Tổng hợp dẫn xuất pyrano[3,2-C]quinoline dùng xúc tác điều chế từ L-proline và acid p-toluenesulfonic
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(3):1275-1283
Bài nghiên cứu
Open Access Full Text Article
Tổng hợp dẫn xuất pyrano[3,2-c]quinoline dùng xúc tác điều chế
từ L-proline và acid p-toluenesulfonic
Nguyễn Hữu Tài, Phạm Đức Dũng*
TÓM TẮT
Bài báo nghiên cứu điều chế chất lỏng ion thế hệ mới (Deep eutectic solvent, DES) từ L-proline và
acid p-toluenesulfonic. Hợp chất DES này mang một tâm bất đối xứng trong cấu trúc do aminoacid
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
ban đầu có một tâm bất đối xứng. Sau đó, chất lỏng ion này được nghiên cứu sử dụng xúc tác phản
ứng tổng hợp một số dẫn xuất pyrano[3,2-c]quinoline. Các điều kiện ảnh hướng đến phản ứng và
tỉ lệ tạo thành hai sản phẩm được nghiên cứu khảo sát. Kết quả khảo sát phản ứng cho thấy các
dung môi phân cực phi proton cho hiệu suất phản ứng tốt hơn và điều kiện thực hiện phản ứng
tốt nhất là: nhiệt độ: 50 oC, thời gian 2 h, lượng xúc tác DES 35% mol. Kết quả khảo sát tỉ lệ hai
đồng phân sản phẩm thu được cho thấy phản ứng luôn tạo thành hỗn hợp hai xuyên lập thể
phân, trong đó sản phẩm trans tạo thành với lượng thừa xuyên lập thể phân ở mức trung bình
(xấp xỉ 40% cho cả 4 dẫn xuất) so với sản phẩm cis. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu khả năng
tái sử dụng xúc tác cũng cho thấy xúc tác điều chế có khả năng tài sử dụng tốt với hoạt tính thay
đổi không đáng kể sau các lần sử dụng. Khi thay benzaldehyde và aniline thành các dẫn xuất của
benzaldehyde và aniline mang nhóm thế đẩy điện tử (-CH3) thì hiệu suất tổng hợp các dẫn xuất
pyrano[3,2-c]quinoline giảm nhẹ, đặc biệt khi benzaldehyde mang nhóm thể rút điện tử mạnh (-F)
thì hiệu suất tổng hợp pyrano[3,2-c]quinoline lại giảm nhiều.
Từ khoá: deep eutectic solvent, L-proline, pyrano[3, 2-c]quinoline, aza-Diels-Alder
chế từ phản ứng aza-Diels-Alder giữa imine (điều
GIỚI THIỆU
Chất lỏng ion là những chất cấu tạo bởi những ion có
nhiệt độ nóng chảy nhỏ hơn 100 C. Chất lỏng ion
có những tính chất vật lý đặc trưng như không cháy,
chế từ benzaldehyde và aniline) và 3,4-dihydro-2H-
o
sử dụng các xúc tác acid Lewis khác nhau được thực
không bay hơi, bền trong môi trường nước và không
hiện để tổng hợp các dẫn xuất pyranoquinoline như
Trường Đại học Sư Phạm ành phố Hồ
Chí Minh, Việt Nam
khí. Vì vậy, chúng được ứng dụng rộng rãi làm dung
môi eutectic sâu (Deep Eutectic Solvent, DES) là loại
chất lỏng ion thế hệ mới có nhiều ứng dụng tiềm năng.
