Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất dị vòng 1,2,4-triazole

Nhiều hợp chất chứa dị vòng 1,2,4-ttriazole đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp với các hoạt tính kháng khuẩn, diệt nắm.. PHAN I: TONG QUAN% GIỚI THIEU CHUNG | 2,4 - triaz

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HO CHÍ MINH

KHOA HÓA CBSDGRED

KHOA LUAN TOT NGHIEP

CU NHAN HOA HOC CHUYEN NGANH: HOA HUU CO

_Tên để tai:

NGHIÊN CỨU TÓNG HỢP

MOT SO DẪN XUAT DỊ VÒNG 1,2,4-TRIAZOLE

Người hướng dẫn khoa học: Th.s Nguyễn Tiến Công

Người thực hiện: Sinh viên Dinh Thị Xuân Mai

Thành phố Hò Chi Minh, tháng 05-2007

LOG CAM OA

Hoàn thành khóa luận này, tôi xin chân thành cảm on:

e Thạc sĩ Nguyễn Tiến Công - người thầy tận tâm, chu đáo đã hướng dẫn tôi

trong suốt thời gian thực hiện dé tài

e Cô Phạm Thị Thảo và thay Nguyễn Thụy Vũ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp

tôi hoàn thành quá trình thực nghiệm.

¢ Quý thầy cô Khoa Hóa trường ĐHSP TP.HCM đã tận tình giảng day tôi trong

những năm tháng học tập tại trường

¢ Ba má, các anh chị - những người đã dành cho tôi tắt cả tình yêu thương và sự

quan tâm đặc biệt, là chỗ dựa tinh than giúp tôi vượt qua những lúc khó khăn.

e Chị An Vân, Kim Anh, Hải Yến va bạn bè thân thiết đã cho tôi những lời

khuyên chân thành, luôn động viên và chia sẻ vui buồn cùng tôi

Cảm ơn tat cả mọi người đã luôn bên cạnh tôi,cho tôi niềm tin để di tiếp con đường

11.2.2 Tổng hợp dị vòng 1,2,4-triazole - e031153111211122111 29

11.2.3 Tổng hợp các este etyl(1,2,4-triazol-3-ylsunfanyl)axetat 30 11.2.4 Tổng hop cảc(l,2,4-triazol-3-ylsunfanyl)avetohiẩraait 3]

11.2.5 Tổng hợp các hidrazit N-thé chứa dj vòng I,2,4-triazole 32

IL3 Xác định cẫu trúc và một số tính chất vật [ý - -.//2Z22222221.c.2 36PHAN HI KET QUA - THẢO LUẬN =—=== 38

LOG MO DAU

Có thé nói những thập ki qua là khoảng thời gian đánh dấu sự phát triển vượt

bậc của hóa học các hợp chất dị vòng Rất nhiều công trình nghiên cứu đã được công

bó, thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học Nhờ đó mà những đặc tính quýbau của các hợp chat dị vòng được mọi người biết đến và ứng dụng rộng rãi trong đờisông và sản xuất

1,2,4-triazole là một dị vòng thơm được nhiều tác giả nghiên cứu về mặt lý

thuyết và ứng dụng Nhiều hợp chất chứa dị vòng 1,2,4-ttriazole đã và đang được sử

dụng rộng rãi trong nông nghiệp với các hoạt tính kháng khuẩn, diệt nắm Trong kỳ thuật, chúng được dùng dé ổn định nhũ tương, làm chất phụ gia làm bền chất dẻo Đặc

biệt, dẫn xuất 1,2,4-triazole còn có những hoạt tính sinh học như kìm hãm

cholinesteraza, cản trở sự nguyên phân của tế bảo Có thể nói, dj vòng 1,2,4-triazole

đã và đang có ý nghĩa quan trọng thực tiễn Từ những lý do trên, chúng tôi thực hiện

dé tài: '` Nghiên cứu và ting hợp một số dẫn xuất dị vòng 1,2,3-triazole”.

MỤC TIÊU CỦA ĐÈ TÀI:

¢ Tổng hợp một số hợp chất chứa dj vòng 1,2,4-triazole từ o-crezol và m-crezol,

© Bước đầu nghiên cứu một số tính chất vật lý cũng như tính chất phổ của các

hợp chất tông hợp được.

e Str dụng phô cộng hưởng từ, ph6 HMBC, HSQC để phân tích và chứng minh

vị trí xảy ra sự ngưng tụ tạo hiđrazit N-thé.

Với bản thân, dé tải này có ý nghĩa quan trọng vì nó là cơ hội dé phát triển kỳ năng thực nghiệm, nghiên cứu, ứng dụng những kiến thức đã học và cũng 1a sự tong kết qua

trình học tập trong suốt bén năm trên giảng đường đại học.

PHAN I: TONG QUAN

% GIỚI THIEU CHUNG

| 2,4 - triazole là một dị vòng thom năm cạnh tạo bởi 2 nguyên tử Cacbon và 3

nguyên tử Nitơ, có thể tồn tại ở hai dạng cấu trúc (1), (2) được gọi tương ứng là

Nguyên tử H cũng có thé được thay thế bởi các nhóm thé khác dé tạo thành các

dang dẫn xuất (3), (4) (với R = ankyl, amin, amino )

“ey “cP

(3) (4)

Các nghiên cứu vẻ dị vòng này đã có từ gần một thé ki trước, bắt đầu từ công

trình nghiên cứu của Bladin- người đã tổng hợp thành công đại diện đầu tiên va đặt tên

gọi cho nhóm Đến nay đã có trên 20.000 hợp chất loại này được tổng hợp nhưngnhững ứng dụng thực tế được biết đến từ khoảng 30 năm gần đây Mặc dù hau hết

triazole đều dé điều chế và bảo quản nhưng đo nguồn nguyên liệu ban đầu còn đắt và

sản phẩm trung gian rất nhạy phản ứng đã cản trở sự tống hợp va ứng dụng rộng rãi

trong công nghiệp Nhờ vào công nghệ tổng hợp được cải tiến mà phạm vi ứng dụng

đã mở rộng nhanh chóng trong ba thập kỉ qua.

