Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp - 6 - Amino - 2 Hydroxybenzothiazole và 6 - Brom - 2 - Hydroxybenzothiazole

SVIH: Fran Thi Thug Bink ze Lun Cdn Fét UghigpLịch sử của vòng benzothiazole bắt đầu vào năm 1879 với những đóng góp của Hofmann-người đã điểu chế được rất nhiều dẫn xuất của benzothiazo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA

Giảng viên hướng dẫn: Cô Trần Thị Tửu

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thúy Bình

Niên khóa : 1998 - 2002

LỜI CẢM GN

ARAN AAT LÝ Bộ COI BB HÀ xkeeedieeedaersoseeaee |

EHẦN HAT: TỒNG QUAN canncoeiiaaeesdniaedriioedeiiinoaoddkasueoisaè 2

L Benzothiazole và dẫn xuất cba nó: 2- 25255552 555752 2

k-:HEOIHREDÌGóAii/1is426101012261102G00600)00G265160i62G07/ 620516162 2

Os TAA eos pects aca 2

b¿: “Tổng OD sicciscszsscueasteancaszeseanistatisscsoantavlisabeanenniatebamendeides 2

Cx: "Enh:cbất He: Bo Co iscasscaissecsscsissictecastencccanaenreaeeien 4

2 Dẫn xuất của benzothiaZole - s+-s+sstvx+kecsrreecerrkrs 5

Ge: Tính chất hóa hho esses 1451x640 pxcxiit 13

(2.4) 6-Amino-2-hydroxybenzothiazole - 13

Bs BOG OE sisi cesasiniciciassnsicticcchensss sic ceaaions etait 13

bs “Tổng hte essence seas

Cai Pint chất ha fhe sssscssssiseseassescicecceasisvaeviassestieasids 14

(2.5) Dẫn xuất halogen của benzothiazole 14

a Khái quát về dẫn xuất halogen 14

Baas Tổ Main ws ct:0661)9G0420444400)0/ã6666401126838 14

II Ứng dụng của benzothiazole và dẫn xuất của n6 1S

1, Trong công nghiệp cao su ăn ioue seth

2: TronEnBng:NghHi°ỆD 2226: 26cc4:224 102612866240121 52826614 z2z.:1Ô

Bo TRO Y Gi GC BÓC Gel 66x64 1eseses22042a466<52692646asxosssa34449309ãexexe 17

4 Trong công nghiệp nhuộm,phẩm màu va nhiếp ảnh 19

ñ SENG THAT VUE NHE s66 2/Àx0 x06 có 23

Ill Các phản ứng dùng trong quá trình tổng hợp - 24

OE CY eye Sy a ET ee or a a 37

PHAN BON: NHUNG KINH NGHIEM THU ĐƯỢC QUA QUA TRINH TONG

Pee ec ee II ee 39

II J3 vui Ì.li ¡., ` 41

PHAN NAM: KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ woo.cccsccccccscssscssssssssscesessesssssssnsseseeees 43

L: SEA Gan sca BER SRE RIND 43 SEE Ga BÉ [6i 660120002022631áG52)6/2001G460)93615410GG01A//28 46

a BANG HANG SỐ VẬT LÝ CUA CÁC CHAT DA TONG HỢP ĐƯỢC.

a BANG TONG HOP PHO HONG NGOAI CUA CAC CHAT TONG HOP

ĐƯỢC.

a_ PHỔ HỎNG NGOẠI CỦA CÁC HỢP CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC.

a TÀI LIỆU THAM KHẢO.

LOR CẢM ON

Am xin giấy led cảm on chien thanh dén:

Ban chi nhiim ÁÁca Héa, các Thay Cé trong

hhea, dae bibl la Cé Tein CC Fitu, nguvi dat (xực

lip huing din em, cùng yia dink va ban đề da sÁcê£linh quái dé, ding tên dé em có thé hodn thanh lt

SVTH: Fran Thi Thuy Bink 4 Lun Odn “7ất Vghi¢p

PHAN MOT:

LY DO CHON DE TAI

Trong suốt 4 năm học ở khoa Hóa, Trường Đại hoc Su Phạm Tp Hồ Chí Minh, hoá Hữu cơ là một bộ môn thực sư lôi cuốn em, nó đem đến những kiến thức vô

cùng thú vị và bổ ích Vì vậy, với mong muốn tìm hiểu sâu thêm về hóa Hữu cơ,

đặc biệt là những kỹ năng tổng hợp hữa cơ, em đã chọn dé tài thuộc bộ môn hóa

Hữu cơ.

Khi đi vào chọn để tài em đã quyết định chọn hướng nghiên cứu về dị vòng

Benzothiazole.

