Tổng hợp và nghiên cứu dẫn xuất este của 3 hydroxymethyl 2 benzothiazolione

Các dẫn xuất ở vị trí thứ 2 của san ek A040 da, chống tắc nghẽn mạch máu, chữa bệnh tiểu đi Các hợp chất thuộc day 1 ~ { Benzothiazoyl ~ sẽ -] Eieơl có khổ năng chống Từ những ứng dụng t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

‘TRUONG DAI HOC SU PHAM TP HCM

3- HYDROXYMETHYL - 2- BENZOTHIAZOLIONE

Chuyén Nganh : Héa Hitu Co

GVHD: ThiyHO XUANDAU SVTH: PHAN TH] MONG TUYEN

NIÊN KHÓA : 1999 - 2003

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thấy Hổ Xuân Đậu đã

tân tình hưởng dẫn, giúp đỡ, động viện em trong suốt

“quế trình lầm luận văn

Em xin chân thành cảm ơn quý thấy cô tong tổ Hóa Hữu Cơ nói riêng và khoa Hóa nói chung cùng các hoàn thành luận vẫn này,

‘Thanh Phố Hồ Chí Minh 'Ngày 20 tháng 05 năm 2003 Sinh viên thực hiện Phan Thị Mộng Tuyển

12.3 Trong lĩnh vực thuốc thử hữu cơ và phức chất

12.4 Trong lĩnh vực phẩm màu và nhiếp ảnh

12.5 Hoạt tính sinh học

1.3 PHAN UNG ESTE HOA

PHAN II: THỰC NGHIEM

1I.3.1 Nhiệt nồng chảy

1132 Pa hig a i

PHAN II: KET QUA VÀ THẢO LUẬN

TILL Qué trinh t6ng hgp va higu xuft phan tng

L2, Nhit nding chảy và phổ bồng nị

IỊL 3 Các ÿ kiến và hưởng nghiên cứu tiếp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

3< Mecaptobenzothiazole từ xưa đến nay vẫn được dùng để làm tăng tốc

độ quá trình HA

Các dẫn xuất ở vị trí thứ 2 của san ek A040

da, chống tắc nghẽn mạch máu, chữa bệnh tiểu đi

Các hợp chất thuộc day 1 ~ { Benzothiazoyl ~ sẽ -] Eieơl có khổ năng chống

Từ những ứng dụng trên em nhận thấy việc tổng hợp, nghiên cứu tính

chất và khả năng ứng dụng của một số dẫn xuất của Benzothiazole là rất cẳn thiết

Mặt khác, qua tài liệu em cũng nhận thấy, các dẫn xuất este ở vịtrí thứ 3 chư được nghiên cứu nhiều

em đã chọn để tài “Tổng hợp và nghiên cứu một số dẫn xuất cste

ca 3- hyđtoxy metyl -2- Benzothiazoione” vOi mong nuốn những ele này có của Benzothiazole

Do thời gian và khả năng của em có hạn nên không trách khỏi những thiếu sót Em rất mong sự góp ý chân tình của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cám ơn!

PHANI:

TONG QUAN

SVTH: Phan Thi Mộng Toyển

w dị ©

Hai đồng phân (A) và (B) còn gọi là benzisothiazole nên đồng phân (C)

thể gọi đơn giản là benzothiazole nghiên cửu em chỉ chú ý đến các dẫn xuất thế ở vị tí 23

củabenzothizole Nguồn tư liệu chủ yếu là tạp chí chemical Abstracts, một số sách về hoá chất dị vòng Mặt khác đo thời gian có hạn nên em chỉ tra cứu tình

hình nghiên cứu trong những năm gần đây, do đó phẩn tổng quan mang tính chất

~Đôi điện tử tự do của nguyên tử lưu huỳnh (S) tham gia liên hợp, tạo

~Benzothiazole khó tan trong nước, tan dễ rong rượu, cacbondisulide [I]

~Gebus và các đồng nghiệp đã nghiền cứu và thấy rằng: phản ứng thế ceclectrophyl (clo hoá, brom hoá, nitro hoá ) đều xảy ra ở nhân benzen, tu tiên