SUTH: Dink Thi Dudu Mai 4

LI2 Cc dc tinh ly hoa

Triazole tan được trong nước (mặc đù độ tan rất bé) do có thé tham gia tạo liên

kết hiđro với các phân tử nước.

Tắt cả triazole đều là chất rắn ở nhiệt độ phòng Mặc dù 1,2,4-triazole vẻ hìnhthức thì tương tự pyrazole va imidazole nhưng điểm nóng chảy (121°C) và điểm sôi

(260°C) thì giống với imidazole hơn là pyrazole Tuy nhiên, trong dung dịch không

quá đậm đặc, pyrazole giống triazole hơn imidazole

Sự cộng hưởng trong cau trúc của 1,2,4-triazole được biểu diễn như sau:

` ÔÔÔÔÔÔ ÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔ óc cốc ốc

SOUTH: Dinh 7k| Badu Mai 5

Trên nguyên tir N-2 và N-4 vẫn còn giữ nguyên đôi điện tử tự do, vì vậy chúng

quyết định tính bazơ của 1,2,4-triazole (pK,= 2,19) Hằng số axit của 1,2,4-triazole và

của các dẫn xuất 1-metyl, 4-metyl của nó được dùng dé tính hằng số cân bằng giữa hai

Trên phổ tử ngoại, triazole có vân hấp thụ ở gần 210 nm Nhóm thé aryl gây

hiệu ứng thẫm màu biến đổi theo vị trí của nhóm thé theo thứ tự 3 (hoặc 5) >1>4 Điều này có thể giải thích là do 3-aryltriazole hoặc 5-aryltriazole có kiểu cấu trúc không tao

ion Hiệu ứng làm thẫm màu hay làm nhạt màu nhẹ của 3-phenyl-1,2,4-triazole và

3-metyi-5-phenyl-1,2,4-triazole trong môi trường kiềm cũng có thé giải thích tương tự

trong khi hiệu ứng mat đi khi N-1 được thế bởi nhóm metyl được giải thích bằng hiệu

ứng không gian

$ Phổ hồng ngoại của các chất chứa dị vòng 1,2,4-triazole được nghiên

cứu rất nhiều Dao động của liên kết C=N thơm có giá trị trong khoảng tần số rất rộng

từ 1520 — 1609 cm’, đặc biệt có trường hợp lên tới 1630 em” Khi liên kết với nhóm

thé phenyl hoặc các vòng ngưng tụ, tín hiệu you bị lẫn cùng các tín hiệu vec của

vòng thơm.

Phổ hồng ngoại của M-acyltriazole cho thấy dao động hóa trị của liên kết C —

N ở 1208-1212 cm" và 1245-1266 cm”; dao động C=O ở 1756 cm có khác biệt so

với nhóm cacbonyl trong hợp chất Alk— CO, — CONR¿

SUTH: Dink Thi 2buản Mal - 6

Theo tai liệu [13], phd hồng ngoại của 5-furan-2-yl-4H-I,2,4-triazole-3-thiolcho thay dao động mạnh của các liên kết N - H, C=N lần lượt có giá trị là 3100-3360

cm” và 1600-1650 cm’,

Các tác giả Xin-Ping Hui, Lin-Mei-Zhang và cộng sự [17] đã tổng hợp thànhcông 3-(5-metylisoxazol-3-yl)-4-(p-nitrophenylidenamino)-1,2,4-triazol-5-thion Phổ

hong ngoại của hợp chất này cho thấy xuất hiện các vân trung bình tại 3378 cm” ,

1608 cm", 1555 cm” đặc trưng cho dao động hóa trị của N — H, C=N và N=CH

Tương tự, theo [14] phổ hồng ngoại của metyÌ)-l ,2,4-triazolin-5-thion cho thấy liên kết C=N có dao động hóa trị ở 1572 cm”

4-(4-bromphenyl)-3-(thiophen-2-yl-và C— N tại 1413 cm", ‹

% Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các hợp chất 1,2,4-triazole cũng đã được

nhiều tác giả nghiên cứu Do độ âm điện của N lớn hơn C nên độ dịch chuyển hóa học

của vòng 1,2,4-triazole cao hon của proton vòng benzen Khi vòng 1,2,4-triazole có

nhóm thé, đặc biệt là những nhóm có hiệu ứng electron mạnh thi giá trị 5 y thay đôi rat

nhiễu

Do sự trao đổi quá nhanh, tín hiệu N — H của triazole nóng chảy được xác định

trong khoảng 10,88-1 1,40 ppm, gần với giá trị của imidazole nhưng cao hơn pyrazole.

Người ta xác định tỉ lệ 14:4H trong dung dịch metanol xấp xi 1,5 bằng '“NNMR nhưng tỉ lệ này có thể thay đổi khi thay đổi dung môi "CNMR và phương pháp tính Huckel không thuận lợi cho việc xác định cân bằng hỗ biến.

