Hồ Xuân Đậu 1.3.2 Từ o-aminothiophenol với acid hữu cơ hay các dân xuất khác của acid [1] CL ps0 4 nh OD Dẫn xuất thường dùng nhất là acid anhyderide và acid chloride R = H: benzothiazo
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠOTẠO - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HỖ CHÍ MINH KHOA HÓA œ4 EEI] g» KHÓA LUAN TOT NGHEP Cử Nhân Hóa Học Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ Đề tài:
To ong hop & nghiên cửu
câu (rúc một sô dẫn xuất của 6-Brom-2-Hydroxybenzothiazole THU VIEN Trường Bai-Hoc Su-Pham TP HO-CHI-MINH
Người hướng dẫn : ThS Hồ Xuân Đậu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Anh:
Thành phố Hồ Chí Minh
Trang 2Khoa luan tot nghiép Người hướng dẫn: ThS Hỗ Xuân Đậu
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn đến ban chủ nhiệm khoa Hóa - trường Đại học Sư phạm Thành phó Hồ Chí Minh, quý thầy cô trong tổ Hóa hữu cơ nói riêng và khoa Hóa nói chung Đặc biệt là thầy Hồ Xuân Đậu - Người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận này
Em cũng xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên lớp Hóa 4C, niên khóa 2006 - 2010 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 bồ ích, những kỹ năng cần thiết, 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
Xin chân thành cảm ơn
Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 5 năm 2010
Trang 3Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu MỤC LỤC Ê9)05.4 82” ốc MU LUG cáo nooonitraoiptioseditiei0L0/60153/9101681466011013865586u6à46660/66066ãi21.u519/0851040.6801/60091/46046618 2 MỠ ĐẦU - 2: ©2t2122122192122122121212111111211112112112112112111111112111111111121111 11 cye 5 PHÀNI: TÔNG QUAN - -22-5222 221 2212211221221121121112111112111211211211.111211 te 6 I2 v22ì x91 “1a 8 5»Š n aa aaaa 8 Ì5 'THH GhỀtaeeneinnniiriniddititiodeiitiilroiBAii0T0430006801110180001404005506301G000đ0.0/3450000020018800u8 8 1.3 TOmg hop iceccccccescsscsesecscsesscsessescssesvsucsesvcssseessssssessavsnsaesveasseeseseereaesesusseacereeeeetees 9 2., 2-Mercaptobenzothiazole ( 2-MBT) iaicadaieaoviobi050666 6600200030066 1] %† EJY NfĐDseoarssaogttotnoaaglirooBAGUU0S0XI00S00SX09020000002V0NGVEA9GV0GI01 308998028 11 "No 12 1 BE027000/TTTT HH: cctigticoGcdtGGGGGGHGIORQGIGNIGAGGGiQWAlG@syasjg 14 31 Cũ HừÖngcoooogtosoittuinoioaietiostAQistg2diiaiSg8440168.0iAa0064620S.4G0G0AA020G2031848/81g203g8 14 3.2 Tính chất -2-5:©2t 2t 2t 2221211211 2112112111112111171111211211111111 11 15 BD: TUB ID ccecccênnkiecSEnksbiscoolSSSEGuioitt0dg0008Ng38ngqxxg 17 4 Din wadt halogen cita benzothiazole: : ccicsscsscccsscsssssessssssssnessoassssasassansivsess 18 5 Vai nét về tình hình nghiên cứu các dẫn xuất thế ở vị trí số 2 của 2-MBT và các
dẫn xuất thế ở vị trí số 3 của 2-HBIT - 2-2 +++ztrrterrxrrrertrrrrrrrrvree 19
6 Ứng dụng của 2-MBT và 2-HBT -.- - 5s x+Ex£+Eev£+xrrxrrerkerkerrrrrerrrsee 23
6.1 Trong công nghiệp sản xuất cao Su .- . (6 5Scczczcvexerserrrrerrerree 23 6:2 Trờng [nh Vile t Ồng nHƯ`ÄÊÕ ó‹.ccc cccccocooioociooaabsisiianoadsdlsalrg624266ã6a6) 23
Trang 4Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
2.2 Tông hợp 2-hydroxybenzothiazole ¿2s s9>St2E£E222E2EE22E 2E 2x cxee 3]
2.0.1 PHẾ EìHE BHẾẪ PHẾ šs¿cccaaaG 220G yyiiictddiedaubdqgeeaa 3]
ESD Ei AAG cc cnssemennsonncenonensenanesocmstes ere SOR 31 2.2.3 Cach tiém Wanh .ceccccccssesseessecseesseeseesnesseesnesseessesneeseeesseereanseaneeneeanecs 31
DOA TẾHU ng: gunggnitinsbdãs0d500SA86080100v9101039000314005014106i518300480144302080000 8g 32
2.3 Tông hợp 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole 5: s + x£xvxeEzzszszxerxd 32
