(Luận văn thạc sĩ) tổng hợp một số hợp chất 5 arylidene 2 imino 3 (6 methylbenzothiazol 2 yl) thiazolidin 4 one

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HĨA HỌC Chun ngành: Hóa Hữu ĐỀ TÀI Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG Sinh viên thực hiện: TRƯƠNG CHÍ HIỀN TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2012 Luan van LỜI CẢM ƠN  L ời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Công - người tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực khóa luận Mặc dù chưa có kinh nghiệm vốn hiểu biết hạn hẹp, với bảo, giúp đỡ thầy, em thấy học hỏi nhiều kiến thức, phương pháp nghiên cứu tác phong làm việc khoa học Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy khoa Hóa trường Đại học Sư phạm TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài Sau cùng, em xin cảm ơn tất bạn lớp Hóa 4C, 4A, 4B (niên khóa 2008-2012) đóng góp ý kiến, thảo luận, ủng hộ, động viên em hồn thành khóa luận TP.HCM, tháng năm 2012 Trương Chí Hiền Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 GIỚI THIỆU VỀ 6-methylbenzothiazol-2-amine I.1.1 Dị vòng benzothiazole I.1.2 Đặc điểm phân tử phân bố điện tích I.1.3 Sự tautomer hóa I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP benzothiazol-2-amine I.2.1 Tổng hợp từ arylthioure I.2.2 Đi từ dẫn xuất o-aminothiophenol aldehyde I.2.3 Tổng hợp từ o-aminothiophenol acid carbamide I.2.4 Tổng hợp từ o-nitroarylthiocyanate I.2.5 Tổng hợp từ benzothiazole 10 I.3 MỘT SỐ HƯỚNG CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT benzothiazol-2-amine 10 I.3.1 Chuyển hóa thành dẫn xuất hydrazine 10 I.3.2 Chuyển hóa thành thiocarbamate 12 I.4.3 Chuyển hóa thành thiosemicarbazide 12 I.3.4 Chuyển hóa thành sulphonamide 14 I.3.5 Chuyển hóa thành amide 15 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18 II.1 TỔNG HỢP 6-methylbenzothiazol-2-amine 19 II.1.1 Tổng hợp p-tolyl thioure (M ) 19 II.1.2 Tổng hợp 6-methylbenzothiazol-2-amine (M ) 20 II.2 TỔNG HỢP DẪN XUẤT CỦA 6-methylbenzothiazol-2-amine 21 II.2.1 Tổng hợp 2-chloro-N-(6-methylbenzothiazol-2-yl)acetamide (M ) 21 SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG II.2.2 Tổng hợp 2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2-yl)thiazolidin-4-one (M ) 22 II.2.3 Tổng hợp 5-[4-(dimethylamino)benzylidene]-2-imino-3-(6-methylbenzothiazol2-yl)thiazolidin-4-one (M ) 23 II.2.4 Tổng hợp 5-(4-methoxybenzylidene)-2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2yl)thiazolidin-4-one (M ) 24 II.2.5 Tổng hợp 5-(4-chlorobenzylidene)-2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2yl)thiazolidin-4-one (M ) 25 II.3 NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC 26 II.3.1 Nhiệt độ nóng chảy 26 II.3.2 Phổ hồng ngoại (IR) 26 II.3.3 Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) 27 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 III.1 TỔNG HỢP 6-methylbenzothiazol-2-amine 29 III.1.1 Tổng hợp p-tolylthioure (M ) 29 III.1.1.1 Phương trình phản ứng 29 III.1.1.2 Cơ chế phản ứng 29 III.1.1.3 Nghiên cứu cấu trúc 29 III.1.1.3.1 Phổ hồng ngoại (M ) 29 III.1.2.2 Cơ chế phản ứng 31 III.1.2.3 Nghiên cứu cấu trúc 32 III.1.2.3.1 Phổ hồng ngoại (M ) 32 III.2 TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA 6-methylbenzothiazol-2-amine 33 III.2.1 Tổng hợp 2-chloro-N-(6-methylbenzothiazol-2-yl)acetamide (M ) 33 III.2.1.1 Phương trình phản ứng 33 III.2.1.3 Nghiên cứu cấu trúc 34 SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG III.2.1.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) (M ) 34 III.2.1.3.2 Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) (M ) 35 III.2.2 Tổng hợp 2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2-yl)thiazolidin-4f-one (M ) 37 III.2.2.1 Phương trình phản ứng 37 III.2.2.2 Cơ chế phản ứng 37 III.2.2.3 Nghiên cứu cấu trúc 38 III.2.2.