1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Tổng hợp 6 nitro 2 hydroxybenzothiazole và 6 brom 3 hydroxymethyl 2 hydroxybenzothiazole

61 0 0
Tài liệu được quét OCR, nội dung có thể không chính xác

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 61
Dung lượng 7,59 MB

Nội dung

Trang 1

TRƯỜNG DAI HOC SU PHAM TP HO CHi MINH KHOA HOA k WCRI

| LUAN VAN TOT NGHIEP CU NHAN HOA HOC

CHUYEN NGANH: HOA HUU CG ĐỀ TÀI: TỔNG HOP 6-NITRO-2-HYDROXYBENZOTHIAZOLE VA 6-BROM-3-HYDROXYMETHYL-2-HYDROXYBENZOTHIAZOLE

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU | LOI CAM GN Phần một: Tổng Quan IL.BENZOTHIAZOLE VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA NÓ B2, (0i -v2U AT — —— , 3 2.2-Mercaptobenzothiazole (2-benzothiazolinthione ) 5 3.2-Hydroxybenzothiazole (2-benzothiazolinone) gôdui20iordniauraĐỀ 4 6-Nitro-2-hydroxybenzothiazole

5 Dẫn xuất halogen của benzothiazole dergzzexssase 18

I.ỨNG DỤNG CỦA BENZOTHIAZOLE VÀ CÁC DẪN XUẤT CỦA NÓ

1.Trong lĩnh vực cao su cô z1

2.Trong lĩnh vực thuốcthửhữucơdơ l6 3.Trong lĩnh vực nhuộm , phẩm màu và nhiếp ảnh Ô 17 4 Trong lĩnh vực nông nghiệp —aeaaaneenennenennee 19

§.Trong linh vuc dudc hoc semen

Trang 3

1.Tinh chế 2-mercaptobenzothiazole == 2.Tổng hợp 2-hydroxybenzothiazole —eetsutes 32 3.Tổng hợp 6-nitro-2-hydroxybenzothiazole 34 4.Tổng hợp 6-brom-2-hydroxybenzothiazole m5 5.Téng hợp 6-brom-3-hydroxymethyl-2-hydroxybenzothiazole .37 Phần ba: Kết luận và thảo luận

I Quá trình tổng hợp- Hiệu suất phản ứng ˆ -39

Il PhOhéngngoai Đ— me 40

MI Các ý kiến và hướng nghiên cứu tiếp theo 44

=BANG HANG SO VAT LY CUA CAC CHAT DA TONG HGP DUGC

=BANG TONG HOP PHO HONG NGOAI CUA CAC CHAT DA TONG

HOP DUGC

8PHỔ HỒNG NGOẠI CÁC CHẤT ĐÃ TỔNG HỢP ĐƯỢC

Trang 4

Cời trở đầu

Hóa học là một ngành khoa học thực nghiệm có rất nhiều ứng dụng trong thực tế Đặc biệt là hóa học hữu cơ nghiên cứu về hợp chất dị vòng Với những giá trị thực tiễn đó mà hóa học hữu cơ thực sự lôi cuốn em Học tập, nghiên cứu và tìm hiểu về hóa hữu cơ là điều em rất thích thú, chính vì vậy để được tìm hiểu sâu hơn về hóa hữu cơ, đặc

biệt là kỹ năng tổng hợp hữu cơ, em đã chọn đề tài thuộc bộ môn hóa hữu cơ

Có thể nói các hợp chất dị vòng nói chung đều có những

vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và được nghiên cứu rộng rãi để làm sáng tổ các thuộc tính và ứng dụng của chúng

Benzothiazole là trường hợp đặc biệt của hệ thống dị vòng Các công

trình nghiên cứu cho thấy chúng có nhiều ứng dụng quan trọng trong

các lĩnh vực khoa học và đời sống: làm chất xúc tiến trong quá trình

lưu hóa cao su, ứng dụng trong nghành nhiếp ảnh, phẩm màu, điện hóa, trong y học, nông nghiệp

Chính vì vậy em đã lựa chọn để tài:” Tổng hợp 6-nitro-2-

hydroxybenzothiazole và 6-brom-3-hydroxymethyl-2-

hydroxybenzothiazole'` với mong muốn đi tìm hiểu sâu hơn về hợp

chất Benzothiazole và dẫn xuất của nó

Trang 5

LOI CAN ON

Em xin chân thành cảm ơn đến ban chủ nhiệm khoa Hố, Q thầy cơ trong tổ hữu cơ, đặc biệt là cô Trần Thị Tửu - Người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

Em cũng xin chân thành cám ơn các bạn sinh viên Hóa 4,

niên khóa 1999 - 2003 đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên em để

em có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của mình

Trong thời gian thực hiện luận văn, em đã tiếp thu thêm

nhiều kiến thức bổ ích cho công tác giảng dạy của mình.Tuy

nhiên, do khả năng còn hạn chế nên em vẫn còn mắc nhiều sơ sót,

khuyết điểm Em kính mong được sự góp ý của các thầy cô và các

bạn để giúp em hoàn chỉnh luận văn này Em xin chân thành cám

ơn

Trang 7

SVTH:2 Shi Kim SThoa ILBENZOTHIAZOLE VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CƠ BẢN CUA NO 1.BENZOTHIAZOLE : Dị vòng Benzothiazole có ba đồng phân sau : Oy Oo X2 1,3-benzothiazole 1 2-benzothiazole 2,1-benzothiazole