DES được điều chế từ hai hay ba thành phần kết hợp
với nhau bởi liên kết hydrogen, những hợp chất này
có nhiều ưu điểm so với chất lỏng ion truyền thống là
trình điều chế DES cũng thân thiện với môi trường
và có hiệu quả nguyên tử cao do không cần sử dụng
dung môi trong quá trình điều chế và không tạo ra sản
cấu thành bởi nhóm chức acid (-COOH) và nhóm
chức amino (-NH2) với một tâm bất đối xứng thường
được sử dụng để điều chế DES do có giá thành thấp và
không độc hại. Nhiều phản ứng đã sử dụng L-proline
làm xúc tác hoặc làm ligand xúc tác bất đối xứng phản
BF3.OEt2 10, LaCl3 11, InCl3 12, LiClO4 13, ZrCl4
,
I2 15. Sau này nhiều nghiên cứu ứng dụng xúc tác acid
khác trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất pyranoquino-
này có những nhược điểm như đắt tiền, không thể tái
sử dụng. Bên cạnh đó, các xúc tác acid Lewis này cũng
ít có sự chọn lọc lập thể khi được áp dụng do không
tồn tại những tâm bất đối xứng trong cơ cấu trong khi
phản ứng tổng hợp pyranoquinoline luôn tạo thành 2
Liên hệ
Phạm Đức Dũng, Trường Đại học Sư Phạm
Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Email: dungpd@hcmue.edu.vn
Lịch sử
• Ngày nhận: 05-01-2021
• Ngày chấp nhận: 02-05-2021
• Ngày đăng: 11-05-2021
DOI : 10.32508/stdjns.v5i3.1008
Trong bài báo này, chúng tôi thực hiện tổng hợp dẫn
xuất pyrano[3,2-c]quinoline dựa trên phản ứng đa
thành phần một giai đoạn giữa aldehyde thơm, 3,4-
dihydro-2H-pyran và aniline thơm dùng xúc tác DES
điều chế từ L-proline và acid p-toluenesulfonic. Sau
đó, chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của tâm bất đối
xứng trên xúc tác đến tỉ lệ tạo thành của hai sản phẩm
xuyên lập thể phân.
Bản quyền
© ĐHQG Tp.HCM. Đây là bài báo công bố
mở được phát hành theo các điều khoản của
the Creative Commons Attribution 4.0
International license.
Các dẫn xuất pyranoquinoline sở hữu những hoạt
tính sinh học quan trọng như chống dị ứng, kháng
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Trích dẫn bài báo này: Tài N H, Dũng P D. Tổng hợp dẫn xuất pyrano[3,2-c]quinoline dùng xúc tác
điều chế từ L-proline và acid p-toluenesulfonic . Sci. Tech. Dev. J. - Nat. Sci.; 5(3):1275-1283.
1275
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(3):1275-1283
6a Chất lỏng màu vàng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
δH 1,33-1,87 (m, 4H); 2,11-2,13 (m, 1H); 3,74 (dt, J =
2,5 Hz, J = 11,5 Hz, 1H); 4,12 (m, 1H); 4,40 (d, J = 2,5
Hz, 1H); 4,74 (d, J = 10,5 Hz, 1H); 6,53 (dd, J = 1,0 Hz,
J = 8,0 Hz, 1H); 6,73 (t, J = 7,5 Hz, 1H); 7,10 (dt, J = 1,5
Vật liệu
L-proline (99%) (HiMedia). acid p-toluenesulfonic
monohydrate (98,5%) (Sigma-Aldrich),
ben-
zaldehyde (99%), 4-methylbenzaldehyde (97%),
4-fluorobenzaldehyde (98%), aniline (99%), 4-
methylaniline (99%) (Sigma-Aldrich). Silica gel
230–400 (HiMedia). TLC (silica gel 60 F254) (Merck),
ethyl acetate, hexane, CH2Cl2 (Trung Quốc). Tất cả
hóa chất đều được sử dụng mà không cần tinh chế
lại.
Hz, J = 7,0 Hz, 1H); 7,25 (dd; J = 1,5 Hz, J = 7,5 Hz,
13
1H); 7,32-7,45 (m, 5H) ppm.
C-NMR (125 MHz,
CDCl3) δC 22,0; 24,1; 38,8; 54,9; 68,6; 74,5; 114,3;
117,6; 120,8; 127,8; 127,9; 128,6; 129,3; 130,9; 142,2;
144,5 ppm.
5b Chất rắn màu trắng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
δH 1,13-1,57 (m, 4H); 2,14-2,17 (m, 1H); 2,39 (s, 3H);
3,45 (dt, J = 2,0 Hz, J = 11,5 Hz, 1H); 3,58-3,61 (m,
1H); 3,86 (s, 1H); 4,67 (d, J = 2,5 Hz, 1H); 5,34 (d, J
= 5,5 Hz, 1H); 6,61 (dd, J = 1,0 Hz, J = 8,0 Hz, 1H);
6,80 (dt, J = 1,0 Hz, J = 7,5 Hz, 1H); 7,10 (dt, J = 1,0
Hz, J = 8,0 Hz, 1H); 7,21 (d, J = 8,0 Hz, 2H); 7,32 (d,
Thiết bị
Phản ứng được thực hiện trên máy khuấy từ điều
nhiệt IKA-RET. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt
nhân được thực hiện trên máy Bruker Avance II 500
MHz. Phương pháp đo phổ hồng ngoại (IR) được
thực hiện trên máy Perkin Elmer. Phương pháp phân
tích nhiệt (TGA) được thực hiện trên máy Setaram
Labsys Evo.
