Trang 1 BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH KHOA HOA Lien LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HOC Chuyên ngành ° HÓA HỮU CƠ TÊN ĐỀ TÀI : GÓP PHẦN TỔNG HỢP Và
Trang 1
BO GIAO DUC VA DAO TAO
TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH KHOA HOA
Lien
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HOC Chuyên ngành ° HÓA HỮU CƠ TÊN ĐỀ TÀI : GÓP PHẦN TỔNG HỢP Và NGHIÊN Cứu cấu T0 Của MỘT SO HIDRAZON DI TU 2-MERCAPTOBENZOTHIAZOL
GVHD : Thay HO XUAN DAU
Trang 2Lương Thị Thu Hiển Luận văn tốt nÿiệp
LOIGZANON
Em xin chan thanh cdm ơn (hầu Ft Xudn
PDéu da tan tinh giúp ởồ, hướng dẫn em (rong suốí
gud trink thye hién dé tai nay
Cm cting xin chan thanh cdm on cde thay cô
trong 6 6a 7u Chư nói riêng ud Hhoa Ftba not chung cùng các ban sinh vién da nhiét tinh
giúp dé, tao diéu điện (huận cáo em đoàn
Trang 3Lương Thị Thu Hiển Luận văn tốt nghiệp MUC LUC MO ĐẦU
I.Lý do chọn đề tài "— ,ÔỎ vecseeeee 5 II.Nhiệm vụ để tài < sen ch eesgerooseosoetp =
IIL Phuong pháp nghiên CIU: - =5 s55 sesse<seesesesessesssezsessese - 6
Phin A: TONG QUAN
I.Benzothiazol ; s 8
DCẾN to vong Đi TH ĐỒ gang da dàng hà g5 003 0ag2088enignaee 8
Dy Gage bus vùng ben DU soeeeeesaseeaỷaỷanvgrraaiardraranaogrerorrrresse 8
II.Các dẫn xuất ở vị trí thứ 2 của benzothiazol .10
0 3 10
NT HE 6 cáEbs chốn Gà GG GA GGGIGGGHUHEG(GIIGINARHVGISGRIEGGEAA0 080 x 10
DI HH oceania 205 11
CYTO rng WGD uscsnnssecccroassesvecenssussvssovovsseovnssonenepsevenssesnenvensoesvennenenenansese 13
2)Axit (benzothiazol-2-ylthio) axetic va dẫn xuất 14
II.Ứng dụng của benzothiazol và dẫn xuất của nó 16
1)Trong công nghiệp cao su 16
2)Trong công nghiệp phẫm màu và nhiếp ảnh 16 3)Trong lĩnh vực thuốt thử hữu cơ và phức chất 18
4)Hoạt tính sinh học 18
IV.Cơ sở lý thuyết ‘ 21
Trang 4Lương Thị Thu Hiển Luận văn tốt ngiệp 3)Tổng hợp metyl(benzothiazol-2-ylthio)axetat (H;) - 26 4)Tổng hợp (benzothiazol-2-ylthio)axety] hiđrazin (H¿) 27 5)Ngung tu (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hidrazin với benzandehit (H;) Si8GSSS82NBSHSGSEDSSVNENSBSISSAGS4GÄGEbSSGUGGGEIGSSGIGSIKSGEGESSA0821633G0346060G10044139G3300 8000011 G-NG ZT 6)Ngung tụ (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hidrazin với 2-nitro 21130100; 27 7)Ngung tu (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hidrazin với p- IDiirietylarninobenzaiuiehit QHÌ qaaaaaaaaaaaaeaoadooduooquqadutudtrastoadtodgsa ZT
HI.Nghiên cứu cấu tạo của các chấtt .-s-s-s<sesesesesese 28
[JEMniif CGO trông GHÂN coseeeeseennnevereobteroiettirtoviraotgoeirirvoevagxi0000010001000104 0010 28 2)Chụp phổ hồng ngoại - - ©5252 St St vEEeEerrkesetrrsrsrersrrsree 28 Phân C: KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN I.Tổng hợp Š4ã291/64604E65586 30
H.Kết quả nghiên cứu cấu tạo các chất 35
Trang 5Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n#iệp
Trang 6
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt nÿiệp
I/ Ly do chon đề tài:
Cùng với sự phát triển của hoá học hữu cơ nói chung, hoá học các hợp chất dị vòng từ lâu được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu và được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học, kĩ thuật cũng như trong đời
sống
Benzothiazol và dẫn xuất của nó thuộc hợp chất dị vòng 2 dị tố, được
nghiên cứu từ cuối thế kỷ 19, có nhiều ứng dụng nổi bật như:
-Trong công nghiệp: 2-Mercapto benzothiazol (2-MBT) dùng để
