TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA 1,3 BENZOTHIAZOLE Hồ Xuân Đậu*, Tiêu Tuấn Kiệt, Trần Thị Thư, Ngô Thị Hạnh† 1 Đặt vấn đề 1,3 Benzothiazole và các dẫn xuất của nó đại diện cho một n[.]
Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Hồ Xuân Đậu tác giả TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA 1,3-BENZOTHIAZOLE Hồ Xuân Đậu*, Tiêu Tuấn Kiệt, Trần Thị Thư, Ngô Thị Hạnh† Đặt vấn đề 1,3-Benzothiazole dẫn xuất đại diện cho nhóm hợp chất dị vịng ngưng tụ nhà hoá học khắp giới quan tâm nghiên cứu nhiều hoạt tính sinh học đa dạng ứng dụng nhiều công nghiệp, nông nghiệp đặc biệt lĩnh vực y dược học [1] Các dẫn xuất vị trí số benzothiazole có tác dụng ngăn ngừa ung thư, chống khuẩn lao, chống nấm, chống kí sinh trùng Euglena gracilis, vi khuẩn Gram dương Staphylococcus aureus Bacillius subtilis, vài dẫn xuất có hoạt tính giống auxine cytokinin q trình điều hồ tăng trưởng thực vật [2] Vì vậy, chúng tơi tiến hành tổng hợp số hydrazone ester thơm chứa vịng 1,3benzothiazole Thực nghiệm Chúng tơi tiến hành tổng hợp hydrazone ester thơm chứa vòng benzothiazole theo sơ đồ sau: S C H2Cl2, Et3N, 25oC Ar'COCl S Ar' N S O o SH ClCH COOH, Na2CO 3, t S 2.CH 3OH, H+ 3.N 2H4, to N I SCH CONHNH N ArCHO KOH, to S H 2O2 H C SCH 2CONHN S OH N N CH Cl , Et N, 25oC 2 Ar'COCl II, III S O Ar' N O Ar: 4-Methoxyphenyl, 4-Pyridyl Ar’: Phenyl * † IV ThS, Khoa Hóa - Trường ĐH Sư Phạm Tp HCM SV Khoa Hóa - Trường ĐH Sư Phạm Tp HCM Ar a Điều chế hydrazone (II, III) 2-hydroxybenzothiazole Các hydrazone điều chế phản ứng ngưng tụ 1,3benzothiazol-2-ylthio) acetylhydrazine với aldehyde thơm [3] Thực phản ứng oxy hóa 2-MBT mơi trường kiềm mạnh H 2O2 50oC thu 2-hydroxibenzothiazole [4] b Điều chế ester thơm (I, IV) Phản ứng thực bình cầu cổ 250 ml có sử dụng máy khuấy từ phễu nhỏ giọt Hỗn hợp phản ứng gồm 8,35g (0,05 mol) 2-MBT 7,55g (0,05 mol) 2-HBT 8,4 ml (0,06 mol) (C2H5)3N 40 ml CH2Cl2 Sau thêm từ từ ml (0,06 mol) C 6H5COCl 20 phút 25oC Hỗn hợp phản ứng khuấy tiếp 10 phút 25oC Lọc lấy phần muối trắng tách Nước lọc rửa với dung dịch HCl loãng 10% H2O (thường lần rửa dung dịch) khơng cịn tính base (thử giấy q) làm khơ với Na2SO4 khan, sau quay cho bay bớt dung mơi Chất rắn kết tinh xuất hiện, lọc kết tinh lại acetone Phổ hồng ngoại (IR) hydrazone ester thơm đo phịng máy – Khoa Hóa – Trường Đại học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh máy FTIR 8400S Phổ 1H-NMR đo Viện Hóa học thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Kết thảo luận Một số tính chất vật lý hydrazone ester thơm ghi Bảng Cấu trúc hydrazone ester thơm xác định phổ IR, 1HNMR Bảng 1: Cơng thức số tính chất vật lý chất tổng hợp Ký hiệu CTPT M Hình dạng, (dmkt) I C14H9NS2O 271 Hình kim, màu vàng nhạt (Acetone) II C17H12N3S2O 325 Dạng bột, màu trắng 152 – 153 (Dioxan:H2O) tonc (0C) 128 – 130 Hs (%) 58 77 III C15H12N4S2O 328 Hình kim, màu trắng (EtOH:H2O) 158 - 160 90 IV C14H9NSO2 255 Hình kim, màu trắng (Acetone) 119 – 121 90 Đối với hydrazone, phân làm hợp phần, hợp phần vòng