BO GIAO DUC VA BAO TAO
TRUONG DAI HOC SU PHAM KHOA HOA
Warnes
Đề Tài:
GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU & TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA BENZOTHIAZOLE
Trang 2-“tuậm năm tất nghiệp Mda lV
of 2 _®
469 CAM ON
Nia chan thanh chm om: - Sax chit nhiim thoa Wia
76 hit oo
- TVhdy trace titp hating din: Wé Audn Dau vd cô “Tndn “The “Fd
- Ging Ci Phan Bin: BUS The Tinh
Da whiit tinh guipp dé ud tinh thin vd vdt chdt Citing whu whiting hiin thie hhea hee, dé em hada
thank dé tai nay
Ain chan thank chm on |
Trang 3
Lugn odn t6t nghiép 24a lV
MUC LUC
A/ TONG QUAN:
I-MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
II-PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ BENZOTHIAZOLE VÀ DAY THE: 1/Benzothiazole: 2/2-Mercaptobenzothiazole: 3/ 2-Hydroxybenzothiazole: II-CẤU TẠO: L/ Xét vòng thiazole:
2/Xét cấu tạo vòng benzen: 3/ Xét cấu tạo benzothiazole:
IV-PHAN UNG WITTIG:
I-ỨNG DỤNG:
B-THỰC NGHIỆM:
1-SƠ ĐỒ QUA TRINH TONG HOP: II- QUA TRINH TONG HOP:
C-KẾT LUẬN:
I-QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP HIỆU SUẤT I-PHỔ HỒNG NGOẠI
Trang 4Luda vdn tốt rgiệp Ada IV
Trang 5
Lugn sản tất nghiệp Hoda IV
I-MUC DICH VA Ý Neila CUA VIEC THUC
HIEN DE TAI:
Benzothiazole và các dẫn xuất của nó thuộc loại hợp chất dị vòng Đây là một trong những chất quan trọng được nhiều nhà khoa học
nghiên cứu
Benzothiazole và dẫn xuất của nó là loại hợp chất hữu cơ có
vòng Trong vòng có chứa hơn một loại nguyên tử Ví dụ : Furan Tiopen _— Pirldin O OO O a> OL —o `4 - H Benzothiazole 2-oxobenzothiazole
Người ta đã nghiên cứu vể hợp chất dị vòng cụ thé là
Benzothiazole và các dẫn xuất của nó Chúng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn:trong công nghiệp, nông nghiệp, dược học
Trong công nghiiệp cao su màu, nông nghiệp là ngành thuốc trừ
sâu và thú y
Từ những dẫn xuất đơn giản của Benzothiaze& cũng có hoạt tính sinh lí cao, như 2-MBT làm chất tăng tốc độ trong quá trình lưu hóa cao
su; tăng khả năng bảo quản cao su khi lưu hóa
Vòng Benzothiazole với hai dị tố khi liên kết với các nguyên tố
khác,nó trở thành các loại thuốc có tấc dụng rất khác nhau Như
Perkilin là điển hình; đó là loại thuốc kháng sinh đã được sử dụng năm
1941
Cũng các dẫn suất Ben zothiazole khi kết hợp với các chất khác
có tác dụng bảo vệ tơ sợi;hoặc khi chế biến bông vải khỏi bị phân hủy
trong môi trưởng ẩm ướt Có tác dụng làm cho các sợi xenlulo có độ
bén cao
Trang 6
Lugn odn t6t nghi¢n 20áa IV Một số dẫn suất của nó lại tạo ra được vitamin BI là loại thuốc
bổ Số khác có tác dụng điều khiển sự phát triển của thực vật Đặc biệt
3-Acetonitril-2-ĐezơW¿az2oelàm tăng hàm lượng đường trong củ cải đường
Bằng nhiều phương tiện khác nhau :phương pháp hóa lý hiện đại
và bằng cách theo đỗi những hoạt tính riêng lẻ ở các trung tâm của
Benzothiazole theo khung đa vòng Người ta nhận thấy rằng: nếu ngăn
cản những nhóm thế tiếp theo hay bằng cách kết hợp chúng có tác
dụng làm tăng hoạt tính sinh lý và định hướng theo hướng có lợi cho con người
Các kết quả đã thu đượcđ}):
e2-ankoxi,2-ankilthio-6-halogenBenzothiazole được thí nghiệm là
một loại thuốc trị bệnh ngồi da
e2-Fanoxy-2-phenilio và 2¬phenil aminoBenzothiazole và các
dẫn suất của 2-ankil sulfonil vì nito hoặc halogen ở vị trí thứ 6 của chất
có khả năng tương tự 2-ankoxy-6-halogen Benzothiazole
e2-Benzothiazolinon; kim ham sự phát triển của các loại đậu gồm các dẫn suất: S CH¿)nCN H;(CH¿)nCOOH -V6i X:H, halogen n:o-2 S mI e=8 O@: - n/ / CHR, GCN Với Ri:pyriding m:1-2