J = 8,0 Hz, 2H); 7,45 (td, J = 1,0 Hz, J = 7,5 Hz, 1H)
13
ppm.
C-NMR (125 MHz, CDCl3) δC 18,0; 21,1;
25,4; 39,0; 59,1; 60,6; 72,8; 114,3; 118,2; 119,9; 126,7;
127,6; 128,0; 129,0; 137,1; 138,1; 145,2 ppm.
Quy trình điều chế xúc tác
6b Chất lỏng màu vàng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
δH 1,31-1,88 (m, 4H); 2,07-2,10 (m, 1H); 2,38 (s, 3H);
3,73 (dt, J = 2,5 Hz, J = 11,5 Hz, 1H); 4,09-4,12 (m,
1H); 4,40 (d, J = 2,5 Hz, 1H); 4,70 (d, J = 11,0 Hz,
1H); 6,53 (d, J = 8,0 Hz, 1H); 6,70 (t, J = 7,5 Hz, 1H);
7,08 (dt, J = 1,5 Hz, J = 8,0 Hz, 1H); 7,18 (d, J = 8,0
L-proline (5 mmol, 0,575 g) và PTSA.H2O (5 mmol,
0,950 g) được thêm vào bình cầu 50 mL. Hỗn hợp
được đun tại 80oC đến khi thu được dung dịch đồng
nhất (thời gian đun là 1 h). Sản phẩm sau đó được bảo
.
Hz, 2H); 7,22 (dd, J = 1,0 Hz, J = 7,5 Hz, 1H); 7,32 (d,
Quy trình tổng hợp dẫn xuất pyrano[3,2-
c]quinoline
13
J= 8,0 Hz, 2H) ppm.
C-NMR (125 MHz, CDCl3)
δC 21,1; 22,0; 24,1; 38,8; 54,5; 68,6; 74,6; 114,1; 117,4;
120,7; 127,7; 129,3; 129,4; 130,9; 137,5; 139,2; 144,7
ppm.
Trong bình cầu 50 mL thêm vào benzaldehyde (1,5
mmol, 0,159 g), aniline (1,0 mmol, 0,093 g), 3,4-
dihyro-2H-pyran (DHP) (1,0 mmol, 0,084 g), xúc tác
(0,348 mmol, 0,100 g) và 1 mL CH3CN. Hỗn hợp
được đun tại nhiệt độ 50 oC trong 3 h. Sau khi phản
ứng kết thúc, 1 mL nước và 5 mL CH2Cl2 được thêm
vào, chiết thu hồi lớp nước chứa xúc tác. Lớp hữu cơ
được làm khan bằng Na2SO4, bay hơi dung môi dưới
áp suất thấp thu được hỗn hợp sản phẩm thô. Sắc kí
cột sản phẩm thô bằng hệ dung môi (hexane:ethyl ac-
etate = 95:5, v/v) thu được sản phẩm tinh khiết.
5c Chất rắn màu trắng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
δH 1,31-1,60 (m, 4H); 2,16-2,20 (m, 1H); 2,30 (s, 3H);
3,45 (dt, J = 2,0 Hz, J = 11,5 Hz, 1H); 3,60 (m, 1H);
3,77 (s, 1H); 4,66 (d, J = 2,0 Hz, 1H); 5,32 (d, J = 5,5
Hz, 1H); 6,55 (d, J = 8,0 Hz, 1H); 6,93 (dd, J = 1,5 Hz,
J = 8,0 Hz, 1H); 7,27 (s, 1H); 7,29-7,33 (m, 1H); 7,37-
13
7,44 (m, 4H) ppm.
C-NMR (125 MHz, CDCl3)
δC 18,0; 20,6; 25,4; 29,0; 39,1; 59,5; 60,7; 72,8; 114,5;
119,9; 126,8; 127,4; 127,8; 128,3; 128,7; 141,3; 142,8
ppm.
Xác định cấu trúc sản phẩm
6c Chất lỏng màu vàng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
δH 1,31-1,84 (m, 4H); 2,11-2,13 (m, 1H); 2,25 (s, 3H);
3,72 (dt, J = 2,0 Hz, J = 11,5 Hz, 1H); 4,09-4,12 (m,
1H); 4,37 (d, J = 2,5 Hz, 1H); 4,71 (d, J = 10,5 Hz,
1H); 6,47 (d, J = 8,0 Hz, 1H); 6,91 (dd, J = 1,5 Hz, J
= 8,0 Hz, 1H); 7,06 (s, 1H); 7,32-7,44 (m, 5H) ppm.