‘TONG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC TÍNH CHẤT thiazole

nhất ở vị trí thứ 6 Trưởng hợp của 2-phenyl benzothiazole, phẫn ứng cũng xảy

ta 0 vi trí này, không xây ra ở vị trí vòng mới thế vào [2|

nhưng thay axit fomic bằng Clorua acid hoặc andehit [3]

1-1.2 Đẫn sxuất của Benzothiazole,

~Các dẫn xuất của bơnzothiazole được nhiễu nhà khoa học quan tâm nghiên

cứu đặc biệt là din xuất thế ở vị trí số 2 Ở đây em chỉ nghiên cứu kỹ 2-

chế nhiều dãy dẫn xuất phute tap khác

dung dịch cũng như ở trạng thái rấn) nhờ liên kết hidro giữa nguyên tử lưu

huỳnh và hidro tao thi dimer [2]

`

! có e@)

hi ankyi hod trực tiếp 2-MBT bằng dẫn xuất halogen trong axit Lewis,

ta thu được sản phẩm 2-alkylthiobenzothizole (S-alkyl)

` cáo (khoảng 220C) với xúc tác l; thì $- allyl)sẽ chuyển hoá thành

.N- alkyl [1], Và nếu ta ding di¢ RX thi S- alkyl và N- alkyl sẽ tục phần ứng với

RX to 2-alkylmercapto benzothiazolium (IHD và khi muổi này tác dụng với Na,S hay NAOH sẽ lần lượt tạo (ID và 0V) [2]

2-MBT có thể ngưng tụ oxi hoá với các amin khác nhau c6 mat tenbutyt

thipochlorit hoặc H;O; để tao benzothiazolsunfeamit

.đimetylamin: ở (phòng với HCI đặc

te thioare: đun sôi lưu 3 80°C, xúc tác clorua đồng dietanolamin.đun hổi lưu ,xúc tác HCL

CO sn + no Q2 f ý CHỊ

manic cia 2-MBT với

vxuslxsik được tiến hành an — đun hồi lưu mat không cần xúc tác,

tạo thành các bazơmanicm với hiệu suất 1

3- MBT có thể phần ứng với ‘ou và fomandehit trong piperidin, sản phẩm o thành có thể hai ở 2 đại

amin bie 1; tée dung với CuHuNH; 6 mặt; và NaOH tạo amin bậc 21]

Xa XS CO- =

N

Cy N

Ter 3

2-MBT được phát hiện trong thành phẩn của nước thải được sử dụng

nhiễu trong quá trình lưu hoá cao su

-MBT lần đầu tiên được A.W Hofmann tổng hợp năm 1887 [I|, và dẫn

a người ta đã nghiên cứu và tìm ra nhiều phương pháp tổng hợp 2-MBT khác

Tổng hợp từ aniin, cacbonbisufde và sulfur [1]

ứng này ae hi t” cao, áp suất cao, và ae được hiệu suất cao phải

cho các a Bằng c dạng ca C$, Mỹ CSCh với owalsohiopbeoal (ng mdi phần tm CS; S=l :1¿ :

“Từ Benzothiazole đun nóng với S trong vai gid (ti 1¢ mol 1:0,9 > 1:1.3):

(CgHsNHCS>),Zn_ ————> Hs! i o ‘SH

(89.393.356) Bằng tác dụng của NaHS vào 2-clobenzothiazole:

CO: we Co we

Bang tac dụng của CS; với o,o - diaminodipheny! sulfide [2]:

COD =O “Từ N.N-dimetyllanilin (đua nóng chảy với S) [1]

hee CQ Cl

‘Tit œ-nitroarylhalide với CS; và NaHS (hoặc Na,S){1} NO;

"Ngoài ra 2-MBT còn được điều chế bằng cách đun nóng S với những

chất sau:Zine(N- THẾ arylisothiocynate, azobenzen,

phenyhbiourea, tóc:

Hts —- i ⁄

6% Mới đây nhất B.Ricacdo(Italia) da cho dea acer suse lên hợp chất lê tape nei để tạo khung vòng benzothiazole [1 hông tí nghiệm thông nh ata DR kỹ thuật dua

