5-คลอโรวาเลอริล คลอไรด์(ลิงค์:HTTPS://www.Bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/5-chlorovaleryl-chloride-CAS-1575-61-7.html) เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีกรดคาร์บอกซิลิกและหมู่ฮาโลเจนในโครงสร้าง สารประกอบนี้สามารถสังเคราะห์ได้หลายวิธี วิธีการเหล่านี้บางส่วนอธิบายไว้ด้านล่าง:
1. คลอรีนของกรดเพนตะคลอโรอะซิติก:
กรดเพนทาคลอโรอะซิติกเตรียมได้โดยการเติมกรดไฮโดรคลอริกส่วนเกินที่อุณหภูมิห้อง สามารถทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:
(1.) เตรียมน้ำยา:
กรดเพนตะคลอโรอะซีติก ฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์ น้ำปราศจากไอออน หรือสารดูดความชื้น
(2.) เตรียมส่วนผสมของปฏิกิริยา:
ในขวดที่ทำปฏิกิริยาแบบแห้ง ให้เติมกรดเพนตะคลอโรอะซีติกและฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์ลงในน้ำปราศจากไอออนหรือสารดูดความชื้น ในขณะที่กวนและทำให้วัสดุทำปฏิกิริยาเย็นลงจนต่ำกว่า 0 องศา
(3.) เติม 5-คลอโรวาเลอริล คลอไรด์:
ค่อยๆ เติม {{0}}Chlorovaleryl chloride ลงในส่วนผสมของปฏิกิริยาในขณะที่รักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 0 องศา หลังจากเติมเสร็จแล้ว ส่วนผสมของปฏิกิริยาจะเปลี่ยนเป็นสีขาวขุ่น
(4.) สำหรับปฏิกิริยาเพิ่มเติม:
รักษาส่วนผสมของปฏิกิริยาให้ต่ำกว่า 0 องศา และกวนต่อไปเป็นเวลา 30 นาที จากนั้นเติมน้ำปราศจากไอออนหรือสารดูดความชื้นจำนวนหนึ่งเพื่อทำให้ส่วนผสมของปฏิกิริยาเปลี่ยนเป็นสีเหลืองอ่อน
(5.) ผลิตภัณฑ์แยก:
ส่วนผสมของปฏิกิริยาถูกนำไปกลั่นด้วยสุญญากาศเพื่อแยกผลิตภัณฑ์ ซึ่งในขั้นต้นได้รับ 5-ผลิตภัณฑ์คลอโรวาเลอริลคลอไรด์
(6.) ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์:
{{0}}ผลิตภัณฑ์คลอโรวาเลอริลคลอไรด์ที่ได้รับข้างต้นสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้โดยการตกผลึกซ้ำในไดเมทิลคาร์บอเนตที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศา จากนั้นสามารถรับคลอโรวาเลอริลคลอไรด์บริสุทธิ์ได้โดยการกรองและทำให้แห้ง
ควรสังเกตว่าในขั้นตอนของวิธีการคลอรีน สารตั้งต้นและส่วนผสมของปฏิกิริยาจำเป็นต้องเก็บไว้ภายใต้สภาวะที่แห้งและอุณหภูมิต่ำเพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาและการทำให้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์จะประสบความสำเร็จ นอกจากนี้ ฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์ในระหว่างปฏิกิริยาต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาเคมีที่เป็นอันตราย
2. กรดคาร์บอกซิลิกและฮาโลจิเนชันของ 5-กรดคลอโรเพนทาโนอิก:
5-กรดคลอโรเพนทาโนอิกทำปฏิกิริยากับกรดฟอสฟอรัสไตรคลอไรด์เพื่อผลิต 5-กรดคลอโรเพนทาโนอิกคลอไรด์ จากนั้นจะทำปฏิกิริยากับเมอร์แคปโตเอทานอลเพื่อสร้างเมอร์แคปโตเอสเทอร์ ซึ่งจากนั้นสามารถแปรรูปเป็นฮาโลแอซิดได้ กรดคาร์บอกซิลิกและปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันและขั้นตอนอย่างละเอียด