5a Chất rắn màu trắng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
δH 1,06-1,35 (m, 4H); 1,97-2,01 (m, 1H); 3,21-3,26
(m, 1H); 3,47 (m, 1H); 4,62 (d, J = 2,5 Hz, 1H); 5,21
(d; J = 5,5 Hz, 1H); 5,91 (s, 1H); 6,61 (dt, J = 1,0 Hz,
J = 7,5 Hz, 1H); 6,69 (dd, J = 1,0 Hz, J = 8,5 Hz, 1H);
6,96 (dt, J = 0,5 Hz, J = 7,0 Hz, 1H); 7,16 (d, J = 7,5
13
C-NMR (125 MHz, CDCl3) δC 20,3; 22,0; 24,1;
Hz, 1H); 7,26 (t, J = 7,5 Hz, 1H); 7,35-7,41 (m, 4H)
39,0; 55,0; 68,6; 74,6; 114,4; 120,9; 125,8; 126,5; 126,9;
127,8; 128,6; 130,1; 131,1; 142,2 ppm.
13
ppm.
C-NMR (125 MHz, CDCl3) δC 18,3; 25,4;
38,6; 58,3; 60,1; 72,3; 115,0; 117,1; 119,2; 126,9; 127,3; 5d Chất rắn màu trắng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
127,4; 127,9; 128,4; 141,8; 146,5 ppm.
δH 1,27-1,59 (m, 4H); 2,12-2,16 (m, 1H); 2,27 (s, 3H);
1276
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(3):1275-1283
3,39-3,46 (dt, J = 2,5 Hz, J = 11,5 Hz, 1H); 3,56-3,61 imine 3 và DHP hình thành hỗn hợp hai sản phẩm cis
(m, 1H); 3,80 (s, 1H); 4,64 (d, J = 2,5 Hz, 1H); 5,32 (d, (5a) và trans (6a) tương ứng với quá trình đóng vòng
phân biệt dựa trên hằng số ghép spin tương ứng của
H4a và H5 trong dữ liệu phổ 1H NMR, sản phẩm 5a
có J4a,5 = 5,5 Hz trong khi sản phẩm 6a có J4a,5 = 10,5
J = 5,5 Hz, 1H); 6,67 (dd, J = 1,0 Hz, J = 8,0 Hz, 1H);
6,81 (dt, J = 1,0 Hz, J = 7,5 Hz, 1H); 7,05-7,19 (m,
13
3H); 7,35-7,43 (m, 3H) ppm.
C-NMR (125 MHz,
CDCl3) δC 17,9; 20,7; 25,4; 29,1; 39,2; 58,9; 60,7; 72,7;
114,6; 115,1 (J = 21,0 Hz); 119,9; 127,8; 128,4 (J = 8,0
Hz); 128,8; 137,0 (J = 3,0 Hz); 142,7; 162,1 (J = 243,0
Hz) ppm.
.
Yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp PQ được
nghiên cứu đầu tiên là dung môi sử dụng. Điều kiện
thực hiện phản ứng khi khảo sát các dung môi sử dụng
là: 1:2:4=1,5:1:1 (mmol), lượng xúc tác sử dụng 0,1 g
(35% mol so với aniline), CH3CN (1 mL), nhiệt độ
cho thấy khi không sử dụng dung môi thì hiệu suất
trộn phản ứng khó khăn (trung gian 3 sau khi sinh ra
ở trạng thái rắn). Các dung môi phân cực phi proton
do sự dung môi hoá làm giảm hoạt tính của DHP và
trung gian 3. Bên cạnh đó, phản ứng tổng hợp PQ khi
sử dụng xúc tác L-proline không tạo thành sản phẩm
thấp khi sử dụng xúc tác acid p-toluenesulfonic (thí
dung môi CH3CN). Kết quả này chứng minh vai trò
nổi bật của xúc tác DES đã điều chế khi kết hợp L-
proline và acid p-toluenesulfonic. Khi DES được điều
chế từ L-proline và acid p-toluenesulfonic thì hai hợp
linh động của proton lúc này so với sử dụng trực tiếp
acid p-toluenesulfonic giảm nhiều, vì vậy hiệu suất
phản ứng được cải thiện đáng kể. Ngoài ra, khảo sát tỉ
lệ của các sản phẩm cho thấy trans là sản phẩm chính
so với cis (lượng thừa xuyên lập thể phân là 63% khi
sử dụng dung môi CH3CN). Kết quả này trái ngược
với sự tạo thành sản phẩm của phản ứng đóng vòng
aza-Diels-Alder là sản phẩm đóng vòng theo hướng
endo (sản phẩm cis) sẽ là sản phẩm chính. Kết quả
này có thể do tâm bất đối xứng của L-proline trong
xúc tác đã ảnh hưởng đến hướng tiếp xúc giữa imine
và DHP.