2.3.1 Phurong trinh phan Ung .ceccceseeesseeeeeneeeeeeneeeeeeeeeeneeeeesaeeeeeneeens 32 5.50 Ti tÏỄtsesusereninnanneionnndntiiiiitorrtiitctduidigtitigiiSR0GDGLGDIEMB0A10160010000 32 2.3.3 Cách tiến hành . ¿- 2+22+222222+22x221122121112217211211 2111121 re 32 33⁄4 NỆGÙgaogoioaoOASIGGNGUANGEIDADGANGOQGIUNOGQAOIRGIQDRSAGIGGIUEDMGGdUG 33 2.4 Tổng hợp 6-Brom-3-hydroxymethyl-2-hydroxybenzothiazole 33 2.4.1 Phương trình phản Ứng .- - - S1 1n hưu 33 9:diT (Hồ GHI: suannassnonnnnideiiHnAEiAAHiiAidiEDiEDiid5100141000ã0:03001401002008060384546/4606A 33 2.4.3 Cách tiến hành -: + x22 221221121122112117211711111221111 11 re 33
PAR KĂẾÙÂGG toan ta diGttyat080G9G0LQNB0SNGAORSGOQRGQHNANGONOASSpd2 33
2.5 Tổng hợp 6-bromobenzothiazol-2-yl ethyl earbonate - ¿s2 +: 34 2.5.1 Phương trình phản Ứng - - Q Q11 11 2n Hư 34 29 HN CÍỆĂhheneiiiiietoiieieeanieonekiiehiogidldSLiDEAAE0A0uL40GEadAuS05400.4G00g 34 2.5.3 Cách tiến hành .- + 2v v2 E1 rrrrrrriie 34 D5 l à oninaeboiceosaaSiisesCbasiag0a0005180x00201603/0.004@ D6 34 3 Nghiên cứu tính chất, cấu tạO - - ¿- - + xxx St SE EEtEkEEkEEx RE rrrrkrrkree 35 3.1 Nhiệt độ nóng chảy . LH HH HT ng ki 35
32 Phên toc phố Nông pg;ại CH]|ccuaecuicnaoiitoatoiaseygi0088d06i0.0,<sg2 35
3.3 Phân tích phô cộng hưởng từ hạt nhân ( 'H-NMR, '°C-NMR) 35
Phần III: Kết quả - Thảo luận 2 ¿2£ SE ®£E£+EZE£EE+EEEE£EE£E£EEEvzEzSEzEerxrzsexed 36
1,: 0i Ø1nh EnHeh 2 NI Tag atGtGGGXNBESSUSSRGiNNoyasssagg 37
Ved THẤG HN gotdaaaoaaoeoottooitidetsv00100 00 000544435500G0990X6EGVAWSSÿSASEMVAVgWGoIGĐGkSyESSavetgyai 37
1.2 Phân tích cấu trúc phân tử ¿5 S2s E23 SE2EE3E11521 1171211111111 xe 38
Trang 5Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu
2.2_ Phân tích cấu trúc phân tử . ¿-5- ¿5c Sx+E22EE212E712122121171 21212111222 xe, 42
3 Qui trình tông hợp 6-brom-2-hydroxybenzothiazole 22 z5szsz5sz2 43
3.Ì “TH NH= gggagggtdugdagg tt 0t 0S GQGGGSIGIGEUAOIGUGNHGOGNGG06i@tauAgg 43
3.2 Phân tích cấu trúc phân tử . -¿- - ¿©++SSE2E2Et2EEE23E212521212173 11221 xe 44
4 Qui trinh tong hop 6-brom-3-hydrox ymethyl-2-hydrox ybenzothiazole 45 A: “TRAG LUAM -sesseredboenannnninnsossntessveneiea siges GGMa Giga 45 4.2 Phan tich cau tric phan tir o c.ccccccecccccscssescesessesessesessesesssssssssesseereseessseeseesee 46 5 Qui trình tông hợp 6-bromobenzothiazol-2-yl ethyl carbonate 50 5.] Thảo luận - 1311 2111 HS TT TH non ni Tnhh 50 S2 Phẩn:dohoiwtWltphỀHETF«caeoeesaiaraỷaanniriiitiiiiiditutdliiitiditiiotitdiatgiEiii0000g0N008 5] Phần IV: Kết luận — Dé xuat c.cccecccccccccceccceccecscscsesceceevscevacsvsvevevececevevacscesscecevsvavsesees 56 Tài liệu tham khảo - - - (Q12 311111 311111111 6 1111 11K vn vn 60
|: 8Ì = 63
Trang 6Khóa luận tốt nghiệp —— Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu
MO DAU
Hóa học là một ngành khoa học thực nghiệm có rất nhiều ứng dung trong thực tế Đặc biệt là Hóa học hữu cơ nghiên cứu về hợp chất dị vòng, có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y học, nông nghiệp, nhiếp ảnh 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 học hữu cơ, kỹ năng tông hợp hữu cơ, nên 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 tro quan trong trong nhiều lĩnh vực khác nhau và được nghiên cứu rộng rãi để làm sáng tỏ 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 tác trong quá trình lưu hóa cao su, ứng dụng trong ngành nhiếp ảnh, phẩm
màu, điện hóa, trong y học, nông nghiệp
Chính vì vậy em đã lựa chọn đề tài: “ Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc một số
Trang 7Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
PHAN I: TONG QUAN
Trang 8Khoa luan tot nghiép Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
Benzothiazole có công thức phân tử C;H;NS Benzothiazole có 3 đồng phân: sỉ sỉ NÌ 2 \ 2 oe NG (> 3 C1) 3 =&<.~ 3 P (A) (R) (C)
1,3-Benzothiazolione | ,2-Benzothiazolione 2,1-Benzothiazolione
Benzo[ d]thiazole Benzo[d]isothiazole Benzo[c]isothiazole
