng 3 phút.
Trích ly mẫu:
s Hòa trộn kỹ hỗn hợp trong pha ether, sau đó cho thêm 3ml soda 5%,
ưích ly bằng ống nhỏ giọt thủy tinh trong khoảng 10 phút.
v' Hút lấy pha ether cho vào ống nghiệm chứa sẵn Na2S04 làm khan nước
và tách dung dịch qua mẫu khác, đem trữ lạnh và xác định thành phần bằng phưomg
pháp sắc ký GC.
Thay đểỉ các yếu tế khảo sát còn lạỉ: s Base: khảo sát ba loại base
K3PO4, Na2C03 và Et3N. s Hàm lượng xúc tác: khảo sát ba hàm lượng xúc tác
3%mol, 5%mol và 7%mol.
S Xúc tác: khảo sát hai loại xúc tác là PdCl2 và Pd(OAc)2.


Trang 14

■S Tác chất: khảo sát 5 loại tác chất C6H5I, CH3C6H4I, COCH3C6H4I, C6H5C1
và C6H5Br.

2.2.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Độ CHUYỂN HÓA TÁC CHẤT

VÀ PHƯƠNG PHÁP KIEM CHỨNG SẢN PHẨM:
2.2.3.1 Phương pháp xác định độ chuyển hoá tác chất bằng sắc ký khí có sử dụng
chất nội chuẩn:
Sử dụng chất nội chuẩn là dodecane (nhiệt độ bay hơi 216°C). Độ chuyển
hóa của C6H5-I được tính dựa trên tỉ lệ diện tích peak C6H5-I và diện tích peak nội chuẩn
tại thời điểm lấy mẫu so với thời điểm ban đầu.
Sc6HỈ!
(t)
U
C6H5I

%x =

s
u

^noi-chuan

noi-chuan

.100%

'C6H5I
'noi-chuan
Trong đó:
%x là phần trăm độ chuyển hóa
SC6H5I, Snoi_chuan: diện tích peak của C6H5I và chất nội chuẩn (dodecane).
t0: thời điểm ban đầu chưa phản ứng.
t: thời điểm phân tích
Mẩu được phân tích trên máy sắc kí Shimadzu GC 17S-Ver.3 tại bộ môn Kỹ

Thuật Hữu Cơ, Khoa Kỹ Thuật Hóa Học, Đại Học Bách Khoa Tp.HCM.
Chương trình nhiệt độ:
20u/ph
30°/ph
60°C(2 phút) —►180°C(2 phút) —300°C(2phút)
2.2.3.2 Xác định và kiểm chứng sản phẩm bằng phương pháp GC-MS:
Sản phẩm được định danh và kiểm chứng bằng phương pháp sắc ký khối phổ
GC-MS trên máy MS 5792HP và máy GC 5890HP tại trung tâm phân tích công nghệ
cao Hoàn Vũ, thành phố Hồ Chí Minh.
Hòa tan mẫu trong dung môi Acetone. Sau đó tiêm vào máy 1 pL
mẫu
*** Điều kiện đo sắc ky khí:
- Cột: Rxi 5 MS(30 m X 0.25 mm X 0.5 pm)
Chương trình nhiệt:
60°C (2 phút) -y(10°c/phút)
300°C(2 phút) )

2.2.4 THU HỒI VÀ TÁI sử DUNG xúc TAC VA DUNG MÔI:
•

Xúc tác sau khi phản ứng trong IL, được thu hồi và rửa nhiều lần bằng ethyl
acetate, diethyl ether. Mỗi lần sử dụng khoảng 20ml dung môi, khuấy từ trong khoảng 1
giờ. Các tác chất như iodobenzene, triethyl amin và chất nội chuẩn dodecane sẽ tan trong
dung môi này, còn tác chất phenyl boronic acid sẽ tan một phần.
Dung môi thu hồi sẽ được đem đi cô quay để loại dung môi ethyl acetate và
diethyl ether. Dung môi này sẽ được tái sử dụng lại trong phản ứng với điều kiện tương
tự như dung môi và xúc tác mới. So sánh độ chuyển hóa


Trang 15

tác chất giữa trường hợp đã qua sử dụng với trường hợp dùng dung dịch gốc để
đánh giá khả năng tái sinh xúc tác.
Dung môi sau
phản ứng