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 38 III.2.3 Tổng hợp hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2yl)thiazolidin-4-one 41 III.2.3.1 Phương trình phản ứng 41 III.2.3.2 Cơ chế phản ứng 41 III.2.3.3 Nghiên cứu cấu trúc 45 III.2.3.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 45 III.2.3.3.2.1 Hợp chất 5-[4-(dimethylamino)benzylidene]-2-imino-3-(6methylbenzothiazol-2-yl)thiazolidin-4-one (M ) 46 III.2.3.3.2.2 Hợp chất 2-imino-5-(4-methoxybenzylidene)-3-(6-methylbenzothiazol-2yl)thiazolidin-4-one (M ) 48 III.2.3.3.2.3 Hợp chất 5-(4-chlorobenzylidene)-2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2yl)thiazolidin-4-one (M ) 50 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung hóa học nói riêng, hóa học tổng hợp hợp chất hữu ngày phát triển nhằm tạo hợp chất phục vụ đời sống người Trong lĩnh vực y học, chất góp phần vào việc chữa trị bệnh hiểm nghèo, nâng cao sức khỏe người Những hợp chất chứa dị vịng ngày tổng hợp nhiều có hoạt tính sinh học, khả ứng dụng cao Hiện nay, hợp chất chứa dị vòng benzothiazol-2-amine dẫn xuất quan tâm nghiên cứu nhiều tác giả hoạt tính sinh học, dược tính khả ứng dụng chúng Một hoạt tính qua trọng hợp chất chứa dị vòng benzothiazol-2-amine dẫn xuất khả kháng khuẩn Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherchia coli… [1-3] Ngoài ra, dẫn xuất chúng cịn có hoạt tính như: hạn chế hình thành phát triển khối u, chống co giật, kháng nấm, chống bệnh tiểu đường, tác dụng an thần… [4] Đặc biệt, hợp chất 2,6-dichloro-N-[2-(cyclopropanecarbonylamino)benzothiazol6-yl]benzamide, N-bis-(trifluoromethyl)-methyl-N’-benzothiazolyl urea, N-bis- (trifluoromethyl)-ethyl-N’-benzothiazolyl urea tổng hợp thử nghiệm cho thấy chúng có hoạt tính chống ung thư mạnh [4] Từ ứng dụng quan trọng hợp chất chứa dị vòng benzothiazol-2amine dẫn xuất, thực đề tài “Tổng hợp số hợp chất 5arylidene-2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2-yl)thiazolidin-4-one” Mục đích nghiên cứu Tổng hợp 6-methylbenzothiazol-2-amine từ p-toluidine Chuyển hóa 6-methylbenzothiazol-2-amine thành 2-chloro-N-(6- methylbenzothiazol-2-yl)acetamide, 2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2-yl)thiazolidin4-one sau số dẫn xuất 5-arylidene-2-imino-3-(6-methylbenzothiazol-2yl)thiazolidin-4-one với nhóm khác vị trí para vịng benzene SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG Khảo sát tính chất vật lý (trạng thái, nhiệt độ nóng chảy, màu sắc) hợp chất điều chế Khảo sát cấu trúc 6-methylbenzothiazol-2-amine dẫn xuất điều chế phổ hồng ngoại cộng hưởng từ proton Phương pháp nghiên cứu Tổng hợp tài liệu khoa học liên quan Tiến hành tổng hợp 6-methylbenzothiazol-2-amine dẫn xuất phịng thí nghiệm Hóa hữu cơ, khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh Khảo sát cấu trúc hợp chất thu thông qua phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ proton SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG CHƯƠNG I SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG I.1 GIỚI THIỆU VỀ 6-methylbenzothiazol-2-amine I.1.1 Dị vịng benzothiazole Benzothiazole hợp chất dị vịng có dị tố oxi lưu huỳnh, gồm vòng benzene dung hợp với vòng thiazole N N N NH2 S S 1,3-thiazole S 2-aminobenzothiazole benzothiazole Hợp chất benzothiazole có đồng phân: N S Benzothiazole (1,3-benzothiazolione) N2 S Benzo[d]isothiazole (1,2-benzothiazolione) S2 N Benzo[c]isothiazole (2,1-benzothiazolione) Trong loại benzothiazole, hợp chất loại 1,3-benzothiazolione nghiên cứu tổng hợp nhiều có nhiều ứng dụng lĩnh vực y dược, hóa học…Trong khn khổ đề tài, giới hạn nghiên cứu đồng phân 1,3benzothiazolione (benzothiazole), cụ thể dẫn xuất benzothiazol-2-amine SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG I.1.2 Đặc điểm phân tử phân bố điện tích Bằng phương pháp bán thực nghiệm [15], tác giả tính tốn điện tích, độ dài liên kết góc liên kết benzothiazol-2-amine thu sau: Kết tính tốn mật độ electron phân bố phân tử benzothiazol-2-amine có thay đổi C > C > C >C Do phản ứng electrophile, tác nhân thuận lợi công vào C > C > C >C