Thực nghiệm cho biết phản ứng thế electrofin (clo hóa, brôm hóa,

nitro hóa) đều xảy ra ở nhân benzen và trước hết ở vị trí số 6 I|

Ngay cả trong trường hợp của 2-phenyl benzothiazole phản ứng cũng xảy ra ở vị trí này mà không xảy ra ở vị trí số 2 của vòng phenyl mới

Trang 8

SVTH:.L6 Dhi Kim hoa

Các dẫn xuất của acid thường dùng để tổng hợp benzothiazole nhất

là chloride và anhydride acid

-Bằng phản ứng của o-aminothiophenol với aldehyde

ỐX‹}* Đ-ỌE —-Ôfý=-O2-

- Bằng phương pháp Jakobson

P2S- K fan

©) N-CSR 7 or

N-phenylthioamit dưới tác dụng của NaOH với xúc tác

Trang 9

SVTH:.Lé 7h; “Xim C7hoa

Hiện nay, người ta đã điều chế được 2-arylbenzothiazole bằng sóng microwave đạt hiệu suất và độ tinh khiết cao

2 2-MERCAPTOBEZOTHIAZOLE :(hay 2-Benzothiazolinthione, viết tat 2-MTB)

- Tên thương mại là Kaptax,Vulkaxit, Thiotax, Dermacid, 2(3H)- benzothiazolinthione, 2-benzothiazolylmercaptan, là chất bột min, mau vàng sáng, có vị đắng đặc trưng

-Nhiệt nóng chảy của 2-mercaptobenzothiazole kỹ thuật là I65+170°C và của 2-MBT tinh khiết là là 183+184°C

2-MBT là chất được sử dụng sớm nhất để làm tăng tốc độ quá trình

lưu hoá cao su

2-MBT tan tốt trong acetone, ethanol, benzen, chlorofom, acid acetic băng, và không tan trong nước

2-MBT có công thức phân tử là C;H;NS;, khối lượng phân tử là I67,26 dvC, tỉ khối 1,42 2-MBT tồn tại dưới 2 dạng hổ bién( tautomer): Oo —_—— Oo~ - enol ketone

Trang 10

SVTH:.Lé Ghi Kim Thoa

Kết quả này nhận được dựa trên sự đo momen lưỡng cực của nó

® Tổng hợp :

2-MBT lần đầu tiên được A.W.Hofmann tổng hợp vào năm 1887, cũng từ đó các phương pháp tổng hợp 2-MBT ngày càng phát triển.[2]

Một số phương pháp tổng hợp 2-MBT:

*Bằng tác dụng của CS; hay CSC]; vào o-aminothiophenol

trong dung môi alcol hay muối của nó trong dung dịch kiểm PE po Q SH / Y we Se TS ` | )] *cs —— \ Neu SG IL sf; RF HS ie Som NIG “ “SN Ne SN H, *Bằng tác dụng của CS; với o,o'-diaminodiphenylsunfide OL, vụn + 2%, ICS, ——» lò @ +S +H,S

*Phương pháp điều chế 2-MBT thuận tiện nhất là xuất phát từ

Trang 11

SVTH2 Chị “Xim “7hoa

*Đun nóng benzothiazol va S (ti lé mol 1:0,9+1:1,3) trong vòng 0,5+3 giờ sẽ thu được 2-MBT với hiệu suất 89,3-92,3% S “ — c A aye 2€ { On ® Ae AN ( 3Ï ys “a „(( | LALA ⁄⁄ ee es AY SH NN >“ ÑN *ĐÐun nóng chảy N,N'-dimethylaniline với S S S eo, 82 OL» » Ole N N dH, *Phản ứng giữa o-nitroarylhalide với CS; và NaH§ hay Na;S x NaHS hay CS, S

Ol hay Na,S, @r

*2-MBT diéu ché tY arylisothiocyanate, azobenzen, N-

va CS,

aryldithiocarbamate , phenylthiourea va thiocarbanilide (N,N’-di

Trang 12

SVTH:.L6 Ghi Kim Thoa

Phản ứng của 2-clorobenzothiazole với acid thiocarbocylic hay acid dithiocarbamic cũng tạo ra 2-MBT hay dẫn xuất của nó

*Trong điều kiện thực tế 2-MBT được điều chế bằng phương pháp tinh chế 2-MBT kỹ thuật

® Phương trình phản ứng của 2-MBT:

-Phản ứng alkyl hoá trực tiếp 2_MBT bằng dẫn xuất halogen

sẽ tạo thành 2-alkylthiobenzothizole Nếu alkyl hoá bằng dimethylsunfate ngoài các sản phẩm trên còn xuất hiện một lượng nhỏ 3-methyl-2- benzothiazolinthione (CH,),S0, Cy ast 22 2? z4 Š NaOH” /—StHIC j| des Lí ‘| co € xá EN ° Tou N aA / ° ; " | N | F OX, 7 : " CH " H

Ở nhiệt độ trên 200”C bằng tác dụng của iodine dẫn xuất S-

Trang 13

SVTH:.Lé 7hj Kim Thoa

S-alkyl và N-alkyltiếp tục tác dụng với RX thì sẽ tạo thành

muối 2-alkylmercaptobenzothiazolium (1) Khi muối này tác dụng với

Na)S hay NaOH sé lan lust tao ra (2) va (3)