Hai đồng phân B, C còn được gọi là benzoisothiazole nên đồng phân 1,3-benzothiazolione ( A) có thê được gọi đơn giản là benzothiazole
Trong khuôn khô đề tài này, chỉ giới hạn nghiên cứu đồng phân benzothiazole
Trang 9Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu 1
C12
Benzothiazole:
Công thức phân từ: C;H;NS Khối lượng phân tử: 135 đvC
Tên gọi: 1,3-benzothiazole (benzo[ d]thiazole) 1.1 Cấu tạo
Benzothiazole (1,3-benzothiazole) là hợp chất dị vòng chứa 2 dị tố Nitrogen và Sulfur, gồm 2 vòng, benzene và thiazole gần như đồng phăng
Benzothiazole chứa 10 electron (x) do mỗi nguyên tử Carbon và Nitrogen đóng góp | electron m, con nguyén tir Sulfur dung mét cap electron tu do tham gia liên hợp tạo nên tính thơm cho vòng benzothiazole phù hợp với quy tắc Huckel ( 4n+2) ay \ ` ⁄⁄ CE>— C> 1.2 Tính chất 1.2.1 Tính chất vật lý + Benzothiazole khó tan trong nước, tan tốt trong rượu, CS› + Nhiệt độ nóng chảy: 2°C * Nhiệt độ sôi: 230°C
1.2.2 Kha nang phan ung
Từ công thức câu tạo của benzothiazole cho thấy hợp chất dị vòng này mang day đủ tính chất của một hợp chất thơm, nghĩa là benzothiazole sẽ tham gia phản ứng thế electrophil vào vị trí số 4 và 6
Trang 10Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu Nhưng thực nghiệm chứng tỏ phản ứng thế electrophil đối với benzothiazole đều xảy ra ở vị trí số 6 của vòng benzothiazole Ngay trong tông hợp 2-phenyl benzothiazole, phản ứng thế electrophil vẫn xảy ra ở vị trí số 6 mà không xảy ra ở vị trí số 2 của vòng phenyl mới thế vào [1]
SE ` 7 S
"` Co (ORD Ny : N;
4
Dưới tác dụng của base mạnh, vòng thiazole bị phá vỡ Sự phá vỡ càng tăng cường khi vòng benzen gắn nhóm thế hút electron 8 On s © ON a2 Ss HOON ri š H > + CH:OH S \ at | N N OCH: Gon 1.3 Tổng hợp
Trang 11Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu 1.3.2 Từ o-aminothiophenol với acid hữu cơ hay các dân xuất khác của
acid [1]
CL ps0 4 nh OD
Dẫn xuất thường dùng nhất là acid anhyderide và acid chloride R = H: benzothiazole
Trang 12Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu S R $s ) R Cc -RCOOH 4 a | 0 R 1.3.5 Diéu ché 2-Clobenzothiazole tit phenyl isothioxianat [3] N= ==S S (X ~ 7" N
Đây là một dẫn xuất quan trọng vì khi cho 2-Clobenzothiazole phản img voi NH,
thu 2-aminobenzothiazole, với aniline C¿H:NH; thu 2-anilinbenzothiazole và với NaHS thu 2-mercaptobenzothiazole
2 2-Mercaptobenzothiazole ( 2-MBT) Công thức phân tử: C;H;NS:
Khối lượng phân tử: 167 đvC
Tên thương mại: Kaptax, Vukacid, Thiotax, Dermacid, Nodeb 84, USAF
exe
Trong dung dịch, 2-MBT tồn tại ở dạng cân bằng hỗ biến:
ỳ—» =—== \—=s
Trang 13Khỏa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hỗ Xuân Đậu Việc phân tích phô hồng ngoại (IR), phô cộng hưởng từ (NMR) đều cho thấy 2-MBT 6 trang thai ran ton tại chủ yếu dưới dạng thion Ngoài ra, khi so sánh Việc phân tích phô hồng ngoại (IR), phô cộng hưởng từ (NMR) đều cho thấy 2-MBT ở trạng thái rắn tồn tại chủ yếu dưới dạng thion Ngoài ra, khi so sánh độ lớn moment lưỡng cực của 2-MBT trong dung dịch 1,4-dioxan cũng như n-hexan thì giống với độ lớn moment lưỡng cực của 2-thioxo-3-methyl-1,3-hon la ( 2-methylmercapto)- 1.3-benzothiazole [5] và tài liệu này cũng đã khăng định ở dạng thion có tồn tại liên kết hidro liên phân tử
2.2 Tính chất
2.2.1 Tinh chat vat ly
s* Là chất bột màu trắng, CÓ VỊ dang đặc trưng
Trang 14Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu 2.2.2 Kha năng phan ứng s* Phản ứng oxi hóa 2-MBT dễ dàng cho phản ứng oxi hóa với H;ạO; trong môi trường kiềm mạnh ở 48 - 52°C [1] CO COO 202 h % Phản ứng thế [6] S cicu.cocn 22003, ⁄ SH + 2 =a y SCH;COOH N
Phản ứng của 2-MBT với (CH:);SO; trong môi trường kiềm cũng cho 2 dạng đồng phân với tỉ lệ khác nhau, khi đun nóng trên 200°C cé mat Iodine, phan img sé xay ra sự chuyên vị nhóm methyl từ vị trí Sulfur sang vị trí Nitrogen [7]