benzothiazole hợp phần arylidenacetohydrazide để tiện việc khảo sát Hợp phần vòng benzothiazole đặc trưng vân sắc nhọn có cường độ vừa mạnh, vân thứ vào khoảng 1427 – 1431 cm-1 (dao động hóa trị vòng beozthiazole, vân thứ hai vào khoảng 756 – 758 cm -1 (dao động biến dạng nguyên tử H kề vịng benzene) Hợp phần arylidenacetohyrazide có dao động đặc trưng dao động hóa trị N-H (3182 – 3190 cm-1), dao động hóa trị nhóm C=O amide (1672 – 1691 cm-1) Hợp chất (II) có nhóm methoxy đẩy electron làm giảm tần số nhóm C=O, ngược lại vỏng pyridine có hiệu ứng rút electron làm tăng tần số nhóm C=O Bảng 2: Số liệu phổ IR (KBr) hydrazone ν (cm-1) δ (cm-1) Hợp chất N-H C-H (thơm) C-H (no) C=O II 3182 3059 2980 2935 2839 1672 III 3190 3088 2974 2939 2835 1691 C=C C=N C-H thơm 1597 1546 1427 1606 1502 1431 Việc xác định cấu trúc hợp chất phổ hồng ngoại mang tính chất định tính Vì vậy, chúng tội tiến hành khảo sát thêm phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR so sánh với số dãy hyrazone tương đồng [3] Từ đó, chúng tơi qui kết tín hiệu proton qua Bảng 756 758 Bảng 3: Tín hiệu 1H-NMR hydrazone d6-DMSO 12 S 10 SCH2CONHN C H N 11-16 13 11 12 14 Ar I 7.86÷7.84, d, J8 7.39÷7.35, td, J 4J 7.49÷7.45 td, 3J8, 4J 8.03÷8.01 d, 3J 4.67, 4.28; s II 7.86÷7.84, d, J8 7.39÷7.36, td, J 4J 7.49÷7.45 td, 3J8, 4J1 8.02÷8.01 d, 3J 4.73, 4.33; s N OMe II I Vị trí 13 11 Vị trí 10 12 13 NH OMe I 8.18, 8.03, s 7.66÷7.62 m, 3J 8.5, 7.02÷6.96 m, 3J 8.5, 11.68, 11.59; s 3.8, s II 8.26, 8.04, s 7.66÷7.65 d, 3J 8.62÷8.61 d, 3J 12.09, 11.98, s Đối với ester thơm phổ IR có vân hấp thụ đặc trưng cho nhóm chức liên kết phân tử dao động vòng benzothyazole (1413-1438 cm-1, 754-759 cm-1) Đặc trưng thấy rõ ester thơm dao động hóa trị nhóm C=O, ester thơm có vân hấp thụ 1730 cm-1 cịn thioester thơm có vân hấp thụ thấp 1670 cm-1 Bên cạnh vân có cường độ mạnh vùng 1120-1280 cm -1 đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm CX (CO) ester thơm (trong X = S, O) Bảng 4: Vài liệu phổ IR(KBr) ester thơm ν ( cm-1) C-H C=Cthơm, C=O CX(CO) Hợp chất (thơm) C=N I ( X=S) 3086 1577, 1446, 1672 1201, 1174 1423 IV(X=O) 3065 1597, 1516, 1732 1288, 1265 1438 δ ( cm-1) C-H (thơm) 754, 684 759, 702 Trên phổ cộng hưởng từ proton ester thơm xuất tín hiệu đặc trưng cho độ dịch chuyển hóa học proton phân tử quy kết Bảng Bảng 5: Tín hiệu 1H-NMR ester thơm đo d6-CDCl3 Vị trí I(X=S) 7.94 ÷ 7.93, d, J8 7.52 ÷ 7.49, td, J 4J 7.45 ÷ 7.42, td, J 4J 8.08 ÷ 8.06, d, J8 S 10 X N IV(X=O) 7.95 ÷ 7.93, d, J8 7.51 ÷7.48, td, J 4J 7.41 ÷7.39, td, J 4J 7.85 ÷7.83, td, J 4J O 11 Vị trí 10 11 12 12 X: S (I) X: O (IV) I(X=S) 8.05 ÷8.03, dd, J 8.5 4J 7.55 ÷ 7.52, m, J 7.5; 8.5 4J IV(X=O) 7.66÷7.62, dd, J 4J 7.66 ÷7.65, m, J 7.5 ; 4J 7.68 ÷ 7.65, m, J 7.5 4J 7.71 ÷7.68, m, J 7.5 4J1.5 Trên phổ cộng hưởng từ proton ester, chuyển đổi từ thioester thơm sang ester thơm, nhìn chung proton vịng benzothiazole dịch chuyển trường mạnh tín hiệu proton vịng benzen (nhóm benzoyl) dịch chuyển trường yếu chút Điều cho thấy xen phủ kiểu p-π orbital 3p (nguyên tử S) 2p (nguyên tử O) Các tín hiệu bất thường thể rõ S thay O Thơng qua dạng cộng hưởng vịng thơm bezothyazole mật độ điện tích vị trí số tập trung nhiều vị trí số tín hiệu proton số thioester trường yếu so với vị trí số (tương tự dãy hydrazone chứa nhân benzothyazole) Tuy nhiên dị tố O thay S tín hiệu proton số bị dịch chuyển trường mạnh proton số cịn tín hiệu proton số thay đổi ít, ngun nhân proton số có bù trừ hai hiệu ứng cộng hưởng (p-π) hiệu ứng cảm âm(-I) oxy Trong proton số yếu tố hiệu ứng cảm âm(-I) định Ngoài hiệu ứng chắn bất đẳng hướng vịng thơm benzothyazole vịng benzen (nhóm benzoyl), cộng với nhóm C=O làm cho tín hiệu proton 7, 10, 11 có thay đổi bất thường cịn proton số thay đổi Kết luận Chúng tổng hợp hợp chất gồm hydrazone ester thơm chứa vòng bezothiazole có tiềm mang hoạt tính sinh học cao tương tự dẫn xuất vị trí số vịng benzothyazole Bằng việc phân tích phổ IR, 1H-NMR cấu trúc hợp chất xác định, tạo tiền đề mở hướng nghiên cứu tổng hợp ester khác từ hợp chất đầu 2-MBT thioester thioester S-benzothyazol-2-yl thiobenzoat chứa liên kết S-(CO) dùng để benzoyl hóa bảo vệ nhóm chức thực phản ứng với hợp chất tự nhiên vốn nhảy cảm với acid choride hay anhydrid acid TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Maria Henselova, Renata Gaspariva Margita Lacova (2008), Nova Biotechnologica, Vol.8, No.1, pp 79-86 [2] E.Simonova (2005), Plant soil environ Vol.51, No.11, pp 495-505 [3] Nguyễn Hữu Đĩnh, Hoàng Thị Huệ (2006), Journal of chemistry (in vietnam), Vol.44, No.4,pp.524-529 [4] Hồ Xuân Đậu, Trần Thị Tửu, Lê Thị Bích (1994), Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất benzothyazole, đề tài cấp Bộ mã số B19-30-06 nghiệm thu 1995, Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh [5] Joung Hee Lee, Sang Hyun Park, Hyosun Lee, Bull (2007), Korean Chem Soc Vol.28, No.7 pp 1211-1214 Tóm tắt Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc số dẫn xuất hydrazon ester benzothyazole từ 2-mercaptobenzothyazole (2-MBT) Xác định cấu trúc phân tử phương pháp đo phổ IR, 1H-NMR Abstract Synthesis and investigate some structures of derivatives of 1.3benzothiazole Some hydrazones and aromatic esters containing benzothiazole ring were synthesized from pure 2-mercaptobenzothiazole (2-MBT) through condensation, oxidation and benzoylation reactions Their structures were elucidated by spectroscopic methods as IR, 1H-NMR ... Soc Vol.28, No.7 pp 1211-1214 Tóm tắt Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc số dẫn xuất hydrazon ester benzothyazole từ 2-mercaptobenzothyazole (2-MBT) Xác định cấu trúc phân tử phương pháp đo phổ IR, 1H-NMR... vịng benzothyazole Bằng việc phân tích phổ IR, 1H-NMR cấu trúc hợp chất xác định, tạo tiền đề mở hướng nghiên cứu tổng hợp ester khác từ hợp chất đầu 2-MBT thioester thioester S-benzothyazol-2-yl... thường cịn proton số thay đổi Kết luận Chúng tổng hợp hợp chất gồm hydrazone ester thơm chứa vịng bezothiazole có tiềm mang hoạt tính sinh học cao tương tự dẫn xuất vị trí số vịng benzothyazole