6d Chất lỏng màu vàng. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3)
δH 1,30-1,82 (m, 4H); 2,02-2,08 (m, 1H); 2,29 (s, 3H);
3,70 (dt, J = 2,5 Hz, J = 11,5 Hz, 1H); 4,06-4,13 (m,
1H); 4,40 (d, J = 2,5 Hz); 4,70 (d, J = 11,0 Hz, 1H); 6,59
(d, J = 8,0 Hz, 1H); 6,77 (t, J = 7,5 Hz, 1H); 7,05-7,13
(m, 3H); 7,27 (dd, J = 1,5 Hz, J = 7,5 Hz, 1H); 7,35-
7,45 (m, 2H) ppm. 13 C-NMR (125 MHz, CDCl3) δC
20,4; 21,9; 24,1; 39,1; 54,4; 68,7; 74,5; 114,6; 115,5 (J
= 21,0 Hz); 128,8; 129,5 (J = 8,0 Hz); 130,2; 130,9;
131,1; 163,4 (J = 244,0 Hz) ppm.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Phân tích tính chất của xúc tác
Xúc tác DES điều chế từ L-proline và acid para-
toluenesulfonic được nghiên cứu xác định tính chất
hoá lí dựa trên phương pháp phổ hồng ngoại (IR) và
mẫu xúc tác cho thấy có hai sự dịch chuyển số
sóng so với chất ban đầu là L-proline và acid para-
toluenesulfonic. Đầu tiên là tín hiệu SO2OH của xúc
tác tại 1151 cm−1 so với 1181 cm−1 của acid para-
toluenesulfonic, kết quả sự chuyển dịch đỏ này là
do sự hình thành liên kết hydrogen giữa acid para-
C=O tại 1729 cm−1 của xúc tác so với 1608 cm−1 của
L-proline, kết quả sự chuyển dịch xanh này do quá
trình tạo liên kết hydrogen của xúc tác phá vỡ liên kết
300oC. Phổ TGA xuất hiện sự phân huỷ nhiệt đầu tiên
tại nhiệt độ khoảng 300oC tương ứng với sự phân huỷ
toluenesulfonic tại nhiệt độ khoảng 480oC.
Sau khi khảo sát các dung môi sử dụng khác nhau,
acetonitrile được sử dụng trong khảo sát các yếu tố
ảnh hưởng khác đến phản ứng tổng hợp PQ do ace-
tonitrile có lượng thừa tạo thành sản phẩm trans và
hiệu suất thu được cao hơn so với 1,4-dioxane (thí
Ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng
Phản ứng tổng hợp dẫn xuất pyrano[3,2-c]quinoline
(PQ) được thực hiện giữa ba thành phần là benzalde-
hyde, aniline và 3,4-dihydro-2H-pyran trong một giai
hỗn hợp benzaldehyde, aniline và DHP được thêm
vào xúc tác thì hợp chất trung gian 3 hình thành ngay
Đầu tiên nhiệt độ thực hiện phản ứng được thay đổi,
kết quả cho thấy nhiệt độ phản ứng tốt nhất là 50 oC,
tức thì (khoảng 5 phút là hết aniline). Sau đó, phản tỉ lệ tạo thành sản phẩm cis-trans không bị ảnh hưởng
ứng đóng vòng aza-Diels-Alder xảy ra giữa trung gian bởi nhiệt độ phản ứng (thí nghiệm 1-3, Bảng 2). ời
1277
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(3):1275-1283
Bảng 1: Khảo sát dung môi sử dụng
Stt
1
Dung môi
-
5a (mg)
28
6a (mg)
72
%eea
44
63
42
80
71
65
67
-
Hiệu suất (%)b
38
65
60
45
34
50
41
-
2
CH3CN
1,4-Dioxane
H2O
32
141
112
108
77
3
46
4
12
5
DMSO
Ethanol
CH3CNc
CH3CNd
13
6
23
109
90
7
18
8
-
-
a Enantiomeric excess = (trans-cis/[trans+cis]x100)
b Hiệu suất cô lập
d
Sử dụng acid p-toluenesulfonic xúc tác, dung môi CH3CN
c Sử dụng L-proline xúc tác, dung môi CH3CN
Bảng 2: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp PQ
Stt
Nhiệt độ
(oC)
ời gian
Lượng
xúc tác
(% mol)
1:2:4
(mmol)
5a (mg)
6a (mg)
%eea
Hiệu suất
(%)b
(h)
3
3
3
1
2
4
5
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
40
50
60
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