Œ#-C>—-Œ 63% 15% hy
CX—— lạ T9>200C C=
Trang 15Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu
2.3 Tổng hợp
2-MBT được tông hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như cho ortho-minophenol tác dụng với CS; hay CSC]; trong alcol, từ các dẫn xuất của benzothiazole cho tác dụng với S đun nóng được mô tả khá ki trong United State Patent Trên quy mô công nghiệp, cho anilin tác dụng với CS; và S ở 420C .0, *+ C8; + 3 => s SC-1CCatm Wj, SH + H;S N
Nam 1994, qua trinh này lại được hoàn thiện, phản ứng đạt hiệu quả cao khi các chất phản ứng với nhau theo tỉ lệ : anilin : CS): S = 1 : 1,4: 1,02
Hiện nay, 2-MBT được tình chế từ 2-MBT kỹ thuật ( chất bột màu vàng) dùng trong các phản ứng tông hợp hữu cơ
3 Benzothiazolinone
Công thức phân tử: C;H;ONS Khối lượng phân tử: 151 đvC
Trang 16Khóa luận tốt nghiệp “Lie £, Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Dau
Khi methyl hoa bang diazomethane cung voi 2-methoxylbenzothiazole, H.Zinner va W.Nimmich đã giải thích quá trinh phan trng nay nhu sau [1] anal — AO OO ne Oe >Ị oon Cl) Trong các phản ứng này sản phẩm chủ yếu là 3-methyl-2-benzothiazolinone
Trang 17Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu 3.3 Tổng hợp Phản ứng của o-aminophenol với phosgene ( COC];) hay thiophosgen ( CSC];) [H] SH s CL + COCI, ee Hy p> + 2HCI NH, N
Phản ứng của 2-aminobenzothiazole với MeOH có mặt H” [12]
V.F.Kuecherox đưa ra phương pháp điều chế nó trong phòng thí nghiệm bằng cách oxi hóa các sulfide trong acid acetic [11]
Trang 18Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu kali của sunfoacid tương ứng, sau đó thủy phân trong môi trường acid tương img [1]
Cy Ce C0
4 Dẫn xuất halogen cia benzothiazole:
Từ benzothiazole có thê điều chế được rất nhiều cac dan xuat halogen Cac halogen có thê 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 dụng thực tế rất quan trọng, nhất là đối với thực vật nhờ hoạt tính sinh học của nó
Trang 19Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
= ——~+ —>~ CL ` CCCNLNH; —
yf coon —=5 A
R=H, Ar: phenyl, 3-nitrophenyl, 4-nitrophenyl, 4-chloropheny], 4-dimethylaminophenyl, 2-furyl, 3-furyl, 2-thiopheny], 3-styryl.4-hydroxy-3-methoxyphenyl, 2-hydroxyphenyl, 4-methoxyphenyl, 4-dimethylaminophenyl,
3,4-methylidenoxyphenyl, 2-pyrolyl, 3-pyridinyl R=CH;, Ar: phenyl, 4-methoxyphenyl, 4-bromophenyl, 2-furyl
Vào năm 1976, D'Aminco đã tiến hành tông hợp những dẫn xuất đầu tiên ở vị trí
số 3 của 2-benzothiazolinine ( 2-HBT) và nhận thấy các dẫn xuất này có hoạt tính
sinh lý mạnh đối với cây trồng [18], cụ thể làm chất kích thích quá trình phát triển thực vật như tăng hàm lượng đường trên mía đường và củ cải đường như 2-oxo-3-benzothiazoline acetonirle , methyl-2-oxo-3-benzothiazoline acetate , 2-oxo-3-benzothiazoline acetamide.[18]
Œ>— CO CC
Len | cooet, boom
Điều này đã tạo sự thu hút mạnh mẽ đối với các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới, các tác giả nước ngoài [I9] cùng với nhóm cán bộ bộ môn hóa hữu cơ trường
Trang 20Khoa luan tot nghiép Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu ĐHSP TP.HCM vào năm 1996 [1] đã ứng dụng phản ứng Wittig trong việc tông
hợp các dẫn xuất thể ở vị trí số 3 của 2-benzothiazolinone
COO Ne OH
: cl CI = -„ ArCHO “XD = _„(C/H2);P- Ce \—c
hc=c—ar b LF(CcH.2O We dày
Ar: 2-nitrophenyl, 3-nitrophenyl, 4-nitrophenyl, 2-chlorophenyl, 4-chlorophenyl, 3,4-dichlorophenyl, 2-methoxyphenyl, 4-methoxyphenyl,
Trang 21Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
Gần đây nhất, vào năm 1999, các tác giả [20] đã tông hợp các hợp chất hidrazone từ 2-HBT có ứng dụng cao trong điều trị bệnh động kinh s s ; 5 CICH;CCCCH; = N i \ CH;COOCH; NHẠNH; S = XS CH;CONHNH RY ~~ \ CHO Cl _ mato"