Mặt khác 2-MBT tác dụng với halogen trong dung méi CCl, hay benzen

OL, )—SH = pS Es ca, OL, )—SNHCH,

Khi 2-MBT tác dụng với formaldehide sản phẩm có thể tổn tại dưới dang (1) ,(1°) hay (2), (2’) -~ ° ‘ HCHO - \—scn, onl) ¬- aa (NN (v) Cr SH bu, Cr ~N | Ol o Ngoài ra 2-MBT có thể tác dụng với “a ai NCH, OO aa Nac 1H+Na OC! a 389i! aS H,,NH; = S

lý 3> — Cr sieu, CaạH,jÑN NH, ~ Gay, N

Trang 14

SVTH:2 Fhi Kim Thoa

Nó có thể tổn tại ở 2 dạng tautomer:[4]

C—O enol ketone H

Momen lưỡng cực được tính đối với 2- hydroxybenzothiazole là 2,4D và đối với 2-benzothiazolinone là 3,8D Bằng thực nghiệm nhận được là 3,66D , điều đó khẳng định rằng trong các phản ứng nó tham gia ở dạng ketone, Kết quả nhận được phù hợp với các quá trình xảy ra trong các phản ứng alkyl hoá , acyl hoá hay hydroxymethyl hoá Trong tất cả các phản ứng này người ta dều thu được dẫn xuất thế ở vị trí 3 của 2-benzothiazolinone ® Các phản ứng của 2-hydroxybenzothiazole: 2-hydroxybenzothiazole phản ứng với formandehyde tạo thành 3- hydroxymethyl-2-benzothiazolinone Ore OL ty — Or» | CH,OH

Đây là chất đầu thuận tiện cho việc điều chế các dẫn xuất tiếp theo Thí dụ bằng tác dụng của thionylcloride thu được 3-clo methyl-2- benzothiazolinone, với anhydride acetic thu được 3-aceto methyl-2- benzothiazolinone, với benzoyl cloride thu được 3-benzoxyl methyl-2- benzothiazolinone

2-Hydroxybenzothiazole tổn tại ở dạng ketone, khi alkyl hoá 2-

Trang 15

SVTH:.Lé Dhj Kim Thoa *Tổng hợp dẫn xuất dạng N-benzylbenzothiazole trong môi trường ethanol | | = +H—.Ch.,( JC 3H ILO sl 3% TS ÑaCH =o hike

*Phảẩn ứng này xẩy ra dễ dàng với các tác nhân yếu N-

arylamide cua acid cloacetic wx, 3, G—<H,“ "HH —, xẻ 3 ( } eo NF SN Ñ LN N ⁄ na |( 2| ate ) XE O+HCI SI `Z¬;, ¿ I 1 d h L_ anH-~(C `

Trang 16

SVTH:£é Ghji Kim Fhoa

Trong các phản ứng này sản phẩm chủ yếu là 3-methyl-2-

benzothiazolinone

® Phương pháp điều chế 2-hydroxybenzothiazole:

*Oxi hoá 2-MBT với oxi phân tử ở nhiệt độ 50-150°C, áp suất 0,3-

0,7 Mpa có mặt kim loại chuyển tiếp làm xúc tác đã tạo ra 2-

hydroxybenzothizole Nếu dùng FeCl; làm xúc tác hiệu súât đạt 85% f> SH —“2 ~4 +O2/FeCI N 50- 150°C QY, la OL, rà 0,3-0,7Mpa *Phan ứng của o-aminophenol với phosgene(COCI|;) thiophosgene(CSC];) hay „SH AK 3 C1 ` ` (Les 3 n„eecrC)Ì Z}— 0H32H61 S4

Trang 17

SVTH:¿ Fhj Kim Thoa

*Từ quan điểm kỹ thuật , có ý nghĩa nhất là oxy hoá 2-MBT bằng hydrogenperoxide trong môi trường kiểm hay bằng kalipermanganat sẽ xuất hiện muối kali của sunfoacid tương ứng, sau đó thuỷ phân trong môi trường acid tương ứng @s psu nh + at > mm Of» 3, 6-NITRO-2-HYDROXYBENZOTHIA ZOLE 6-Nitro-2-hydroxybenzothiazole tổn tại ở 2 dạng tautomer: ON s O2N S oe Oo H enol ketone

Phương pháp tổng hợp thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm là tiến hành nitro hóa bằng hỗn hợp HNO¿¿ + H;SO¿¿

O,N Ss

on D—oH + HNO,d 1250.4 - ỐC, 0H — OL»

ú

Phản ứng phải được thực hiện ở nhiệt độ thấp tránh sự phá vỡ vùng

Có thể điều chế 6-nitro-2-hydroxybenzothiazole và dẫn xuất của nó

dựa vào phản ứng của 2-amino-5-nitrothiophenol với acid:

ON SH ON

TÔI + FCOOH ——> pr

Trang 18

SVTH:L6 Thi Kim Thoa

e Hợp chất nitro thơm là hợp chất trung dé diéu ché amin thom Vi

vậy nó có khả năng tham gia phản ứng khử hóa tạo amin Còn phản ứng

thế Sg2Ar vào vòng thơm khó khăn vì trong vòng đã có nhóm rút e 4 — Dẫn xuất Halogen của Benzothiazole:

Từ benzothiazole có thể điểu chế được rất nhiều các dẫn xuất

halogen Các halogen có thể ở nhiều vị trí khác nhau trong phân tử : vị trí

số 2, vị trí số 3, vị trí số 6 Các dẫn xuất halogen nhìn chung có những ứng

Trang 19

SVTH:.L6 Dhi Kim Thoa

*3-Chloromethyl benzothiazole được điều chế theo sơ đồ:

Ol + HCHO — Or, eo *SOCh On Khăn ser *Dẫn xuất halogen ở vị trí số 6 được diéu ché qua phản ứng thế Sg2Ar: 5 Cl S † CỤ _FeE OD + HƠI N

*Trong phòng thí nghiệm 6-brom-2-hydroxybenzothiazole được tổng hợp từ 2-hydroxybenzothiazole và brom trong môi trường acid acetic băng: Br S s o Br, CH;COCH,y TOL >= HBr CL + H, x ;.- bấm + I H II ỨNG DỤNG CỦA BENZOTHIAZOLE VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ 1 TRONG LĨNH VỰC CAO SU

2-MBT được nghiên cứu là xúc tiến quá trình lưu hoá cao su Nó có

thể dùng kết hợp với một số chất vô cơ khác như : kẽm, oxyd kẽm Để

xúc tác cho quá trình lưu hoá cho cao su tự nhiên và cao su tổng hợp

Trang 20

SVTH:L2 Thi Kim hoa

chỉ sau khi hợp chất ( 2-MBT) ;Zn phân huỷ thì tác dụng xúc tác của nó

mới có thể phát huy do đó người ta dễ dàng khống chế quá trình Ngoài ra

để lưu hoá cao su Isopren có thể dùng 2-MBT với tetrametylthioran có mặt kẽm oxydc là xúc tác

Các dẫn xuất của 2-MBT cũng đóng góp một phần không nhỏ Chẳng hạn , 2-(2',4'-dinitrophenylthio) benzothiazole, N-ciclohexyl-2-

benzothiazylsunfeamide dùng xúc tiến cho phản ứng lưu hoá cys- polyisopren Vật liệu composite cao su tự nhiên và tổng hợp đã được lưu hoá bởi benzothiazylsunfeamide hay benzothiazyldisunfua Để chống sự oxi hoá trong quá trình lưu hoá dùng các hợp chất

one bu RR

Ngoài việc dùng để xúc tác cho phản ứng lưu hoá cao su , một số

dẫn xúât của benzothiazole còn làm xúc tác cho quá trình khác Chẳng hạn 2-MBT xúc tác cho phản ứng tạo polysunfua

2.TRONG LĨNH VỰC THUỐC THỬ HỮU CƠ

Một số dẫn xuất của benzothiazole có khả năng tạo phức màu với

kim loại có vai trò trong việc xác định định lượng lim loại đó Như những

hợp chất chứa vòng benzothiazole và coumarin tạo phúc vòng càng với kim loại có ích trong việc phân tích định tính và định lượng các ion Zn””, Pb””, Ba”!, Cd”?, Hg”*, La *.trong các đối tượng sinh học và trong dung dịch

nước dùng 2-MBT xenlulozo để xác định vết Au trong mẫu địa chất Ngoài

Trang 21

SVTH.£¿ 7h Kim Thoa

ra, 4-(6-brom-2-benzothiazole ) pyrogalol cũng được tác giả ZhouHuagang

tổng hợp và nghiên cứu tao màu với Mo(VI), W(VI), Ti(V), Ví dụ : H©O(€ H jC so S mạ Noe `Z N ' LO] p-N=n—X(_)) Se ~ N — { Cp

Có khả năng tạo phức với ion Cu” và Cu”, trong dung dịch rượu :

nước = 1:1 hdp chat nay có điểm đẳng quang 526 nm và vân hấp thụ ở 510

và 553 nm với giá trị pK,=7,4 ( Nhóm oxy hoá naphtol)

3.TRONG LĨNH VỰC NHUỘM, PHẨM MÀU VÀ NHIẾP ẢNH :

2- methylbenzothiazoleiodoalkylates được dùng để tổng hợp thuốc nhuộm cyanine, nó là chất cảm quang cho huyền phù bạc bromua đối với tia đồ và tia hồng ngoại [18]

O Nga , A.LKiprianov va I.LLevkoev tổng hợp thuốc nhuộm thiocyanine tuỳ thuộc vào nhóm dịch chuyển đậm màu hay electron pi sẽ

làm tăng màu thuốc nhuộm, ngược lại yếu tố không gian làm giảm màu

Trang 22

SVTH:⁄6ê Zj Kim Thoa + @ © Me oS _N T S IOL N@II eo NV R H,CH¡: C(CH¿): R' H,NHCH:), N(“H¿); R" CH3, CoHs

Trong quá trình nghiên cứu benzothiazole và dẫn xuất các tác giả đã tổng hợp được một số hợp chất có màu chứa vòng benzothizole ứng

dụng trong lĩnh vực phẩm màu và nhiếp ảnh N=NHr „6Ÿ Hr:hợp phần chứa vòng benzothiazole Được điều chế từ bazơ aminobenzothiazole đãđược ứng dụng làm Ví dụ mực in trên giấy Phẩm màu trên có khả năng gắn kết tốt trên poliester đã được tổng hợp và nghiên cứu r^ A N,GON R" Re, | 5 ICL zƑ pe Vain R” H- Halogen RI 7 N %_lrnino, cartoxysiaro ộ OU)

Trang 23

SVTH£2 Ghj Kim Shoa

Sản phẩm có tác dung tăng độ nhạy trong chụp ảnh điện tử Tác giả đã phát hiện ra hợp chất dưới đây cũng làm tăng độ nhạy trong chụp ảnh S ROL D—CON=CHR KẾ Hầu BIẾN N R'= Ph 4.TRONG LINH VUC NONG NGHIEP điện tử