L14 = Sựhỗ biến

1,2,4-triazole và các dẫn xuất 1,2,4-triazole chứa hai nhóm thế như nhau ở vị

trí 3 và 5 luôn ton tại ở hai dạng hỗ biến 177 và 4H:

3/024: Dink Thi Buda Mat 7

Dựa trên tính toán momen lưỡng cực và nghiên cứu phổ Rơnghen cho thấy

dang 1H bền ving hơn

© Với 5-furan-2-yl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol, M.Koparir, A Cetin va A.

Cansiz [13] đã kết luận rằng hợp chat nay tôn tại ở hai dạng hỗ biến thiol — thion:

© Theo các tài liệu [1, 12] các tác giả cũng đã chứng minh được sự hỗ biến

xảy ra ở các dẫn xuất 4-amino-3-aryl-1,2,4-triazole-5-thion:

Phổ hồng ngoại của 4-amino-3-[3,5-dimetyl-1-(4-nitropheny!)-1

H-pyrazol-4-yl)] metylen-1,2,4-triazol-5-thiol có vân hấp thụ đặc trưng cho liên kết N - H ( ở vùng

3350-3450 cm”) và C=S (ở 1180 cm”) Phổ PMR cũng xuất hiện tín hiệu rộng của

proton nhóm SH tại 10,9-11,1 ppm Điều này chứng tỏ sự hỗ biến đã xảy ra như trên.

Trên phổ hồng ngoại của các 4-amino-3-tolyloximetyl-1,2,4-triazol-5-thion, sự

có mặt của các vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N - H ở 3152

và 3150 cm’ , các vân có cường độ khá mạnh ở vùng 1319-1290 cm" của nhóm C=S

cùng với những vân hấp thụ cường độ yếu ở vùng tần số 2600-2500 cm" đặc trưng

cho dao động hóa trị của nhóm —SH chứng tỏ có hai dạng hỗ biến cùng tổn tại.

SOUTH: Dinh Thi Buin Mat 8

CÁ ee ee ee lẻ xố ee ee ee ee er ee ee ee

L2 KHẢ NANG PHAN UNG

So với benzen, việc thay thế nhóm CH=CH bằng nhóm NH làm tăng kha năng

phan ứng thé electrophin vào vòng thơm nhưng nếu tiếp tục thay CH bằng N thi có tác dụng ngược lại Sự khử hoạt tính của tác nhân electrophin giải thích cho việc gặp khó

khăn thậm chi thất bai của các phản ứng nitro hóa, sunfo hóa và oxi hóa tại N của dị

vòng 1,2,4-triazole Tuy nhiên, ion triazolat lại phản ứng dễ dàng với tác nhân

electrophin, Các phan ứng alkyl hóa, axyl hóa được nghiên cứu nhiều nhưng phan ứng halogen hóa và phản ứng cộng ít được biết đến.

Phan ứng thé nucleophin vào nguyên tử C của 1,2,4-triazole rất chậm chap.1,2,4-triazole là một hợp chất có độ thơm cao Các dữ liệu thực nghiệm cho thay rằngvòng 1,2,4-triazole rất tro với nhiều tác nhân mạnh như liú nhôm hiđrua,

kalipemanganat, peoxit và nhiều tác nhân khác.

12.1 aera ee eee

lá ni: nsel di ae Lvesmaieexiisdlede

Cobum va các cộng sự đã tổng hợp được N*-axetyl-3-amino-1,2,4-triazole theo

sơ đồ: 4

ZCOCH, "

éTả + CH;COCI _ HCI

Năm 1976, Louis-Benjamin đã tiến hành các phản ứng sau:

* axetyl hóa vào 3-metylthio-5-(2-furyl)-4H-1 ,2,4-triazole:

—— ee mee em me mm me Se ee ee eee eee ee ee ee eee ee me

SOUTH: Dink Thi Dada Mai 9

Ankyl hóa nhóm NH của triazole trên N-4 khó hơn N-1 hoặc N-2 Metyl hóa

hay benzyl hóa 3-phenyl-5-ureido-1,2,3-triazole ưu đãi sản phẩm tại N-I do hình

thành liên kết hyđro nội phân tử

Sự alkyl hóa vào N xảy ra với các gốc alkyl:metyl, etyl, benzyl và các gốc

hiđrocacbon mạch ngắn khác Do đó khi tetraaxetylglucopyranosyl hóa

3-metyl-4-phenyl-I ,2,4-triazolyl-5-thiol, phản ứng thé xảy ra trên S và cho hợp chat đồng phân

benzen nhưng khi nhân benzen bị giảm hoạt tính thi 3-p-nitrophenyltriazole cho sản

phẩm là dẫn xuất N-nitro, sau đó chuyển vị nội phân tử tạo hợp chất C-nitro thông qua

N

“Ns HNO¿-H;§O, to ANS ON

Ar*- 4-NO,C,H,

Người ta đã thực hiện được phản ứng nitro hóa đối với 3-hidroxi-I,2,4-triazole

bảng HNO; bốc khói thu được 5-nitro-3-hidroxi-! ,2,4-triazole:

SOUTH: Dink Thi Dada Mai 10

1.2.1.3 Phan ứng của tác nhân nucleophin vào cacbon

Nhiều tác giả quan tâm đến sự trao đổi nhóm thế anion và sự tạo thành ion

Phản ứng của iot-l-metyl-l,2,4-triazole với 2-metylbut-in-2-ol tạo ra

3-etylnyl- l-metyl-I ,2,4-triazole:

Me Me 'W

®› Ch CCMe,OH =

Triazolinon được tạo thành khi thủy phân hợp chất metyl-sunfinyl (hoặc

-sunfonyl) trong môi trường kiềm:

Me

HC= CCMe,0H - CaCl,

" b› OH , 80°C a2

R = 2-furyl; X = SOMe hoặc SO,Me

Phan ứng thủy phân alkoxytriazole thành triazolinon có ý nghĩa trong thực tế nhưng việc chuyển hóa dễ dàng triazole dị vòng thơm thành triazolinon bằng sự

chuyên vị không có thủy phân alkoxytriazole thì phức tạp:

Ny

“y ` y¬ \— No (5) N—y

Ở nhiệt độ phòng hoặc trong axit HCI đặc, nitrosamin tạo thành từ triazole

không bền, phân hủy thành clotriazole Tương tự

5-nitrosamino-3-phenyi-1,2.4-triazole tác dụng với axit HBr tạo thành 5-brom-3-phenyl-1,2,4-5-nitrosamino-3-phenyi-1,2.4-triazole và phan ứng

mãnh liệt với axit HI.

Dun lưu huỳnh với triazole có nhóm thé ở nitơ cho các thion:

4-phenyl-1,2,4-triazole cho sản phẩm 3-thion-4-phenyl-1,2,4-4-phenyl-1,2,4-triazole trong khi I-benzyl4-phenyl-1,2,4-triazole tạo

thành 5-thion-1-benzyltriazole:

gon iy Ph

Q a cy on 2,

Phan ứng của nhóm alkyl gắn trên vòng triazole có thé so sánh với khi nó được

gắn trên benzen, vì vậy sự oxi hóa nhóm alkyl và sau đó là sự dé cacboxyl hóa đã

được dùng nhiều trong tổng hợp dị vòng không chứa nhóm thế Tuy nhiên, axetyl hóa

4-hidroxi-3-metyl-1,2,4-triazole bằng anhiđric axetic lại thu được sản phẩm đặc biệt

(7) sau: H OH

ẻ bực Ae;O +"RA"

a = (7)

Từ các hợp chất 5-aryl-3-mecapto-l,2,4-triazole, người ta đã tổng hợp các hợp chất 5-aryl-3-metylthio-l,2,4-triazole qua phản ứng với CH¡Ï trong môi trường kiềm:

s k2

ork dK, 2-sH + cua SSS ork ok, À-sc,

Dị vòng 1,2,4-triazole liên kết với nhóm — COOH dé dang bị dé cacboxyl hóa

ee ee ee ee ee ee ee ee ee ee ee ee ee arShoBRo ha

SOUTH: Dink Thi (án Mai 12

Các amino-l ,2,4-triazole cũng như dẫn xuất của chúng được quan tâm đặc biệt

bởi những ứng dụng thực tiễn của nó trong y học, trong công nghiệp, nông nghiệp và

" Từ 3-amino-1,2,4-triazole khi tác dụng với axetylclorua thu được

diaxetyl-1,2,4-triazole:

H COCH,

Ny CH;COCI Nv

< Py - HCI < hà 4 Wa aac.

% Từ 4-amino-3-(2-benzofuranyl)-5-mecapto- | ,2,4-triazole, G.A El-Saraf [10] đã

tổng hợp một số dẫn xuất chứa dị vòng 1,2,4-triazole có hoạt tính kháng khuẩn từ các

phản ứng ngưng tụ - đóng vòng Sơ đồ tong hợp như sau:

tục được chuyển hóa thành este:

HN `» HO NN HO Zo, ĐÀ / HON b / CH;OH i / ì j OE ee

Y—coon = À COOH À_ COOCH,

H

1 ÔÔÔ.Ô,ÔÔÒÔÒ,Ô,Ả._ , _ _ ac.Áacac a Ặ.Ặ.aẶ c.a a

SOUTH: Dink Thi Badan Mai 14

Về bản chất, 4-amino-1,2,4-triazole vừa là một amin và vừa là một hidrazin bat đối xứng Vì vậy nó tham gia nhiều phản ứng Dưới đây là một số hướng chuyển hóa

nhận được sự quan tâm của nhiều tác giả:

Himatkumar V Patel, P.S Femandes va Kavita A Vyas [12] đã tổng hợp các

dẫn xuất chứa dị vòng 1,2,4-triazole từ

4-amino-3-[3,5-đimetyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pirazol-4-yl] metylen- I ,2,4-triazol-5-thiol thông qua các phản ứng của nhóm amino và

13 MOT SO PHƯƠNG PHAP TONG HỢP

13.1 Téng hợp 1,2,4-triazole từ hợp chat mach hở

13.1.1 Phương ph dẫn xuất hidrazin

SOUTH: Dink Thi Duda Mat 15

ee wwe hme Be em ee ee ee ee ee ee ee ee eee eee ee ee ee ee ee le ee

Việc dé dàng hình thành liên kết C — N va C = N cùng với việc gặp khó khăn

tạo ra liên kết N — N là một trong những nguyên nhân dẫn đến việc sử dụng hiđrazin

trong tông hợp dị vòng 1,2,4-triazole.