Có thể nói các hợp chất dị vòng nói chung có vai trò quan trọng trong nhiều

lĩnh vực khác nhau và được nghiên cứu rộng rãi Riêng về benzothiazole và các dẫn xuất của nó có những tính chất riêng rất thú vị và có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế như: làm thuốc, chất kích thích sinh trưởng thực vật, phẩm nhuộm

Chính vì lý do đó, em đã mạnh dạn chọn để tài “Tổng hợp

6-Amino-2-hydroxybenzothiazole và 6-Brom-2-6-Amino-2-hydroxybenzothiazole ” với mong muốn

được tìm hiểu sâu hơn về di vòng Benzothiazole và dẫn xuất của nó Déng thời đi

vào tổng hợp một số dẫn xuất cụ thể của Benzothiazole.

Cụ thể trong để tài này, hướng đi của em bắt đầu từ việc tính chế

Mercaptobenzothiazole (MBT) kỹ thuật Sau đó, oxy hóa nó để tổng hợp

2-Hydroxybenzothiazole (2-HBT) Từ 2-HBT, chia làm 2 hướng:

~ Hướng |: Tổng hợp 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole.

- Hướng 2: Tổng hợp 6-Nitro-2-hydroxybenzothiazole Sau đó thực

hiện phản ứng khử hóa để tổng hợp hydroxybenzothia zole,

6-Amino-2-Trang 1

SVIH: Fran Thi Thug Bink ze Lun Cdn Fét Ughigp

Lịch sử của vòng benzothiazole bắt đầu vào năm 1879 với những đóng

góp của Hofmann-người đã điểu chế được rất nhiều dẫn xuất của

benzothiazole như 2-chlorobenzothiazole và 2-phenylbenzothiazole Sau đó,

những hợp chất có chứa vòng benzothiazole đơn giản lần đầu tiên đã được

viết ra bởi Hantzsch và những người cộng sự vào năm 1887 Kể từ đó,

những khám phá của con người về vòng benzothiazole ngày càng phát triển

với một tốc độ nhanh trên rất nhiều lĩnh vực ''!, Benzothiazole khó tan trong

nước, dé tan trong rượu và Carbondisulfide *!

2 Đóng vòng theo kiểu (A):

Một trong những phương pháp ra đời sớm nhất và có giá trị nhất để

tổng hợp benzothiazole và đồng đẳng của nó là dùng phản ứng của

o-aminothiophenol với acid carboxylic hay dẫn xuất acid hoặc aldehyde

e Với acid:

Trang 2

SVTH: Gran Chị Thug Bink x Lugn Odn Fét Ughigép

SH 2.

Nite J

© Với dẫn xuất của acid:

Acid và anhydride acid rất hay được sử dụng trong phản ứng

này và cho hiệu suất khá tốt:

Phương này cho hiệu quả tốt khi R là Hydrocacbon, nhóm alkoxyl,

nhóm carboxyl và dẫn xuất của nó như: Carbcthoxyl hay carbamyl Còn

khi R thuộc nhóm amin như arylthioure và thioformylamino thì áp dụng

phương pháp này sẽ không thành công.

a_ Đóng vòng theo kiểu (C):

Nếu xuất phát từ chất đầu là o-acylaminothiophenol thì thực hiện

phản ứng khử với các chất khử như: SnCl;, Fe + HCI, Sn + HCI để tổng

hợp benzothiazole.

OO

Nếu xuất phát từ oli đầu là o-acylaminomethylthiophenol, ta

cũng có thể tổng hợp benzothiazole theo cách sau: "!

Trang 3

SVTH: Tran “Thị Thug Bink << Odn Fét

Nếu xuất phát từ chất đầu là S-acylnitro cũng có thể tổng hợp được

benzothiazole theo sơ đồ:

a Gebus và các đổng nghiệp khác đã nghiên cứu và thấy rằng vòng

benzothiazole có mật độ điện tích tập trung lớn nhất tại vị trí số 6, nên

phản ứng thế clectrophil (Chlor hóa, brom hóa, nitro hóa) ưu tiên nhất ở

vị trí số 6

S

Thậm chí ngay cả trong trường hợp của 2-phenylbenzothiazole phản

ứng thế cũng ưu tiên ở vị trí này,

A\144: Tran “Thị Thug Bink zx Lugn “ăn Fét

a Duéi tác dung của Base mạnh, vòng benzothiazole bị phá vỡ Sự phá vỡ

vòng được tăng cường khi ở vòng benzen có nhóm rút e.

0,N S 0,N | OMe O2N s

N No OCH N=C

H

u Vì trong phân tử benzothiazole còn một cặp tự do trên dị tố N nên nó

thể hiện tính Base Vì vậy mà trong môi trường acid, có thể tạo ra muối

tương tự như pyridine |"!

2-Mercaptobenzothiazole (2-MBT) được biết đến với cái tên phổ

biến là Captax !!Ì, Ngoài ra, nó còn có một số tên gọi khác như: Dermacid,

Mertax, Thiotax, 2(3H)-benzothiazolethione, 2-benzothiazolyl mercaptan,

bột màu vàng “!