e 3-alatonitril-2-Benzothiazolinov:lam giảm sự phát triển của đậu nành, làm san sii các phiến lá hẹp kìm hãm sự phát triển bể mặt
Nhung lại tăng khả năng tích tụ đường trong củ cải đường (1D
®3-metyl-4-cloro-2-bezothiazolien cũng có tác dụng tương tự (3)
Trang 7
Lugn odn tét nghiép Hdéa lV
2-Benzothiazolinon với nhóm thế ở vị trí thứ 3 của vòng trong đó
có sự hiện điện của S có tác dụng điều khiển sự phát triển của thực vật
OO f-° R,, H,CF;,halogen
r\:1-4
hy p—a nie OE R2, R3: ankil , ankenil,piridil
Trang 8“uậm ni: tất nghiệp Mda lV
Va mot két qua ciing da duc céng bé : “ hoat tinh cila cdc chat phụ thuộc vào giai đoạn phát triển của thực vật Cụ thể nếu áp dung
cho việc bón mía thì dùng 0,1 1kg-5,6kg/ha bón khoảng 2-10 tuần trước
khi thu hoạch
Tóm lại, Benzothiazole và các dẫn suất của nó có nhiều ứng dụng
rộng rãi, quan trọng trong thực tế Nhận thấy được lợi ích của nó và
ham hiểu tìm tòi muốn góp một phân nhỏ trong việc nghiên cứu và
tổng hợp chúng Vì thế em đã chọn để tài này , giúp cho em hiểu thêm
và sâu hơn về hợp chất dị vòng Tuy nhiên do điểu kiện thời gian
cũng như thiết bị phòng thí nghiệm, nên em chỉ đi sâu thực nghiệm tổng hợp 2-Benzothiazolinone và dãy thế HI-PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ BENZOTHIAZOLE VÀ DẪN SUẤT S O@;
Benzothiazole là trường hợp đặc biệt của hệ thống dị vòng Những
tính chất hóa học & hóa lý chứng tỏ vòng thiazole về bản chất không có đặc tính thơm Thực nghiệm cho biết phản ứng thế và electrophin (
clorur hóa, brom hóa, nitro hóa) đều xảy ra ở nhân benzen trước hết là
vị trí thứ sáu (4) Ngay cả trong trường hợp 2- phenilbenzothiazole phản
ứng cũng xảy ra ở vị trí thứ sáu chứ không xảy ra ở vị trí số hai của vòng phenil mới thế vào ( 5,6 )
OO “OO
Dưới tác dụng của baz mạnh, vòng thiazole bị phá vỡ Sự phá vỡ vòng được tăng cường khi vòng benzen có nhóm hút electron (7)
LJBENZOTHIAZOLE :
Trang 9
Lugn odn tht nghiég da [V
Oy ~~ Oe Oe
*PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ BENZOTHIAZOLE
Trang 11Lugu van tét aghiép da IV
2) 2-MERCAPTOBENZOTHIAZOLE ( 2- MBT )
2-MBT : tén thương mại là kaptax, vulkaxit, thiotax là chất bột
mau vang sáng, có vị cay, mùi đặc trưng
Nhiệt độ nóng chảy của 2- MBT kĩ thuật: 165- 170°C, của 2-MBT tỉnh khiết là 173 -174°C Khối lượng phân tử 167,25
Nó là chất được sử dụng sớm nhất để làm tăng tốc độ của quá
trình lưu hóa cao su Tan được trong axeton, etanol, benzen, cloroform, axit axetic và không tan trong nước
2-MBT lần đầu tiên được điểu chế năm 1887 do A.W Hofmann(8) SH S G.=—@>» NH; N O-aminothiophenol _ S OX N — C= N 2-clorobenzothiazole OOO NH? NH; = Oa Diaminodipheny] sulfinic
Trang 12Luga odin tail “giiệp Mda lV
Để thu được hiệu suất cao nhất Tỉ lệ mol của các chất phản ứng :
Anilin : CS;: S= I1: 1,4: 1,02
* Và trong thực tế một lượng lớn 2-MBT chúng em điều chế bằng
cách tỉnh chế 2-MBT kĩ thuật(12)
2-MBT tổn tại chủ yếu ở dạng thione (13) , nó tạo ra sự cộng hưởng nhờ liên kết hydrogen yếu trong dung dịch cũng như ở trạng thái rắn
3)2-HYDROXYBENZOTH DAZOLE:
Or OH
UV
Thực chất 2- hidroxibenzothiazole có thể tổn tại ở hai dạng enol -
ceton, trong dung dịch không bền có thể chuyển hóa lẫn nhau giữa hai dạng đó S Or, c=o NZ i Š \ —OH (ĐẾN,
-2- hidroxibenzothiazole 14 2,4D dang enol Momen lưỡng cực của :
- 2- benzothiazolinone là 3,8 D dạng ceton
Nhưng giá trị thực nghiệm đo được trong dioxan là 3,66D Điều
này cho chúng ta thấy rằng : trong các phản ứng thì tổn tại chủ yếu ở
dạng ceton nhiều hơn là dạng enol
Và thực tế đã chứng mính được điểu này Vì kết quả nhận được