R: H, 2-Chloro, 4-Chloro, 2-methyl, 4-methyl, 2-methoxy, 4-methoxy, 2- hydroxy, 4- hydroxy, 2-flouro, 4-flouro, 4-ethoxy, 4-bromo, 4-nitro, 4-dimethylamino
Trang 22Khoa luan tot nghiép Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu
6 Ứng dụng của 2-MBT và 2-HBT
6.1 Trong công nghiệp sản xuất cao su
% 2-MBT và các dẫn xuất được biết đến và sử dụng nhiều nhất là trong công nghiệp sản xuất cao su và các loại polymer nhân tạo
% 2-MBT kết hợp với 1 số phụ gia như ZnO, acid stearic có tác dụng xúc tiến lưu hóa nhanh cho cao su thiên nhiên, cao su tông hợp và latex [21]
2-MBT còn được dùng làm chất hóa dẻo cao su
s* Các dẫn xuất dưới đây của 2-MBT đã được tác giả [22] sử dụng đê chống lại sự oxI hóa trong quá trình lưu hóa cao su S S X: = halogen — — Y: = H.ankyl ~ ~ n: = 2-§ N ms ` C NR H¿ 2 (CF;)„SC:Na
6.2 Trong lĩnh vực nông nghiệp
Các dẫn xuất thế ester hay amide của 2-mecaptobenzothiazole ở vị trí số 2 cũng và một số dẫn xuất thế của 2-benzothiazolinone ở vị trí số 3 có tác dụng điều hòa sinh trưởng của thực vật, đặc biệt đối với các loại cây họ đậu [ 14, 23, 24]
Voi R:H, Halogen, alkyl bậc
, Rạ
Cee "ĐK CY | | Š
Trang 23Khóa luận tốt nghiệp ` Ì (CHạ)„———— Y———C———R Ww c>" A OR Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu Với X, Y vàW:O,S Tạ: alkyl, alkoxy, halogen, CF hay NO;(m=0-2,n=]-3) R: morpholinon, pyrrolidyl, -NR¡R; ( Ry, Ra: alkyl) Trong do:
T: alkyl ( C; — Cs), alkoxyl ( C; — Cs, halogen hay haloalkyl, alkoxy, halogen, CF; hay NO; (m=0-2,n=1-3)
R: alkyl ( C; — Cs), alkenyl ( C, — Cs), alkynyl ( C; — Cs), haloalkyl, phenyl hay pheny! mang nhóm thé alkyl ( C, — Cs), alkoxyl
Trang 24Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
Các dẫn xuất ở vị trí số 3 có chứa lưu huỳnh của 2-benzothiazolinone cũng có tác
dụng điều khiên sự phát triên của thực vật như: alkylthioalkylester, thioester, dithiocarbonat Š S = >— N SỐ N R=K.Na | R = alkyl (C, - C<) | CH;COO(CH;)¿SR (CHạ)„OCS;R i= [: 2 i Z S X | R =H, halogen 0
SS R' = alkyl, alkenyl hydroxyalky! | halogen, phenyl, pheny! thé’
CH,COSR’
Các chất này có tác dụng làm giảm sự phát triền 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
Trang 25Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu ger S | = R’, R” = H, hydroxyalkyl, 2-benzothiazole SQ N | NR’R” = dan xuat cua cac hop chat di vong (CHp),CONHNA'R"
D'Amicol.J đã tông 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 S R= CH,CN, ( CH;):CN, CH,COOCH, | ° CH(COOC;H;);, CHạCOOH, N | R CH;CONH;, CH(COOCH;);
Công trình này cũng nêu lên rằng: Tác dụng của các chất tùy thuộc vào thời kỳ phát triển của thực vật Lượng thực tế áp dung 0,112 + 5,6 kg/ha từ 2 đến 10 tuần trước khi thu hoạch
Tricyclozole hay 5-methyl-1! ,2,4-triazolo (-3,4-b)-benzothiazol S
CL v="
|
"xa
Là thuốc trừ nắm nội hấp có tác dụng phòng và trị bệnh, thuốc đạng bột thắm nước chứa 20% hoạt chất Thuốc không những diệt nắm ở bên ngoài mà còn hạn chế sự xâm nhập nắm vào bên trong cây, có tác dụng tương đối dài Tricyclozole là thuốc đặc trị bệnh đạo ôn hại lúa
Trang 26Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu 6.3 Trong lĩnh vực y dược học
Một số hợp chất đơn giản như 6-amidobenzothiazolinone có tác dụng kích thích cơ tim, 6-alkylbenzothiazole có tác dụng chống nâm, 6-acylbenzothiazolinone ứng dụng làm chất chữa bỏng và chống đông máu [25]
SOD Oe OD Điều đặc biệt ở đây là các hợp chất benzothiazole ở trên đều có đặc tính làm bình thường hóa hàm lượng lipid trong máu, cụ thê làm giảm hàm lượng LDL ( low- density lipoprotein), tang ham lugng HDL ( high-density lipoprotein)
Từ đó đến nay, hàng loạt các dẫn xuất đã được tông hợp từ 3 hợp chất trên như các dẫn xuat ( 2-Oxobenzothiazolin-3-yl)methyl]-4-alkyl/aryl-1,2,4-triazolin-5-thiones dùng đê chữa bỏng [26]