(1.) ปฏิกิริยากรดคาร์บอกซิลิกของ 5-คลอโรวาเลอรีล คลอไรด์
ประการแรก ปฏิกิริยากรดคาร์บอกซิลิกของ 5-คลอโรวาเลอรีล คลอไรด์ จำเป็นต้องใช้อะซีโตน-HCl
ขั้นตอนที่ 1: เติม 5-Chlorovaleryl chloride และ acetone ลงในขวดแก้วก้นกลมแห้ง 2 ใบแยกกัน
ขั้นตอนที่ 2: ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ถูกสูบเข้าไปในขวดก้นกลมและทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 2 ชั่วโมง
ขั้นตอนที่ 3: ถ่ายโอนส่วนผสมของปฏิกิริยาไปยังช่องทางแยกและสกัดผลิตภัณฑ์ด้วยอีเทอร์
ขั้นตอนที่ 4: เติมสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง น้ำ และ NaOH เข้มข้นทีละตัว และสุดท้าย ชั้นอีเทอร์จะถูกทำให้แห้งด้วยกรดแอนไฮดรัสโซเดียมซัลฟิวริก จากนั้นกลั่นเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย 5-คลอโรวาเลอริลคลอไรด์
(2.) ปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของ 5-คลอโรวาเลอริล คลอไรด์
ฮาโลจิเนชันของ 5-คลอโรวาเลอริลคลอไรด์นั้นดำเนินการโดยฟอสฟอรัสคลอไรด์
ขั้นตอนที่ 1: ใส่ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์และฟอสฟอรัสคลอไรด์ลงในขวดปฏิกิริยา แล้วใส่แท่งแก้วเพื่อคน
ขั้นตอนที่ 2: เติม N,N-diethylformamide (DMF) ตามน้ำหนักของฟอสฟอรัสคลอไรด์ แล้วผสมและกวนต่อไป
ขั้นตอนที่ 3: เติม N,N-diethylformamide ต่อไป คนให้เข้ากัน และควบคุมอุณหภูมิไม่ให้เกิน 35 องศา
ขั้นตอนที่ 4: หลังจากทำปฏิกิริยาเสร็จแล้ว ให้เจือจางผลิตภัณฑ์ด้วยน้ำ
ขั้นตอนที่ 5: เติมโซเดียมไฮดรอกไซด์จำนวนเล็กน้อย และสกัดสารอินทรีย์ตอนบนด้วยอีเทอร์
ขั้นตอนที่ 6: ทำให้ชั้นอีเทอร์แห้งด้วยกรดโซเดียมซัลฟิวริกปราศจากน้ำ และทำการกลั่นเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย 5-Chlorovaleryl chloride
สรุป:
ข้างต้นเป็นขั้นตอนของกรดคาร์บอกซิลิกและปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์ ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในเคมีอินทรีย์ จากปฏิกิริยาเหล่านี้ สารประกอบอินทรีย์จำนวนหนึ่งสามารถถูกสังเคราะห์ขึ้นได้ ซึ่งเป็นวิธีการและวิธีการที่สำคัญสำหรับการวิจัยเคมีอินทรีย์
|
|
|
3. คาร์บอนิลเลชั่นและฮาโลจิเนชันของอะซิโตน:
ก่อนอื่น เราต้องเข้าใจกระบวนการคาร์โบนิเลชั่นของอะซิโตน กระบวนการนี้ใช้เพื่อเปลี่ยนพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนที่อยู่ตรงกลางของอะซีโตนให้เป็นกลุ่มคาร์บอนิล ดังนั้น ในระหว่างการทำคาร์บอนิลเลชัน โครงสร้างโมเลกุลของอะซิโตนจะเปลี่ยนไป สมการปฏิกิริยาของกระบวนการนี้เป็นดังนี้:
ช3คสช3บวก H2O บวก Hบวก→ ช3คสช2โอ้2 บวก