xúc tiến qúa trình lưu hóa cao su Một số hợp chất màu chứa vòng
benzothiazol ứng dụng trong lĩnh vực phẩm màu và nhiếp ảnh
-Trong nông nghiệp: một số dẫn xuất có hoạt tính điều hòa sinh
trưởng thực vật như: 4-Cloro-3-benzyloxycacbonylmetyl-2- benzothiazolion, 3-cetonitrin-2-benzothiazolion
-Trong y dược: các hợp chất thuộc dãy 1-[benzothiazolyl-2]triazol
có khả năng chống ung thư, một số dẫn xuất của benzothiazol thể hiện hoạt tính chống tắc nghẽn mạch máu
Hidrazon là hợp chất được tạo thành khi cho hidrazin tác dụng với andehit, xeton chúng có hoạt tính sinh học mạnh, có tác dụng kháng
khuẩn, kháng nấm, chống viêm
Từ những vấn đề trên em đã chọn để tài: “Tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của một số Hiđrazon đi tư 2-Mercapto benzothiazol” Đây là
một đề tài được nghiên cứu khá nhiều trong những năm gần đây vì thế việc chọn đề tài này chủ yếu trên cơ sở học hỏi, đồng thời góp phần khẳng định khả năng phong phú trong nghiên cứu, ứng dụng dẫn xuất của 2-
MBT
II/ Nhiệm vụ của đề tài:
+ Đi từ chất đầu là 2-MBT sẽ tiến hành tổng hợp I dãy các dẫn xuất
ở vị trí thứ 2 của 2-MBT và cuối cùng sẽ ngưng tụ hiđrazit có chứa vòng benzothiazol với một số andehit thơm
Trang 7Luong Thi Thu Hién Luận van tot nghiép
IIL/Phương pháp nghiên cứu:
Trang 8Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt ngiệp
TỔNG QUAN
Trang 9
Luong Thi Thu Hién Luan van tét nghiép
I.Benzothiazol:
I.Cấu tạo vòng benzothiazol:
Benzothiazol được cấu tạo bởi 2 vòng súc hợp là vòng benzen và
thiazol, có cấu tạo gần như đồng phẳng, góc nhị diện giữa chúng là 120°8'{4]: 120° 8° Đôi điện tử tự do trên S tham gia liên hợp tạo thành vòng kín liên hợp [I6]: aay = OD 2.Tổng hợp vòng benzothiazol: a)Benzothiazol: Benzothiazol được tổng hợp từ o-aminothiophenol và axit fomic[9]: SH S + H—C—OH_—> » | ⁄ NH; O N
b)Dẫn xuất của benzothiazol:
Các dẫn xuất của benzothiazol được tổng hợp từ o-aminothiophenol
tác dụng với Clorua axit, andehit [10], với ure sau đó axit hoá hoặc với CH:(CN); trong nước [Š]:
Trang 10
Luong Thi Thu Hién Luận văn tốt n#iệp SH S + L—-C—R ——s% ¬——R CL | ~H20 ff NH; O SH S + H —C—R ———> C1 NH> O N È—® SH S ⁄ NH2 O 1 H - S + CH,(CN), 2(CN)2 “NH, Cr b—cn; CN — ~ NH;ạ N Hoặc đi từ muối kim loại của 2- aminothiophenol với amino axit N- cacbonyl anhydric [8]: M ớ + 0 —— )~ 2 Xn NH, C Xn N NHR, R2 S 2 0 (V6i X:H, Halogen, ankyl, akoxyl, cyano, NO2; n :1—4; R,,R2:H hoặc nhóm thế chứa vòng 5—>6 cạnh)
N-Phenylthioamid dưới tác dụng của NaOH và xúc tác K:[Fe(CN)¿] hoặc qua hợp chất cơ Liti sẽ tự khép vòng thành dẫn xuất của
benzothiazol theo phương pháp Jacobson [21]:
Trang 11
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt nÿiệp PSs NH—C —R NH—C —R —_> | | Š O | LK;Fe(CN)4J S12- (R: Gốc hidrocacbon, dẫn xuất cacbonyl) Tổng hợp 2-Clobenzothiazol từ Phenylisothioxyanat và Pentclorophotpho[9]: on N Ở Việt Nam, tác giả [17] đã tổng hợp 2-metylbenzothiazol trên cơ sở phản ứng Jacobson: [ KaFe(CN)s] S NH —C — CH; ` on or | NaOH ff : O II Các dẫn xuất ở vị trí thứ 2 của benzothiazol: 1) 2-Mercaptrobenzothiazol (2-MBT) : + Công thức phân tử: C;H;NS:
+ Khối lượng phân tử : 167,26 đvC
+ Có tên thương mại: Kaptax, Vukaxid, Thiotax
a) Cấu tạo:
Việc phân tích phổ IR và NMR đều cho thấy 2-MBT tồn tại chủ yếu
dạng thion trong dung dịch tôn tại ở dạng cân bằng hổ biến[26]:
Trang 12
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n‡iệp
