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 2LỜI 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 31.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 4Cời 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 5LOI 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 7SVTH: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 8SVTH:.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 9SVTH:.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 10SVTH:.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 11SVTH2 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 12SVTH:.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 13SVTH:.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 14SVTH: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 15SVTH:.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 16SVTH:£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 17SVTH:¿ 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 18SVTH: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 19SVTH:.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 20SVTH: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 22SVTH:⁄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 23SVTH£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 24SVTH: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 25SVTH:£¢ 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 26SVTH:.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 27SVTH:.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 28SVTH:£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 30SVTH:£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 31SVTH:£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 32SVTH:.£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 34SVTH: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 35THỤG
Trang 36SVTH-.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 38SVTH⁄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 39SVTH 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 40SVTH:£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