-Những dẫn xuất của benzothiazole có tác dụng điều khiển sự phát triển của thực vật, tiêu biểu nhất là các dẫn xuất thế ở vị trí số 3 của benzothiazolinone.[6] Ví dụ “Op O1 bu (CH,),CN bHA(CH,),COOH 5 S ROL N KL N Lạ Lae X= H, halogen R= H, alkyl, halogen, CN, OH, CF3, NO, Rm=2_.3_.4_pyridinyl n=0-2 m=l, 2

-Các dẫn xuất ở vị trí số 3 có chứa lưu huỳnh của 2-

Trang 24

SVTH:2 7hj “Xim C?hoa fo aS LG ` >s Ol» ` `—⁄+ ~ kg, ~ “ iIR= * TƯ XN >~“ẦN va ST CHC OU(C HK) SR R= elky ey +) iy > Re H halogen

BP [Cc X a vaed (R'=alxyl, alkenyl, hydrexya! kyl " halogen, phenyl, phenyl! thé

(CH,).OCS5,R

: Loe OSR’

Các chất này có tác dụng làm giẩm sự phát triển của đậu, làm ngắn thân cây Ở nồng độ cao chúng có tác dụng diệt cỏ

-Thuộc nhóm có tác dụng điều khiển sự phát triển của thực vật còn có các dẫn xuất của benzothiazole với các nguyên tử nitrogen ở mạch

nhánh như: các amide hydrazid, imidoester, imidoamide, imidoanhydride

Trang 25

SVTH:£¢ Ghi Kim Shoa 5 R= halogen, alkyl, NO N R= alkyl (cH,-cocor TS NH

-D’AmicoJ.J đã tổng hợp được các dẫn xuất tiếp theo và đã thử nghiệm một cách thành công đối với cây mía đường và cây củ cải đường, là

những chất có tác dụng làm tăng lượng đường.[9] = me \ I =o VớiR= CH.CN,(CH.),°N, CH.COOCH, ON CH(COOC,H,),, CH,COOH, | CH,CONH,, CH(COOCH,), R

Công trình này cũng nêu lên rằng : Tác dụng của các chat tuỳ thuộc vào thời kỳ phát triển của thực vật Lượng thực tế áp dụng 0,112 +5,6 kg/ha từ 2 đến 10 tuần trước khi thu hoạch

-Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của một số dẫn xuất

Trang 26

SVTH:.2 Dhi Kim hoa

5

Onn N | \=n

Là thuốc trừ nấm nội hấp có tác dụng phòng và trị bệnh, thuốc dạng bột thấm nước chứa 20% hoạt chất Thuốc không những diệt nấm vào bên

ngoài mà còn hạn chế sự xâm nhập nấm vào bên trong cây, có tác dụng tương đối dài Tricyclozole là thuốc đặc trị bệnh đạo ôn hại lúa

5.TRONG LĨNH VỰC Y DƯỢC HỌC:

2-alkoxyl, 2-alkylthio- 6-halogenbenzothiazole, 2_phenoxyl-, 2- phenylthio, 2-phenylaminobenzothiazole, 2-ankylsulfonyl, 2-alkylsulfinyl-

6-nitrobenzothiazole và các dẫn xuất halogen của benzothiazole được dùng

làm thuốc trị bệnh ngoài da với hoạt tính cao chống lại các vi khuẩn [1 1]

Dẫn xuất ở vị trí số 2 chứa gốc amino acide, imino, hay

Trang 27

SVTH:.ê Shi Kim Fhoa

đã được điều chế và khi ngưng tụ với morpholin tạo ra hợp chat có ích cho việc điều trị huyết áp thấp [17]

Dẫn xuất I-(benzothiazole-2-yÌ)pyrazole được dùng làm thuốc chống

viêm nhiễm rất hiệu quả [12]

Dẫn xuất dạng

R=NHR", NH2 , NH2R"

R"O 5 — R'= alkyl, amino, ary!

Or, "RY alky R= dialkylamino alkyl, bezy!

Co tac dung giam dau chéng suy sup chéng viém nhiém, gay hung

phan

Hoạt tính chống u cuả 2-(4-aminophenyl)benzothiazole Dẫn xuất va các hợp chất tương tự có khả năng cho nhóm NO đã được tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống tắc nghẽn mạch máu| 10]

8

Clee

a

6.TRONG LĨNH VỰC ĐIỆN HÓA

Gần đây người ta tìm ra khả năng chống ăn mòn đồng của một số

hợp chất azometin thuộc dãy 5-aminobenzothiazole bằng phương pháp thế

Trang 28

SVTH:£é Ghj Kim Thoa \, OL; X Ga AQ ý

Trong đó:X=OH : p-hydroxybenzal-5-aminobenzothiazole (])

X=OCH; :p-metoxybenzal-5-aminobenzothiazole (II)

X=N(CHạ);: p-dimethylaminbenzal-5-aminobenzothiazole (IIT) X=Cl : p-chlorobenzal-5-aminobenzothiazole (IV)

Hoà tan các chất (I)+(IV) trong dầu không phụ gia với nồng độ

0,02% ta được các mẫu có kí hiệu tương ứng là Mạ, M;, M¿, M¿ và Mẹ là

mẫu không chứa azometin bằng thực nghiệm cho ta kết quả sau: mẫu MI

có khả năng chịu ăn mòn lâu nhất trong dung dich NaCl 3% (3500 giờ) nó là chất ức chế ăn mòn đồng tốt nhất Các mẫu M;, M:, M¿ đều có khả năng