Trang 27Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
Phần II: THỰC NGHIỆM
Trang 29Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu 2 Thực nghiệm 2.1 Tỉnh chế 2-MBT từ 2-MBT kỹ thuật [Ij 2.1.1 Hóa chất » 100g 2-mercaptobenzothiazole kỹ thuật s* — 4,Sml hydrogenperoxide 30% s* 4g sodium carbonate s% 80ml ammonia 26% s 75ml acid acetic s% 5g than hoat tinh “* 21 ethanol s* Benzene 2.1.2 Cach tién hành
“+ Hoa 100g 2-mercaptobenzothiazole vào 2l nước đun nóng và khuấy ở khoảng 85 - 90°C Cho từ từ 80ml dung dich ammonia 26% vừa đun vừa vớt chất bân nôi trên bề mặt, sau đó cho từ từ 4 - 4,5ml HO; 30% trong 50ml nước nóng Tiếp tục vớt lấy chất bẩn lọc lây dung dịch màu vàng chanh chứa muối ammonium cua 2-mercaptobenzothiazole
* Thêm 5g than hoạt tính vào dung dịch đề khừ màu vàng bằng cách đun sôi rồi hạ xuống 50°C Lọc lấy dung dịch trong suốt chứa muối ammonium của 2- mercaptobenzothiazole
% Thêm nước sôi vào dung dịch lọc nước nóng cho đủ 3,61 Thêm tiếp 4g Na;CO; vào dung dịch sau đó thêm 75ml acid acetic trong 200ml nước nóng, kết tủa
trăng tách ra đề yên hỗn hợp trong 24 giờ Sau đó lọc kết tủa, rửa kết tủa nhiều
Trang 30Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu đu Tổng hợp 2-hydroxybenzothiazole [27] 221 Phương trình phan ứng ge S ASS 25, [ >> ng , Ẻ | ¿5# ~ KOH “==x 2 5 20 N ( X VƯES ~ HO ~3KMnO, ————>> —sok + 2KOH +2Mn0, Za N N Š » S Ñ fi SO:K + HCl ———> CL fy OH + KCI +SO, N N 2.2.2 Héa chat ** 16,7g (0,1 mol) 2-MBT s%31,6g( 0,2 mol) KMnOi “ 8,49 (0,15 mol) KOH “+ Dung dich HCI 36% 2.2.3 Cách tiến hành
s% Cân và hòa tan 8,4g ( 0,15 mol) KOH, 16,7g ( 0,1 mol) 2-MBT vào 100ml nước cất Hòa tan 31,6g ( 0,2 mol) KMnO¿ vào nước cắt, vừa thêm vừa khuấy từ từ dung dịch KMnO¿ được thêm vào hết, đun hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ 80°C -
90°C trong khoảng § giờ
Ắ
Trang 31Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu 2.2.4 Két qua Hình dạng và màu sắc: tinh thê hình kim, màu trắng s* Nhiệt độ nóng chảy: 137 - 139°C s*' Hiệu suất: 60% (9.06g) 2.3 Tổng hop 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole 2.3.1 Phương trình phản ứng S CH-COOH lv S 8 4 feo O + HBr N N H kK 2.3.2 Héa chat s% 7,5 g 2-Hydroxybenzothiazole s 70 ml acid acetic bang s* 5,5 ml brom đậm đặc ** Ethanol s* Nước 2.3.3 Cách tiến hành
Hòa tan 7,5 2-Hydroxybenzothiazole và 50 ml acid acetic băng vào bình cầu 2 cô Bình cầu được đun trên bếp cách thủy khuấy cho đến khi 2- hydroxybenzothiazole tan hoàn toàn trong acid acetic
*, «
* Sau đó vừa khuây vừa cho 5,5 ml brom đậm đặc đã hòa tan trong 20 ml acid acetic băng vào bằng phêu nhỏ giọt ở cô bên của bình cầu, nhiệt độ được duy trì trong khoảng 37-39 °C ( nhiệt độ không được vượt quá 40°€)
s* Cho hết brom, hỗn hợp được khuáy thêm | giờ nữa ở nhiệt độ 37-39 °C
s* Khi kết thúc phản ứng sản phâm được rót vào nước đá và khuấy mạnh, 6- Brom-2-hydroxybenzothiazole sẽ tách ra Kết tính lại trong hỗn hợp dung môi ethanol : H;O theo tỉ lệ 3:2
Trang 32Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu 2.3.4 Kết quả Hình đạng và màu sắc: tinh thê hình kim màu trắng s Nhiệt độ nóng chảy: (230-231°C) s* Hiệu suất phản ứng : 69,56% (8g) 2.4 Tổng hợp 6-Brom-3-hydroxymethyl-2-hydroxybenzothiazole 2.4.1 Phương trình phản ứng Br S Br S — + HCH = = N i Ọ——Z ,OH 2.4.2 Hóa chất s* 4.6g 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole » 30 ml ethanol % 50 ml dung dịch formaldehide 40% 2.4.3 Cách tiến hành
Hòa tan 4,6g 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole và 30 ml ethanol trong bình cầu hai cỗ có lắp máy khuấy và ống sinh hàn hồi lưu
s* Sau khi dung dịch trong suốt cho 50 ml dung dịch formaldehide 40% (chia làm hai lần cho vào hỗn hợp phản ứng) Hỗn hợp phản ứng được đun đến sôi Làm lạnh nhanh và để cho dung dịch kết tùa (sản phẩm được rót vào nước đá để yên)