phù hợp với quá trình xảy ra trong các phản ứng : alkil hóa, acil hóa
hoặc hidroximetil hóa Trong tất cả các phản ứng này, người ta đều thu
được dẫn xuất thế ở vị trí 3 của 2- benzothiazolinone(27)
Từ thực nghiệm đã kết luận được rằng : khi metil hóa bằng điazometan trong dung môi không phân cực ( ester ) đã xuất hiện bên cạnh sản phẩm 3- metil -2 - benzothiazolinone cũng có mặt sản phẩm
2- metoxi benzothiazole
Trang 14
Lujan odn tất nghiệp Mda lV *PHUGNG PHAP DIEU CHE 2-HYDROXYBENZOTHIAZOLE: Có thé dự đoán vé phan tng: ý S OL ;, —— ‹ CHCOOTH € —SCH,CH;OH ne nó | — —=CH iD l CHạ — f —SCI,CH,OH + OL > Z
Cơ chế này áp dụng cả cho phản ứng giữa etilen oxid vào
Trang 15Lugu odu tél ngiiệp da IV Và thực tế chúngem đã chọn 2 MBT để điểu chế 7-
hidroxibenzothiazole Theo em đó là phương pháp có ý nghĩa nhất và
phù hợp với điều kiện phòng nghiệm
Từ 2-MBT bằng hirogenperoxide trong môi trường kiểm hoặc kalipermanganat ( em đã chọn KOH) sẽ xuất hiện muối Kali của
sulfoacid tương ứng và sau đó thủy phân trong môi trường acid(12)
Để thu được 2-hydroxybenzothiazole tỉnh khiếtem đã tính chế
trong dung môi etanol:nudc( ti lệ 1:1), đó là dung môi thích hợp nhất
IH- CAU TẠO :
Để hiểu sâu hơn về benzothiazol và dẫn xuất của nó chúng em đi
sâu nghiên cứu về cấu tạo : 1- XÉT VÒNG THIAZOLE : Ở trạng thái tĩnh : theo qui tắc Huckel : (4n +2) điện tử r và mạch kín là hợp chất thơm Thực vậy, thiazole có (4n+2) = 6 <> n= 1 va tao cOng hưởng thành vòng kín
Từ đó có thể kết luận theo lí thuyết rằng thiazole thuộc họ aren Bởi vậy tính chất quyết định chung của vòng là phản ứng Sự; hơn
là phản ứng Az
Và thực tế các phần ứng S; vào vòng thiazole xảy ra dễ dàng ở vị trí 2,4,5 giống như thế vào vòng thiophen hay pyrol
Trang 16
“đuậm san tốt nghiệp da IV 2) XÉT CẤU TẠO BENZOTHIAZOLE:
7
6 3 +,CH
5 wW/
VỀ trạng thái tĩnh tương tự nhv thiazole Luc tử thơm được gia tăng e nên phản ứng Sz là chủ yếu
C>—
Theo số liệu thực nghiệm về mật độ e œ các nhà hóa học đã chứng mình được rằng : ở vị trí thứ 6 thực hiện phản ứng S; là ưu đãi nhất
Khi xét đến nitơ : ta thấy rằng trung tâm nitơ còn một cặp e độc
thân không tham gia liên hợp với vòng thơm, nên thể hiện tính baz Vì thế, nó có thể tạo ra muối amoni giống như piridin, làm cãn trở phản
ứng Se 6 C6 vi hai lí do:
Trong phản ứng Sg thường được tiến hành trong môi trường lỏng
với xúc tấc axit Lewis Sẽ bị hạn chế do sự tạo thành liên kết xúc tác
với nitơ : vai trò là baz
Khi nitơ tạo muối làm cho nitơ thiếu hụt e, gây cản trở cho phẩn
ứng Sự: vào benzothiazole
Vì thế, khi thực hiện các phản ứng vào vòng benzothiazole thì
phản ứng S; phải xét tất cả các yếu tố để hiệu suất phản ứng cao hơn :
tác nhân, dung môi, nhiệt độ, áp suất
Thì phản ứng ưu đãi vào vị trí C2 và C6 , có phan C2 dễ hơn Khi
đó lại có thể tạo ra đồng phân hóa cho sản phẩm bển hơn như enol- ceton hay amin- Teco,
3) XET CAU TAO VONG BENZEN :
O)
Do sự cộng hưởng của nhóm lưu huỳnh làm tăng hoạt hóa ở vị trí
4 và 6 nên các vị trí này dễ thực hiện phản ứng S¡:
Nhưng xét về hiệu ứng cảm thì nitơ hút e nên độ điện âm tăng
hơn C và S làm cần trở sự hoạt hóa vòng benzen Chính vì thế mà ở C4
Trang 17
Luga vdn tét nghiép Mda lV
và C6 sự cộng hưởng làm tăng mật độ e nhưng sự cảm ứng C4 gần nitơ nghèo e Nên thực nghiệm chứng tỏ Sg ưu đãi nhất ở C6
Như vậy, người ta điểu chế các dẫn xuất ở vị trí thứ 6 là chủ yếu
Ss ` acid lewic R S \ +HX
OL? bếp WL
Và nitơ còn một đôi e không tham gia cộng hưởng nên có tinh baz
mạnh như piridin : có thể tạo muối bậc bốn
S S
/ | OL ;
CH + ad ——— CH
OLY wZ
Khi đó nhóm thiazole từ tăng hoạt của S do cộng hưởng +C đã trỏ