ức chế và làm tăng khả năng bảo vệ hàng chục lần , Hiệu quả ức chế tăng theo thứ tự : I > II > IH > IV 2-MBT cenlulose dùng xác định vết Au trong mẫu địa chất R' >>» Với hàm lượng 10+1000 ppm được dùng làm xúc tác trong điện phân Hợp chất

nhằm phủ kín các lỗ xốp khi mạ vàng trên bể mặt Ni [13]

Phức của Ag với các phối tử hữu cơ như dẫn xuất của benzothiazole tạo ra dung dịch có tác dụng sơn phủ lên đá

Trang 29

SVTH:.Lé Shi Kim Shoa

Di vong benzothiazole, mercaptobenzothiazole,

mercaptobezimidazole có khả năng ức chế ăn mòn thép CT: và đồng trong

Ol OH CH,S0,Na

môi trường HCI.| 14]

I11.CAC PHAN UNG DÙNG TRONG TỔNG HỢP

1 PHAN UNG HALOGEN HOÁ

Phản ứng thế Sg2Ar của halogen nói chung :

Halogen phân tử là các tác nhân halogen hoá dược sử dụng hàng

đầu Tuy nhiên Fe phản ứng mãnh liệt, tấn công cả các liên kết C-C & thóai biến hợp chất thơm, do đó ta không dùng F; để flour hoá trực tiếp hợp chất thơm mà phải điều chế gián tiếp

lạ rất kém hoạt động do có cân bằng

Ar-H +lạ— Ar-l +HI

HI sinh ra có thể tác dụng khử hóa lên dẫn suất iode của hợp chất

thơm, cân bằng dịch chuyển về phía hỗn hợp đầu Để chuyển dịch cân bằng sang phải , thường phải loại HI bằng phần ứng trung hoà hoặc bởi oxi

hoá như ( HạSO¿, HNO;, HIO; ) hoặc tạo kết tủa Agl bởi AgClO, hay

Ag;SO/H;SO,

Thường chỉ halogen hoá trực tiếp hợp chat thom bang Bro, Cl) Tổng quát:

Trang 30

SVTH:£8 Ghi Kim Thoa

Phản ứng đòi hỏi phải có mặt xúc tác acid Lewis như FeC];, FeBr;,

ZnCl; có thể dùng kim loại như Fe, khi đó halogen X;sẽ tạo xúc tác do: 2Fe +3X;= 2FeXa Cơ chế : phản ứng brom hóa xúc tác bột Fe 2Fe +3 Br.=2FeBr; FeBr; + Br-Br — Br°* Br°.FeBr; hoac Br [FeBrs] hoặc Br + [FeBr | 5 H W © chạm) = O + Br Br.FeBr; ner C= + [FeBr,] H — Br

Om + [feB,j (ahanh) Oo + HBr + FeBr,

Ta có thể khiến cho phan ứng halogen hoá đặc biệt mạnh mẽ, nếu ngay từ đầu ta sản ra được các cation halogen tương đối tự do Thí dụ :ở các phản ứng chlor hóa với sự có mặt của bạc pechlorate:

Cl-Cl + AgClO, > Cl" + AgCl + ClO,

Trang 31

SVTH:£6 Ghj Kim Thoa

Acid hypohalogeno hình thành do phản ứng giữa halogen & nước Ta

cũng có thể dùng chloramin T (là chất dễ lấy đúng liều lượng cần dùng )

trong dung dịch acid làm nguồn cung cấp acid hypochloro:

"c-{C}-sxw:o + HCl + Hote {Oso + HOO + Nad

Na

Phản ứng brom hoá vào vòng thơm:

Phản ứng Brom hoá vào vòng thơm là phản ứng dễ thực hiện trong phòng thí nghiệm nhất Khi chon các điều kiện halogen hod ta phải chú ý

đến hoạt độ khác nhau của các hợp chất thơm như thế nào Thí dụ: brom

hoá các hợp chất thơm có khả năng phản ứng cao (các phenol, các

phenolate, các amin ) phải tiến hành trong dung dịch loãng & ở nhiệt độ thấp , nếu ta muốn thu được các sản phẩm brom hoá một lần (Trong trường

hợp này tiện nhất ta dùng một luồng không khí để thổi brom từ một bình rửa khí vào hỗn hợp phản ứng)

Brom có thể được làm khô bằng axit sunphuaric đặc, bằng canxi bromua khan và bằng photphopentoxit Tuy nhiên brom chưa được làm khô thường tác dụng mạnh hơn

Khi brom hoá người ta dùng các dung môi sau: axit axetic băng, axit sunphuric, CS;(bển vững), ete etylic (bền vững ở nhiệt độ thấp, khoảng 0°C), ancol(không bểnvững lắm), piridin(tác dụng như là một chất xúc tác

); axit bromhidric

2.PHAN UNG NITRO HOA

Trang 32

SVTH:.£Lé¢ Dhji Kim Shoa O N Phản ứng nitro hoá là quá trình gắn nhóm nitro ~O vao phan tử hữu cơ

Tuỳ thuộc cấu tạo chất ban đầu, thường dùng các hợp chất hay hỗn hợp của chúng làm tác nhân nitro hoá

-Acid nitric có nồng độ khác nhau

-Hỗn hợp acid nitric đặc và acid sunphuric đặc -Nitrat kim loại kiểm với acid suphuric đặc

