Thiết kế một chiến lược tổng hợp gắn nhóm chức lên vị trí C–H thơm (C–H activation) để tạo thành C–C mới. a. Nêu một phương pháp xúc tác (ví dụ: palladium-catalyzed C–H activation) và mô tả cơ chế tổng...

### a. Phương pháp xúc tác: Palladium-catalyzed C–H activation Một phương pháp xúc tác phổ biến cho quá trình kích hoạt C–H thơm là sử dụng palladium (Pd). Cơ chế tổng quát của phản ứng này thường bao gồm các bước sau: 1. **Phức hợp Pd với nhóm chức**: Một nhóm chức có khả năng tạo phức với palladium (như nhóm amin hoặc nhóm axit carboxylic) sẽ tạo thành một phức hợp với Pd. 2. **Kích hoạt C–H**: Phức hợp palladium này sẽ hoạt hóa liên kết C–H thơm thông qua quá trình oxy hóa, tạo thành một ion carbocation và giải phóng H2. 3. **Tạo liên kết C–C**: Ion carbocation sẽ tấn công vào một nucleophile, từ đó tạo thành liên kết C–C mới. 4. **Khôi phục Pd(0)**: Cuối cùng, palladium sẽ được khôi phục về trạng thái nguyên tố để có thể tái sử dụng trong phản ứng tiếp theo. ### b. Yếu tố ảnh hưởng tới chọn vị trí 1. **Directing group**: Các nhóm chức điều hướng (directing group) có khả năng ảnh hưởng đến vị trí mà phản ứng C–H diễn ra. Ví dụ, các nhóm như -NH2, -OH có tính điện âm và có khả năng ổn định carbocation hơn, giúp điều hướng phản ứng đến vị trí ortho hoặc para. 2. **Steric effects**: Các yếu tố steric cũng rất quan trọng. Nếu vị trí cần tác động gần với nhóm chức lớn, khả năng phản ứng có thể bị hạn chế do sự cạnh tranh của không gian xung quanh. 3. **Electronic effects**: Tính điện tử của các nhóm chức cũng ảnh hưởng đến phản ứng. Nhóm chức điện tử rút sẽ tạo ra nhiều điện tích dương hơn tại vị trí C–H, làm tăng khả năng phản ứng. ### c. Lộ trình tổng hợp cụ thể **Bước 1**: Bắt đầu từ một hợp chất thơm đơn giản như toluene (C6H5CH3). **Bước 2**: Thêm một nhóm chức có khả năng tạo phức với palladium, ví dụ -NH2 để tạo thành aniline (C6H5NH2). **Bước 3**: Sử dụng phương pháp palladium-catalyzed C–H activation để gắn thêm một nhóm alkyl hoặc aryl mới vào vị trí ortho hoặc para của aniline. Điều kiện phản ứng có thể bao gồm sử dụng palladium(II) acetate (Pd(OAc)2) làm xúc tác, một base như K2CO3, và một nguồn của nhóm alkyl/aryl (chẳng hạn như iodide). **Điều kiện chính**: - Nhiệt độ: 80-120°C - Thời gian phản ứng: 12-24 giờ - Dung môi: DMF hoặc DMSO có thể được sử dụng. Kết quả cuối cùng sẽ tạo ra một hợp chất thơm mới với một nhóm alkyl hoặc aryl đã được gắn vào, mở ra nhiều hướng đi cho việc tổng hợp các hợp chất phức tạp hơn.