Người ta đã tiến hành tổng hợp 1,2,4-triazole theo sơ dé sau:

Một số tác giả đã tổng hợp 1,2,4-triazole có nhóm thế ở N-4 từ hiđrazidin,

amiđazon hoặc axylamidrazon :

Ngoài ra, 1,2,4-triazole và dẫn xuất còn được tổng hợp từ phan ứng của

s-triazin và hiđrazin hoặc dẫn xuất của hiđrazin tùy theo điều kiện môi trường như sơ dé

sau:

me me em mm mm mm em me me em mm mm mime

SUTH: Dink Th| Duda Mai 16

Khoa tuận be aghite 4030: Tha Agayle Tikn Đáng

wom mm mm me Rm mm me ee ee ee ee ne Re ee wee ee

Một hướng tổng hợp 1,2,4-triazole được rit nhiều người quan tâm là tiến hành

tổng hợp theo ba giai đoạn từ axylhiđrazin:

cS, - KOH CHyl

RCONHNH, ————> RCONHNH~€~§'K'———> RCONHNH— SCH;

ok Sa

Phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và trải qua ba giai đoạn nên hiệu suất

chung của quá trình không cao Jack R.Reid đã dé xuất phương pháp tổng hợp mới

theo sơ đồ dé nâng cao hiệu suất của quá trình tổng hợp các hợp chất day

Các công trình nghiên cứu của Huisgen về sự khép vòng của các hợp chất

lưỡng cực đã tạo ra nhiều hệ dị vòng khác nhau có ứng dụng trong việc tổng hợp

triazole và các dẫn xuất Người ta đã tiến hành phản ứng giữa nitrilimin được tạo ra

SOUTH: Dink Th\ Dada Mai 17

bằng cách loại HX của C-halobenzylidenphenylhiđrazon với CN, C=N thu được sản

phẩm là triazole và triazolin có hiệu suất 50-75%

© Phân hủy vòng nhưng giữ lại nhân triazole chưa bị phân hủy

© Phân giải vòng thành hợp chất trung gian không vòng, sau đó tiến hành

đóng vòng (có hoặc không có chuyển vị).

© Phân hủy vòng ban đầu thành những dang không bén phản ứng lập tức với

các tác nhân dé tạo thành triazole

SUTH: Dink Thi Duan Mai : 18

Phương pháp này được nhiều tác giả quan tâm, đặc biệt trong điều chế dược

liệu Một thí dụ về phản ứng dang này là phản ứng chuyển hóa 1-aminoađênosin thành

imidazolyltriazole được tiến hành trong môi trường kiểm,

Phản ứng chuyển hóa 1,3,4-oxadiazole (X=O) và thiađiazole (X=S) thành

triazole thông qua hợp chất trung gian amiđrazon được tiến hành theo sơ đồ sau:

Tuy nhiên phản ứng trên có hiệu suất rit thấp đồng thời không tách được hợp

chất trung gian amiđrazon Người ta đã dùng amoniäc và métylamin để chuyển

oxađiazole thành triazole với hiệu suất rất cao va sản phẩm trung gian được cô lập:

Azotriazole được tổng hợp từ sự phân giải dẫn xuất oxadiazole thông qua phản

ứng oxi hóa hợp chất trung gian aminoguanidin trước khi khép vòng:

Ngoài ra, dẫn xuất triazole còn là sản phẩm sinh ra từ phản ứng hiđro hóa

arylazo-1,2,4-oxadiazole xúc tác Pd qua sản phẩm trung gian axylamidrazon:

Ar

ArN NS H, - Pd gence e Cy ==|¬= "| Q ~ NNHAr N—NH,

Phản ứng của 2-metylamino-l ,3,4-thiađiazole tạo thành triazolinethion

(5-thiol-4-metyl-I,2,4-triazole) xảy ra với hiệu suất tốt ở 160°C: H

Sự chuyển hóa diphenyltetrazine thành 3,5-diphenyltriazole bởi phản

ứng khử xảy ra qua 2 giai đoạn: :

có `" i

V/`Y za `"

“f te — "y" | — kÍ ih,

se Tổng hợp 3,S-diaryl-1,2,4-triazole từ

4,6-diphenyl-1,2,3,5-oxathiađiazine-2,2-đioxit qua sản phẩm trung gian amidrazon với hiệu suất khoảng

90%: rN Ar ø ÌÌ bị BREN ArcN=C —> nigh ee NSO,H`NHNH \ Uf

bì 5 5 N—r'

QO, ì

R~H,Ar

» Phan ứng giữa benzoxazine và hidrazin tạo sản phẩm trung gian tiếp tục

chuyên hóa thành 4-aryltriazole:

en -cÁẶ “- a%a " Ô ÔÔÖÔÔÔÖÒÖÖÒ ` `Ò`ÒÒ`ÒÖÒÖÒÖÔÖÔÖÔÖÔÖÔÖSÓd d

-SOUTH: Dink Thi Buda Mai 20

Ar OMe

<° ph —> ArC=NNPh —— triazoleN—NPh

Sự tự trùng ngưng của hợp chất nitrilimin rất hữu ích trong việc ứng dụng tông

hợp 3,5-thé-1,2,4-triazole bat đối xứng được nhiều người quan tâm:

|,2,4-triazole đầu tiên được sử dụng trong thực tiễn là nitron - thuốc thử dùng

dé phát hiện ion NO; trong dung dịch loãng Chỉ có 0,01% nitron nitrat tan trong axitHCI loãng, trong dung dịch perclorat thì tan ít hơn Nitron cũng được dùng dé xác định

các kim loại Bo, Re, W Ứng dụng mới nhất của 1,2,4-triazole là liên kết với

p-clometylstiren đã được trùng hợp dé loại bỏ nitrat ra khỏi nước Triazol clorua (8)