thành giảm hoạt vòng benzen do sự hút e của nitơ bởi -I Do đó, phản
ứng khó xảy ra và sản phẩm càng ưu đãi ở vị trí thứ 6
Khi thực hiện phản ứng chú ý hạn chế sự tương tác của axitvới vòng thiazole Phải thực hiện nghiêm ngặt trong điểu kiện xúc tác, dung môi, nhiệt độ, áp suất
a) Phdn ting Sg vao benzothiazole :
Khi thực hiện phản ứng : clo hóa, brom hóa, nitro hóa Sản phẩm
Trang 18Luda odn bt nghiệp da IV
Nghiên cứu sự chuyển dịch điện tử của các nhóm thế từ nhân benzen đến trung tâm phản ứng ở vị trí 2 cho thấy rằng : hiệu ứng đi qua nitơ còn S lại là chất ngăn cách Vì thế, nhiều tác giả cho rằng benzothiazole thực chất là dẫn xuất của benzen hơn là dẫn xuất của thiazole bởi một liên kết -N=C Ở liên kết này phẩn ứng cộng Arg có thể xảy ra dễ dàng Ví dụ : benzothiazole tác dụng với este dimetilbutindionat ở điều kiện thích hợp có thể cho cùng một lúc 3 sản phẩm cộng Ở nhiệt độ cao benzothiazole đễ dàng halogen hóa vào vị trí 2 S S OL Ser xt „PC Or Nog, —Br 1H n7 gel Benzothiazole tác dụng với axit tạo muối S S Oty « [OS nA ZZ N | H Các muối này tác dụng amin có thể tạo ra sản phm th Ss S Oe đ=IâC>|ơ nA | N | xé CH, CH; (K >—< 1©) C=C Nn“ eg der bn, Dimer
Vi du trên là: Từ muối 3-metylamoni benzothiazole clorua trong
trietyÏlamin sẽ tạo ra sản phẩm dimer
Trang 19
Luin odn ht nghiép Heda IV
Trong môi trường kiểm mạnh vòng thiazole bj cat đứt phản ứng này còn
ưu đãi khi có mặt các nhóm hút e ở nhân benzen
OL ow —@>v
|
NO> ge :
iĐ@N CH;
b) Khi thực hiện phản ứng ankil hóa vào dẫn xuất benzothiazole :
Trang 20“Cuận odrt tất nghiệp ada IV
Các nhóm thế có sẵn trong vòng benzen ở vị trí thứ 6 không làm ảnh hưởng đến hướng của phản ứng trên nhưng ảnhhưởng đến vận tốc
hiệu suất của phản ứng
Sy op ye
fe Nih + BrCH; i
on on
Vdi R:o-ankil-3-phenil; 2-naptil; 2-tionil
Sản phẩm trên tiếp tục ngưng tụ vòng nội phân tử tạo sản phẩm mới S \ Tu ăn — = + H,O ag —_ QZC—R / Ankyl hóa 2-tio oxobenzothiazole:
Trang 21Lugn odn 6 aghiég 20da IV We X AC Or ha Ắœ oss Cr ye | Ộ =< IO bu, CH, bus bu, dimer
không bền sau đó dime hóa cho sản phẩm bền vững
* 2-aminobenzothiazole lại có thể tổn tại ở 2 hai dạng aminva imino S am S N —NH; = =—== OL OL ne H
Sự chuyển dịch cân bằng trên chủ yếu phụ thuộc vào môi trường, thường thì ưu đãi cho đạng amino hơn imino bởi hệ thống thơm không bị phá vỡ
Cần 2-oxobenzothiazole cũng tổn tại 2 dạng enol và ceton Sự chuyển dịch cân bằng về phía ceton hơn là enol được chứng minh bằng cách đo phổ 1&
5 XS S N
OLY OL *=s
H
2-Benzothiazolintion cũng tổn tại chủ yếu ở dạng tion, nó được giữ chắc
Trang 22Lugn odn tét ngiiệp Ada IV
Nhưng ở nhiệt độ >200°C,, dưới tác dung cila axit thi : S-anky] & N-
anky] sé chuyển vị cho nhau S S N ¬-= —Ơ( = \ OLY \⁄ CHy Mặt khác nếu lấy etyliodua tác dụng Jén 2-ankiltiobenzothiazole thi chi xuất hiện 1 sản phẩm
Mangan đã đưa ra vấn để này Từ muối bậc 4 bằng chính phản ứng này
ông đã tách được ankiliodua từ nitơ hoặc S và nối tiếp thực hiện như vậy một
tác nhân tham gia phản ứng ankil hóa vào N là © S *CHal S N Z1 CH; dy t7r1° cH, 4] 3 ~ĂGœH.T Su Oe TT — Z7 S—CH; bat
Khi cho brommetylbenzen tấc dụng với 2-doxo hoặc 3-metyl-2-
Trang 23Lugn odn tất anghiép Hda IV
Với ioduameylen tạo muối bậc 4 Ss N Cr Xã + CHạl;———— OL cH —S —Cih! NZ \ ⁄4 CH 3 Hệ
e) Khi ankyl héa 2-oxobenzothiazole: Vị trí ưu tiên của phản ứng này là N;
CEO +RX —-— CS=0 >: ee
w/ 7
i R
Lợi dụng phản ứng này ta có thể tổng hợp các dẫn xuất N-benzil trong
môi trường etanol S N BrCH, —C—Ph NaOH , N Œ VI + 2 | C;H,OH | „5 | H