S S
OG" = CR N 1 H
Việc tồn tại ở dạng hỗ biến của 2-MBT còn được xác định nhờ những
dữ kiện về tia X trên trạng thái rắn của 2-MBT Ở dạng thion có sự tạo thành liên kết hiđro: N—~n N N H ~ s=€ S Kết quả này có được do sự đo momen lưỡng cực b) Tính chất: -Tính chất vật lý: e2-MBT kỹ thuật ở dạng bột màu vàng sáng, có vị đắng, điểm nóng chảy: 183-184,5 °C [18]
e2-MBT tan tốt trong aceton, etanol, benzen, clorofom, axit axetic và không tan trong nước| 16]
-Tính chất hoá học:
2-MBT sẽ chịu sự tấn công của tác nhân nucleophin và
electrophin vào vòng thơm Bên cạnh đó, do có nhóm —SH trong cấu tạo
nên 2-MBT còn có tính chất đặc trưng của nhóm —SH hay của Mercaptan
nói chung:
eLà axit yếu, dễ dàng tan trong dung dịch kiểm, tác dụng với
dung dịch kiểm tạo Mercaptit kiểm[ 1 I] e Dễ bị oxi hoá:
Với tác nhân oxi hố như H;O; trong mơi trường trung tính
hay sự có mặt của K;Cr;O;, NaOCI sẽ tạo thành cầu disunfua[{ 19]:
Trang 13
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n‡iệp OIC Khi oxi hoá bởi H;O; ở 50°C trong KOH sau đó axit hoá thu được 2-Hydroxy benzothiazol: S HO; S HCl S KOH O N
Khi oxi hoá 2-MBT với oxi phân tử ở 50-100°C, áp suất 0,3-0,7 MPa có mặt của kim loại chuyển tiếp làm xúc tác cũng tạo ra 2-Hidroxy benzothiazol : ; Op xt Pet xt FeCl, S À - ⁄ 50 150° C ¿ N 0,3— 057 MPa is
Bằng cách ngưng tụ oxi hoá 2-MBT với amin khác nhau khi có mặt
tert-butylhipoclorit hoặc hiđropeoxit tác giả công trình [27] đã điều chế được các benzothiazolsunfeamit cùng với sản phẩm phụ là ankylaminobenzothiazol:
2-MBT có khả năng tham gia phản ứng Mannic với dietylamin,
dietanolamin, ure, thioure, guanidin ở các điều kiện khác nhau Phản ứng
với guanidin xảy ra ở ngay ở nhiệt độ phòng, với đienolamin ở nhiệt độ
phòng có thêm xúc tác là axit clohiđric đặc, với đietanolamin cần đun hồi lưu có xúc tác là axit clohiđic, với ure và thioure cần đun hồi lưu 6 80°C
xúc tác là clorua đồng[21]
VD:
Trang 14
Luong Thi Thu Hién Luận văn tốt ngiệp
S 5
Cr —SH + EyNH+HCHO——> —SCH;NEI;
N N
Ngoài ra 2-MBT còn tham gia phan ứng Mannic với benzensunfonamit và p- Toluensufonamit tiến hành trong dioxan, đun hồi lưu trong 3 giờ không cần xúc tác tạo thành các bazơ Mannic với hiệu
suất đạt 63- 89%
c) Tổng hợp:
2- MBT lần đầu tiên được A.W.Hofman tổng hợp vào năm 1887 [13], từ đó các phương pháp tổng 2-MBT ngày càng phát triển *Các phương pháp tổng hợp: e Cho anilin tác dụng với CS; và S ở áp suất và nhiệt độ cao: 90 — 100atm Š +C§;+§ —_—> 500°C )—SH NH, N Để đạt được hiệu suất cao tỷ lệ mol các chất như sau: anilin: CSz:S = 1:1,4:1,02 [18]
e Đun nóng benzothiazol với S thời gian từ 0,5 - 3 giờ Với tỷ
Trang 15Lương Thị Thu Hiển Luận văn tốt n#iệp S S Cr —ClI+NaHS———> Cr )-SH + NaCl N N e Phản ứng o,o-diaminodiphenylsunfit và CS, [18]: HN — S CL +2cs, —` CL ồ—sH +HạS + S NHạ HạN N e Phản ứng giữa I-halogen-2-nitro benzen với CS và NaHS hay NaaS và CS; : x S CX + NaH§ + C§;———> Cr ` NO; N
Ngồi ra, 2- MBT còn được điều chế khi cho 2- aminothiazol tác
dụng với etyl dithio cacbonat Kali sau đó thuỷ phân [12]
2) Axit (benzothiazol — 2-yÌthio) axetic và dẫn xuất:
Axit (benzothiazol — 2-ylthio) axetic đã được tổng hợp từ lâu Năm 1994 V.F.Kueherop đã tổng hợp bằng hai cách [25]: Š S Cr )-SH + CICH;COOC N Hs POO Cr )—SCH,COOH (2)NaOH N (3)HCI Š NaCO, S Cr )—sH + CICH,COOH ——» Cr —SCH;COOH N N
Những năm gần đây axit này và dẫn xuất của nó được nhiều tác giả