được dùng trong phân tích Coban bằng phương pháp so màu còn hợp chất thion (9) thi

dùng phân tích Rh, Pt

me mm mm me mmm me

SUTH: Dinh Thi Bada Mai 21

Hợp chat azo được tổng hợp từ triazole là những phối tử tạo màu với Sb, Bi,

Cu Cường độ chất màu tạo từ hiđroxylphenylazotriazole với các ion kim loại khác

nhau thì khác nhau tùy vào vị trí của nhóm — OH trên nhóm thé phenyl

14.1.2 Trong tổng hợp hữu cơ

I,2,4-triazole là chất xúc tác tốt nhất trong việc tổng hợp peptit

Sự ngưng tụ glycin thành triglycin ở pH = 6,7-8,9 tăng lên 10-20 lần khi có mặt

phẹnylcyanamit có lợi cho sự chế hóa lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm nhưng sé rat

tốn kém nếu sử dụng với lượng lớn

L4.2 Trong nông nghiệp

3-amino-| ,2,4-triazole là 1,2,4-triazole đầu tiên được sản xuất qui mô lớn, cóứng dụng rộng rãi làm thuốc trừ cỏ trung tính, làm thuốc rụng lá ở cây bông Nó có

độc tinh là ức chế các enzim xúc tác ở gan và thận và làm suy kém chức năng tuyến

giáp ở động vật và có thé là chất gây ung thư Do đó việc sử dụng aminotriazol trongviệc bảo vệ những cây thực vật ăn được có thé bị hạn chế Tuy nhiên ảnh hưởng gâybệnh tìm thấy ở động vật thì chưa tìm thấy ở người Các nhà khoa học còn phát hiện

được khả năng chống lại tia X của aminotriazole khi tiến hành thử nghiệm trên chuột.

Aminotriazole được xem là thuốc trừ cỏ tốt nhất mà không có loại dẫn xuất

triazole nào có thé thay thế được.

Aminotriazole với nồng độ thấp đây mạnh tăng trưởng nhưng bistriazole đượctổng hợp từ 1,2,4-triazole và điclođiphenylmetan (14) thì có tác dụng ngược lại

0 ae 6s

4-butyl-1,2,4-triazole là một-chất diệt nắm nhưng hại cây giống; tuy nhiên có

thể tránh được nếu sử dụng phức sau:

8

CS,

Nhiều dẫn xuất khác của 1,2,4-triazole cũng là chất điều tiết sự phát triển của

cây trồng và có khả năng diệt nấm như: O-photphorylat triazolinon, phức

Các dẫn xuất alkyl va aryl của mecaptotriazole có hoạt tính chống lại nắm và

một vai vi khuân khác như nắm Mycobacteri (15), vật kí sinh trên động vật (16)

143 Trong phẩm nhuộm và nhiếp ảnh

Kết hợp 1,2,4-triazole với dimetylsunfit và vang(I) clorua có thé sử dụng để mạ

kính.

Nhiều dẫn xuất của 1,2,4-triazole có ứng dụng rộng rãi trong nhiếp ảnh nhờ vào

sự hấp phụ thion trên bạc halogenua, khả năng phản ứng với hợp chất của bạc hay sự

hình thành disunfit như một gốc tự do S-propargylthiol (19) dùng để ổn định nhũ

tương trong phim ảnh: H

Cách đơn giản nhất là cho triazole-3,5-thé tác dụng với axetilen tạo thảnh dẫn

xuất I-vinyl, sau đó trùng hợp với chất xúc tác gốc tự do Pha trộn polyme này với các

polime của các anken khác sẽ làm cho việc nhuộm sợi tổng hợp dễ dàng hơn

Sự hình thành poliamit bởi sư ngưng tụ của axit dicacboxylic hoặc diisoxianat

với hợp chất điamino có công thức dưới đây Phản ứng của poliamit với axit

2,6-naptalenđicacboxylic cho ta hợp chất có ứng dụng trong phim và sợi chịu nhiệt:

SOUTH: Dinh Thi Duda Mai 24

Phản ứng của axit dicacboxylic béo hoặc thơm với hidrazin dư tạo thành

poliaminotriazole có nhiều ứng dụng: làm mắt tác dụng tĩnh điện, tăng tính nhuộm, dễgiặt ủi của sợi tổng hợp polianken và bảo vệ kim loại khỏi sự oxi hóa

NH,

NH;NH; Ñ

HO;C-A-CO¿,H ————> ‹ yA

A = diy béo, vòng thom N—N

L45 — Trong sản xuất phy gia

I,2,4-triazole có công thức (20) có thể được dùng làm bén chất dẻo

Phản ứng của tributy! chì hidroxit với aminotriazole tạo ra sản phẩm (21) đượcbiết như là thành phần chống ăn mòn của dầu nhờn:

PbBu,

Ke

ee ee ee -c a- -a-5-aẳÄ ae -s-a+a “7a

.-.7-7Ÿa-a-SUTH: Dinh Thi Dadn Mai 25

(Opes + CICH;COOC;H ——> ;COOC,H, + KCI

CH, CH,

+ Cách tiến hành:

* Cho 160ml! axeton khan vào bình cầu 250ml, thêm 162g o-crezol

(~0,15mol) và 14,62ml etylcloraxetat, lắc đều hỗn hợp Tiếp tục cho 30g

KạCO; rắn (đã nghiền nhỏ) vào bình đồng thời khuấy nhẹ hỗn hợp.