benzothiazol-2-amine cịn tác nhân nucleophile cơng thuận lợi theo thứ tự ngược lại I.1.3 Sự tautomer hóa Các dạng cấu trúc tautomer hóa benzothiazol-2-amine [15] H N N NH2 N NH NH S S S N N NH NH S S I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP benzothiazol-2-amine I.2.1 Tổng hợp từ arylthioure Các sản phẩm monoaryl, diaryl, triaryl thioure dễ dàng đóng vịng, tạo thành benzothiazol-2-amine có mặt Br CHCl [4] H N NHR' R N R NHR' S S SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG O N N H3C S S HN Phụ lục 4: Phổ hồng ngoại (IR) hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 62 Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H3C S S N(CH3)2 HN Phụ lục 5: Phổ hồng ngoại (IR) hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 63 Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H3C S S OCH3 HN Phụ lục 6: Phổ hồng ngoại (IR) hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 64 Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N H3C H S S Cl HN Phụ lục 7: Phổ hồng ngoại (IR) hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 65 Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG N NH H3C H S C H2 Cl O O Phụ lục 8: Phổ 1H-NMR hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 66 Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG N NH H3C H S C H2 Cl O O Phụ lục 9: Phổ 1H-NMR giãn rộng hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 67 Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG O N N H3C H S S HN Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 68 Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H3C H S S HN Phụ lục lục 11: Phổ 1H-NMR hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 69 Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H3C H S S 11 10 N (C H3 )2 HN Phụ lục 12: Phổ 1H-NMR hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 70 Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H3C H S S 11 10 N (C H3 )2 HN Phụ lục 13: Phổ 1H-NMR giãn rộng hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 71 Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 O GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG N N H H3 C S S 11 10 OC H3 HN Phụ lục 14: Phổ 1H-NMR hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 72 Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CƠNG O N N H H3 C S S 11 10 OC H HN Phụ lục 15: Phổ 1H-NMR giãn rộng hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 73 Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H H3 C S S 11 10 OC H HN Phụ lục 16: Phổ 1H-NMR giãn rộng hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 74 Luan van KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H H3C S S Cl 10 HN Phụ lục 17: Phổ 1H-NMR hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 75 Luan van KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP-2012 GVHD: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG O N N H H3 C S S Cl 10 HN Phụ lục 18: Phổ 1H-NMR giãn rộng hợp chất (M ) SVTH: TRƯƠNG CHÍ HIỀN Trang 76 Luan van ... Ampicillin 22 mm 20 mm 20 mm 21 mm R1 15mm (68 %) - 10 mm (50 %) 12 mm (57 %) R2 10 mm ( 45 % ) 14mm ( 45 % ) 13 mm ( 65% ) 14 mm (67 %) R3 13 mm (59 %) mm (40 %) 15 mm ( 75% ) - R4 14 mm ( 63% ) 10 mm (50 %) - 13 mm ( 62% )... 5- [4- (dimethylamino)benzylidene] -2- imino- 3- ( 6methylbenzothiazol -2- yl )thiazolidin- 4- one (M ) 46 III .2. 3. 3 .2. 2 Hợp chất 2- imino -5- (4- methoxybenzylidene) -3- (6- methylbenzothiazol- 2yl )thiazolidin- 4- one (M ) 48 III .2. 3. 3 .2. 3 Hợp chất 5- (4- chlorobenzylidene) -2- imino- 3- (6- methylbenzothiazol- 2yl )thiazolidin- 4- one. .. 5- [4- (dimethylamino)benzylidene] -2- imino- 3- (6- methylbenzothiazol2 -yl )thiazolidin- 4- one (M ) 23 II .2. 4 Tổng hợp 5- (4- methoxybenzylidene) -2- imino- 3- (6- methylbenzothiazol- 2yl )thiazolidin- 4- one (M ) 24 II .2 .5 Tổng hợp 5- (4- chlorobenzylidene) -2- imino- 3- (6- methylbenzothiazol- 2yl )thiazolidin- 4- one