quan tâm nghiên cứu
Năm 1993 các nhà hóa Dược tại Khoa Dược Đại học Tổng hợp
Ancara (Thổ Nhĩ Kì) đã tổng hợp và nghiên cứu dẫn xuất loại sơmi -
cacbazit (1):
Trang 16
Luong Thi Thu Hién Luan van tét nghiép S >—§—CH;—C —NH—CRÌ— C¿H„RŸ Cle O | (1) = H, CHs3 R’=H, 2-Cl, 4-MeO Việc thử hoạt tính sinh học cho thấy một số trong chúng có hoạt tính kháng sinh, kháng nấm
Năm 1995, Nawwar Galal [21] đã điều chế 2-(benzothiazol-2-yl)-N-
axetylaxeto hidrazit di từ 2-aminothiophenol và N-
axetylcyanoaxetohiđrazit vơi hiệu suất 80%:
Năm 2000, ở bộ môn hóa hữu cơ trường Đại Học Sư ren mm Nội đã
tổng hợp axit (benzothiazol — 2ylthio)axetic và một số dẫn xuất loại
hiđrazon có công thức sau:
Š
CI) ta pant cn N
O
R= H, m-NO,, p-Me2N
Các tác giả trên đã thử hoạt tính auxin của axit (benzothiazol —
2ylthio)axetic đối với sự nẩy mầm, phát triển của mầm và rễ ngô Kết quả cho thấy ở nồng dộ từ 20- 40ppm nó có tác dụng làm tăng tỷ lệ nẩy mầm 50%, tăng chiều dài mầm 20% và khối lượng rễ tăng 100% so với đối
chứng, việc thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định cho thấy ba hiđrazon
tổng hợp nêu trên đều có tính kháng vi khuẩn P.acruginosa và nấm Oxyspoum ở nồng độ 50ug/ml [20]
I Ứng dụng của benzothiazol và dẫn xuất của nó:
1.Trong công nghiệp cao su:
Trang 17
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n#iệp
2-MBT vừa có tác dụng làm tăng tốc độ lưu hoá cao su, vừa là
chất chống nấm bảo vệ cao su trong quá trình sản xuất [18]
Không những thế, 2-MBT còn có thể kết hợp với một số chất vô
cơ như Zn, ZnO Chẳng hạn, để lưu hoá cao su isopren tác giả công
trình [12] đã dùng (2-MBT);Zn hay 2-MBT và ZnO Kết quả cho thấy
sự có mặt của Zn làm chậm sự tạo thành liên kết chéo và chỉ sau khi hợp chất (2-MBT);Zn phân huỷ thì tác dụng xúc tác của nó mới được
phát huy do đó người ta dễ dàng khống chế được quá trình Ngoài ra, để lưu hóa cao su isopren có thể dùng 2-MBT với tetrametylthioran có
mặt của kẽm oxit làm xúc tác
Các dẫn xuất của 2-MBT như 2 ( 24-
đinitrophenylthio)benzothiazol, N-xyclohexyl-2-benzothiazylsunfenamit hay N-t-butyl-2-benzothiazolsunfenamit cũng được dùng để xúc tiến quá trình lưu hóa cao su
Để chống sự oxi hoá trong quá trình lưu hố tác giả cơng trình[28] đã dùng các hợp chất: S S \ ae CH2-NRR' CH, 2 NR
2.Trong công nghiệp phẩm màu và nhiếp ảnh:
Nhiều dẫn xuất của benzothiazol được dùng để sản xuất phẩm
màu và chất nhạy sáng [22]
VD: chất màu azo (2) điều chế từ bazơ aminobenzothiazol
Trang 18Lương Thị Thu Hién Luận văn tốt n‡iệp
Bằng thực nghiệm cho thấy trong chúng có tính chất của tỉnh thể
lỏng, có thể ứng dụng trong lĩnh vực quang điện và làm màn hình tỉnh
thể lỏng
3.Trong lĩnh vực thuốc thử hữu cơ và phức chất:
Một số dẫn xuất của benzothiazol có khả năng tạo phức màu với
kim loại giúp cho việc xác định, định lượng kim loại đó
Ở công trình[1] đã dùng 2-MBT xenlulozơ để xác định vết vàng
trong mẫu địa chất
Tác giả công trình [25] nghiên cứu khả năng tạo phức màu của(7)
với lon Cu(II) và Cu(I) Ở pH=4-10 trong dung dịch rượu : nước=l:l
hợp chất (7) có điểm đẳng quang ở 526 nm và vân hấp thụ ở 510 và 553
nm với giá trị pK;= 7,4(nhóm OH naphtol) HC S HO—CHạ—CH; “Q) " _ (7)
Ở công trình [7] tác giả đã tổng hợp Nitro benzothiazolyl
diazoaminoazobenzen, trong môi trường kiểm yếu nó tạo phức màu đỏ cam với Cd, hấp thụ cực đại ở À = 526nm, được ứng dụng để xác định