+ Dun hồi lưu hỗn hợp trên và khuấy đều (bằng máy khuấy từ) trong 6 giờ thu

được hỗn hợp có màu cà phê sữa.

+ Để nguội, 46 hỗn hợp phản ứng vào nước lạnh, cho thêm một ít NaCl rắn

khuấy cho tan Chiết lấy lớp este ở trên bằng đietylete.

+ Lim khan dịch chiết bằng CaCl, khan Cô quay dung dịch, thu được este

etyl o-tolyloxiaxetat ở dạng lỏng có mau đỏ sậm Hiệu suất 80,6%

s* Este etyl m-tolyloxiaxetat

SOUTH: Dink Thi Badu Mai 27

+ Cho 29,lg este etyl o-tolyloxiaxetat (~0,15mol) vào bình cầu dung tích

100ml Thêm vào 7ml hiđrazin hiđrat 50% và | lượng etanol vừa đủ để hòa

tan hỗn hợp phản ứng.

+ Pun hỏi lưu hỗn hợp phản ứng, sau khoảng | giờ lại thêm tiếp 4ml hidrazin

hidrat 50% nữa Khi đã cho hết 15ml hiđrazin hidrat, tiếp tục đun hồi lưu

hỗn hợp phản ứng thêm 4 giờ nữa.

* Clit loại bớt dung môi, để nguội Lọc lấy chất rắn màu trắng tách ra, rửa

bằng etanol lạnh Kết tinh lại bằng benzen

+ Thu được 13,45g o-tolyloxiaxetohidrazit (A,) ở dạng tinh thé hình kim, màu

trắng, nhiệt độ nóng chảy 121°C Hiệu suất 50,2%.

+ Tiến hành tương tự như điều chế hiđrazit (A;), nhưng thay este etyl

o-tolyloxiaxetat bằng este etyl m-tolyloxiaxetat

+ Sản phẩm thu được sau khi kết tinh bằng benzen có khối lượng 13g

m-Tolyloxiaxetohidrazit (A;) ở dạng tỉnh thể hình kim, màu trắng, có nhiệt

độ nóng chảy 105°C Hiệu suất 48,2%, I.22 — Tổng hợp dị vòng 1,2,4-triazole

I.23.1 Tổ Iyloxi iazol -3-thiol (By)

CS, / KOH : ©e yCONHNH, “c0” TH CONE lau

* Cho 24,13g hiđrazit (A,) (~0,134mol) vào cốc dung tích 250m! chứa dung

dịch của 7,5g kali hidroxit rắn trong 268ml etanol, khuấy tan Thêm tiếp

134ml cacbonđisunfua Khuấy đều hỗn hợp phản ứng khoảng 30 phút ở

nhiệt độ phòng bằng máy khuấy từ Muối kali cacbazat (A ,) tách ra ở dạng

chất bột màu trắng, được lọc và rửa bằng dietyl ete.

* Hoa tan toàn bộ muối (A; ) trên vào 268ml nước trong bình cầu dung tích

500ml Thêm tiếp 40,2ml hiđrazin hiđrat 50% Hỗn hợp phản ứng màu vàng

lục được dun hồi lưu trong 8 giờ đến khi tạo thành dung địch không màu

trong suốt Làm lạnh, axit hóa hỗn hợp bằng axit axetic loãng Chất rắnmàu trắng tách ra được lọc và kết tinh lại bằng etanol-nước (4:1)

+ Thu được 5,87g dẫn xuất của dj vòng 1,2,4-triazole (B,) ở dạng chất rin kết

tỉnh hình kim, màu trắng, nóng chảy ở 161-161,7°C Hiệu suất 18,6%.

SUTH: Dink Fai Badan Mai 29

* San phẩm cuối cùng tách ra ở dạng rắn được lọc và kết tinh lại nhiều lần

trong etanol-nude (4:1) có khối lượng 8,09g, tinh thể hình kim, màu trắng,

nóng chảy ở 141,5°C Hiệu suất 25,6%.

11.2.3 Tổng hợp các este ctyl ita a acs

O= >5 + CICH,COOC,Hs ~Opork Serene

Ms + KCl

+ Cách tiễn hành:

* Cho 22ml axeton khan vào bình cầu 100ml, thêm 4,72g

4-amino-5-(o-tolyloximetyl)-1 ,2,4-triazol-3-thiol (B,) (~0,02mol) và 2ml etylcloraxetat,

lắc đều hỗn hợp Tiếp tục cho từ từ 4g KyCO, rắn (đã nghiên nhỏ) vào bình

déng thời khuấy nhẹ hỗn hợp.

4⁄02%X⁄: Dink Thi Duda Mai 30

* Dun hồi lưu hỗn hợp và khuấy đều (bằng may khuấy từ) trong 6 giờ thu

được hỗn hợp có màu trang đục.

* Lọc bỏ muối, cô quay loại dung môi, dung dich thu được bắt đầu kết tinh.

Lọc kết tủa, kết tinh lại bằng rượu thu được 1,88g este C; ở thé rắn, hình kim, màu trắng, nóng chảy ở 103,6°C Hiệu suất 29,29%.