Lư ge i phẩm 34 ety ae 7 ứng với formaldehyde tạo 3- MdtrymnetyL2 aeseoiirsileose|i] vớ hiệu nứt ki ca

nh a lý 2- benzothiazolione với etylen oxide dự có mat acid acetic xdy

rà phản iđroxyleyl hoá và có thể biến đổi oxo tạo thành 3⁄(2- tone ~benzothiazolione

iároxybenzothiasole được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác

nhau Ony hoá 2-MBT bồi HO, ð 50C rong KOH sau đó mút hoá sẽ thụ được 3-hifmsybemyobiazok

Cy as OFS Oxy hod 2-MBT với oxy phân tử và xúc tác FeCl; ở 50-150'C áp suất 0,3-

0.7 MPa sé thu due 2-Hidroxybenzothiazole với hiệu suất cao is (85% )[1I]

“Từ 0-aminothiophenol với phosgene hoặc thiophosgene

Oren LC Cœ- mm

LO

CŒœ- =e= Cy NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA BENZOTHIAZOLE VÀ DẪN XUẤT

NÓ:

CỦA

12.1 Trong công nghệ cao su, nhựa:

Cao su thiên nhiên kém bền nên từ tất lâu việc nghiên cứu quá tình lưu hóa cao su và xúc tác cho quá rình này được nhiều nhà khoa học quan tim

‘dung như một chất xúc tiến cho quá tình lưu hóa cao su [1] 2-MBT con có tác dụng làm tăng tốc độ lưu hóa cao su, vừa là chất chống

ấm bảo vệ cao su trong quá trình sẵn xuất [2

2-MBT có thể dùng kết hợp với một số chất vô cơ khác như: Zn, ZnO

448 làm xúc tác cho quá trình hêu hoá một số cao su tự nhiên và cao su tổng hợp 112}

Vd: Bé lưu hoá cao sử isopren tác giả đã dùng (2-MBT)Zn Sự có mật cud Zn Ham chim sự tạo ra liên kết chéo và chỉ sau khi hợp chất (2-MBT)Za khống chế được qu Cũng có ed dùng — tetrametyHhioxan và ZnO làm xúc tác cho quá trình trên Một số dẫn xuất của 2-MBT eset Ms dee Nn a

benzothiazylsunfenamit; xic tién cho a Th fo bh 6 Nérsanyiecoticouiienaisy 2238010408 Áek “ đau H34) sie te trình lứu hóa cao su isopren Neer butyl bewaohiazoladfenanid cng được mộ số lắc gi nghiên cứu bằng phượng pháp ác ý ông I5]

chống sự oxi hoá rong quá trình lưu hoá cao su các hợp chất |3]

id ding các

* 2-MBT xúc tác cho phần ứng tạo polisunfus

* Hợp chất (1) với hàm lượng 10-1000 ppm được dùng làm xúc tác trong điện phân phi kín các lỗ xốp khi ma vàng lên bể mặt Nĩ [3|

Năm 1953, M.Seyhan đã điều chế azometin benzothiazole có nhóm o-OH

vở vòng bensen Hợp chất này tạo phúc mầu đỗ sẫm với uranylaetat [19]

thử khả năng tạo phức chất của œ-[N-(2-

benvotharayfocminidoy) phenol vO 78 lon kim lại khí aba và th ràng

"hp chất này có khả năng tạo phức chọn lọc với Ag”

Xuất phát từ 2-formylbenzothiazole-2-aminobenzothiazole và amin thơm,

một số tác giả nhật bản đã điều chế azometin dẫn xuất củabenzothiazole Thử

"hả năng tạo phức của (1) (2) với các loa Mn**, Co*", Ni*", Cu, Zn™, Pd", Ag’,

ca He thấy tầng chúng dễ tạo phức màu với các ion kim loại Các azomeúa tobenzothiazole thường tạo phc chất ít nhất tan trong HO,

Hrbenzo

Hợp thất chia = benzothiazole va coumarin tạo phức càng cua với

He loại [3| có ích: trong việc phân tích định lượng và định tính các ion Ba”",

Zn"", Cả" Hẹ”"trong các đối tượng sinh học hay trong dung dich H,O

“Công tình |20| dùng 2-MBT xenlulozơ để xác định vết vàng trong mẫu

địa chất

Khả nâng tạo phức màu của (3) vớpi Cu(1), Cu(I) cũng đã được công bố

Voi PH=4:10 trong dung dịch mượu: nước (1:1) hop chất trên có điểm đẳng

quang ở 526am và vẫn hấp phụ 510-552nm

Ce

1.2.4, Trong lĩnh vực phẩm màu và nhiếp ai

Các chất màu azo được điểu chế từ bazơaminobenzoihiazole(1) được dùng làm mực ïn trên giấy