พูดง่ายๆ ก็คือ เมื่ออะซิโตนสัมผัสกับสภาวะที่เป็นกรด มันจะสูญเสียไฮดรอกซิลไอออนและแทนที่ด้วยไฮโดรเจนไอออน เป็นผลให้ระดับของ carbonylation ของอะซิโตนจะเพิ่มขึ้น
ตอนนี้ เราสามารถเริ่มสำรวจปฏิกิริยาของ 5-คลอโรวาเลอริล คลอไรด์ และอะซิโตน กระบวนการนี้สามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ขั้นตอนแรกคือการทำคาร์บอนิลเลชันของอะซิโตน และขั้นตอนที่สองคือการทำฮาโลจิเนชันของ 5-Chlorovaleryl chloride ด้านล่างนี้คือคำอธิบายของขั้นตอนโดยละเอียด
ขั้นตอนแรก: คาร์บอนิลเลชั่นของอะซิโตน:
เราจะทำขั้นตอนนี้ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด โดยเติมแอลกอฮอล์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สามารถใช้สารละลายกรดเจือจาง เช่น กรดซัลฟิวริกหรือกรดไฮโดรคลอริกได้ ดำเนินการดังนี้:
1. ผสมอะซีโตน กรดไฮโดรคลอริก และเมทานอล โดยทั่วไปจะใช้อัตราส่วน 1:1:1 แต่สามารถปรับขนาดได้ตามต้องการ
2. อุ่นส่วนผสมจนถึงอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา (โดยทั่วไปคือประมาณ 80-100 องศา ) และเติมตัวเร่งปฏิกิริยากรดซัลฟิวริกลงในส่วนผสมเพื่อเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยา
3. หลังจากเกิดปฏิกิริยาเป็นระยะเวลาหนึ่ง เราจะเจือจางส่วนผสมด้วยน้ำเพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาบริสุทธิ์
4. ใช้กรวยแยกเพื่อแยกน้ำและสารประกอบอินทรีย์
ในขั้นตอนนี้ เราสามารถแปลงพันธะ C=C ในอะซีโตนให้เป็นกลุ่มคาร์บอนิลได้ ซึ่งจะทำให้เกิด CH3คสช2โอ้2 บวกสารประกอบโฮโมคาร์บอนิลของอะซีโตน สิ่งนี้สำคัญมากสำหรับการตอบกลับในภายหลัง
ขั้นตอนที่สอง: ฮาโลจิเนชันของ 5-คลอโรวาเลอริล คลอไรด์:
ขั้นตอนนี้คือการนำ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์เข้าสู่ระบบปฏิกิริยา และทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่มีคาร์บอนิลสูงของอะซิโตน ดำเนินการดังนี้:
1. ผสมสารประกอบคาร์บอนิลสูงของอะซีโตนและ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์ โดยทั่วไป อะซิโตน 4.5 โมลและ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์ 1 โมลใช้ในการผสม แต่สามารถปรับอัตราส่วนเฉพาะได้ตามต้องการ
2. เติมตัวเร่งปฏิกิริยาโซเดียมคาร์บอเนตและผสมสารตั้งต้น
3. จากนั้น ส่วนผสมจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา (โดยทั่วไปคือประมาณ 80-110 องศา )
4. ในระหว่างการทำปฏิกิริยา สารตั้งต้นจะถูกทำให้เป็นฮาโลเจนผ่านปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกรด และผลิตภัณฑ์สุดท้ายจะถูกสร้างขึ้นในเวลานี้: 5-คลอโร-3-ออกซีเพนทาโนอิลคลอไรด์
5. สุดท้าย เราเจือจางสารประกอบที่เกิดขึ้นด้วยน้ำและแยกน้ำออกจากสารประกอบอินทรีย์โดยการแยก
5-คลอโร-3-ออกซีเพนทาโนอิลคลอไรด์เป็นสารประกอบขั้นกลางที่สามารถใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์อื่นๆ สมการปฏิกิริยาของกระบวนการปฏิกิริยาทั้งหมดมีดังนี้:
ช3คสช2โอ้2 บวกบวก C5H9ClO บวก Na2บจก3 → C7H10ค.ศ.2บวก CO2บวก H2O บวก NaCl
สมการปฏิกิริยานี้ครอบคลุมกระบวนการทั้งหมดของคาร์โบนิเลชันของอะซิโตนและฮาโลจิเนชันของ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
4. ฮาโลเจนของ 5-คลอโรเพนทานอล:
5-Chloropentanol ถูกแปลงเป็น 5-Chloropentene ด้วย thionyl chloride จากนั้นสารนี้สามารถเปลี่ยนเป็น 5-คลอโรวาเลอราลิล คลอไรด์ โดยทำปฏิกิริยากับกรดฟอสฟอรัส ไตรคลอไรด์ ตามด้วยการเติมไดคลอโรมีเทนและไดเอทิลเตตระอะซีเตตเพื่อสร้าง 5-กรดคลอโรวาเลอริก ฮาโลแอซิด ขั้นแรก เราต้องเตรียมสิ่งที่จำเป็นในห้องปฏิบัติการ ได้แก่:
1. รีแอคเตอร์หรือขวดก้นกลม (100 มล.);
2. โซเดียมไฮโดรคลอไรด์ (NaCl) และกรดไฮโดรคลอริก (HCl);
3. 5-คลอโรเพนทานอลและแอนไฮดรัส เฟอร์ริก คลอไรด์ (FeCl3);
4. อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) และคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4);
5. ตัวทำละลายอีเทอร์ อ่างน้ำ และอ่างน้ำแข็ง
ต่อไป เราจะเริ่มขั้นตอนการทำให้เป็นฮาโลเจนของ 5-chloropentanol:
ขั้นตอนที่ 1: เติม 5-คลอโรเพนทานอล (1.0 มล., 10 มิลลิโมล) ลงในขวดแก้วก้นกลมที่แห้ง
ขั้นตอนที่ 2: เติมกรดไฮโดรคลอริก (2 มล. อัตราส่วนโมลาร์ 1:1) ลงในขวดก้นกลม อุ่นให้อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 15 นาที
ขั้นตอนที่ 3: เติมสารละลาย NaCl 30 เปอร์เซ็นต์ (2 มล.) ลงในสารตั้งต้น แล้วใส่ลงในอ่างน้ำเพื่อให้อุ่น
ขั้นตอนที่ 4: หลังจากอุ่นและกวนเสร็จแล้ว ใช้กรวยแยกเพื่อแยกชั้นน้ำและชั้นสารอินทรีย์ จากนั้นรวบรวมชั้นสารอินทรีย์ลงในขวดก้นกลมที่สะอาด
ขั้นตอนที่ 5: เติมแอนไฮดรัส เฟอร์ริก คลอไรด์ (5 ก.) และอลูมินา (5 ก.) ลงในขวดก้นกลมแล้วคนที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 30 นาที
ขั้นตอนที่ 6: เติมคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (10 มล.) สำหรับการสกัด ใส่กรวยแยกบนจุกไม้ แยกชั้นสารอินทรีย์และชั้นน้ำออกจากกัน และรวบรวมชั้นสารอินทรีย์ลงในขวดก้นกลมที่สะอาด
ขั้นตอนที่ 7: ใช้สารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นเพื่อทำให้ชั้นสารอินทรีย์เป็นกรด
ขั้นตอนที่ 8: การละลายสารอินทรีย์ในตัวทำละลายอีเทอร์ การกรองและการทำให้แห้ง
ขั้นตอนที่ 9: ใช้เครื่องระเหยแบบหมุนเพื่อขจัดตัวทำละลายเพื่อให้ได้ 5-Chlorovaleryl chloride ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีฮาโลเจนของ 5-chloropentanol
โดยทั่วไปแล้ว ปฏิกิริยานี้ค่อนข้างเสถียรและปลอดภัย และสามารถรับผลิตภัณฑ์ที่คาดหวังได้ในการทดลอง เมื่อทำปฏิกิริยากับฮาโลจิเนชัน ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ดวงตาและผิวหนังสัมผัสกับเฮไลด์ และต้องมีการระบายอากาศที่ดี หากมีปฏิกิริยาทางเคมีที่ผิดปกติเกิดขึ้นในปฏิกิริยา ให้หยุดปฏิกิริยาทันทีและใช้มาตรการความปลอดภัยที่เหมาะสม