— 2-MBT là chất được sử dụng sớm nhất để làm tăng tốc độ quá trình

lưu hóa cao su!"

~_ 2-MBT kỹ thuật ở dạng bột màu vàng sáng, có vị đắng, điểm nóng

chảy : 165 - 170C 2-MBT tinh khiết ở dang tinh thể trắng, hình kim, điểm nóng chảy: 183 - 184,5°C "!

- 2-MBT tan tốt trong: acetone, ethanol, benzene, chloroform, acid

acetic bang và không tan trong nước.

— Công thức phân tử: C;H;NS;

— Khối lượng phân tử: 167,26

— Tikhdi: 1,42

Trang 5

SVTH: Trân Thi Thay Bink ze Luan Odu Fét

~ Xét về mặt cấu tạo: 2-MBT tổn tại dưới 2 dang hổ biến (tautomer)

2-MBT lần dau tiên được A.W.Hofmann tổng hợp vào năm 1887 Í!!,

cũng từ đó các phương pháp tổng hợp 2-MBT ngày càng phát triển Có thể

kể ra đây một số phương pháp tổng hợp 2-MBT :

a Tổng hợp 2-MBT từ aniline, carbonbisulfide (CS;) và Sulfur (S):

CF tte k so1of” OL ha

© Có thể dùng formamide thay cho CS, '"!

e Phương pháp này bi hạn chế bởi diéu kiện phản ứng: nhiệt độ, ấp

SVTH: Fran Thuú Bink zx in Odn Fét

Thời gian: 0,5 —> 3 giờ.

Hiệu suất 89,3 -> 92,3%

e VớiN, N-dimethylaniline :

Ore > SH+ Or

b

© Ngoài ra, 2-MBT còn được điều chế bằng cách đun nóng với S ở cùng

điều kiện với những chất sau: Zinc(N-aryldithiocarbamate), arylisoth

tocynate, azobezene, phenylthiourea, thiocarbanilide.

OL )-=: wro— (OL NaCl

Cũng từ 2-chorobenzothiazole có thé điều chế 2-MBT hoặc dẫn xuất

của nó bằng cách cho tấc dụng với acid thiocarbocylic “Ì hay acid

a “Tổng hợp 2-MBT từ o-aminothiophenol với CS; hay (CSC];) trong

dung môi alcol (hoặc muối của nó trong dung dịch kiểm) !'!

Trang 7

SVTH: Fran Thi Thug Bink

—= SH s

Ors +

NH¿ạ N

u Ngoài ra 2-MBT còn được diéu chế khi cho 2-aminothiazole tác dụng

với ethyldithiocarbonat Kali (etylxanthate Kali), sau đó thủy phân '!

Trong phòng thí nghiệm, thường đi từ 2-MBT kỹ thuật để diéu chế 2-MBT

tinh khiết !*Ì

c Tính chất hóa học:

a 2-MBT có những tính chất của Mercaptan nói chung: ""'

e La một acid yếu, tan tốt trong dung dich kiểm.

© Có khả năng tạo muối với những kim loại như: Mg, Zn, Pb, Ag và Hg

Rất nhiều muối loại này được sử dụng trong công nghiệp cao su

e Bị oxy hóa bởi các tấc nhân oxy hóa nhẹ như: lode, Hydrogen

peroxyde, Kalidicromate, Naưi hypochlorite để tạo hợp chất

disulfide Ví du: Sự oxy hóa 2-MBT bởi K;Cr;O; cho hợp chất

disulfide

2C;HaNSạ-*K2€12©r„ c,H.NSSC;H„NS

a 2-MBT cho nhiều phản ứng đặc trưng ở vị trí số 2 Nhiều dẫn xuất quan

trọng của nó tại vị trí số 2 đã được tổng hợp: '*

© Khi akyl hóa trực tiếp dẫn xuất halogen trong acid lewis ta thu được

SVTH: Fran “Thị Thuy Bink ze int “ăn Fét

Và nếu ta dùng dư RX thì S-alkyl và N-alkyl tiếp tục tác dụng

với RX tạo muối 2-alkylmercaptobenzothiazolium (HI) Cho muối này tác dụng với Na;S sẽ tạo lại (II), còn với NaOH tạo (IV).

e 2-MBT có thể tác dụng với NH; có mặt NaOH và NaOCI tao amin

bậc | hoặc tác dụng với C„H;;NH; có mặt 1, và NaOH tao amin bậc 2

im,

e 2-MBT có thé tác dụng với halogen trong dung môi benzene hay

carbontetrachlorride |"!