Các a an ma “ nhay trong chụp ảnh điện tử như: (được Shofi Masayaki tổng hợp năm I

„0

điều chế được dẫn xuất (8) Dẫn xuất này được thêm vào lớp nhã tương có muối

"bác halogenua tring len phim để làm tăng độ nhạy của phim

Al Kiprianov và EA Mikhailenko đã tổng hợp muốn bậc 4 ở dị vòng

benzothiazol - 2 ; muốn bậc 4 của các hợp chất azo và

styryl — benzothiazole tương ứng Qua thí nghiệm hai ông thấy rằng muốn bậc 4

của azobewzothiazole có thể dùng làm thuốc nhuộm

TORO DO "Nhiều hợp chất khác có triển vọng trong yhọc như: chữa bệnh tiểu đường,

chống u của 2.(4-aminophenyl) beazothiazoleinvitro và invivo đã được đánh giá

Oe

SO/awa đã nghiên cứu dẫn xuất ; 2-isopropylmecapto-6- arylfocmimidoy! beazothiazole (Aryl :2 - Hidroxyphenwl hoặc 24 dihydroxyphenyl) và thấy rằng dẫn xuất có hoại tính chống lao 19

Đi từ 2 ~ aminobenzothiazole và 2 - hidroxy - 3,5 = Na

H Pacheeo và Lueien Croaoberger đã tổng hợp được azometin Azometin

có hoạt tính trừ nấm

I(Benzothiazolylalky) amiao}-l,3.5 ~ triazines được một số tác giả người Đức tổng hợp năm 2000 có hoại tính đi ệt cỏ được thử nghiệm với nhiều loại cổ khác nhau |22]

“A

Lk

Cée din xuft cia benzothiazolylpyridine ( nhut 2- (2- amino ~ 4- cloro ~ 6- fluorobenzothiazol ~ 7- yl) 3 ~ cloro ~ 5 ~ trifluomethylpiridin) được đồng một số tắc giả người Đức tổng hợp năm 1999) [23]

Năm 1998 một số tác giả người Nhật (Sankyo Co Lư Japan) đã điều chế: được các dẫn xuất (7) làm chất trung gian trong sẵn xuất thuốc diệt cỏ [24]

13 PHAN UNG ESTE HOA

R-COOH + ROHS® R.COOR' + H,O

“Thực nghiệm chi ra tằng khí có một t lệ đẳng phân tử gam alcol và axit thì chỉ khoảng 2/3 lượng alcol và axit phản ứng với nhau tạo este và H:O lúc này trang thái cần bằng được thiết lậ

Phin ting este hóa-thủy phân este có thể có 2 sơ đổ: R-[-OH+H-OR' == RC-OR+H-

“Tứ: Khi cho tương tác hai lượng bằng nhau của alcoletylic va acid axetie Sahih 6 iene Sah a eh 5 ce 6 LOE SU 0.3 1S0"C sau 24 gid phin ứng đạt tới giới han(66% este)

* pcltao sie ase N.A.Mensilekin đã nghiên cửu nhiều vé phan ing este hoa va Ong đã

dẫn chứng là giới hạn của phản ứng este hóa tùy thuộc vào cấu tạo của alcol

cũng như của axit

Phin dng este hóa thực chất là sự acyl hóa nhóm hiđroxi( thế nhóm hiđro của nhóm hiđroxy bằng nhóm acyl) Tác nhân acyl hóa có thể là avit

táchooyielRCOOID bay dẫn suất ca si((RCO),O RCOX)

'Cơ chế chung:

‘Theo cơ chế này, rõ ràng là khi axyl hóa cùng một chất nhưng với những tác nhãn axyl hóa khác nhau phản ứng sẽ tiến hành càng nhanh khi phần điện tích đương(Š+) của cacbon ương nhóm cacboayl càng lôn (nhóm Z và R càng

có tính hút điện tử)

Do d6 khả năng avyl hóa giảm dẫn theo thứ tự

RCCI >RCOOCOR’ >RCOOH

'Yếếu tố không gian cũng có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Cẩn trở không gian cầng lớn khả năng phẫ ứng càng giảm tượu, N.A.Mensutidn đã nghiên cứu phản ứng cste hóa các rượu khác nhau với acid acc và ông nhận thấy rằng khả năng phần ứng aleol bậc Ì > bậc 2 > bậc 3 V.Meyer cũng đã nghiên cứu và cho thấy: các avit enzojc 2 lần thể ð vị trí o- chỉ este hóa được bằng rượu và HCI một cách hết sức chậm, thận chỉ có Khi không este hóa được,

‘coon,

(X=NOs, Cl, Br 1, CH), OFF)

1.3.3 Các biện pháp nâng cao hiệu xuất phản ứng Dựa vào đặc điểm các yếu tố ảnh hưởng người ta có thỂ nâng cao hiệu suất phần ứng

Với những đắc điểm trên, người ta phải tìm ra những phường pháp thích hợp để năng cao hiệu suất phần ứng Trong nhiễu tài liệu về phẫn ứng cste bóa hiệu suất cao

a) Ding dit mt trong các chất tham gia phin dng( ting nồng độ chất phản ứng) Nếu muốn chuyển hóa hoàn toàn ancol thành este ta đùng dư nhiễ

it và ngược lại muốn chuyển hóa hoàn toàn axit thành este thi phải dùng dư nhiều ancol

Ð) Giảm nổng độ chất tạo thành sau phản ing: Trường hợp này néu este

là chất ing nhiệt độ sôi thấp, người ta cất lấy este ngay trong quá trình phần trường phẫn ứng

.©) Ở điều kiện thường phản ứng este hóa xảy ra rất chậm Để tăng nhanh

nhiệt độ phản ứng cần đun nóng hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ thích hợp (thường, trong khoảng 100-150'C)

Tuy nhiên nếu dùng quá nhiều axit sẽ làm giảm hiệu suất của phản ứng,

vì khi đồ xảy ra quá trình tạo ion oxoni của ancol mà ion này không có khả năng, kết hợp với nguyễn tử C của nhóm cácbonyl

°

ROH+H = R-Pp-H H

Khuynh hưởng này sẽ dẫn đến sự tạo thành ese và olefin từ rượu Do đó thông thường avit được ding 5-10% so với lượng ancol lấy dùng tong phin ứng Trường hợp nếu dùng H;ŠO, có thể gây phản ứng phụ thì có thể dùng xunfua axitthơm — +

“Trong nhiều trường hợp có thể dòng HCI 3⁄6 tong ancol và cho kết quả

tốt Ở đây, người ta bảo hòa ancol bằng HCI khô và bằng dung dịch này người ta

cho phi ứng với axit với nhiệt độ phòng hoặc đua nóng hỗn hợp đến sôi Tách thông thường Phương pháp này được dùng chủ yếu khi dùng H,$O, có thể gây phản ứng phụ hoặc khi làm việc với những chất không bên khi đun nồng,

`Yd: Điều chế se của axit asetodieacboxylic

"Nhựa trao đổi lon (lọai cationit có tính axit yếu), các muổi hoặc oxit kim oái (đất sét, zeoliL ) cũng có thể dùng làm xúc tác thúc đẩy phản ứng

hi dùng nhựa trao đổi ion làm xúc tác thì có thể thực hiện phản ứng ở nhiệt độ thấp khoảng 12C

Khi ding xúc tác rấn như oxit kim loại đất xét, zeolie thì phần đng este hóa phải tiến hành ở pha hơi (280-300°C) Nồi chung việc chọn axit lầm xúc tác, cách dịch chuyển cân bằng phụ thuộc vào bản chất của axit dùng để este hóa vào ancol ban đầu, vào lý tính của este cing như giá tiễn của hóa chất đang sử dụng Nếu phản ứng trên không thuận lợi có thể điều chế este bằng phương pháp sau:

+ Bằng tác dụng của muối bạc hoặc Nat của axit với ankyÌhalogenua + Bằng tác dụng của ancol với anhidtic axit hoặc clorua axit + Bằng phản ứng ancol phân M+RX —® — RCOOR'+RX

(RCO),O+R'OH —* _ RCOOR'+RCOOH dang môi: Benzen, Toluen, clorofem, Ete, axit acetic