Cả
Ở các công trình nghiên cứu ở trong nước, các tác giả{23] đã thử
khả năng tạo phức màu trong dung dịch hay phức rắn của các hợp chất
2 dãy Hr-CH=N-Ar và Ar-CH=N-Hr với ion kim loại, trong đó Hr là
vòng benzothiazol hoặc quinolin 4.Hoạt tính sinh học:
Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ rằng nhiều dẫn xuất của
benzothiazol có tính kháng khuẩn, diệt nấm và diéu hoa sinh trưởng thực vật
Tác giả công trình [6] đã tổng hợp (8) từ 2-cyanometyl
benzothiazol với RCOCI, là chất có khả năng diệt nấm :
Trang 19
Luong Thi Thu Hién Luận văn tốt n‡iệp
(8 )
Với R= -CH;OPh, -CH;C,H„C1-4
2-MBT được dùng làm chất chống nấm cho bông,vải, sợi làm cho
chúng chống được sự phân huỷ trong môi trường ẩm ướt [18]
2-Hydrazo benzothiazol, 2-ankyl benzothiazol có tác dụng diệt
nấm và chống các loại nấm phá hoại hạt giống [18]
Các dẫn xuất ở vị trí thứ 3 của benzothiazolion có tác dụng điều khiển sự phát triển của thực vật [18] I ol | | CH;(CH;)„CN CH;(CH;)„COOH S S N N L CH2CN H2R V6i X=H, Halogen R= H, Ankyl, Halogen, CF3, CN, OH, NO> R'= 2-, 3-, 4- pyridinyl n= 0-2
*Nhiều hợp chất có triển vọng ứng dụng trong y hoc :
VD: 2-(4-aminophenyl) benzothiazol invitro có hoạt tính chống khối u
Những nghiên cứu mới nhất cho thấy (9) được tổng hợp và thử
nghiệm trong việc điều trị bệnh rối loạn thần kinh như tâm thần phân liệt, sự rối loạn do sử dụng thuốc an thần, đặc biệt là bệnh Alsheimer
LIS}:
Trang 21
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt ngiệp
a Lấy dư axit hoặc rượu
¡ Tách lấy este hoặc nước ra khỏi hỗn hợp phản ứng
Sự tương tác giữa axit và ancol ở nhiệt độ thường xảy ra chậm vì tính hoạt động kém của nhóm cacboxyl trong axit vì vậy để tăng tốc độ phản ứng, người ta tăng nhiệt độ và dùng thêm xúc tác axit như HCluuan,
H;SO¿a¿ , lượng HạSO¿a¿c cho vào khoảng 5-10% so với lượng ancol đã
dùng trong phản ứng Không nên cho quá nhiều axit vì H” ngồi hoạt hố nhóm cacbonyl của axit hữu cơ nó còn proton hoá nhóm -OH của rượu
làm giảm hiệu suất tạo thành este Cơ chế phản ứng xảy ra như sau: Z£ZT ơ, HểR' R' + Hđ @ HOR' R(0H <==R~C—0H R—~C-OH R~C—Ổn, O OH OH OH —H,0 2.Phản ứng ngưng tụ [24]:
a)Phản ứng giữa các hợp chất cacbonyl với amin bậc 1:
Các amin bậc 1 phản ứng tương đối dễ dàng với các hợp chất
Trang 22Luong Thi Thu Hién Luận van tét nghiép
Về thực tế đây là phản ứng cộng nucleophin vào nhóm cacbonyl
tạo thành sản phẩm trung gian không bền dễ dàng tách nước tạo thành sản
phẩm ngưng tụ
Bazơ sip dễ bị thuỷ phân trong môi trường axit trở lại andehit và
amin ban đầu
Những Bazơ sip sinh ra từ andehit thơm và xeton thơm mới bền vững Các Bazơ sip điều chế từ andehit và amin béo thường không bền, dễ trime hoá thành hợp chất đị vòng
b)Phản ứng giữa hợp chất cacbonyl với hidrazin:
Hidrazin tác dụng với hợp chất cabony] tạo ra hidrazon hoặc azin
tuỳ theo tỉ lệ các chất lấy vào phản me R ` C=O+NH;ạ—NH; ———*> ` =N-NH; + HO R⁄ Hidrazin Hidrazon RL RY xR es =N-NH; + ,£=O0 ———> pane + HạO Hidazon RỶ R- Auễn NR' Dun hgp chat hidrazon trong môi trường kiểm tạo thành N; và hợp chất hidrocacbon:
N =O+ O+NH>—NH — —_—> \ =N-NH i ———qy——> cH +N
ay” a Nee J NT V xuêu
Để tổng hợp hidrazon người ta thường cho andehit hoặc amin thơm
tác dụng với dẫn xuất của hidrazin trong điều kiện nhiệt độ và xúc tác
thích hợp Sơ đồ phản ứng:
ArCHO + HạN——NHR ———>ArCH=N—NHR
Trang 23
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n‡iệp