35
35
35
35
35
35
35
-
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1,5:1:1
1:1:1
22
32
20
20
23
41
8
100
141
144
140
171
125
90
64
63
76
75
76
51
84
0
46
65
62
60
73
63
37
0
2
3
4
5
6
7
8
-
-
9
10
20
50
35
35
35
35
35
52
44
44
46
14
21
63
57
80
21
56
41
40
82
76
43
46
50
75
56
58
60
65
83
80
10
11
12
13
14
15
16
156
105
108
145
152
157
156
2:1:1
1,5:1,5:1
1,5:1:2
1,5:1:2,5
a Enantiomeric excess = (trans-cis/[trans+cis]x100)
b Hiệu suất cô lập
1279
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(3):1275-1283
Hình 3: Sơ đồ phản ứng điều chế dẫn xuất pyrano[3,2-c]quinoline
Hình 4: Cơ chế hình thành hai sản phẩm cis và trans
gian thực hiện phản ứng tốt nhất là 2 h, tăng thêm đến hiệu suất tạo thành PQ do phản ứng hình thành
thời gian thực hiện thì hiệu suất phản ứng giảm (thí
chức amine trong cấu trúc, vì vậy khi đun nóng tại
nhiệt độ cao và trong thời gian dài sẽ dẫn đến biến đổi
sản phẩm. Phản ứng tổng hợp PQ không xảy ra khi
xúc tác tốt nhất cho phản ứng là 20% và 35% mol (so
với aniline), tuy nhiên khi sử dụng lượng xúc tác 35%
mol thì sản phẩm trans tạo thành với tỉ lệ nhiều hơn
so với sử dụng lượng xúc tác 20% mol (thí nghiệm
tâm bất đối xứng đến sự chọn lọc tạo thành sản phẩm
trans. Lượng aldehyde sử dụng dư không ảnh hưởng
trung gian imine xảy ra và hoàn thành rất nhanh (thí
thay đổi không đáng kể nhưng khi tăng thêm DHP thì
do sự dịch chuyển cân bằng phản ứng. Tuy nhiên,
khi sử dụng dư DHP thì sự chọn lọc tạo thành sản
phẩm trans giảm. Vậy điều kiện thực hiện phản ứng
tốt nhất: Nhiệt độ 50 oC, thời gian phản ứng là 2 h,
1:2:4=1,5:1:2 (mmol), lượng xúc tác sử dụng là 35%
mol (so với aniline).
1280
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(3):1275-1283
Bảng 3: Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác
Số lần sử dụng
Khối lượng sản phẩm Khối lượng sản phẩm %eea
Hiệu suất (%)b
cis (mg)
trans (mg)
1
2
3
4
63
157
43
42
40
40
83
80
79
76
61
151
62
147
60
141
a Enantiomeric excess = (trans-cis/[trans+cis]x100); b Hiệu suất cô lập
Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Xúc tác sau khi sử dụng được thu hồi, rửa lại bằng
CH2Cl2, tiến hành bay hơi nước dưới áp suất thấp thu
được xúc tác thu hồi. Sau đó xúc tác này được làm
khô và bảo quản trong bình hút ẩm trước khi sử dụng
trực tiếp cho các lần phản ứng tiếp theo. Điều kiện
phản ứng tốt nhất đã xác định ở trên được sử dụng
cho quá trình khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc
không đáng kể sau các lần tái sử dụng. Kết quả này cho
thấy sự nổi trội của xúc tác đã điều chế so với những
xúc tác khác.
DES: Deep eutectic solvent
PQ: pyrano[3,2-c]quinoline
DHP: 3,4-Dihydro-2H-pyran
PTSA: acid p-toluenesulfonic
XUNG ĐỘT LỢI ÍCH
Nhóm tác giả cam kết không mâu thuẫn quyền lợi và
nghĩa vụ của các thành viên
ĐÓNG GÓP CỦA TÁC GIẢ
Tác giả Nguyễn Hữu Tài chịu trách nhiệm tổng hợp
xúc tác DES, khảo sát điều kiện thực hiện phản ứng và
tổng hợp một số dẫn xuất. Tác giả Phạm Đức Dũng
chịu trách nhiệm kiểm tra các số liệu thu được và xác
định cấu trúc các sản phẩm tổng hợp.