Kết tỉnh lại bằng acetone 2.44 Kết quả
Trang 33Khóa luận tốt nghiệp - | SỐ Người hướng dân: Ths Ho Xuan Dau 2.3 Tổng hop 6-bromobenzothiazol-2-yl ethyl carbonate 2.5.1 Phương trình phản ứng 0 Sr S © Ge Ss Jk TH 3 Nees CH:CI„(C;H,)yN = OC,H,* HC! N œ ` 2.5.2 Hóa chất 11,5g 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole 7ml ethylchloroformiate »° Nước cât § 4ml ( C3H;)3N 40ml CH>Cl, » HCI loãng Na;SO¿ khan 2.5.3 Cách tiền hành
* Phản ứng được thực hiện trong bình cầu 2 cô 250ml có sử dụng máy khuấy từ và phễu nhỏ giọt Hỗn hợp phản ứng gồm 11,5g 6-Brom-2- hydroxybenzothiazole và 8,4ml ( 0,06 mol) ( C;H;):N trong 40ml CH;C]; Sau đó thêm từ từ 7ml ethylchloroformiate trong 20 phút ở 25°C Hỗn hợp phản ứng được khuấy tiếp 10 phút ở 25°C Lọc lấy phần muối trăng tách ra Nước lọc
được rửa lần lượt với dung dịch HCI loãng 10% và H;O cho đến khi nước lọc
không còn tình baz, thử bảng giấy quì Nước lọc được làm khô với Na;§O; khan, sau đó cơ quay cho bay bớt dung môi Chất rắn kết tỉnh xuất hiện, lọc và kết tỉnh lại trong acetone
2.5.4 Kết quả
Hình dạng và màu sắc: tinh thể hình kim, mau trắng
Nhiệt độ nóng chảy: 119-]20°C
Trang 34Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu 3 Nghiên cứu tính chất, cầu tạo
3.I Nhiệt độ nóng chay
Nhiệt độ nóng chảy của các chất rắn được đo bằng máy đo nhiệt độ nóng chảy dung mao quan # P2, nhiệt độ sôi của các ester được xác định trong quá trình chưng cất (thực hiện tại phòng thí nghiệm hóa hữu cơ - Khoa Hóa - trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh)
3.2 Phân tích phổ hông ngoại ( IR)
Phô hồng ngoại của các chất tông hợp được đo ở phòng máy - khoa Hóa - trường Đại học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh bang may FTIR 8400S cia hang Shimadzu dưới dạng viên nén với KBr
3.3 Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân ( 'H-NMR, 'C-.NMR)
Trang 35Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
Phan III: Kết quả — Thảo luận
Trang 36Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hồ Xuân Đậu I Qui trình tỉnh chế 2-MBT
II Thảo luận
Đề có 2-MBT tỉnh khiết dùng cho các phản ứng tông hợp thì phải tiến hành tỉnh chế 2-MBT kỹ thuật Theo như tài liệu [28], bởi vì có tính acid yêu nên 2-MBT tạo muối tan trong các dung dịch có tính baz như NaOH, KOH, Ca(OH);
Tuy nhiên, khi sử dụng baz mạnh này thì pH của dung dịch dễ thay đôi đột ngột và khó kiêm soát, đễ tạo sản phâm 2-benzothiazolyl disulfide Dung dịch chứa muối 2-MBT nên có pH vào khoảng 9 - 12 Nếu dung dịch có pH < 9 thì khi thực hiện quá trình oxi hóa các chất bân, 2-MBT có thê sẽ bị kết tinh lẫn với các sản phâm oxi hóa Nếu dung dịch có pH > 12 thi sản phâm oxi hóa của các chất ban bi hòa tan vào dung dịch dẫn đến giảm độ tỉnh khiết của 2- MBT [28] Do đó, qui trình sử dụng 80ml dung dịch NH; 26% có C=0,13M để hòa tan 2- MBT Dung dịch chứa muối 2-MBT có pH = I1,2 và sẽ không thay đôi pH khi pha loãng dung dịch và dung dịch là hệ đệm baz NH+/NH¿” Nên, khi tinh chế không cần dùng đến máy đo pH
Chất oxi hóa thường dùng là H;O;, các muối NaClO:, KCIO:, NaClO, KCIO, NH„ClO; dưới dạng dung dịch, khí Chlor Qui trình đã sử dụng H;O; làm chất oxi hóa vì thực nghiệm cho thấy H;O; là chất oxi hóa có hiệu quả nhất trong việc khử màu dung địch (oxi hóa các chất bân) chuyên màu dung dịch từ vàng đậm sang vàng nhạt Bên cạnh đó, khi HạO; oxi hóa các chất bân lại sinh ra O; do có phản ứng sau đây H;O; ©> O; + H;O Khí O; này lại oxi hóa tiếp tục các chất bân Khí O; được dùng để oxi hóa các chất bản lẫn trong 2-MBT kỹ thuật đã được đè cập trong tài liệu [29]
Quá trình oxi hóa các chất bân được thực hiện ở nhiệt độ 85 - 90°C nhằm mục đích
Trang 37Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