Chiết bỏ phần trên

Chiết bỏ phần trên
5x20ml

Cô quay

Sơ đồ 2- 3: Quy trình thu hồi xúc tác và dung môi

23.1 GIAI ĐOẠN ĐIỀU CHẾ CHẤT LỎNG ION:
2.3.1.1 Điều chế IL:
Phản ứng giữa l-methylimidazole và n-hexyl bromide theo phương trình
phản ứng sau đây:

/=\
N r

C6H13Br

^

H3C

Lượng tác chất ban đầu: 0.2521 mol 1- methylimidazole 0.2665mol 1 bromohexane. Khối lượng sản phẩm thu được: 52.54g (0.2123mol). Vậy, hiệu suất phản
ứng là:

0 2123
H=
Jd00% = 84.23%
0.2521


Trang 16

Hiệu suất phản ứng là khá cao, xấp xỉ kết quả so với một số nghiên cứu đã
được công bố trước đây. Ví dụ theo nghiên cứu của tác giả Rajender, khi thực hiện phản
ứng điều chế IL l-hexyl-3-methylimidazole bromide cho hiệu suất 89%.[4]
2.3.1.2XÚC định cấu trúc IL bằng các phưong pháp phân tíchhoá lý:

Hình 2-1: Chắt lỏng ion 1 -hexyl-3-methylimidazole bromỉde
❖ Phổ hồng ngoại IR:
Một số mũi đặc trưng trong phổ IR:
N-CH3: 2820-2780cm-l
C-N: amine thơm, tan: 1360-1310cm-l
❖ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR
Bảng 2-1; Phổ 1H NMR (500MHz, DMSO)
SH
ÔH
H, CH3 (6)
0.807
H, N-CH2 (1)
4.195
H, CH2 (3,4,5)
1.22
H, N-CH=C (9)
7.789

H, CH2 (2)
1 76
H, N-CH=C (8)
7.883
H, N-CH3 (1 ’)
3.879
H, N-CH=N (7)
9.406
Bảng 2- 2: Phổ 13C NI VỈR (500MHz, DMSO)
ỗc
ôc
CH3 (6)
13.704
N-CH3 (1’)
35.719
CH2 (5)
21.767
N-CH2 (1)
48.614
CH2 (4)
25.029
N-CH=C (9)
121.161
CH2 (3)
29.303
N-CH=C (8)
123.421
CH2 (2)
30.446
N-CH=N (7)

137 435
❖ Phổ khối lượng MS
MS (ESI): m/z (%) 167.1 (100) [M-Br]+
Kết quả phân tích phổ cho thấy, hợp chất phân tích chính là hợp chất

Lt KHĨẩlẤT cyẤC ÍÉU1 Tó ẢNH HƯỞNG LÊN DỘ '
CHUYỂN HÓA CỦA PHẢN ỨNG:

l,n

Các yếu tố cố định cho tất cả phản ứng:
✓ Tác chất C6H5B(OH)2 :0.395g, 3.166mmol S
Chất nội chuẩn dodecane 0.24ml, 1.054mmol


Trang 17

2.3.2.1Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố hàm lượng xúc tác lên độ chuyển
hoá của phản ứng:
Các yếu tố cố định:
v' Tác chất C6H5-I :0.24ml, 2.1528mmol •S Base Et3N (tỉ lệ mol so với
C6H5-I=3:1) :0.9ml, 6.092mmol ❖ Khảo sát độ chuyển hóa phản ứng với 3
hàm lưọrng xúc tác PdCl2 khác nhau:
S 3%mol xúc tác: 0.0115g, 0.0646mmol ■S
5%mol xúc tác: 0.0195g, 0.1076mmol S
7%mol xúc tác: 0.0268g, 0.1507mmol
Bảng 2- 3: Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác lên độ chuyển hóa phản ứng
Thời gian (s)

0

30
90
3% mol xúc tác

%Si
%sc
Si/Sc
Độ chuyển hóa (%)

7778065
2880847
2.70
0.00

SI
sc
SI/SC
Độ chuyển hóa (%)

7778065
2880847
2.70

Si
Sc
Si/Sc
Độ chuyến hóa (%)

0.00

6113728 4790593
2542006 2557277
2.41
1.87
10.92
30.62
5% mo xúc tác
963679
2848258
829318
2579561
1.17
1.10
56.67
59.10
7 % mol xúc tác