Tổng hợp một số dẫn xuất PQ khác
Sử dụng điều kiện phản ứng tốt nhất đã xác định
ở trên, benzaldehyde và aniline được thay thế bằng
những dẫn xuất mang các nhóm thế khác nhau nhằm
thấy khi gắn các nhóm có hiệu ứng đẩy điện tử (-
CH3) vào vòng benzene của aldehyde hay aniline đều
làm giảm hiệu suất tạo thành sản phẩm PQ. Đặc biệt
khi gắn nhóm rút điện tử (-F) vào vòng benzene của
benzaldehyde thì hiệu suất tổng hợp PQ lại thấp hơn
so với khi sử dụng benzaldehyde. Ngoài ra, các dẫn
xuất của benzaldehyde và của aniline đều cho tỉ lệ tạo
thành sản phẩm cis và trans xấp xỉ nhau.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hallett JP, Welton T. Room-Temperature Ionic Liquids: Sol-
vents for Synthesis and Catalysis, Chem. Rev. 2011;111:3508–
2. Abbott AP, et al. Double layer effects on metal nucle-
ation in deep eutectic solvents, Phys. Chem. Chem. Phys.
3. Liu P, Hao JW, Mo LP, Zhang ZH. Recent advances in the ap-
plication of deep eutectic solvents as sustainable media as
well as catalysts in organic reactions, RSC Adv. 2015;5:48675–
KẾT LUẬN
4. Alcaide B, Almendros P, Luna A, Torres MR.
Proline-
Bài báo đã điều chế xúc tác DES từ L-proline và acid
p-toluenesulfonic. Xúc tác này sử dụng hiệu quả trên
phản ứng tổng hợp dẫn xuất PQ với các dung môi
phân cực phi proton như CH3CN và 1,4-dioxane, tuy
nhiên dung môi CH3CN có sự chọn lọc đối phân cao
hơn 1,4-dioxane. Khi tổng hợp một số dẫn xuất PQ
khác bằng cách thay đổi các dẫn xuất của benzalde-
hyde và dẫn xuất của aniline thì hiệu suất phản ứng
thu được cũng đạt kết quả tốt. Đặc biệt kết quả khảo
sát tỉ lệ sản phẩm thu được cho thấy đồng phân trans
là sản phẩm chính so với đồng phân cis khi sử dụng
xúc tác DES đã điều chế . Ngoài ra, xúc tác sử dụng
cũng có khả năng thu hồi và tái sử dụng tốt khi hoạt
tính giảm không đáng kể sau mỗi lần sử dụng.
catalyzed diastereoselective direct aldol reaction between
4-oxoazetidine-2-carbaldehydes and ketones, J. Org. Chem.
5. Rasalkar MS, Potdar MK, Mohile SS, Salunkhe MM.
An
ionicliquidinfluencedl-prolinecatalysedasymmetric Michael
addition of ketones to nitrostyrene, J. Mol. Catal. A-Chem.
6. List B, Pojarliev P, Biller WT, Martin HJ.
The proline-
catalyzed direct asymmetric three-component Mannich reac-
tion: scope, optimization, and application to the highly enan-
tioselective synthesis of 1,2-amino alcohols, J. Am. Chem. Soc.
1281
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(3):1275-1283
Hình 5: Tổng hợp một số dẫn xuất PQ
7. Yadav JS, Kumar SP, Kondaji G, Rao RS, Nagaiah K. A novel L-
proline catalyzed Biginelli reaction: one-pot synthesis of 3,4-
dihydropyrimidin-2 (1H)-ones under Solvent-Free Conditions,
8. Johnson JV, et al. Roth, B. 2,4-Diamino-5-benzylpyrimidines
and analogs as antibacterial agents. 12. 1,2-
Dihydroquinolylmethyl analogs with high activity and
specificity for bacterial dihydrofolate reductase. J. Med.
15. Min X, Yue-dong L. Molecular Iodine-Catalyzed Imino-Diels-
Alder Reactions: Efficient One-Pot Synthesis of Pyrano[3,2-
c]quinolines. Synlett. 2005;15:2357–2361. Available from:
16. Nagaiah K, Sreenu D, et al. Phosphomolybdic acid-catalyzed
efficient one-pot three-component aza-Diels-Alder reactions
under solvent-free conditions: afacile synthesis of trans-fused
pyrano- and furanotetrahydroquinolines. Tetrahedron Lett.
9. Boger DL, Weinreb SM. Hetero-Diels−Alder Methodology in
17. Xing X, Wu J, et al.
Acid-mediated three-component
Organic Synthesis; Academic Press: San Diego. 1987;2 and 9.
aza-Diels-Alder reactions of 2-aminophenols under con-
trolled microwave heating for synthesis of highly functional-
ized tetrahydroquinolines. Tetrahedron. 2006;62:1200–1206.