Oly “ts OD

e 2-MBT có thể tác dụng với formaldehyde với sự có mặt hay không có

mặt của amin bậc 1 (hoặc bậc 2) sẽ cho ta các sản phẩm tương ứng:

© Ti 2-MBT có thể điểu chế thioester và amide dị vòng ''

Năm 1992, nhà bác học người Nga Grabarni K.M.K đã đưa ra

phương pháp điều chế đồng thời thioester và amide di vòng:

Điều chế esters: bằng phản ứng của 2-MBT với acid hữu cơ và

CÓC|; trong dung môi hữu cơ có xúc tác kiểm ở 5 - 10C (vai trò của

Phosgen là biến acidcarboxylic thành chloruacid)

Trang 9

SVTH: Fran Thi Thuy Bink “ “thuận “ăn Fét

S R S O

Soc Ne ⁄

(®)§ „mm 2-o#Ø2(C pe,

N 1) N

Điều chế amides: bing cách ngưng tụ oxy hóa 2-MBT với các

amin khác nhau có mặt tert-Butylhipochlorit hoặc hydroperoxyde

diéu chế được các benzothiazol sunfeamide cùng với sản phẩm phụ

e 2-MBT có khả năng tham gia phản ứng Mannich với dietylamine,

đietanolamine, ure, Thioure, guanidin ở các điểu kiện khác nhau "!;

~ Với guanidin : ở nhiệt độ phòng.

~ Đietylamin: ở nhiệt độ phòng có thêm HC! đặc xúc tác.

~_ Đietanolamine: đun hồi lưu, xúc tác HCI,

— Ure, Thioure: đun hồi lưu ở 80°C, xúc tác CuClp.

Ví dụ:

cạH

Ôf-seseseo>(Ô „—= ~cH— Bee

Ngoài ra 2-MBT còn tham gia phản ứng Mannich với ethylene

oxyde trong dioxan, l$*!

(2.2) 2-Hydroxy benzothiazole (2-Benzothiazolinone):

a Khái quát

aoe benzothiazole có hề tổn tại ở 2 dang tautomer :

Trang 10

SVTH: Fran Thi Thug Binh L4 Lugn Oan Fé Nghi¢p

Momen lưỡng cực tinh được đối với 2-Hydroxy benzothiazole là

1,4D và đối với 2-Benzothiazolinone là 3,8D (kết quả nhận bằng thực

nghiệm là 3,66D).

Như vậy chứng tỏ trong các phan ứng, nó tham gia ở dang ketone

và nếu nguyên tử H trên Nitơ tham gia phản ứng thì sản phẩm thu được

đều là dẫn xuất thế ở vị trí 3 của 2-Benzothiazolinone !*Ì

b Tổng hợp:

2-Hydroxybenzothiazole được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác

nhau:

a Oxy hóa lựa chọn 2-MBT với oxy phân tử ở 50 -> 150C, áp suất

0,3->0,7 Mpa có mặt kim loại chuyển tiếp làm xúc tác tạo ra

2-Hydroxy benzothiazole (nếu dùng FeCl; làm xúc tác, hiệu suất

đạt 85%) ©!

s OzFeCs Ss

0.3.0,7MPa

2 Thực hiện phản ứng giữa o-aminothiophenol với phosgene (COCI,)

hoặc thiophosgene (CSCI) !'!

OL ==— Olona

a V.F.Kucherov đưa ra phương pháp điểu chế 2-Hydroxy benzothia

zole trong phòng thi nghiệm bằng cách oxy hóa các sulfid trong acid

acetic,

a Từ quan điểm kỹ thuật, có ý nghĩa nhất là phương pháp oxy hóa

2-MBT bằng hydrogen peroxyde trong môi trường kiểm (hoặc bằng

KMnO,) và sau đó đem thủy phân trong môi trường acid muối Kali

của Sulfoacid tương ứng: "*!

Trang 11

Trong trường hợp methyl hóa bằng diazomethane, ngoài sự xuất

hiện của 3-methyl-benzothiazolinone (I) còn có 2-e thoxybenzothia

(2.4)

Tổng hợp:

© Phương pháp tổng hợp thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm

là; tiến hành Nitro hóa bằng hỗn hợp HNO¿¿ + H;SO¿¿ !°!

(9000234966000)

Phản ứng phải thực hiện ở nhiệt độ thấp để ưánh sự oxy hóa

nhóm OH và tránh sự phá vỡ vòng.

e Có thể điểu chế 6-Nitro-2-hydroxybenzothiazole và dẫn xuất của

nó dựa vào phản ứng của 2-amino-5-nitrothiophenol với acid:

Ons SH ON s

Hạ

Tính chất hóa học:

Hợp chất Nitro thơm là một hợp chất trung gian để diéu chế amin

thơm Vì vậy, nó có khả năng tham gia phản ứng khử hóa tạo amin.

Còn phản ứng thế Sg2Ar vào vòng thơm khó khăn vì trong vòng đã có

Vì là amin dị vòng thơm nên 6-Amino-2-hydroxybenzothiazole chủ

yếu được điều chế qua phản ứng khử hợp chất nitro:

"2m OO}

Tác nhân khử hóa thường dùng trong phòng thí nghiệm là : Fe + HCI,

ngoài ra có thể thay Fe bằng các kim loại khác như : Sn, Al, Zn

a Phan ¿ng tạo muối (do có tinh base yếu):

(2.5) Dẫn xuất Halogen của benzothiazole:

u, Khái quát chung về dẫn Halogen của benzothiazole:

Từ benzothiazole có thể điểu chế được rất nhiều dẫn xuất Halogen Các Halogen có thể ở nhiều vị trí khác nhau trong phân tử: vị trí số 2, vị

trí số 3, vị trí số 6 "7

Các dẫn xuất Halogen nhìn chung có những ứng dụng thực tế rất quan

trọng, nhất là đối với thực vật nhờ hoạt tính sinh học của nó.

b Tổng hợp một số dẫn xuất Halogen của benzothiazole:

a Dẫn xuất Halogen ở vị trí số 2:

- 2-Chlorbenzothiazole:

Trang 14

SVTH: Tran Bink F44 ft)ăn Fét

© Tổng hợp từ phenylisothyoxyanat va PCI, !

ị

© Tổng hợp từ 2-MBT va PCI, (hay PCl;, SOCl;, SO;CU

~ 2-Brombenzothiazole: được tổng hợp từ benzothiazole và brom:

Trong phòng thí nghiệm, 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole được tổng hợp

từ 2-Hydroxybenzothiazole và brom trong môi trường acid acetic băng:

OL)» -aa#e©<:`[Ô) ),_u -_

II ng dụng của Benzothiazole và dẫn xuất của nó:

1 Trong công nghiệp cao su:

Từ năm 1922, nhiều dẫn xuất của benzothiazole đã được phát triển lên

như là một chất xúc tiến quá trình lưu hóa cao su Ì'Ì;

a 2-Mercaptobenzothiazole (2-MBT) vừa có tác dụng lam tăng tốc độ lưu hóa

cao su, vừa là chất chống nấm bảo vệ cao su trong quá trình sản xuất "|

Trang 15

SVTH: Fran Thi Thug Bink zx Lugn Odn Tét Ughi§¢p

3 2-MBT có thể dùng kết hợp với một số chất vô cơ khác như; Zn, ZnO để

làm xúc tác cho quá trình lu hóa một số cao su tự nhiên và tổng hợp '°L Vidụ :

- Hợp chất (2-MBT);Zn dùng xúc tác cho quá trình lưu hóa cao su

isopren Sự có mặt của Zn làm chậm sự tạo ra liên kết chéo và chỉ sau

khi hợp chất (2-MBT);Zn phân hủy thì tác dụng xúc tác của nó mới

được phát huy do đó người ta dễ dàng khống chế được quá trình.

~ Người ta cũng có thé dùng 2-MBT với tetrametylthioran và ZnO làm

xúc tác cho quá trình trên.

a Sự lưu hóa polyisopren có thể được tăng tốc bằng các dẫn xuất khác của

benzothiazole :

~ Phản ứng của polyisopren với N-cychlorhexylbenzothiazolesulfena

mide, sulfur & kẽm ôxít '"!

~ Phản ứng của 2-Bisbenzothiazole-2,2-disulfit với sulfur &kẽm ôxit

trong polyisopren "!

~ Phản ứng của 2-(4-Morpholinothio) & 2-(4-morpholinodithio) benz

othia zole với polyisopren BỊ

— Phản ứng của N-tert-butyl-2-benzothiazolesulfenamid với polyiso pren.

a_ Có thể cải thiện độ bên nhiệt của cao su một cách hữu hiệu bằng cách thêm

vào thành phần của nó dẫn xuất của benzothiazole có dạng: !""I

R''z Alkw., Hai, Alkoxy, AcNH

CHạNH(CHạ),NH | NO» NHạ COOH

V#iˆ X=0,8

Ol > om Xe a SE

x s

Người ta diéu chế chất này bằng cách: Cho 2-Benzothiazolinone tác

dụng với H;N(CH;)¿NH; trong MeOH, đun nóng và khuấy ở 60-68,

trong khi đó thêm từ từ dung dịch HCHO 37%, ta sẽ được (1) với X=S,

m=0, n=6 (hiệu suất 78.1%).

2 Trong nông nghiệp:

Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ rằng nhiều dẫn xuất của

bezthiazole có khả năng kháng khuẩn, diệt nấm điều hòa sinh trưởng thực vật :

SƯTH: Tran Th ( Bink x in Odn Fét

- 2-Hydrazobenzothiazole, 2-Alkylbenzothiazole có tác dụng diệt nấm

và chống các loại nấm phá hoại hạt giống.

a Điều hòa sinh trưởng thực vật:

Các dẫn xuất thế ở vị trí 3 của benzothiazolinone có tác dụng điều khiển

Cu thé:

~_ 3-Acetonitril-2-benzothiazolinone(X=H, n=O) có tác dung tốt đối với

cây củ cải đường (làm tăng hàm lượng đường) Tuy nhiên nó có tác

dụng xấu đối với cây đậu: làm dày phiến lá, làm hẹp phiến la, kìm

Những chất này được tổng hợp bởi phản ứng của alkylester của

haloacetic acid với 6-Bromo(nitro)-2- benzothiazolinone Những hợp chất

này cũng đã được thử nghiệm cho việc kích thích sự phát triển trên cây hia mạch Trong đó, dẫn xuất brom cho dấu hiệu rõ hơn và cho khả năng có thể

kiểm soát tốt hơn dẫn xuất Nitro!"

3 Trong y dược học:

Nhiều dẫn xuất của benzothiazole có ứng dung trong y được học :

Trang 17

SVTH: Fran “Thị Thug Binh “ Lugn Oan FH ⁄J(giiệp

a Nhóm có tác dung chữa bệnh ngoài da với hoạt tính cao chống lại các loại vi

khuẩn, nấm và có tính kháng sinh:

~ 2-alkoxy-, 2-alkylthio-6-halogenbenzothiazole, 2-phenoxy-,2-phenylthio,

2-phenylaminobenzothiazole, 2- alkylsulfonyl, 2-alkylsulfinyl-6-nitro

benz othiazole và các dẫn xuất halogen của benzothiazole được dùng

làm thuốc trị bệnh ngoài da với hoạt tính cao chống lại các loại vi khuẩn.

(21

— Dẫn xuất ở vị trí số 2 chứa các gốc aminoacid, imino, hay heterayl

moieties đặc biệt có tinh trừ kí sinh nấm một cách nhanh chóng Í'*!

— Dẫn xuất ở vị trí số 2 của benzothiazole còn có tính kháng sinh, đặc biệt

đối với fusariumoxysporum !'*

~ Ngoài ra, các dẫn xuất dạng:

E' s

OX~ Vai R=CH;CO;R“.COR

oe Vai R= CR'ZOH, CONHN=CHR", COCH=CHCgHsRTM

à_® R'= Me, Et, Cyclohexy

é hàn sp là Á4-MeCaHa.4-NO¿CasHa.3,4MeO;CaHa

cũng có tác dụng như trên {15 ló|

a Một số dẫn xuất của benzothiazolinone có tác dụng chống bỏng: “!

Vidu: 5-chlor-3-(4-(2-acetoxyethyl)-1-piperazinylcarbonylmethyl)-2- benzo

a Đẫn xuất 1-(benzothiazole-2-yl)jpyrazole được dùng làm thuốc chống viêm

nhiễm rất hiệu quả !'"I

SVTH: Fran Thi Thug Bink z Lugn Oan Fit Ughigp

a 2-(4-Methylphenyl)benzothiazoledugc dùng để bào chế thuốc chống viêm

R“=Dialkylaminoalky4 hay benzyl

Có tác dụng giảm dau, chống suy sụp, chống viêm nhiễm, gây hung phấn

Được diéu chế từ 2-Hydrazinbenzothiazole và cacbonoxysulfur có hoạt

tính kháng sinh và chống ung thư !'

a Dẫn tuất của benzothiazolione:

Với: R`=H, alkyl, R'` = 3-aminopropyl, 3-chlorpropyl

Đã được điểu chế và khi ngưng tụ với morpholin tạo ra hợp chất có

ích cho việc điều trị bệnh huyết áp thấp !*”

4 Trong công nghiệp nhuộm, phẩm màu và nhiếp ảnh:

Nhiều dẫn xuất của benzothiazole được dùng để sản xuất phẩm màu và

chất nhạy sáng: '*'!

a Giống dẫn xuất thế alkyl ở vị trí a của quinoline,2-methyl benzothiazole

iodoalkylates được dùng để tổng hợp thuốc nhuộm cyanine "! (trong trường

hợp này ta dé cập tới thuốc nhuộm thiocianine) Chất này có thể đóng vai trò

như là một chất nhạy sáng cho huyền phù AgBr trong phim ảnh

Ta có thể lấy một ví dụ đơn giản nhất trong việc tổng hợp thuốc nhuộm

loại này dựa vào tính chất : nguyên tử hydro trong nhóm methyl của

2-Methylbenzothiazole linh động (điều này tương tự như độ linh động của

nguyên tử hydro của nhóm methyl ở vị trí œ hay y trong phân tử quinoline và

pyridine):

oo eee —— -~

| THES =V 8 Trang 19

tect 7,

Parerrngs val luc tt) Hr

Th tO Cl heb eres

Ss VTH: Fran Th, Bink “ Odn Fét

ˆ R R

x ey @ Ñ

Or )~emsseeor—dCÔ[ ~*œ=œ-ch=C }Ô

g8 S s

Trong thuốc nhuộm IV, hai nhóm dimethylamino (R), đóng vai trò của

nhóm tăng màu mang lại sự dich chuyển bước sóng hấp thụ vé vùng sậm

màu hơn so với thuốc nhuộm L Cũng nên lưu ý rằng nếu các nhóm

methyl(R) ở vị trí ortho của các nhóm dimethylamino này thì khả năng liênhợp bị hạn chế (vi phẩn nào đó mất đi tính déng phẳng với hệ liên hợp,

thuốc nhuộm V), sư dịch chuyển đâm mau bị giảm xuống

Trong thuốc nhuộm VI, nhóm o-tert-butyl làm cho nhóm

dimethylamino xoay hoàn toàn ra khỏi mặt phẳng của hệ liên hợp, sự dịch

chuyển sậm màu biến mất hoàn toàn (bước sóng hấp thụ cực đại của thuốc

nhuộm III & VI là gần như nhau)

Tác dụng của nhóm tăng màu có thể bị khử đi nếu như có tác dụng của ion H” vào nguyên tử nitơ (thuốc nhuộm VI).

Trang 20

SVTH: Fran Thi Thuy Bink zs Lun Odin Fét Nghi¢p

2 Thuốc nhuộm sulphur cũng là một trong những dẫn xuất quan trọng của

benzothiazole, chẳng hạn như primuline Đây là phẩm nhuộm cĩ độ bến

mau và khả năng chịu rửa giặt tốt, nĩ cĩ thể bị nung đến 400°C mà khơng bị

phân hủy PÌ Màu của nĩ trải dài trong một khoảng rộng từ vàng đến nâu,

đến đen Nĩ cĩ thể tham gia phản ứng diazo hĩa với phenol hoặc amine để

cho chất mau azo (người ta cịn gọi là chất nhuộm lạnh azoic) Từ chất

nhuộm lạnh này cĩ thể trở lại primuline ban dau bằng cách đun sơi với

— Sau đĩ Aminomercaptan được hỗn hợp với p-toludine trong sự cĩ mặt

của S ở nhiệt độ cao để trở thành một dẫn xuất của benzothiazole :

Am Sa“ ‘4 ©) ©)( `

Ss SH

- 6 một nhiệt độ cao hơn (>100), quá trình được lặp lại, hệ thống vịng

benzothiazole mới lại được thiết lập và cứ tiếp tục như vậy:

lun Sĩc

2 Columbia yellow(d) cũng là một chất nhuộm thuộc loại azo Nĩ được biết

đến với nhiều cái tên như: chloramine yellow, Schultz Nĩ được điểu chế từ

muối kali sulfonate của dehydrothiotoluidine và natrihypochloride

Ò}>Ø—-o©<

Hoặc cĩ thể điều chế (d) bằng cách :

Trang 21

SVTH: Fran Th i Bink “ Luin Odn Cốt 44

lad $s S

“Ô 9 0o.

Hạ€ NO; NO Ầ

a: (= HNO,, lạ, Na;S;) trong dung môi rượu nóng.

b: bột kém trong acid acetic nóng(hoặc p-NO;C;H,„COCI ở 200°C; Sn

được sử dụng như là một men oxy hóa, có khả năng sản sinh ra đặc tính phát

quang của đom đóm.

2 Trong hóa phẩm, các chất màu xanh xyaminbenzothiazole đã được dùng

làm chất tăng độ nhạy quang có ứng dụng trong chụp ảnh màu và chụp ảnh

hồng ngoại f*!

a Chat màu azo;

CE

X HR:hdp phan có chứa vòng benzothiazole

điều chế từ bazơ aminobenzothiazole đã được dùng làm mực in trên giấy ©!

có tính gấn kết tốt trên polyester đã được tổng hợp và nghiên cứu.”!

a Năm 1994, Shoji Masayaki đã ngưng tụ benzothiazole-2-yl-axetonitril với

4-triflourmethylbenzaldehyde tạo được hợp chất :

N

GL )-crem onenC)-cr + OL +——O—~

Ề 5S dn

có tác dụng ting độ nhạy trong chụp ảnh điện tử

Tác gid này cũng đã phát hiện ra hợp chất :

Trang 22

5 Trong các lĩnh vực khác:

Ngoài những ứng dụng trên, benzothiazole còn có một số ứng dụng trong

các lĩnh vực khác:

a Chẳng han, gần đây người ta tìm ra khả năng chống ăn mòn Cu của một số

hợp chất azometin thuộc day 5-Aminobenzothiazole bằng phương pháp thế

điện động và phương pháp tổng trở điện hóa !*“!