120
8402649
4166297
2.02
25.30

150

180

2275136
3744754

0.61
77.50

3440583
4204786
0.25
90.74

1149560 506865
2695887 16146420
0.43
0.03
84.21
98.84

0
10764280
0.00
100.00

13380346 16244345 6045749
26714
3395207 41537449 13602682 3478470
3.94
0.39
0.44
0.01
90.08
88.72
99.81

0.00

0
7159306
0.00
100.00

-

-


Trang 18

chất
120

ữ

30

60

30

120

150 ISO 210

thoi gLin, I>.}

ĐỒ thị 2-2: So sảnh độ chuyển hóa của phản ứng với các hàm lượng xúc tác
PdCỈ2 khác nhau


Trang 19

Khi hàm lượng xúc tác càng tăng thì tốc độ phản ứng diễn ra càng nhanh.
Trong trường hợp này, khi tăng hàm lượng xúc tác từ 3%mol lên 5%mol, 7%mol độ
chuyển hóa của phản ứng tăng nhanh.
Với hàm lượng 3%mol xúc tác, tốc độ phản ứng chậm và chưa đạt được độ
chuyển hóa hoàn toàn ở thời điểm 210s (chỉ đạt 90.74%). Tuy nhiên, khi so sánh hai
hàm lượng 5%mol và 7%mol xúc tác, trong vòng 90s đầu tốc độ phản ứng khi sử dụng
hàm lượng 7%mol cao hơn hẵn so với khi sử dụng hàm lượng 5%mol. Nhưng sau đó thì
độ chuyển hóa khác nhau không đáng kể. Thời điểm 120s, 7%mol đạt được độ chuyển
hóa hoàn toàn, 5%mol đạt độ chuyển hóa 98.84% nhưng đạt được độ chuyển hóa hoàn
toàn ở thời điểm ngay sau đó (150s).
Khi xem xét kết quả nghiên cứu, người ta thường xem xét đến yếu tố TON,
nghĩa là số mol tác chất/mol xúc tác và chỉ số TOF, nghĩa là mol/mol/một đơn vị thời
gian. Chỉ số TON và TOF càng lớn thì hàm lượng xúc tác càng được sử dụng. Các chỉ
số TON và TOF ở thời điểm 120 giây theo kết quả thí nghiệm thu được được trình bày
ở bảng sau:
Bảng 2- 4: Chỉ số TON và TOF ở thời điểm 120s khi sử dụng hàm lượng
xúc tác khác nhau
Hàm lượng (%)
3%
5%
7%
Độ chuyến hóa (%)
25.30
98.84

100
TON (mol/mol)
8.431
19.77
14.28
TOF (mol/mol/s)
0.07
0.1647 0.1645
Dựa vào bảng kết quả trên ta thấy, hàm lượng xúc tác 5%mol được
chọn để khảo sát các yếu tố tiếp theo vì đạt được cả hai yếu tổ là TON và TOF.
Kết quả trên phù hợp với nghiên cứu của nhóm tác giả Hau-to Wong khi sử
dụng hàm lượng xúc tác là 5%mol cho TON là lớn nhất khi sử dụng một số xúc tác đồng
thể trong các dung môi khác nhau, trong đó có IL.[10]
Kết quả nghiên cứu trên hoàn toàn phù hợp với những nghiên cứu trước đây,
khi sử dụng chất lỏng ion làm dung môi cho các phản ứng ghép đôi, hàm lượng xúc tác
thường được sử dụng từ l-10%mol.
2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố base lên độ chuyển ho á phản ứng:
Phản ứng ghép đôi Suzuki không thể xảy ra nếu không có sự hiện diện của
base. Các loại base sử dụng cho phản ứng Suzuki thường được công bố là: Et3N, Na2C03,
K3P04, NaOAc, KF, ...[7]
❖ Cố định các yếu tố:
v' Tác chất C6H5 - 1:0.24ml, 2.1528mmol
■S Xúc tác PdCl2 hàm lượng 5%mol :0.0192g
✓ Tỷ lệ base : C6H5I = 3:1
❖ Khảo sát độ chuyển hóa phản ứng vói 3 loại base (nbase=6.56mmol)
ỳ Et3N :0.9ml
✓ Na2C03 :0.6846g
✓ K3P04 :1.7256g

Trang 20
Bảng 2- 5: Ảnh hirỏrng của base lên độ chuyến hóa của phản ứng
Thời gian (s)
SI
sc
SI/SC
Độ chuyến hóa (%)
SI
sc
SI/SC
Độ chuyến hóa (%)
SI
sc
SI/SC
Độ chuyển hóa (%)