-Oxit nito

-Nitrat kim loại kiểm với anhidric axetic và acid axetic

-Hỗn hợp arid nitric vả axit sunphuaric với acid acetic bang hay anhidric acetic

=Phan ifng nitro hod hgp chat thdm

Tổng quát:

Ar-H + HNO; — Ar-NO; + HO

Phan ứng thế hydro của nhân thơm bằng nhóm nitro là phản ứng nitro hoá xảy ra theo cơ chế electrophin Tác nhân nitro hoá là

cation nitroni (còn gọi là cation nitryl) NO,” , tao thanh tv acid nitric trong môi trừơng acid

Đơn giản nhất là trường hợp acid nitric tự proton hoá HONO; + HNO; © H,0*-NO, + NO; H,0*-NO,+ HNO; <= H;O*+ NO; + NOy

3HNO, <> H:O" + NO;” + 2NO¿

Tuy nhiên cân bằng lệch mạnh về phía bên trái, khiến acid nitric

một mình nó chỉ có tác dụng nitro hoá yếu

Trang 33

SVTH:L6 Thi Kim Thoa

Thực tế thường dùng hỗn hợp acid nitric đặc-acid sunfuric đặc, gọi là hỗn hợp nitro hoá Acid sunfuric đặc có khả năng tạo thành cation nitroni

ti’ acid nitric

HONO; + HOSO:H H;O”-NO; + HSO,

H,O*-NO, + HOSO3;H <= H;O”+ NO,” + HSO,g

HNO, + 2HSO¿ => H:O” + NO," + 2HSO,

Do đó tác dụng nitro hoá của hỗn hợp acid nitric- acid sunfuric

mạnh hơn của một mình acid nitric nhiều Tác dụng này còn tăng lên nếu ta dùng acid nitric khói và oleum Các phương tiện nitro hoá khác không có

ý nghĩa chung nhiều lắm

Cơ chế phản ứng nitro hoá: 5 8 Or „—o—H + NO, ——> 5*{CỒ[ 2 e— N O,N 5 ON , Oe S9“

Lưu ý: Oxi hoá là phản ứng phụ thường hay xảy ra nhất trong khi nitro hoá làm giảm hiệu suất phản ứng Nếu nhiệt độ phản ứng bị vượt

quáthì phần ứng phụ này được thuận lợi và ta có thể nhận biết nó ở các khí nitro bốc lên Phải dùng nhiệt độ và tốc độ khuấy thích hợp, điều này cũng

Trang 34

SVTH:L6 Thi Kim Thoa

Phần khó nhất của điều chế thường là việc tách biệt các hỗn hợp các đồng phân nhất là các đồng phân vị trí nhóm NO; trên vòng thơm Các phương pháp tách hay dùng là là : kết tỉnh phân đoạn, chưng cất phân đoạn, cất lôi cuốn hơi nước, sắc kí (thường ta phải kết hợp các phương pháp trên

với nhau)

Trang 35

THỤG

Trang 36

SVTH-.Ø¿ 2ý 2w Thoa ——— IL.SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP : a +H.0,/KOH rn CL ms Oo Ể (1) (Il) +HNO,4/H, SO gy “Or »o ——% (lll) #Br/CH.COOM ig oe »o _tHCHO, “Or, Fo CH,OH (`)

II.QUÁ TRÌNH TONG HGP CAC CHẤT :

1.Tinh ché 2-Mercaptobenzthiazole (hay 2-Mercaptobenzothiazolinthiom (I) Hòa tan 100g 2-Mercaptobenthiazole trong 2 lít nước, sau đó cho lên bếp đun và khuấy ở nhiệt độ 85-90°C Vừa dun ta cho từ từ từng lượng nhỏ của 75- 80 ml dung dịch amoniac 26% Trong khi đun thường xuyên vớt bọt nổi lên trên

bề mặt dung dịch Sau khi đã cho hết amoniac, ta tiếp tục cho từ từ 4 - 4,5 ml

HạO; 30% hòa tan trong 50ml nước nóng (khoảng 60°C ) luôn vớt các chất bẩn trên bể mặt hỗn hợp phản ứng Sau khi đun, dung dịch màu vàng của muối amoni của 2- mercaptobenthiazole tách khỏi chất bẩn ở đáy bình phản ứng Lọc

lấy dung dịch màu vàng sáng Cho vào dung dịch này 4g than hoạt tính, đun sôi và lọc nóng dung dịch Sau đó cho thêm nước nóng vào nước lọc này để được 3,6 lit Dun sôi, cho thêm 4g Na;SO; và 75 m]Ì CH:COOH đã pha với 200 mÌ nước

Trang 37

SVTH.¿ 27k Kim Fhoa

=

Để yên trên bếp một chút rồi lấy xuống để nguội, kết tủa lắng xuống (thời gian

khoảng một đêm ) và lọc trên phễu buchner, rửa một lần bằng nước nóng

Công thức phân tử : C;H;N§a ; M = 167,26 đvc

š Nhiệt độ nóng chảy : 180,2 - 182,8 °C ( tài liệu:181 - 183°C) - Hiệu suất : 58,45g (58,45%) - Phổ hồng ngoại : + Vòng benzen : V(=cH›: 3039,7 cm-'! tcacy: 595,5 cm Ì ổ(=c.ny:751,7em- Ì Dao động vòng : 1496,8 cm ` 1426,7 cm ' + Vòng 5 cạnh : Y(w.ny: 3111,0cm Ì Y(c-n›: 1320, cm’! Vic—s): 668,8 cm Ì + Các nhóm khác : v(c=s›: 1245,6cm' Ì