Phan ứng này xảy ra dé dang kể cả tác nhân yếu như : N-aril amid của
acid cloacetic , phản ứng cũng xảy ra
X C=0 +CICH; —C—NH -ý )—+ ` c=o
R N ⁄ H tL aC) ‘ ⁄
Những muối bậc 4 diéu ché từ 2-oxobenzothiazole rất hiếm Nhờ xúc
tác là trietyl oxoniumtetrafloboratngười ta điểu chế được 3-etyl-2- oxobenzothiazole trong diclometan Hiệu suất phản ứng này rất tốt nhưng sản
Trang 24
“Quận căn tất nghiệp 2Váa IV
phẩm lại không bền rất dể bị phân hủy tronkhông khí Vì thế sau khi điểu chế
xong phải cô lập và bảo vệ trong điều kiện thích hợp
Để tổng hợp các dẫn xuất ở vị trí số 3 của 2-benzothiazolinone những
người đi trước đã dùng phản ứng Wittig
Vào năm 1953 Witig và Geissler nhận thấy rằng: tác dụng của benzophenone vào metylentriphenylphosphoran xuất hiện 1,l1-diphenyl
etylen và triphenylphosphineoxide
Phương pháp này đến ngày nay được sử dụng rộng rãi để điểu chế
etylen gắn vào các nhóm thế khác nhau hoặc olefin nói chung Ưu điểm của phương pháp này là sự thế nguyên tử oxygen của nhóm carbonyÌ bằng liên kết đôi C=O xảy ra không xuất hiện nhữngolefin đồng phân cấu tạo: Sơ đồ chung: RCH R—CH 2 + — Mes + (CsHs;}P—=CHR, ——— bom (CeHs}P =0 R,CH
Diéu ché các olefin bằng phương pháp tách nước từ alcol hoặc tách
hydro fialogcnu(HX) Titans fialogenuahéng 46i xttng thudng tao thanh mot
hổn hợp các olefin đồng phân
Phản ứng Witig còn là phương pháp thích hợp để điểu chế các
carotenoid, metylen steroid và các hợp chấtfhiên nhiên khác
Vào năm 1919 Staudinger và Mayer (48) đã nhận thấy rằng: từ triphenylphosphine &diphenyldiazometan khi đun nóng nitrogen bị phân cất tạo thành diphenylmetylen triphenylphosphoran Chất này tác dụng với
phenylizocianat tạo thành N-phenylimindiphenyÌ eten
(C¿H;hP =N —N — 2(CcHs)p ——.(CcHsP C(C/H¿›
(C/H;)›P—C(C;Hỳ; + CHN—C 0 ——— (C/H;NCC =C —(CHịỳ +(CgHs),PO
Phương pháp này không được áp dụng rộng rãi vì các phosphoran loại
này rất bển không phản ứng với các hợp chất carbony] thông thường Và các phosphoran loại này điểu chế rất phức tạp , không đơn giản
Trang 25
Lugu odn lat aghiép Fda lV
(CoHs)sP + N==N==C(CoHs)p) ———* (CoHs)sP==N —N=C— (C,H
0
IC, (CoHs)3P—=C(CoHsp +*N:
Sau nay Luscher bằng cách dun néng phosphoran trén Voi
Diphenylketene ở 140°C trong benzen dưới áp suất thấp đã thu được
tetraphenylalen với hiệu suất xác định
(Ca¿H;)šiP=C(C¿H‡); + (C2H¿)C=C=O->(C¿H;);C=C=C(C¿H;)
1/ CƠ CHẾ PHẢN ỨNGWITTIG:
Để hiểu rõ hơn phản ứng Wittig ta đi sâu tm hiểu về cơ chế của nó:
Phản ứng Wittig thường xảy ra giữa alkyliden triphenylphosphoran và
hợp chất carbonyl theo cơ chế: — ? —(CaHshP —=C @ oo (C¿Hs)P==C, * 2= ( 6 sh TH 2 Rạ Ry Ry To —C z Ry + 2 Rị R (CaHạ)›P — Cc aK j N (CaH;);P—O Pu 2 lạ New Qa Ry
Giai đoạn đâu của phản ứng xuất hiện cấu trúc phân cực betain Trong đó P mang điện dương , oxygen mang điện âm, tạo điểu kiện để hình thành
hợp chất vòng 4 cạnh Hợp chất này lại bị phân hủy để tạo thành hợp chất betain bển vững ở nhiệt độ thường, nhưng để bị tác dụng của hydrohalogenid
Trang 26Lugn odn tét aghiép Mdéa lV
Bằng tác dụng của base như phenylitium nó lại trở lại cấu trúc phân cực
như đã nêu
Ngoài aldehyde và ketone , phản ứng Wittig còn áp dụng cho cả các
ketene và các dẫn xuất của nó
VÍ dụ:isopropylden triphenylphosphoran tác dụng với diphenylketenetao thành 1,1-đimetyi-3,3-diphenyialen , (C6Hs)3P—=C(CHs), + (CeHHs),C—= C=O (Cols); P— CH—(CHy), O—C =C(CoHs), (C6Hs)P — C— (CH), (CoHs)sP =O + (CH)C=C=C(C¿H;; ——— 0 — C—CC(C/Hạ; Mặt khác: triphenylphosphonine cũng tác dụng với các oxide khác tạothành olefin (CoHss3P + C@H—CH—CH a !%C (CeHs)P —— CH CoH; oO o— CH, (CeHs)3 P— CH—CgHs (CoHs)3P = - c¿HCHECH ——— O —Œ'ạ Hoặc