0
7778065
2880847
2.70
0

30
base Et3N

60

90

120

150

963679 2848258 1149560
506865
829318 2579561 2695887 16146420
1.17
0.42
0.031
1.10
56.66
59.10
84.20
98.83

0
10764280

base K3PO4
7778065 1250041 3550836 1144486
2880847 295742 2266635 688977
2.70
4.23
1.57
1.66
41.98
38.47
0.00
base Na2C03
7778065 3284635

2504909
2880847 1584198
1115256

796005
976152
0.82
69.80

907287
1742954
0.52
80.72

2.4E+07
8525030

2844008
2646172

2.81

1.07
60.19

-

-

-

2.70
0

2.07
23.21

-

2.25
16.81

0
100

-

Đồ thị 2- 3:Ẩnh hưởng của yếu tể base ỉên độ chuyển hóa của phản ứng


Trang 21

120

'Ll

TJ

thói Rianisp

ĐỒ thị 2- 4: so sánh độ chuyển hóa của phản ứng với các base khác nhau
Kết quả khảo sát base cho thấy, nhìn chung, độ chuyển hóa của phản ứng
khi thay đổi base giảm dần theo thứ tự Et3N > K3PO4 > Na2C03. Đối với Et3N, phản ứng
diễn ra rất nhanh, sau 30s độ chuyển hốa của iodobenzene là 56.66%, đạt 98.83% sau
120s, và đạt độ chuyển hóa hoàn toàn ở 150s.
Khi sử dụng Na2C03 làm base cho phản ứng, độ chuyển hóa đạt được là rất
thấp (chỉ đạt 60.19% sau 180s), với base K3P04, tuy phản ứng diễn ra nhanh hơn, nhưng
độ chuyển hốa vẫn còn thấp (chỉ đạt được 80.72% sau 180s).
Dựa vào kết quả thu được, tri ethyl amine đưực chọn để tiến hành khảo sát
các yếu tố tiếp theo.
Kết quả khảo sát trên hoàn toàn phù hợp với một số nghiên cứu đã được
công bố trước đây, khỉ thực hiện phản ứng ghép đôi trong dung môi là chất lỏng ỉon thì
base được sử dụng nhiều là những base lỏng, trong đó có
Et3N. 1
........................
2.32.3Khảo sát ảnh hưởng của loại xúc tác lên độ chuyển hoá của phản ứng:
❖ Cố định các yếu tố:
s Tac chất C6H5-1:0.24ml, 2.1528mmol s Base Et3N
0.9ml, 6.56mmol ^ Tỷlệ xúc tác 5% mol (so với tác
chất C6H5-I)
❖ Khảo sát hai loại xúc tác *
PdCl2 :0.0196g
s Pd(OAc)2 :0.0241g


Trang 22

Bảng 2- 6: Ảnh hưởng của xúc tác lên đậ chuyển hóa của phản ứng
Thời gian (s)
SI

sc
SI/SC
Độ chuyển hóa (%)
SI
sc
SI/SC
Độ chuyến hóa (%)

0
7778065
2880847
2.70
0

30 60
xúc tác PdCl2
963679 2848258
829318 2579561
1.17
1.10
56.66
59.10

90

120

150

1149560

506865
2695887 16146420
0.42
0.03
84.20
98.83

0
10764280

xúc tác Pd(OAc)2
9275809 2188161 893897
475041
2027654 1526678 1487472 17084754
4.57
1.43
0.60
0.028
99.39
0
68.66
86.86

0
7609713
0
100

Đồ thị 2- 5: Khảo sát độ chuyển hóa của phản ứng với cấc loại xúc tác khác
nhau

uo
10
0
so
60

ềũ

20
o lũ 5Ữ 90

1.20

150 ISO 210

0
ĐỒ thị 2- 6: So sánh độ chuyển hóa của phản ứng vớc loại xức tấc khác nhau Kết quả
thí nghiệm cho thấy, độ chuyển hóa phản ứng khi dùng xúc tác Pd(OAc)2 luồn cao
hơn PdCl2. Tại thời điểm 30 giây, độ chuyển hóa của phản ứng giảm dần theo thứ tự
Pd(OAc)2 (với độ chuyển hóa 68.66%) > PdCl2

0
100
-

-

-