2.Tổng hợp 2-Hydroxybenzothiazole ( hay 2-Benzothiazolinone ) : (II) e_ Giai đoạn oxi hóa tạo muối :

Cho vào bình cầu ba cổ 16,7g (0,1 mol) 2-MBT, 8,4g (0,15mol) KOH va

Trang 38

SVTH⁄2 Shi Kim hoa

=~

H,0, 30% Nhiét 46 phan ting được giữ trong khoảng 48 - 52 ” C (nhiệt độ

không vượt quá 52°C, có hệ thống nước chảy vào ra liên tục )

Sau khi cho hết H;O› hỗn hợp tiếp tục khuấy 3 giờ nữa ở nhiệt độ 48 - 52

" C Muéi kali ctia sunfonic acid trắng xốp từ từ tách ra Sau đó nhiệt độ được

tăng lên 60”C, tiếp tục khuấy hỗn hợp thêm 2 giờ ở nhiệt độ này

Muối tan tạo thành dung dịch đặc, lấy ra cho vào cốc Hỗn hợp được để

yên trong 24 giờ, lọc lấy sản phẩm

e Giai đoạn acid hóa :

Sau khi làm khô ở nhiệt độ phòng, muối kali của sulfonic acid được hòa

tan vào nước trong cốc 1000ml, acid hóa bằng HCI đến môi trường acid Dung

dịch được đun đến khi không còn mùi SO; bay ra (dung dịch sẽ đặc khô lại ) Dé

nguội, chất rắn thu được là 2-Hydroxybenzothiazole thô

Sản phẩm được kết tinh lại bằng hỗn hợp ethanol : nước (1:1)

Công thức phân tử : C;H;NOS ; M= 151,19 đvc

Trang 39

SVTH Ø2 Ø8 2w hoa =~ + Vong 5 canh: Vin-H): 3110,4 cm’! Vic_-n) ,1304,6 cm’ Vic_s) - 642,1 cm’ + Các nhóm khác : Y(c=o) : 674,5 cm `

3 Tổng hợp 6- Nitro- 2-hydroxybenzothiazole : (II)

Phản ứng được tiến hành trong bình cầu hai cổ ( hoặc có thể dùng cốc )

Hòa tan 7,5g (0,05 mol) 2- hydroxybenzothiazole trong 10 — 15 ml

H;SO¿¿¿ ở nhiệt độ từ 10 - 15 ”C Sau đó dung dịch được làm lạnh đến 0C, vừa

khuấy và nhỏ vào dung dịch từng giọt hỗn hợp nitro hóa ( 4 ml HNO¿ạ và 2,5 ml H;SO¿ a) Sau khi cho hết hỗn hợp nitro hóa, hỗn hợp được khuấy thêm 30 phút và để yên l giờ nữa (trong khi để yên luôn làm lạnh hỗn hợp )

Hỗn hợp được rót vào cốc nước chứa 200 ml nước lạnh ( cho thêm vào đó ít viên đá nhỏ ), khuấy mạnh, 6-nitro-2-hydroxybenzothiazole sẽ tách ra, được

lọc lấy trên phễu buchner, rửa bằng nước Giai đoan kết tính :

Vì sản phẩm có lẫn một ít sản phẩm phụ là 4-nitro-2-hydroxy

benzothiazole (hiệu suất 1:10 so với 6- nitro- 2-hydroxybenzothiazole ) Để tách

sản phẩm phụ, dùng kỹ thuật kết tỉnh phân đoạn đơn giản

Dung môi dùng để kết tính sản phẩm là : Acetone : HạO = I:1, quá trình kết tinh như sau :

Đầu tiên, hòa tan sản phẩm trong dung môi hòa tan tốt hơn là Acetone

Trang 40

SVTH:£é Thi Kim Thoa

—_

độ phòng (vẫn còn một ít sản phẩm chưa tan được ) Sau đó, đem đun trên bếp

cách thủy đến khi lượng sản phẩm chưa hòa tan hết, cho nước vào sẽ có kết tủa

trở lại Ta tiếp tục đun trên bếp cho đến khi kết tủa tan gần hết thì lọc nóng ngay

Sau khi lọc xong, ta sẽ thấy có một lượng sản phẩm kết tinh trong cốc

hứng, ta không lọc lấy sản phẩm ngay mà đem cốc đun trở lại trên bếp cách thủy đến khi sản phẩm tan ra, ủ cốc bằng khăn khô và bịt miệng ly bằng miếng

giấy có đục lỗ để cho dung mơi thốt ra từ từ

6-Nitro-2-hydroxybenzothiazole kết tinh trước 4-Nitro-2-

hydroxybenzothia zole và có thể kết tỉnh trong dung môi còn nóng, còn 4-Nitro-

2-hydroxybenzothia zole phải để nguội dung dịch hoặc làm lạnh mới kết tỉnh nên lúc còn nóng ta lọc ngay để lấy sản phẩm 6-nitro-2-hydroxybenzothiazole ( chứ không để nguội )

Với cách này, thu được hiệu suất phản ứng tương đối tốt, 6-nitro-2- hydroxybenzothiazole tách ra có nhiệt độ nóng chảy và phổ tốt

- - Công thức phân tử : C;H„N;OS ; M= 196,19 đvc

Ngày đăng: 01/09/2023, 13:02

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

  • Đang cập nhật ...

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w