THỰC NGHIỆM
Trang 25
Luong Thi Thu Hién Luận văn tốt n‡iệp
II.Tiến hành tổng hợp:
1.Kết tỉnh 2-MBT từ 2-MBT kỷ thuật (H;):
Lấy 2-MBT kỷ thuật hoà trong 2 lít nước Khuấy và đun ở 85-90ứC
Vừa đun vừa cho 75-80ml dung dịch NH:ạ 26% Trong quá trình đun vớt
những váng bẩn nổi trên mặt Sau khi cho hết NH; thì cho tiếp từ từ 4-4,5
ml H;O; 30% được hoà tan trong 50 ml nước nóng, ta sẽ thấy dung dịch có
màu vàng sáng Vớt chất bẩn nổi trên mặt Thêm vào 5g than hoạt tính
đun đến sôi, sau đó lọc nóng Thêm nước vào dung dịch nước lọc cho đủ
3,61 Đun sôi, sau đó cho thêm 4g Na;SO;, sau đó cho tiếp 75ml
CH;COOH trong 200ml H;O, có kết tủa tách ra Lọc lấy kết tủa Đó chính
là 2-MBT, có dạng hình kim màu trắng
Kết tinh lại trong rượu etylic sau đó kết tỉnh lại trong benzen thu
được 2-MBT tinh khiết Hiệu suất: 59%,
T°C nóng chảy: 181-183°C
2.Tổng hợp axit (benzothiazol-2-ylthio)axetic (H;):
Hoa tan 2,5g (0,15 mol) 2-MBT trong 250ml dung dich Na2CO; 10%
vào bình cầu 500 ml Cho vào đó 15g (0,15 mol) CICH;COOH trong 200ml
dung dich Na,CO; 10% Dun cách thuỷ hổn hợp trên trong vòng 3 giờ Để
nguội dung dịch (nếu có đóng rắn thì hoà tan vừa hết trong nước ) Axit hoá bằng dung dịch HCI 20% đến pH=3 sản phẩm tách ra ở dạng chất rắn
màu trắng.Lọc lấy kết tủa, rửa nhiều lần bằng nước
Két tinh trong etanol : nuéc= 1: 1,5
Thu được tỉnh thể vô định hình màu trắng
Nhiệt độ nóng chảy : 160-161C
Hiệu suất :90%
3.Tổng hợp metyl(benzothiazol-2-ylthio)axetat (H):
Hoa tan 22,5g (0,1 mol) axit (benzothiazol-2-ylthio)axetic vào
400m] CH;OH trong bình cầu 500ml Nhỏ 10ml H;SO¿ đặc vào Lắp ống sinh hàn hồi lưu Đun cách thuỷ 9 giờ Cất đuổi bớt rượu Để nguội, trung
hoà bằng Na;CO; làm lạnh có kết tủa trắng tách ra Lọc, rửa nhiều lần
bằng nước Két tinh lai trong etanol-nuéc 2:1 Thu được tinh thể hình vẩy, màu trắng
Nhiệt độ nóng chảy : 74-75°C
Hiệu suất :38 %
Trang 26
Luong Thi Thu Hién Luận văn tốt n‡iệp
4.Tổng hợp (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hidrazin (H,) :
Hoa tan hét 11,95g (0,05 mol) metyl(benzothiazol-2-ylthio)axetat
vào 150ml CH;OH trong binh cau 250ml Cho vao d6 3,5ml (0,05mol)
NH;- NH; 50% (d=1,03) Thêm đá bọt, lắp ống sinh hàn hồi lưu ÐĐun cách thuỷ ở 85-90°C trong 10 giờ Làm lạnh, sản phẩm tách ra ở dạng rắn Lọc
rữa nhiều lần bằng nước
Kết tinh lại trong etanol thu được tỉnh thể hình kim, màu trắng
Nhiệt độ nóng chảy: 174-175°C
Hiệu suất :85%
5.Ngung tụ (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hiđrazin với benzandehit
(Hs):
Cho 0,5 (2.10?) (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hidrazin vao 20ml CH;OH trong bình cầu 100ml, thêm vào đó 0,21ml( 2.10) benzandehit
Cho đá bọt, lắp ống sinh hàn hồi lưu, đun cách thuỷ trong 6 giờ Để nguội
sản phẩm tách ra ở dạng rắn Lọc kết tủa Kết tinh trong dioxan : nước =5:2 Thu được tinh thể hình kim, màu trắng bạc Nhiệt độ nóng chảy: 164-165°C Hiệu suất :§5% 6.Ngung tụ (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hiđrazin với 2-nitro benzandehit (Hạ) :
Cho 0,5 (2.107) (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hiđrazin vào 20ml
CH;OH trong bình cầu 100ml, thêm vào đó 0,302g (2.10”) 2-nitro
benzandehit Cho đá bọt, lắp ống sinh hàn hồi lưu, đun cách thuỷ trong 6 giờ Để nguội sản phẩm tách ra ở dạng rắn Lọc kết tủa, kết tinh trong dioxan : nước =5:2 Thu được tinh thể hình kim, màu vàng Nhiệt độ nóng chảy:169-1700C Hiệu suất :85% 7.Ngung tụ (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hiđrazin với p- Dimetylaminobenzandehit (H;) :
Cho 0,5 (2.10) (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hiđrazin vào 20ml CHOH trong bình cầu 100ml, thêm vào đó 0,3g (2.10°) p-
Dimetylaminobenzandehit Cho đá bọt, lắp ống sinh hàn hồi lưu, đun cách
thuỷ trong 6 giờ, cất đuổi bớt CH;OH Để nguội sản phẩm tách ra ở dạng
Trang 27
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n‡iệp
rin Lọc kết tủa, rửa nhiều lần bằng nước, kết tinh trong dioxan : nước
=l:1
Thu được tỉnh thể hình kim, màu vàng
Trang 29Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n‡iệp
I.Tổng hợp:
1.Tinh chế 2-MBT từ 2-MBT kỷ thuật :
2-MBT tan trong nước nóng, để hơi nguội thì 2-MBT sẽ kết tỉnh vì
vậy trong quá trình đun luôn giữ nhiệt độ từ 85-90°C
Khi cho H,O, nén cho ty ty bdi vi ta biét H>O, 1a chat oxi hoa
manh, viéc cho H,O, ding để oxi hoá chất bẩn nhưng nếu cho H;O; vào
một lần với nồng độ lớn thì nó sẽ oxi hoá vòng benzothiazol
2.Tổng hợp axit (benzothiazol-2-ylthio)axetic (H;):
Thực chất đây là phản ứng thế nucleophin Như phần tổng quan đã trình bày —SH là axit yếu vì vậy cho Na;CO; vào để tăng cường tinh
nucleophin của H;, Phan ting theo co ché Sy’: S S CL )—SH + NaxCO; —> CT )—S? +NaHCO, N N CICH;COOH +: Na;CO; ——> CICH;COONa + NaHCO, 5 S CT )-# aus CT se: 8=
Do độ tan của muối thu được không lớn, nên sau phan ứng thu được hỗn hợp đóng rắn Sau khi axit hoá và lọc ta sẽ thu được axit thô
3.Tổng hợp metyl(benzothiazol-2-y]thio) axetat (H;) :
Phản ứng điều chế este được thực hiện theo phương pháp truyền thống Điểm bất thường ở đây là hỗn hợp sau phản ứng có mùi khó chịu, có thể là do vòng benzothiazol bị phá vỡ, cũng có thể tạo thành thioete
Cơ chế tạo thành có thể như sau: |
Trang 30
Luong Thi Thu Hién Luan van tét nghiép CH;0H + HŠ ——+CH.OH, ——n + HạO Ss @ S Cr Z2 —SCH;COONa + CH; —*YX }—KH;COONa N N CH; S S ® È—KH;COOM: — Cr fp S—CHs + CH;COONa N CH; N Mùi khó chịu C Ốc CH;COONa+H;O ———> H;OCH;COONa —g* HOCH;COONa —H
Giai đoạn trung hoà axit bằng NazCO nên cho NazCO; từ từ đến khi
giấy chỉ thị không đổi màu, không nên cho dư vì este bị thuỷ phân trong môi trường kiểm
Rượu mêtylic vừa là tác nhân vừa là dung môi nên em lấy dư Phản
ứng este luôn cho hiệu suất thấp, đun 9 giờ mà hiệu suất chỉ đạt 38%
4.Tổng hợp (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hiđrazin (H/) : Phản ứng điều chế Hiđrazit xảy ra theo sơ đồ sau:
S Ss
NH;—NH SCH;CONHNH
É X>_-saesen * NEL ~ Neo CH,OH CL 2CO 2
Trong quá trình tạo ra Hiđrazit rượu metylic là dung môi phản ứng
đồng thời nó cũng hoà tan sản phẩm sau phản ứng, do đó cần cất đuổi rượu metylic trước khi để nguội hổn hợp sau phản ứng
Cơ chế phản ứng này giống như sự thuỷ phân este trong môi trường
Trang 31Lương Thi Thu Hiền Luận văn tốt n—iệp 3 S ¿77 NT S TC NHà )—§CHẸ —OCH;+ NH,—NH, ——>~ CL È—SCH,COCH; N % N | œ @ S '” Ko S —SCH;COCH; )— SCH,C—NH~NH; + CH;OH N ở No Để tăng hiệu suất phản ứng em dùng dư Hiđrazin,đồng thời để tránh sự tạo thành Azin 5.Ngưng tụ (benzothiazol-2-ylthio)axetyl hiđrazin với andehit thơm: Phương trình phản ứng: S CL —SCH;CONHNH; -+—Gio——+ÍC [ )—-sheow=ci~ae N N Hạ Với : Ất : -ỀC): O)-n `, , ~O) NO;
Phản ứng được tiến hành phản ứng trong môi trường trung tính, nếu
Trang 33Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n‡iệp
II Nghiên cứu cấu tạovà tính chất của các chất:
1)Nhiệt độ nóng chảy:(bảng 1)
Nhiệt độ nóng chảy của các chất thường phụ thuộc vào khối lượng
phân tử, lực tương tác giữa các phân tử, liên kết hiđro
Sau khi tinh chế 2-MBT kỷ thuật thu lấy H; có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao(181-183°C ) có thể giải thích do tạo thành liên kết hiđro
dạng đime giữa 2 phân tử:
H; có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn H; mặc dù khối lượng phân tử
của H; lớn hơn H; có thể do phân tử H; có kích thước công kềnh, cũng có
thể tạo thành liên kết hiđro nội phân tử:
:
H ^ ae O
Khi chuyển qua este nhóm -OH được thay bởi nhóm -CH; làm mất liên kết hiđro giữa các phân tử điều đó làm giảm nhiệt độ nóng chảy của
este một cách đột ngột
Hiđrazit có nhiệt độ nóng chảy cao hơn so với axit do có sự tạo thành
liên kết hiđro giữa các phân tử hiđrazit (Hạ).Khi ngưng tụ với các andehit
phân tử trở nên cổng kểnh lúc đó H ở Nitơ mất đi làm mất đi liên kết hiđro giữa các phân tử Tuy nhiên, nhiệt độ nóng chảy của H; vẫn cao chính là do sự gia tăng về khối lượng phân tử
2)Hấp thụ phổ hồng ngoại của các chất nghiên cứu:(bẳng 2)
Trang 34
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt n@—iệp
Phổ hồng ngoại của các chất nghiên cứu được ghi trong vùng từ
4000-400 cm", trong cùng điều kiện là mẫu được ép viên với KBr Phổ được trình bày ở phần phụ lục Các vân hấp thụ cơ bản được ghi ở bảng 2
Phổ hồng ngoại của H; xuất hiện pic vụu =3432 cm' cho thấy 2- MBT tén tai chủ yếu ở dang thion
Trên phổ H; có các vân hấp thụ đặc trưng cho nhóm -COOH như : Vân ở tần số 1713 cm” có cường độ khá mạnh đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm C=O, vân có tân số 2507 cm đặc trưng cho dao động hoá trị
của nhóm -OH ở dạng liên kết hiđro
Trên phổ H; không còn vân đặc trưng cho nhóm -OH như ở axit,
xuất hiện vân dao động biến dạng cia nhém -CH; trong este 6 1377 cm",
ngoài ra tần số dao d6ng vco (1745cm' `) của Hạ lớn hơn vco (1713cm”) của
axit Điều này phù hợp với việc chuyển từ axit sang este
Phổ của H¿ có vân hấp thụ mạnh ở 3283 cm, dạng nhọn chứng tỏ
sự có mặt của nhóm —NH,-NH; trong phân tử, tần số dao động vco giảm
(1646 cm”)
Khi ngưng tụ H¿ thành H;, Hạ, H; nhóm amino mất ứng với vụn biến mất xuất hiện pic Vụ-cn có cường độ hấp thụ yếu
Phổ hấp thụ của H, có vân ở 1521 cm, 1388 cm” và 1355 cm” với
cường độ khá mạnh tương ứng với dao động hoá trị của nhóm N=O
Phổ H; có Yycụ = 809 cm" phù hợp với sự có mặt của vòng benzen
có 2 nhóm thế ở vị trí para
Trên tất cả các phổ từ H;—>H; đều xuất hiện các vân đặc trưng cho
vòng benzothiazol như: dao động biến dạng ngoài mặt phẳng của 4 kiên
kết C-H liền nhau (Ycw) từ 752->763 cm”, vcụ từ 2920->3469 cm”Ì, vc-w, Veec t¥ 1405-1560 cm”
Trang 35
Luong Thi Thu Hién Luan van tt nghiép
Trang 36Lương Thị Thu Hiền Luan van tt nghiép
KẾT LUẬN
Hoàn thành luận văn này em thu được kết quả sau:
Đi từ 2-MBT đã tổng hợp H;, H;, H¿ cuối cùng ngưng tụ H¿ với các
anđehit thơm tạo ra H:, Hạ, H; đúng như dự kiến Cấu tạo của chúng được
xác định bằng phổ hồng ngoại
Trong sản phẩm ngưng tụ, em đã quan tâm đến các anđehit thơm
là dẫn xuất của benzandehit trong đó có nhóm thế ở vị trí orto
Do thời gian có hạn nên em chưa xét đến các sản phẩm ngưng tụ của
andehit và xeton dị vòng
Em mong rằng kết quả này sẽ góp phần vào việc nghiên cứu tổng
hợp và ứng dụng dẫn xuất của benzothiazol
Trang 37
Lương Thị Thu Hiền Luận văn tốt nghiép
PHỤ LỤC