Việc thêm Na;CO; nhằm mục đích tăng pH của dung dịch vì trong quá trình đun
NH sẽ bay hơi và hòa tan hết lượng 2-mercaptobenzothiazole
một phân, đồng thời hòa tan một số tạp chất không cần thiết
Khi acid hóa nước lọc, các acid H;SOx, HCI được dùng, tuy nhiên quy trình sử dụng acid acetic là một axit yếu tuy nhiên mạnh hơn 2-MBT, môi trường chuyên từ baz sang acid, 2-MBT tach ra con cac chat ban van hoa tan trong dung dich ( nếu có) Trong suốt quá trình tinh ché, nhat là giai đoạn oxi hóa và thêm than hoạt tính, phải khuấy dung dịch liên tục và mạnh đê gia tăng sự tiếp xúc chất oxi hóa với các chat ban lam cho phan tmg xay ra dé dang va sản phẩm tỉnh khiết hơn
1.2 Phân tích cấu trúc phân tử
Nhiệt độ nóng chảy của các chất phụ thuộc vào khối lượng phân tử, lực tương tác giữa các phân tử và liên kết hydrogen
Sau khi tỉnh chế 2-mercaptobenzothiazole kỹ thuật thu được
2-mercaptobenzothiazole tỉnh khiết có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao ( 181 - 183°C) so với nhiệt độ nóng chảy của 2-mercaptobenzothiazole chưa kết tinh, điều này có thê giải thích là đo hình thành liên kết hydrogen liên phân tử dạng dimer và một phần do cấu trúc của 2-mercaptobenzothiazole ở đạng tỉnh thê khá gon gang
Trang 38Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu
Pho hồng ngoại (IR)
2-MBT tôn tại ở 2 dang tautomer thiol va thione: mm cmb : Si a40) G5 l6j 7 Ree V Csp2-H 3037.99 cm’! V (C=C) 1595.18 cm' 8 csp2-H 750.33 cm' Dao động vòng 1496.81 em”; 1456.30 em”: 1425.44 em ` VN) 3111.28 em'! Vicn 1319.35 cm’ VCs) 669.32 cm ` Ý(-s) 1244.13 cm ồ (S-H) 848.71 cm’
Trang 39Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Đậu to A, ton tai chu yeu ở dạng thione bên do tạo liên kết hydro mạnh Trong vùng vân ngón tay có thê thây dao động biến dạng phăng của nhóm S - H tuy nhiên vân này không đặc trưng
Vòng 6 cạnh và vòng 5 cạnh có những vân đặc trưng và hầu như ít thay đôi về sau như đã liệt kê ở trên ngoại trừ vân dao động hóa trị N - H của vòng Š cạnh
Do đó, dựa vào nhiệt độ nóng chảy, cũng như từ kết quả phô hồng ngoại so với phô chuân, chúng tôi khăng định phần nào đã tinh chế thành công 2-MBT, 2-MBT nằm cân bằng giữa 2 dạng thione và thiol, trong đó dạng thione là chủ yếu
Tuy nhiên, vì phổ hồng ngoại và nhiệt độ nóng chảy chỉ mang tính chất đặc tính, do đó tập thể tác giả [30] đã dùng phương pháp sắc ký khí khối phô ( GC - MS) đê xác định tính chất của sản phẩm tách ra từ 2-MBT kĩ thuật hay “bột màu vàng” và nhận thấy rằng mặc dù nhiệt độ nóng chảy gần với 2-mercaptobenzothiazole và 2- methylthio benzothiazole với tì lệ tương ứng là 4:1 ( thê hiện qua thời gian lưu cũng như cường độ tương đối của các peak) Chính vì lí do đó, trên phỏ hồng ngoại chúng tôi nhận thây có một số peak đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và không đối xứng liên kết Csp”-H như 2 vân 2962.76cm ` và 2893.32 em `
2 Qui trình tông hợp 2-HBT 2.1 Thảo luận
Phản ứng được tiến hành trong môi trường kiềm mạnh (pH =11- 13), sau phan ứng:
% Nếu môi trường có tính acid mạnh ( pH = 1 - 3) thì giai đoạn kế tiếp khi tiến hành thủy phân muối trong môi trường acid, dung dịch chứa muối sẽ chuyên màu từ trong suốt sang đỏ congo khi đun nóng Dung dịch để nguội, có thể làm
lạnh dé tinh thê tách ra hoàn tồn
s* Nếu mơi trường vẫn có tính baz ( pH = I1 - 13) thì giai đoạn kế tiếp khi tiến hành thủy phân muối trong môi trường acid, dung dịch chứa muối khi đun nóng sẽ trong suốt hay có màu hồng rất nhạt Do đó, dung dịch được đun sôi cho nước bay hơi đến khi thây tỉnh thê tách ra trên bề mặt dung dịch Dung dịch đề nguội, có thê làm lạnh dé tinh thẻ tách ra hoàn toàn
Trang 40Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§ Hỗ Xuân Đậu
+ 2-MBT có thê bị oxi hóa qua các giai đoạn như sau [31]: