9,10-ไดโบรโมแอนทราซีนเป็นสารตัวกลางที่สำคัญในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมสีย้อมเรืองแสงและสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก บทความนี้จะแนะนำเส้นทางการสังเคราะห์ต่างๆ ของไดโบรโมแอนทราซีน 910- รวมถึงการสังเคราะห์ปิโตรเคมี การสังเคราะห์โบรมีนโดยตรงของสารประกอบอะโรมาติก การสังเคราะห์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดง และการสังเคราะห์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะ
1. วิธีการสังเคราะห์ปิโตรเคมี:
ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีนถูกเตรียมจากวัตถุดิบ เช่น ไซโคลเฮกเซน ก๊าซคลอรีน และผงเหล็ก ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
1. ปฏิกิริยาคลอรีนของไซโคลเฮกเซนและก๊าซคลอรีนโดยใช้ผงเหล็กเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
2. 1-คลอโรไซโคลเฮกเซนที่สร้างขึ้นจะทำปฏิกิริยากับเตตราบิวทิลลิเธียมต่อหน้าไอโอไดด์ เพื่อสร้าง 1-บิวทิลไซโคลเฮกเซน
3. ผลิตภัณฑ์จะถูกคลอรีนอีกครั้งด้วยแก๊สคลอรีนโดยมีผงเหล็กอยู่ด้วยเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ 2,3-ไดคลอโร-1-บิวทิลไซโคลเฮกเซน
4. ทำปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์กับเตตร้าบิวทิลลิเธียมโดยมีเอทิล ทังสเตตเพื่อสร้าง 2-บิวทิลไซโคลเพนเทน
5. ปฏิกิริยาคลอรีนของ 2-บิวทิลไซโคลเพนเทนต่อหน้าก๊าซคลอรีนทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ 2-คลอโร-9,10-ไดบิวทิลแอนทราซีน
6. สุดท้าย ให้ความร้อนด้วยไอโอไดด์คิวรัสในคลอโรฟอร์มเพื่อให้ได้ 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีน
วิธีการนี้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและผลผลิตจำนวนมาก แต่ต้นทุนการใช้วัตถุดิบค่อนข้างสูง
ประการที่สอง วิธีการสังเคราะห์โบรมีนโดยตรงของสารประกอบอะโรมาติก:
ในวิธีการสังเคราะห์โบรมิเนชันโดยตรง 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีนถูกเตรียมจากสารประกอบอะโรมาติกผ่านปฏิกิริยาโบรมีนโดยตรง ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
1. ละลายแอนทราซีนในตัวทำละลาย
2. เติม N-bromosuccinimide (NBS) ลงในสารละลาย
3. หลังจากการฉายรังสีด้วยแสง 9-โบรโมแอนทราซีนจะถูกเตรียมโดยปฏิกิริยาโบรมีน
4. ทำปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์กับเอทิลอะซิเตตและกรดไฮโดรคลอริกเพื่อสร้างกรดอะซิติก-9-โบรโมแอนทราซีน
5. ทำปฏิกิริยา 9-โบรโมแอนทราซีน อะซิเตต กับเพนตะโซเดียม ไอโอไดด์ ในสารละลายอะซิโตไนไตรล์ส่วนเกิน เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์เป้าหมาย 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีน
วิธีนี้ง่ายและใช้งานง่าย และเหมาะสำหรับขนาดห้องปฏิบัติการที่มีผลผลิตน้อย แต่ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับต่ำ
สาม วิธีการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดง:
วิธีนี้เป็นวิธีการสังเคราะห์สีเขียวที่มีประสิทธิภาพ ปฏิกิริยาระดับรากหญ้าค่อยๆ กลายมาเป็นวิธีการเตรียมการที่เป็นไปได้หลังจากการวิจัยเป็นเวลาหลายปี โดยผสมผสานปฏิกิริยาอิเล็กโทรฟิลิกและปฏิกิริยารีดักชันผ่านการกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้ได้ปฏิกิริยารีดักชันที่มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำ
- การสังเคราะห์ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยทองแดงของ 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีนต้องใช้ 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีน, CuI, คิวโปรไซยานีน และ N,N-ไดเมทิลฟอร์มาไมด์ (DMF) ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
ขั้นตอนที่ 1: เตรียมสารตั้งต้นของ 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีน:
เตรียมสารละลายเมทานอลของ 3-โบรโมเบนซาลดีไฮด์ 1.7 โมล/ลิตร แล้วฉายรังสีภายใต้แสงสีขาวเป็นเวลา 2 ชั่วโมงเพื่อให้ได้สารตั้งต้นไดโบรโมแอนทราซีน 1 จำนวน 9,10- สารตั้งต้น 1 ถูกละลายในโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และแปลงเป็น 9,{ {9}}ไดโบรโมแอนทราซีนที่มีกรดซัลฟิวริก
ขั้นตอนที่ 2: ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาด้วยทองแดง:
เติม DMF ลงในเอทิลีนออกไซด์แห้ง 100 มล. และเก็บไว้ที่อุณหภูมิคงที่ประมาณ 120 องศา เติม 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีนและ CuI ที่ผ่านการบำบัดแล้วลงในเอทิลีนออกไซด์/DMF ต่อจากนั้น คิวรัสไซยาโนเจนถูกเติมสามครั้ง และกวนและปฏิกิริยาถูกดำเนินการเป็นเวลา 20 นาทีหลังจากการเติมแต่ละครั้ง และเวลาปฏิกิริยาทั้งหมดคือ 1 ชั่วโมง
ขั้นตอนที่ 3: การแยกและการประมวลผลที่ตามมา:
หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น สารละลายของปฏิกิริยาถูกถ่ายโอนไปยังกรวยแยก และจากนั้นจึงสกัดสองครั้งด้วยของผสมของเอทานอลและน้ำ ทำซ้ำขั้นตอนนี้เพื่อแยกอินทรียวัตถุ และแยกผลิตภัณฑ์อีกครั้งในตัวทำละลายอินทรีย์แบบแห้ง และสุดท้ายจะได้ผลิตภัณฑ์ไดโบรโมแอนทราซีน 910-ที่เป็นผง
ข้างต้นคือขั้นตอนในการเตรียมไดโบรโมแอนทราซีน 910- โดยวิธีการสังเคราะห์ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยทองแดง ซึ่งเหมาะสำหรับการสังเคราะห์ขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการ ข้อดีของวิธีนี้ ได้แก่ อุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่หาได้ง่าย และการแยกผลิตภัณฑ์ได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่า DMF เป็นตัวทำละลายที่เป็นพิษ และจำเป็นต้องควบคุมสภาวะการทำงานอย่างเข้มงวดเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของการทดลอง
4. วิธีการสังเคราะห์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ:
ในปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะ การสังเคราะห์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไป ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
1 เครื่องปฏิกรณ์ปรับสภาพและตัวทำละลาย:
ทำความสะอาดหม้อนึ่งความดัน เครื่องกวนแม่เหล็ก ช่องมอง ท่อ และอุปกรณ์กลั่น เพิ่มตัวดูดซับตะแกรงโมเลกุล 4Å ลงในเครื่องดูดความชื้น และอากาศที่มีแรงดันจะไหลผ่านเพื่อทำให้แห้ง เตรียมคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4) และเมทานอล แล้วเติมตัวดูดซับตะแกรงโมเลกุลลงไปตามลำดับ และคนให้เข้ากัน พักไว้ข้ามคืนเพื่อเอาน้ำออก กรอง CCl4 และเมทานอลที่แห้งด้วยตัวกรองเพื่อเอาตะแกรงโมเลกุลออก และเก็บในเครื่องดูดความชื้นจนกว่าจะใช้งาน
2 เตรียมสารตั้งต้น:
9,10-แอนทราเนดิคาร์บาลดีไฮด์ (10 กรัม, 0.04 โมล) และโซเดียมออกไซด์ (7.1 กรัม, 0.18 โมล) ถูกเติมไปในเมทานอล 100 มิลลิลิตร และปฏิกิริยาถูกกวนผสมที่ 75 องศา 16 ชม. หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น สารตั้งต้นถูกกรอง, ล้างด้วยน้ำ และล้างฟองด้วยอะซีโตไนไตรล์บนตัวกรองการดูด และทำให้แห้งในเครื่องดูดความชื้นแบบสุญญากาศ
3 การสังเคราะห์ของ 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีน:
ละลายแอนทราเนดิคาร์บาลดีไฮด์ 9,10- ที่เตรียมไว้ใน CCl4 400 มล. เติมสแตนนัสโบรไมด์ 15.0 กรัม (0.06 โมล) และ 7.8 กรัม (0.04 โมล) ของคิวตรัสโบรไมด์ และกวนปฏิกิริยาจนหมดที่อุณหภูมิห้องภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน 24 ชั่วโมง หลังการทำปฏิกิริยา จะใช้อะซิโตไนไตรล์และเมทานอลเพื่อชะล้างผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ตามลำดับ หลังจากกรองของเหลวของวัสดุแล้วกลั่นให้มีความเข้มข้นด้วยอุปกรณ์กลั่น ให้เติมกรดซัลฟิวริกไดไฮเดรตไปที่ PH=1 เพื่อเริ่มการตกผลึก กรดไฮโดรฮาลิกจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการตกผลึก ดังนั้นกรดไฮโดรฮาลิกจึงควรถูกปล่อยออกมาให้ทันเวลา หลังจากล้างผลึกด้วยน้ำเย็นแล้ว น้ำจะถูกดูดซับโดยตัวดูดซับปั๊มสุญญากาศ จากนั้นทำให้แห้งเพื่อให้ได้ผลึกสีขาว 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีน (14.2 กรัม ให้ผลผลิต 79%)
4 สรุป:
จะเห็นได้ว่าแม้ว่าการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะของ 9,10-Dibromoanthracene จะมีขั้นตอนที่ยุ่งยาก แต่ก็เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สำหรับการสังเคราะห์ 9,10-Dibromoanthracene ซึ่งเหมาะสำหรับสื่อถึง การผลิตขนาดใหญ่ นอกจากนี้ วิธีการสังเคราะห์ไม่จำเป็นต้องใช้สารตั้งต้นมากเกินไป ยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า และจะมีการใช้งานที่หลากหลาย
โดยสรุป เส้นทางสังเคราะห์ต่างๆ ของ 9,10-ไดโบรโมแอนทราซีนมีลักษณะเฉพาะและข้อดีในตัวเอง และควรเลือกวิธีการสังเคราะห์ที่เหมาะสมตามสถานการณ์จริงในกระบวนการทดลองเฉพาะ