(CHẹạP + Cots Q— m —COOR ——+ (CgHs)PO + CgHsCH=CHCOOR
Tac nhan cilia phan @ng Wittig cé dang chung la(CoHs)P+CRR’ thu dudc bằng phản ứng của base và phosphonium halogenid tương ứng Chúng là
những chất kết tỉnh mầu vàng hoặc không màu
: \ CHC] + (Cells)? —, Ry CHP(C,Hs);Cl1 ——+ - hase my ‘C—=P(Cglk);
R,/ R R/
Trang 27
Luda oda tél nghiép Mda IV
Có thể chia thành 2 nhóm của các phosphoran:
Nhóm thứ nhất : gồm các phosphoran mà trong phần alkyliden chứa các nhóm đẩy e(R=RÍ=H hoặc alkyl) có khả năng hoạt động đặc biệt, nhanh
chóng phản ứng với oxygen Ngoài phản ứng với aldehyde, ketone nó còn phản ứng cả với nước ,alcol, và các hợp chất carbonyl khác như ester
Nhóm thứ hai: gồm các phosphoran ma trong phan alkyliden có chứa
nhóm hút e (R=H;R=ARYL) có khả năng phản ứng yếu hơn
Vídụ: benzilidentriphenyl phosphoran không phản ứng với cetone (49),
di: arylmetylen triphenylphosphoran(R=R/=Aryl) bến với oxygen và các hợp chất carbonyl thông thường ,nhưng bị mất màu khi phản ứng với nước, alcol và acide (50) Điều đó có thể giải thích bằng sự tỏa điện tích âm trên nguyên tử
carbon của nhóm metylen
* oe +
(CaHs);P —CH ~O) “———* (C¿H‹)y P — CH =(
Phản ứng Wittig luôn luôn diễn ra qua hợp chất vòng 4 cạnh như là I
sản phẩm trung gian bển vững; dạng này xác định tốc độ phản ứng Tốc độ
phản ứng không những phụ thuộc vào tác nhân mà còn phụ thuộc vào chất
phản ứng và điểu kiện phản ứng Trong nhiều trường hợp đã nhận thấy rd
được sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào đặc tính của các hợp chat carbonyl ban đầu
Ví dụ: theo đõi phản ứng của fluorenyliden triphenyl phosphoran với
Trang 28Lun oan it nghiée Ha IV
Khi nguyên tử carbon của nhóm carbony] lién két v6i cdcnhé6m hit e làm tăng khả năng phản ứng & hiệu suất của phản ứng cũng cao hơn khi nó liên kết với các nhóm đẩy e
/ , TRONG
PHAN UNG WITTIG:
Khi ylid và các hợp chất carbonyl có các nhóm thế không đối xứng,
thường xuất hiện 1 hổn hợp các déng phan cis va trans cia olefin
Ví dụ: phản ứng của alkyliden triphenylphosphoran với bezaldehyde
xuất hiện cis và trans 1-phenylbutadien(1:1) Tỷ lệ các đồng phân cis và trans
có thể thay đổi phụ thuộc vào điều kiện phản ứng như : chất phản ứng , tác
nhân , xúc tác và base được sử dụng
Ví dụ : acrolein & phosphoran tác dụng với nhau chỉ cho trans- hydrocarbon(a), nhưng trong phản ứng alkyliden triphehylphosphoran với
aldehyde (b) lại tạo thành hổn hợp cis và trans hydrocarbon (b)
CH;CH=CH(C®C);CH=CHCH=P(CaH;» + CH;=CH-
CH=O->CH;CH=CH(C£C);CH=C — HCH= CH-CH= CH;
CH;CH=CH(C=C),CH=CH-CH=O +(C¿H;):P=CH-
CH=CH;->CHCH=CH(CzC);CH=CHCH=CH-CH=CH:
Tác dụng của benzylmetyltriphenylphosphonium với butanide liium và
sau đó với benzaldehyde tạo thành hổn hợp 30% cis va 70%trans stylben
Trang 29Lugn odn tét ngkiện Fda IV
Khi si¥ dung etanolat sodium trong alcol như 1 tác nhân base sẽ thu được
hổn hợp 53% cis và 47%trans stylben
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tỉ lệ các đồng phân cis, trans có thể thấy rd
trong ví dụ sau:
(C¿H;);P=CHCH;CH;CH=P(C¿Hs» +
CzH;CH=O->C;H;CH=CHCH;CH;CH=CHC,f
Thực hiện phảnứng ở nhiệt độ phòng sẽ cho hổn hop 2 déng phan cis va
trans nhưng khi đun nóng trong eter 1h chi cho déng ph4n trans -trans
Nói chung , phản ứng Wittig cho hổnhợp các déng phan cis va trans cla anken Tỷ lệ các đổng phân cis và trans phụ thuộc vào điểu kiện phản ứng Sản phẩm của phản ứng được xác định bằng sự hình thành liên kết giữa
nhóm metylen của ylid và nguyên tử carbon của nhóm carbonyl trong hợp
chất carbonyl Tỷ lệ các đổng phân cis và trans phụ thuộc cả vào tương tác
lập thể của phản ứng Đồng phân trans được tạo thành dể hơn do tương tác
lập thểthấp hơn so với đổng phan cis (51) vi i _ R Qq4)JŸ-Ê ý Tt —— (cae = , H e &—C- ổ-CC k ™ H R, (GH), 2— cC (CoHs} P © _—- lon O Rạ H ~R,>
Bằng thực nghiệm theo dõi muối phosphonium hoạt động quang học
trong phản ứng đã khẳng định được rằng:phản ứng Wittig xảy ra với sự bảo
Trang 30Lugn ăn tất nghiệp Mda lV
V-UN :
Trong việc thực hiện để tài này chúng em chú ý những dng dung thuc
tế Với những ứng dụng đã được nêu trong phần “mục đích thực hiện để tài”
để thấy rỏ hơn vai trò của hợp chất dị vòng cụ thể là Benzothiazole & dẫn xuất của nó Chúng ta đi tìm hiểu sâu hơn về những ứng dụng thực tế của nó
Hóa học của Benzothiazole ngày càng phát triển rộng rãi ; đặc biệt là
việc sử dụng các dẫn xuất của nó trong ngành công nghiệp cao su ,công
nghiệp nhuộm Và gần đây là cả trong ngành nông nghiệp và dược học
*Cụ thể : 2-MBT được dùng nhiều trong ngành cao su màu vừa có tác dụng làm tăng tốc độ của quá trình lưu “¿cao su , vừa là chất chống nấm bảo vệ cao su trong quá trình sản xuất.(26)
Ngoài ra 2-MBT cũng được dùng làm chất chống nấm cho các loại hàng
dệt 2-MBT giúp bông , vải sợi chống được sự phân hủy trong môi trường ẩm
ướt, có khả năng kháng cự cao đối với ánh sáng, nhiệt độ và sự phân hủy của
vi khuẩn.(27)
* Các dẫn xuất 2- hidrazobenzothiazole , 2- alkilbenzothiazole có tác
dụng diệt nấm và chống các loại nấm phá hoại hạt giống.(28)
Bằng cách theo dõi các nhóm riêng rẽ của benzothiazole người ta nhận
thấy rằng : khi đưa thêm các nhóm thế hoặc khi kết hợp chúng lại có thể làm
tăng hoạt tính sinh vật học, hoặc có thể định hướng theo một mục đích mong
uốn
Từ những thông tin ta có thể phân nhóm :
- Nhóm có tác dụng chữa bệnh ngoài da : 2- alkoxi - 2 - alkthio -6 - halogenbenzothizole(29) ; 2- phenoxi -2 - phenilthio va 2- phenil
aminobenzothizole cũng như các dẫn xuất : 2- alkil sulfonil - 2 - alkil sulfinil
- 6 - nirobenzothiazole và các dẫn xuất halogen của benzothiazole.(30)
Trang 31Lugn oan tất nghiệp da IV
- 3- acetonitril -2- benzothiazolinone ( X =H , n=0 ) cé tác dụng lên cây
đậu đỏ như sau : làm dày phiến lá, hoặc làm hẹp phiến lá kìm hãm sự phát
triển bể mặt
Tuy nhiên, nó lại có tác dụng tốt đối với củ cải đường Người ta đã làm thí nghiệm thấy rằng : khi bón với hàm lượng 0,1 đến 0,2 kg/ ha sẽ làm tăng
ham lượng đường là 11% (34)
- 3- metil- 4- cloro - 2- benzothiazoline có tác dụng làm tăng năng suất lúa tdi 21%, trong khi đó lại làm giảm sự phát triển của thực vật tới 10%.(35)
* Các dẫn xuất thế ở vị trí 3 có chứa lưu huỳnh của 2- benzothiazolinone cũng có tác dụng điểu khiển sự phát triển thực vật : alkilthioalkil ( ester, thioester(37), va dithiocarbonatO) (38) Š =0 3# RALKYL ;C¡_C; N mm R S N OL» =5 R:K ,Na ñ=t;2 acerca an R:H ,halogen R OL f° Ryalkyl, alkenyl, hydroxyalkyl ,halogenalkyl, n phenyl,phenyl the khưcoosR
Các hợp chất này có tác dụng làm giảm sự phát triển của cây đậu , làm ngắn thân cây Ở nỗng độ cao chúng có tác dụng diệt cỏ
- Nhóm có tác dụng điểu khiển sự phát triển thực vật : còn có dẫn xuất
của benzothiazole với nguyên tử nitrogen ở mạch nhánh như : các amide(41)
Trang 32
Luin odin lét nghiép ida IV
hidraZid(40), imidoester; imidgsnide(42); imidoanhidride(43) va ngay ca caéc
muối amonium bậc bốn (44)
S
8 Saw R¡:H, CF: , halogen
| N x “1 4
| R;.,Ra:alkyl, alkinyl, pyridmyl
Trang 33Lugn de: tất nghiệp Mda lV ` Lm X,R:halogen Ry ⁄ ——() n=} _3 ì R},R2Ryalkyl,phenyl the alkyl; 9 e (CHạ)nNR¡R¿R¬X
D* Amico J.J da t6ng hdp được các dẫn xuất tiếp theo và đã thử nghiệm một cách thành công với cây mía đường và cây củ cải đường, là những chất
có tác dụng làm tăng hàm lượng đường
% sae R:CH;CN; (CHạ);CN ,CH;COOCH;
⁄ CH(COOC;H,);CH;COOH
Công trình này cũng đã nêu lên được : tác dụng của các chất phụ thuộc vào thời kì phát triển của thực vật Lượng thực tế đã áp dụng 0, 12- 5,6 kg/ha từ 2 - 10 tuần trước khi thu hoạch
Sutoris V cùng déng nghiệp đã tổng hợp được một số dẫn xuất tiếp theo
và nhận thấy rằng các hợp chất : 3- benziloxicarbonimeull - 2 -
benzothiazoline và 4- cloro- 3- benziloxicarbonilmetil -2- benzothiazolinone
cũng có hoạt tính cao đối với sự biến đổi của thực vật và có hoạt tính diệt cỏ.(45,46) , \ =0 XH, Cl ie x CH,COOCH; | CO) Sự biến đổi của các mô tế bào thực vật bắt đầu chịu tác dụng ở nồng độ 10*- 103 mol/liL
Một vài dẫn xuất còn được ứng dụng trong y học Từ những dẫn xuất
của 2- benzothiazolinone có tác dụng chống bỏng đặc biệt là 5- cloro -3,4- (
2- acetoxietil ) - |- piperazinil carbonilmetil -2- benzothiazolinone
Trang 34
Lugn oan tat nghi¢pn Fda IV
Trang 35
Lugu vin tél aghi¢@g dda lV
1) SO DO TONG QUAT CUA QUA TRINH TONG HOP
Để tổng hợp các dẫn xuất của 2-benzothiazolinone, chúng tôi đã xuất phát từ 2-MBT kĩ thuật theo sơ đồ tổng quát sau : S S N Ô(>-= — Ôf>-»—Q(>-= N KY THUAT TINH KHIET
IDQUÁ TRÌNH TONG HỢP CÁC CHAT:
I- Tổng hợp 2- mercaptobenzothiazole tinh khiết : (2-MBT )
Cho một 100g 2-MBT kĩ thuật hòa trong 2 lit nước Khuấy và đun ở
nhiệt độ 85-90°C Vừa đun vừa cho từ từ 75-80 ml dung dịch amoniac 26% trong quá trình đun vớt các chất bẩn ở trên bể mặt dung dịch sau khi cho hết dung dich amoniac, ta cho tY ti’ 4-4,5 mÌ H;O, 30% được hòa tan trong 50ml
nước nóng Tiếp tục loại bỏ các chất bẩn trên bể mặt phản ứng Sau khi đun
dung dịch mầu vàng của muối amonium của 2-MBT tách ra khỏi chất bẩn ở
đáy bình phản ứng.Lọc lấy dung dịch trong mầu vàng sáng Thêm vào dung dịch 5g than hoạt tính, đun sôi và sau đó để nhiệt độ hạ xuống đến 45-50,
lọc và sau đó thêm nước nóng để được 3,61 Ðun sôi, cho thêm 4g Na2SQ; va
Trang 36-““uậm năm tốt nghiệp Mda lV
Phản ứng được thực hiện trong bình câu 2 cổ só lấp máy khuấy,phểu
nhỏ giọt Hổn hợp phản ứng gồm 16,7g (0,1 mol) 2-MBT ; 8,4g(0,15mol)
KOH và 100 mÌl nước Sau khi khuấy cho hổn hợp phản ứng tạo thành dung
dịch trong suốt khi đó cho từ từ 66 mÌ H;O; 30% Nhiệt độ của phản ứng được giữ khôngđổi trong khoảng 48-52°C Trong suốt thời gian cho H;O; phải
khuấy liên tục và nhiệt độ không được vượt quá 559C
Sau khi cho hết HO; tiếp tục khuấy hổn hợp phản ứng trong 3h nữa ở nhiệt độ 45-50°C Muối kali của sulfonic acid từ từ tách ra , sau đó nhiệt độ
được tăng từ từ đến 60°C Hổn hợp được khuấy tiếp tục trong 2h nữa ở nhiệt độ này Muối tan tạo thành dung dịch đặc Sản phẩm phản ứng để yên trong
24h ,muối tách ra, lọc tách lấy sản phẩm
Khi đã làm khô ở nhiệt độ phòng, muối kali sulfoacid được hòa tan vào
nước, acid hóa bằng HCI đến môi trường acid Dung dịch được đun đến khi
nào không còn mùi của SO; bay ra Chất kết tỉnh 2-hydroxybenzothiazole
dân dân tách ra Lọc và kết tỉnh lại bằng hổn hợp etanol - nước(1: 1) Điểm nóng chảy: 134°C(tài liệu:138-141°C)
Công thức phân tử : C7HsNOS ; M=151,17 Phân tích nguyên tố: %C %H oN %S Tính 55,61 3,33 9,27 21,21 Phântích 54,19 3,24 8,98 20,67 Phổ hổng ngoại: *Vòng benzen: Ý,„cạp :3049,3 cm Ì Vicec) 1665,2 em] Dao động vòng: 1488,5cm !:1434,3 cm` *Vòng 5 cạnh: xạ; : 3049,3 cm” Xe.) :1254,0 cnr! Vic-sy:643,6 cnr!
*Các nhóm khac: Vcxo):1665,2 em’!
Trang 40Lugn odn tất tghiệp da IV