Tùy theo nhóm thé X mà khả năng chống ăn mòn Cu của các chất trên

là khác nhau Hiệu quả ức chế ăn mòn tăng theo trật tự: I > II > III > IV Trong đó, 1 là chất ức chế ăn mòn Cu tốt nhất.

a_ Một số dẫn xuất của benzothiazole có khả năng tạo phức màu với kim loại

có thể dùng để xác định, định lượng kim loại Ï', Vi dụ:

-_ Hợp chất chứa vòng benzothiazole và cumarin tạo phức vòng càngvới

kim loại, dùng trong phân tích định lượng và định tính các ion: Zn”,

Pb”*, Ba”", Cd**, Hg”*, La`" trong các đối tượng sinh học hoặc trong

dung dịch nước.

- 4-(6-Brom-2 benzothiazolylazo)pyrogalol cũng được tổng hợp và

nghiên cứu phản ứng tạo màu với Mo.W,Ti

— Một số dẫn xuất của benzothiazole có khả năng tạo phức màu với Cu,

ví đục:

Trang 23

a Hợp chất:

`

R I ,e

Với hàm lượng 10-1000ppm được dùng làm xúc tác trong điện phân nhằm

phủ kín các lỗ xốp khi mạ vàng trên bể mặt Niken

a Phức của Ag với các phối tử hữu cơ như dẫn xuất của benzothiazole:

a Phản ứng thế S;2Ar của Halogen nói chung:

Halogen phân tử là các tác nhân halogen hóa được sử dụng hàng đầu.

Tuy nhiên flour tấn công cả các liên kết C-C và thoái biến hợp chất thơm

Do đó ta không thể điều chế các dẫn xuất flour xác định của các hợp chất

thơm bằng cách flour hóa trực tiếp

Chior, brom và iode phản ứng rất cham trong các dung môi không phân

cực Do tác dụng của một dung môi phân cực mạnh hoặc tác dụng của cái

gọi là "chất truyền halogen” (các acid LIUYT như nhôm chlorrua, sắt (ID)

chlorrua và cả sắt kim loại) mà halogen bị phân cực, nhờ đó mà sự thế ái điện tử trở nên hết sức dé dang:

Ch -Ch 9Cla

Ta có thể khiến cho phản ứng halogen hóa đặc biệt mạnh mẽ, nếu

ngay từ đầu ta sản ra được các cation halogen tương đối tự do Thi du:

Trang 24

SVTH: Dean Thi Thug

Ở các phản ứng chlor hóa với sự có mặt của bạc pechlorate:

GI—0I + AgGiO——> Cl? + Agel cic?

Trong môi trường acid, acid hypohalogenơ cũng cung cấp các cation

halogen:

H

HO-r +See Po em BF + H20

H

Acid hypohalogenơ hình thành do phản ứng giữa halogen và nước Ta

cũng có thể dùng chloramin T (là chất dé lấy đúng liểu lượng cẩn dùng)

trong dung dịch acid làm nguồn cung cấp acid hypochlorrơ:

SOz—NHạ

o%44O)-s0.-f-<1 + HCl + “o0— [OJ HOC! + NaC¡

Né CHạ

Khi ta iode hóa bằng iode nguyên tố, hydroiodur sinh ra có thể có tác

dụng khử hóa lên dẫn xuất iode của các hợp chất thơm Cho thêm các chất

oxy hóa (acid sulfuric đặc, acid nitric) hoặc thủy ngân oxide vào thì sẽ loại trừ được khó khăn đó.

a Phản ứng Brom hóa vào vòng thơm:

Phản ứng Brom hóa là phản ứng dễ thực hiện trong phòng thí nghiệm

nhất Qua thí dụ brom hóa của quy trình thao tác chung dưới đây ta có thể

thấy được khi chọn các diéu kiện halogen hóa ta phải chú đến hoạt độ khác nhau của các hợp chất thơm như thế nào 7h dụ: brom hóa các hợp chất thơm

có khả năng phản ứng cao (các phenol, các phenolate, các amin) phải tiến hành trong dung dịch loăng và ở nhiệt độ thấp, nếu ta muốn thu được các sản

phẩm brom hóa một lần (Trong trường hợp này tiện nhất ta dùng một ludng không khí để thổi brom từ một bình rửa khí vào hỗn hợp phản ứng).

Quy trình thao tác chung cho phản ứng Brom hóa các hợp chất thơm bởi

Brom phân tử:

Để brom hóa 0,5 mole hợp chất thơm ta dùng một bình ba cổ 250ml có

lap máy khuấy, ống sinh hàn hổi lưu, nhiệt kế nhúng được vào hỗn hợp

phản ứng và phểu nhỏ giọt (Hydrobromur thoát ra được dẫn vào nước và rồi

được xử lý lấy acid hydrobromur có điểm sôi cố định)

(Làm khan brom tốt nhất bằng cách lắc với acid sulfuric đậm đặc).

¢ Ở các hợp chất thơm có kha năng phản ứng thấp:

Ta vừa đun nóng vừa khuấy 0,6 mole hợp chất với 4g bột sắt (tốt

nhất là ferrum reductum) lên 100 đến 150" C và ở nhiệt độ đó ta cho

Trang 25