Title TONG HOP HUU CO.pdf ✅

73 Chương 2B Tổng hợp nhóm chức Quá trình tổng hợp hữu cơ thường gồm hai phần chính, đó là tổng hợp khung sườn carbon của phân tử và đưa các nhóm chức hóa học tương ứng vào khung sườn ấy. Ở chương trước chúng ta đã khảo sát một số phương pháp hay dùng để xây dựng sườn carbon, còn chương này sẽ hướng chủ yếu vào các phản ứng hóa học tạo thành nhóm chức. 1. Tổng hợp alcohol Alcohol là nhóm chức cực kì quan trọng trong tổng hợp hữu cơ. Không chỉ vì rất nhiều hợp chất quan trọng có trong tự nhiên và trong dược phẩm có mang nhóm chức này mà còn bởi nó có thể được tổng hợp từ rất nhiều nhóm chức khác và cũng dễ dàng tham gia vào nhiều sự chuyển hóa tiếp theo. Nói cách khác, alcohol chính là trung tâm của các phản ứng chuyển hóa nhóm chức. 1) Các phản ứng khử Các dẫn xuất acid (trừ amide và nitrile) đều dễ bị khử bởi chất khử mạnh LiAlH4 tạo thành alcohol. Acid anhydride, acyl chloride có thể bị khử bởi tác nhân khử hóa yếu hơn, ví dụ như NaBH4. Ester còn có thể bị khử hóa bởi Na/EtOH (phản ứng khử Bouveaut – Blanc):
74 Acid tuy rất khó bị khử bởi các tác nhân trên nhưng cũng có thể khử trực tiếp acid về alcohol bởi borane (phản ứng khử hóa trực tiếp bằng LiAlH4 có hiệu suất rất kém). Aldehyde và ketone có thể bị khử hóa dễ dàng bởi LiAlH4 để tạo ra alcohol bậc 1 và 2 tương ứng, tuy nhiên phản ứng xảy ra quá mãnh liệt và khó kiểm soát nên để tiến hành phản ứng một cách êm dịu hơn và có độ chọn lọc cao hơn thì NaBH4 được ưu tiên sử dụng hơn. Epoxide cũng dễ bị chuyển thành alcohol bởi các tác nhân khử này. Một phản ứng khử khác rất được ưa chuộng trong các phòng thí nghiệm để chuyển hóa hợp chất carbonyl thành alcohol chính là sự khử hóa Meervain – Ponndorf – Verley (phản ứng nghịch được gọi là sự oxid hóa Oppenhauer) như sau: Phản ứng đi qua trạng thái chuyển tiếp vòng như sau:
75 Phản ứng xảy ra rất chọn lọc và có tính đặc thù lập thể cao, tạo ra một đồng phân đối quang ưu thế hơn hẳn đồng phân khác. Mặt khác, nó chỉ xảy ra với nhóm carbonyl có khả năng phản ứng cao nhất. 2) Các phản ứng thủy phân Phản ứng thường có hiệu suất cao trong môi trường kiềm, hoặc khi có ion Ag+ (với dẫn xuất halide). Ether cũng có thể chuyển thành alcohol khi đun nóng với HI. Nếu không kiểm soát được phản ứng này thì có thể thu được cả RI và R’I. Để phản ứng diễn ra êm dị hơn và không tạo thành sản phẩm phụ là dẫn xuất halide thì có thể sử dụng các xúc tác acid Lewis như BBr3, cách này đặc biệt hiệu quả nếu chất đầu ở dạng ArOR. 3) Các phản ứng của hợp chất cơ kim Hợp chất cơ kim dễ dàng phản ứng với epoxide, ester, acid anhydride, acyl halide và hợp chất carbonyl để tạo thành alcohol. Tuy nhiên nếu sử dụng hợp chất Grignard có gốc R cồng kềnh sẽ có khả năng xảy ra phản ứng khử theo cơ chế: Trong trường hợp nếu gốc carbonyl trở nên cồng kềnh thì phản ứng của các hợp chất cơ kim cũng chủ yếu xảy ra theo hướng khử hydride; một số trường hợp đặc biệt như (t-Bu)2CO hoàn toàn không có phản ứng với cơ Mg, nhưng với RLi lại tạo ra alcohol bậc 3 với
76 hiệu suất cao. Đây là phương pháp đặc biệt hữu hiệu để có thể tổng hợp được alcohol có gốc R đặc biệt cồng kềnh. Phản ứng với epoxide thường cho hiệu suất tốt với RLi, nhưng sự deproton hóa dẫn đến chuyển vị nhiều khi lại là một vấn đề khó giải quyết. Lý do ở đây được cho là tính acid của Mg(II) như ở ví dụ sau đây: Bên cạnh đó hợp chất cơ kim có thể bị oxid hóa bởi oxygen không khí tạo thành alcohol: 4) Các phản ứng cộng Alcohol có thể được điều chế từ alkene bằng phản ứng cộng, thường là phản ứng cộng nước với xúc tác acid. Phản ứng đi qua giai đoạn tạo thành carbocation trung gian nên thường xảy ra chuyển vị tạo thành các sản phẩm không mong muốn. Vì thế để phản ứng xảy ra một cách êm dịu và tránh tạo ra sản phẩm chuyển vị thì hỗn hợp Hg(OAc)2 / NaBH4 đã được sử dụng. Phản ứng xảy ra theo quy tắc Markovnikov. Cho đến nay vai trò của NaBH4 vẫn chưa được làm sáng tỏ.