* Hỗn hợp sản phẩm sau khi lọc bỏ muối, cô quay loại dung môi rồi làm lạnh

Lọc kết tủa, kết tinh lại bằng etanol thu được 1,76g este (C;) dạng rắn, hình

kim, màu vàng nhạt, nhiệt độ nóng chảy 108,5°C Hiệu suất 25,9

4 Cách tiến hành:

+ Hoa tan 0,2g hiđrazit (D,) (~0,65mmol) bằng một lượng etanol vừa đủ

(5ml) trong bình cầu dung tích 50ml Thêm tiếp 0,07ml benzandehit Dun

hỏi lưu hỗn hợp trong 4 giờ.

+ _ Để nguội, làm lạnh, lọc lấy chất rắn mau trắng tách ra, kết tinh lại bằng

etanol Kết quả thu được 0,15g hidrazit N-thé (E,) ở dạng rin màu trắng,

nhiệt độ nóng chảy 162,2-163,5°C Hiệu suất 58,4%.

I252 Tổ 4ami i 1.2.4triazol3ylsunfanyl]N

+ Hoa tan 0,2g hidrazit (D,) (~0,65mmol) bằng một lượng etanol vừa đủ

(5ml) trong bình cầu dung tích 50ml Thêm tiếp 0/08ml

4-metoxibenzanđehit Dun hỏi lưu hỗn hợp trong 4 giờ

+ Dé nguội, làm lạnh, lọc lấy chất rắn màu trắng tách ra, kết tinh lại bằng

etanol Kết quả thu được 0,14g hiđrazit N-thé (E;) ở dang rắn màu trắng,

nhiệt độ nóng chảy 166,4-167,9°C Hiệu suất 50,6%.

-.-ewe ee ee Re me me me me me ee ee ee ee = ee ee ee `

4 Cách tiến hành:

+ Hoda tan 0,2g hidrazit (D2) (~0,65mmol) bằng một lượng etanol vừa đủ

(5ml) trong bình cầu durig tích 50ml Thêm tiếp 0,07ml benzandehit Dun hỏi lưu hỗn hợp trong 4 giờ.

- Dé nguội, làm lạnh, lọc lấy chất rắn màu trắng tách ra, kết tinh lại bằng

etanol Kết quả thu được 0,16g hiđrazit N-thế (Ea) ở dang tinh thể hình kim,

ee eee ee ee ee ố Ặ.ốố ca .aaa aaa.aa.^.

SOT: Dinh Thi Dada Mai 34

« Cách tiến hành:

* Hoa tan 0,25g hiđrazit (D;) (~0,82mmol) bằng một lượng etanol vừa đủ

(5ml) trong bình cầu dung tích 50ml Thêm tiếp 0,1ml 4-metoxibenzandehit.

Dun hồi lưu hỗn hợp trong 4 giờ

* Dé nguội, làm lạnh, lọc lấy chất rắn màu trắng tách ra, kết tinh lại bằng

etanol Kết quả thu được 0,34g hiđrazit N-thé (E;) ở dạng tỉnh thé hình kim,

màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 178,8-179,8°C Hiệu suất 97,1%.

* Hòa tan 0,18g hiđrazit (D;) (~0,58mol) bằng một lượng etanol vừa đủ

(ðml) trong bình cầu dung tích 50ml Thêm tiếp 009g dimetylaminobenzandehit Dun hồi lưu hỗn hợp trong 4 giờ

4-+ Dé nguội, làm lạnh, lọc lấy chất rắn tách ra, kết tinh lại bằng etanol-dioxan

(3:1) Kết qua thu được 0,16g hidrazit N-thế (E¿) ở dạng tinh thể hình kim,

màu vàng chanh, nhiệt độ nóng chảy 176,2 -177,8°C Hiệu suất 62,4%

I2.5.7 Tổng hợp [4-amino-5-(m-tolyloximetyl)-1,2,4-triazol-3-yls

4-ni idrazit (E>)

Phuong trinh phan ting:

4 Cách tiến hành:

- Hoa tan 0,2g hiđrazit (D;) (~0,65mmol) bằng một lượng etanol vừa đủ

(8ml) trong bình cầu dung tích 50ml Thêm tiếp 0,1g 4-nitrobenzandehit

Dun hỏi lưu hỗn hợp trong 4 giờ.

* é nguội, làm lạnh, lọc lấy chất rắn tách ra, kết tinh lại bằng đioxan Kết

quả thu được 0,1g hidrazit N-thế (E>) ở dang rắn màu vàng nhạt, nhiệt độ

nóng chảy 186°C Hiệu suất 35%.

I258 Tổng

4 Phương trình phản ứng:

G===-Ot~e=

^ Cách tiến hành:

* Hòa tan 02g hiđrazit (D,) (~0,65mmol) bằng một lượng etanol vừa di

(5ml) trong bình cầu dung tích 50ml Thêm tiếp 0,1iml menthon

(d=0,894g/ml) Dun hồi lưu hỗn hợp trong 6 giờ.

+ Dé nguội, làm lạnh, lọc lấy chất rắn màu trắng tách ra, kết tinh lại bằng

etanol Kết quả thu được 0,16g hiđrazit N-thé (F) ở dang tinh thể hình kim,màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 167-168°C Hiệu suất 55,6%.

H3 XÁC ĐỊNH CAU TRÚC VÀ MỘT SO TÍNH CHAT VẬT LÝ

H.3.1 Xác định nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ nóng chảy của các chất rắn được đo trên máy SMP3 tại phòng thí

nghiệm Hóa hữu cơ — khoa Hóa - Trường Đại học Sư phạm TP.HCM.

S072, Dink Thi Dadn Mai 36