5. ปฏิกิริยาฮาโลเจนของกรดโบรโมบิวทีริก:
ปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์และกรดโบรโมบิวทีริกเป็นปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารอินทรีย์ทั่วไป และหมู่ฟังก์ชันที่ไวปฏิกิริยาในโครงสร้างทางเคมีสามารถใช้สำหรับปฏิกิริยาการแทนที่เพื่อให้ได้สารประกอบอินทรีย์ใหม่
ขั้นตอนปฏิกิริยามีดังนี้:
(1.) การเตรียมสารตั้งต้น: ขั้นแรก ต้องเตรียมสารตั้งต้นของ 5-Chlorovaleryl chloride และ bromobutyric acid 5-คลอโรวาเลอริลคลอไรด์สามารถเตรียมได้โดยการผสมคลอรีนของ 5-กรดคลอโรวาเลอริกและไทโอนิลคลอไรด์ กรดโบรโมบิวทีริกสามารถเตรียมได้โดยปฏิกิริยาการแทนที่ของบิวทานอลและโบรมีน
(2.) การเตรียมสารละลายสำหรับปฏิกิริยา: ละลาย 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์และกรดโบรโมบิวทีริกที่เตรียมไว้ในตัวทำละลายอินทรีย์แบบแห้ง เช่น ไดคลอโรมีเทนหรือเบนซีน ตามลำดับ
(3.) เพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยา: เพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาในปริมาณที่เหมาะสม โดยทั่วไปใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือเฟอริกคลอไรด์ เป็นต้น
(4.) กระบวนการเกิดปฏิกิริยา: ค่อยๆ เติมของเหลวที่ทำปฏิกิริยาทั้งสองหยดลงในเครื่องปฏิกรณ์อย่างช้า ๆ และให้ความร้อนแก่ปฏิกิริยา เวลาในการทำปฏิกิริยาคือหลายชั่วโมง และโดยทั่วไปอุณหภูมิของปฏิกิริยาจะถูกควบคุมให้ต่ำกว่าจุดเดือดของสารตั้งต้น
(5.) การบำบัดเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา: หลังจากเกิดปฏิกิริยา ให้บำบัดสารที่ทำปฏิกิริยาด้วยน้ำเย็นหรือสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเพื่อกำจัดสารตกค้างและตัวเร่งปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ฮาโลเจนที่เป็นผลลัพธ์ถูกแยกออกโดยการสกัดและการแยก ควบแน่นและกรองเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่บริสุทธิ์
กลไกของปฏิกิริยามีดังนี้ ประการแรก ตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้หมู่คาร์บอกซิลของกรดโบรโมบิวทีริกเป็นกรดมากขึ้น จึงทำให้ง่ายต่อการถูกแทนที่ ประการที่สอง หมู่คลอโรอัลคิลใน 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์ผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยหมู่คาร์บอกซิลในกรดโบรโมบิวทีริกเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีฮาโลเจน ในที่สุด สารละลายถูกกรองเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ฮาโลเจนที่บริสุทธิ์
ข้างต้นเป็นวิธีการสังเคราะห์หลักๆ หลายวิธี ซึ่งทุกวิธีสามารถรับ 5-คลอโรวาเลอรีลคลอไรด์ได้ ทางเลือกของวิธีการสังเคราะห์ยังขึ้นอยู่กับความพร้อมของสารตั้งต้น ต้นทุน อุปกรณ์และสารเคมีที่มีอยู่ในห้องปฏิบัติการ