18. Hao L, Wang M, Shan W, Deng C, Ren W, Shi Z, Lü H. L-
proline-based deep eutectic solvents (DESs) for deep catalytic
oxidative desulfurization (ODS) of diesel. J. Hazard Mater.
19. Xu J, et al. On the Exceptionally High Loading of L-Proline on
Multi-Wall Carbon Nanotubes, Catalysts. 2020;10:1246–1256.
20. Dhanapal R, et al. Synthesis of pyranoquinolines via imino
Diels-Alder reaction: Comparision of antibacterial efficacy of
chirally separated individual diastereomers. Indian J. Chem.
2014;53B:193–199.
10. Kametani T, Takeda H, et al.
Synthesis of Quinoline
Derivatives by [4+2] Cycloaddition Reaction, Synth. Commun.
11. Ma Y, Qian C, et al. Lanthanide Chloride Catalyzed Imino
Diels−Alder Reaction. One-Pot Synthesis of Pyrano[3,2-c]-
and Furo[3,2-c]quinolines, J. Org. Chem. 1999;64:6462–6467.
12. Babu G, Perumal PT. Convenient synthesis of pyrano[3,2-
c]quinolines and indeno[2,1-c] quinolines by imino
Diels−Alder reactions, Tetrahedron Lett. 1998;39:3225–
13. Yadav JS, Subba BV, Srinivas R, et al. Lithium Perchlo-
rate/Diethylether Catalyzed Aza-Diels−Alder Reaction: An
Expeditious Synthesis of Pyrano, Indeno Quinolines and
Phenanthridines. Synlett. 2001;41:240–242. Available from:
21. Nagarapu L, et al. Tin (II) chloride catalyzed synthesis of pyra-
noquinolines, phenanthridinone and phenanthridine deriva-
14. Mahesh M, et al. Imino Diels-Alder Reactions: Efficient Syn-
thesisofPyranoandFuroquinolinesCatalyzedbyZrCl4. Synth.
1282
Science & Technology Development Journal – Natural Sciences, 5(3):1275-1283
Research Article
Open Access Full Text Article
Synthesis of pyrano[3,2-c]quinoline derivatives using catalyst
prepared from L-proline and p-toluenesulfonic acid
Nguyen Huu Tai, Pham Duc Dung*
ABSTRACT
This research prepared new generation of ionic liquid (Deep eutectic solvent, DES) from L-proline
and p-toluenesulfonic acid. The ionic liquid has an asymmetric center in its structure because the
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
original amino acid has an asymmetric center. Subsequently, the ionic liquid was studied catalytic
activity in reactions of quinoline[3,2-c]pyrano derivatives synthesis. Conditions affecting the reac-
tion and rate of the two products were also investigated. The results of the reaction conditions
showed that aprotic polar solvents gave better yields and the best reaction conditions were: tem-
perature: 50oC, time: 2 h, catalytic amount: 35% mol . The ratios of two product isomers showed
that the reaction always forms a mixture of two diastereomers and the trans products were synthe-
sized with moderate enantiomeric excess (40% for four derivatives) compared with the cis products.
In addition, the results on catalytic reuse also showed that the catalyst had good usability without
significant decreasing activity. When benzaldehyde and aniline were changed with their derivates
bearing donating electron group (-CH3), the reaction yields slightly decrease. However, benzalde-
hyde bearing withdrawing electron group (-F) gave moderate yield.
Key words: deep eutectic solvent, L-proline, pyrano[3, 2-c]quinoline, aza-Diels-Alder
Ho Chi Minh City University of
Education, Vietnam
Correspondence
Pham Duc Dung, Ho Chi Minh City
University of Education, Vietnam
Email: dungpd@hcmue.edu.vn
History
• Received: 05-01-2021
• Accepted: 02-05-2021
• Published: 11-05-2021
DOI : 10.32508/stdjns.v5i3.1008
Copyright
© VNU-HCM Press. This is an open-
access article distributed under the
terms of the Creative Commons
Attribution 4.0 International license.
Cite this article : Tai N H, Dung P D. Synthesis of pyrano[3,2-c]quinoline derivatives using catalyst
prepared from L-proline and p-toluenesulfonic acid. Sci. Tech. Dev. J. - Nat. Sci.; 5(3):1275-1283.
1283
9 trang
18/04/2022
1140
Bạn đang xem tài liệu "Tổng hợp dẫn xuất pyrano[3,2-C]quinoline dùng xúc tác điều chế từ L-proline và acid p-toluenesulfonic", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tong_hop_dan_xuat_pyrano32_cquinoline_dung_xuc_tac_dieu_che.pdf
