Tổng hợp và nghiên cứu một số dẫn xuất của benzothiazole

Khi vòng thiazole ngứng tụ với nhân xuất hiện những tính chất hóa học rất khác biệt và sổ nhiễu ứng dong ong mọi ngành của nn kin tế que dn, Ngay những dẫn xuất đơn giản nhất của Benzoth

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SU PHAM THANH PHO HỖ CHÍ MINH

LỜI TRI ÂN

mn Qdi Thay Cô Khoa

xin chân

lãi pion Tại Tie oc Pome thant FH Ca Min

ie, i Tidy C8 Ha $s Ce cg Tay M

ời trực tiếp hướng dẫn đã nhiệt tì Vật chất và khoa

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

1TỔNG QUAN

1.1 Mục đích ý nghĩa của việc nghiên cứu để

ing pháp tổng hợp Henzothiazole và các dẫn xuất quan trong được L2Ph

n hợp chit di vòng g' chức năng đắc biệt quan trọng đối

i vật vì thế hóa học các hợp chất đị vòng ngày càng thâm nhập sầu vào đời sống xã hôi, đồng thời lA đối tượng nghiên cửu đÂy

h thuyết phúc của con người

Môi trong những loại hợp chất dị vòng có nhiễu ứng dung rông tãi trong các

nạ nghiệp, nông nghiệp, được học là Weszothiazole và các dẫn xuất của

trong công nghiÊp cao su, màu và gan day trong nông nghiệp là ngành

Vì khả năng có hạn nên để tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sốt, rất mong được sự góp ý chân tình của Qui Thầy CO cùng Các Bạn Môi lần nữa

chân thành cảm ơn

Henzothiazole và các dẫn xuất của nó thuộc loại hợp chất đị vòng Vòng olhiazole với hai đị tổ khi liên kết với các nguyên tố khác, nó trở thành cá loại thuốc có tác dung rất khác nhau như Penieiln một loại thuốc kháng sinh đã được sử dụng từ năm 1941 Cũng vòng thiazole đó khi liên kết với các nhóm thế khác nó lai ao ra một vitamin là thuốc bổ đó là vitamin BỊ” Khi vòng thiazole ngứng tụ với nhân xuất hiện những tính chất hóa học rất khác biệt và

sổ nhiễu ứng dong ong mọi ngành của nn kin tế que dn,

Ngay những dẫn xuất đơn giản nhất của Benzothiazole cũng có hoạt tính sinh lf cao cụ thể khi sử dụng 2-Mercaptobenzothiazole(2-MBT) vữa có tác dụng làm tang te 46 lưu hóa cao su, vừa là chất chống nấm bão vỆ cao sử trong aia nie: bông, vải, sử sau khi được sử lý với 2-MBT sẽ chống được sự phân hủy trong môi trường ẩm ưới, bên với ánh sáng, nhiệt độ và sự phân hủy của vi khuẩn

“Các dẫu xuất tiếp theo như 2-Hydrazobenzothiazole, 2-Alkylbenzothiazole

có tác đụng điệt và chống các loại nấm phá hoại hạt giống Bằng cách theo dõi tác dụng của các nhóm riêng rẽ của Benzethiazole người ta nhậu thấy rằng khi đưa thêm các nhóm thế hoặc khi kết hợp chúng, có thể mudi

ˆTữ nhiều thông tì có thể sếp xếp chúng vào một số nhém:

* Nhớm: Zalkoxy-, 2-alkyRhio-6:halogenbenzol iazole“" đã được thí

li hoạt tính cao chổng các

Cũng có tác dụng tương tự như trên với các dẪn xuất 2-phenoxy-, 2: phenyHhio- , 2-phenylaminobenzothiazole, 2-alkylsulfonyl-, 2-alkylsulfinyl-6- nitobenzothiazole va ec din xusi halogen của Benzothiazole'

*Nhãng dẫn xuất ca Benzothiazole có tác đụng điều khiển sự phát triển

của thực vật, oe hình là các din xuất thế ở vị tí thứ 3 cửa Benzothiazolinone'®"

Voi những đồi hỏi thiết thực trong thực tiển em nhận thấy việc tìm hiểu, nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của Benzothiazole và thực nghiệm ng dụng, vào cuộc sống là tất cẳn thiết nên em chọn để tài này và cũng là bước đầu làm 'quen với công việc nghiên cửu khoa học

*Bằng phần ứng của o-aminothiophenol với các dẫn xuất cia acide:

SH

|

_$ ety „& Ohare = OLX"

2-Mercaptobenzothiazole tên thương mại là Kaptax Vulkaxit, Thiotax, tà

“ch! bột mịn màu vàng sáng, có vị cay, mồi đặc trưng

*Điểm nóng chảy của 2-MBT kỹ thuật là 165°-170°C và của 2-MBT tỉnh

khiết là 1832.184

“Khối lượng phân tử: 167.25

_2-MBT dễ hòa tan trong acetone, ethanol, benzene, chloroform, acetic acide băng nhưng thực tế không tan ttrong nước

2-MBT được điểu chế thuận lợi

đưới áp suất và nhiệt đô cao

2-MBT là chất được sử dụng sớm nhất để làm tăng tốc độ qúa trình lưu hóa

ì được điều chế vào năm 1887 do A.W,Hofmann

cao su và lẫn đầu

“Bling tác dụng của CS; vào o-aminothiophenol:

*Hằng tác dụng của NaHS vào 2-chlorobenzothiazole:

ay + NoHS—> OC Nacl

*ằng tác dụng của CS; với 0,0 diaminodiphenylsulfide:

_NH, IW $ aS +S

Phương pháp điểu chế 2-MIT thuận lợi nhất là xuất phát từ aniline

cho tác dụng với CS; và S dưới áp suất và nhiệt độ cao:

mm

Hiệu suất phẩn ứng cao khi tỷ số mole của các chất phẫn ứng: Anilin + C8; + § = l: lá 1/02,

*#rong thực tế một số lượng lớn 2-MIBT được điểu chế bằng cách tỉnh chế 2-MIWT kỹ thuật",

1.2.3

2-HHydroxybenzothiaole(2-liensothiaiolione):

2-Benzolhiazoliuone được điểu chế bằng nhiễu phương pháp khác nhau

#:Kectrrer 1 lứt m các từng dp điểu chế nó trong phòng thí nghiệm

bi cách oxy hóa các sulfil trong ace

ua od th nghn 10

1.3:CẤU TẠO HÓA HỌC:

*XEt vong thiazole:

trang thái tĩnh theo quy tắc Huekel thì

Mật khác xét vé tring (âm nité do còn một cặp elcctron p tự do không tham: sìn vào liên hợp vòng thơm nên thể hiện tinh base, chính vì vậy nó có thể tao nên amoni tương ty pitidin diéu này làm cản trở cho phẫn ứng S ở Cụ vì

+ Trong phần

aeide Lụ

S3 thường tiến hành trong môi trường lỏ

s sẽ bị hạn cliế nhiều do sự tạo liên kết với xúc tác là

xúc tác với trung tâm Nụ,

Khi Nụ tạo

Benzothiazole

* Xét các dẫn xudt ciia Benzothiazole:

“ong môi tường kiểm mạnh vồng twole bị phá v0, sự phế vỡ được tăng cưỡng khi ở nhân benzene có nhóm hitelectont”

uối lầm cho Ny

hụt electron vì vậy khó thực hiện S; vào

“hong khi đố th 2-aminobenzothiazole lai có thể tổn tại ở hai dạng tautomer: amino va i

Sự chuyển dịch về phía ketone hơn là enol điểu này thực nghim chứng dựa trên kết qửa của sự đo momen lưỡng cực

Đối với 2-mercaptobenzothiazole có thể tổn tại ở ha

và thione

dang tautomer: thiot

~ (93a ì

“dế Bằng thực nghiêm đã chứng mhỉnh rằng nó tổn tai chủ yếu ở dạng thione

liên kết hydrogen yếu giữa nguyên tử hydrogen và nguyên tử lưu huỳnh tao

thành dang dimer,

Kết qủa này cũng nhận được dựa trên sự đo momen lưỡng cực

Ác phần ứng vằo vòng Benzoth ole theo phan eng,

Sy nền xét tất cả các yếu tố tác nhân, dung môi, nhiệt độ p suất i

Các muối này tác dung với các amin có thể tao ra sản phẩm không bền rồi

sa d6 dimer hoá cho sẵn phẩm bển vững

ụ § WL

14.3. Alkyl héa 2-Mercaptobenzothiazole:

Khi alkyl Inia trye tip bồi dẫn xuất halogen rong acid Lewis sẵn phẩm tạo

Khi nhiệt độ lớn hơn 200°C,

và N-alkyl sẽ chuyển vị cho nhau"”

(6v c—t Ô(+ " oH,

Con tiểu lấy ethyliodua te dung Ken 2-alkylthiobenzothiazote thi chi xuất

hiện một sản phẩm Mangan trong công trình của mình ông đã đưa ra vấn để này,

tit mudi bậc 4 bằng chính phẩn ứng này ông đã có thể tách alkyliodua từ nitơ hoặc hóa nite vA lưu huỳnh

'Với ioduamethyletwcũng tạo thành muối bắc 4

oxobenzothiazole trong dichloromethane Hiu suất của phần ứng này rất tốt xong,

sẵn phẩm lại không bên rất đễ bị phân hủy trong không khi VỊ thế sẵn phẩm san kh

điểu chế xong phải cô lập và bảo vệ trong điểu kiện thích hợp

Monien lưỡng cực tính được đổi với 2-hydroxybenzothiazole 18 2,4 va d6i

Wi 2-benzothiazolinone là 3,8D bằng thực nghiệm đã nhận được là 3,66D, điể khẳng định rầng trong các phản ứng nó tham gia ở dang ketone”, Kết qửa nhận ydroxymethyl hóa Trong tất cả các phan ng này người ta điều thu được dẫn xuất thể ở vị trí thử 3 của 2-benzothiazolinone""

Đằng thực nghiêm người ta nhận được tầng, khỉ methyl hóa bẰng đimzomethane Hong ethet đã xuất hiện 3-methyl-2-benzothiazolinone cùng

metlhoxybenzothiazole H.Zinner và W,Nimmich!””Ì đã giải thích qúa trình phẩn

tog nay air sa

Bằng tác dụng của thionylchloride thu được TH

với acetic alhydride tm age tomethyl,

chứng minh bẰng phẩn ứng khử với lidumborhydride xuất h benzothiazolinone Chloro trong 3-chloromethyl-2-benzothiazolinone Mi on nà với Ses l hoặc với 2:benothizolione dạo thành bis3(2

+ + Te OL" Or dye L—e«—1

Điểu may chứng tổ rầng khác với 2-benzothiazolinone, 2-

mercaptobenzothiazole nó bị alkyl hóa ở vị trí thứ 2!"®!

Khi xử lý 2-mercaptobenzothiazole vi ethylene oxide du có mt acetic Acide xây ra phẫn ứng N-hydroxyethyl hóa và có sự biến đổi thiono-oxo tạo thành: 3.(2-hydroxyethyl)-2-benzothiazolinone Sản phẩm này cũng thu được khi thực hiện phản ứng tương tự với dẫn xuất S-alkylthiobenzothiazole Một cách tương tự khi chế hóa các hợp chất có nhóm thế ở nguyên tử nïrogen như 3-methyl-2 benzothiazolinthione va 2-(2-hydroxyethylthio)benzothiazole cing xảy ra sự biến

'benzothiazolinhione(1) thông thường nó bị alky! hóa ở nguyên tử lưu huỳnh, âm plein tg Mannich?! Ethylene oxide duge ditng để thực hiện phan ứng

S-hydroxyethyl hóa của (1) trong đioxane 1

Phin dng N-hydioxyethyl hóa của 2-benzothiazolinthione(T) bằng ethylene

‘oxide Wong acetic acide kem theo sự thay thế nguyên tử lưu huỳnh bằng nguyên tử 3-2-hydroxyethyl)-2-benzothiazolinone(III) Phan ứng này Gur thực kiện bằng cách sử dụng lượng đự 10 lẫn theo s6 mole cia ethylene oxide trong dụng địch acetic acide ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ

Khi nút ngần thời gian là 1 giờ và giữ tỷ lỆ số mole (1:1) đã xây ra phẫn ứng Stiydroxvetiyt hóa tao (hành 28 "I} 2o ki De SE.E” đã sử

bemeoliizolisoe(VH) được tefMux với Shoe | có mit “ae dich natriumhydroxyde, th được sẵn phẩm (21%) đồng nhất với hợp chất (II)

Sự biến đổi từ(1) đến (III) qua (ID là sản phẩm trung gian được biến đổi theo trong cùng điều kiên

"Trong qúa trình chuyển hóa trên, ethylene oxide là chất được dòng để đồng

hóa các dẫn xuất S và N-methyl (IV),(V) Cũng bằng cách này, hợp chất S-

methyl (IV) da chuyển thành hợp chất (II) với hiệu suất 29% Hợp chất (V) tạo thành hợp chất oxo tương ứng hợp chất (VI) với hiệu suất 88%, Một mình acetic acide đã không có tác dụng lên (0).1V) hoặc (VIID Điều nầy đã chững minh khả năng cia ethylene oxide thực hiện chức năng như một tác

nhân để thay thế nguyên tử lưu huỳnh bằng nguyên tử oxygen trong diy

Beuzothiazolinthione Trong các tài liều không đưa ra cơ chế phan ứng , nhưng ở' tao ra 2-benzothiazolinone

ORs scyruon a cHeodr? —, OuY = CHCHOH

3 C-eh,

h 5

atl Ou + chp g-S-cHCHOH

Chất này lại tiếp tu phản ứng với

đu) ‘4c nhân là ethylene oxide để tạo thành sin

hong sẵn phẩm của phản ứng acyl hóa 2-hydroxybenzot tách được cả các dẫn xuất N- acetyl, chưa có tài liều nào mô tÄ chính xác dẫn xuất với một lương dưới 1% O-acetyl

Hop chất 3-acetonitrl-2-benzothiazolinone có tác dung lên cây đậu đỏ như:

lâm hẹp, đầy, kìm hảm sự phát triển bể mặt của phiến lá Tuy nhiên n6 lại có tác dụng tốt đối với cây củ cẢi đường, khi bón với hàm lượng 0,1-0.2kg ha " sẽ làm

tầng hàm lượng đường là 11%”!

Hợp chất 3.methyl-4-chloro-2-benzothiazolinone có tác dụng lầm tăng năng

suất lún tới 21% trong khi đó lại lầm giảm sự phát triển cửa cỏ dại tới 10%,

Các dẫn xuất thế ở vị trí thứ 3 có chứa lưu huỳnh của 2-benzothiazolione

có tác dung điều khiển sự phát triển của thực vật như: alkylthioalkylester””!,

5 KH, halogen

5 Cr, Re allyl, allergens alkyl Faye faligalb bess phat 'Các hợp chất này có tác dụng làm gidm su phát triển của đậu, làm ngấn thân cây, nếu ở nổng đỘ cao chúng có tác dụng điệt cổ

Sự hiện diện của nguyên tử ni ở nhánh của khung benzothiazole cũng có

triển của thực vật đó là các dẫn xuất: amide'*M, imidoester, imidoamide"™', imidoalhydride''' và ngay cả các muối Tủ

= Rye NO Bulky

' Oe? ĐÓ s2 „gấp at, atlesl, sthME,

cột yCONEP ph ¿ tatget puẩn

Va the 1€ da cho thay Ang hoạt tính cửa các chất phụ thuộc vào giai đoạn phát Hiển của thực vật, cụ thể nếu áp dung cho việc bón mía thì dàng 0,112

5,6kg ha Ì tác dung tổi nhất khoảng 2- 10 tuần trước khi thu hoạch

Môi vài nh xuất cồn được ứng đụng trong y hoe, từ những dẫn xuất cửa 2

benzothiazol có chống bỏng đặc biết là 5-chloro-3-|4-(2- acetoxyethyl)-1 "piperezinylearbonytmethyl} 2-benzothiazolinone

“Từ những ứng dụng tiên cho (a thấy rằng hợp chất Benzothiazole và các dẫn San 27H10 ‘quan trọng tất to lớn cho đời sống xã hội trên mọi lĩnh vực L6.PHAN UNG WITTIG:

Để tổng hợp các dẫn xuất thế ở vị trí thứ 3 của 2-benzothiazolinone, ở đây phần ứng Wiig

sử dụ

*Wittig va Geissler! vào năm 1953 đã nhận thấy rầng: tác dung của

Pha Re by elfeesifinMil Viagion xuất hiện I,l-diphenyl ethylene

y Phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi để điểu

oe ethylene gan val các nhóm thế khác nhau hoặc các olefin nối chung Ưu điểm đôi C=C xây ra không xuất hiện những olefin đổng phân cấu tạo

1a biết rằng khi điều chế các olefin bằng phương pháp tách nước từ alcohol hoặc tách halogen halide(HX) từ cfc alkyl halide, nếu xuất phát từ các alcohol

ode alkyl halide không đối xứng thì thường tạo thành hỗn hợp olefin đổng phân

Phần ứng Witg còn được dùng để điều chế các carotenoid, methylene steroid và các hợp chất "khúc

Năm 1919 King và Mayer da thy rng từ triphenylphosphin và điphenylđiazomethane nóng, nitrogen bị phân cất tạo thành Deed seespay ection chất này tác dung với phenylizocianat tao thành N-phenylimnindiphenylketene

N kh pees loại này điều chế rất phức tạp, không đơn giản

tgyp + Ñ=Ñ=CKeM), — Ghent

18C

= (GH) P=CGHs), +,

lauseher bằng cách đun nóng phosphoran trên với

San này

diphenytketene ở 140°C trong benzene dudi fp suất cao sẽ thu được

tetraphenylallene với hiệu suất xác định