Tổng hợp và cấu trúc của một số Hiđrazit N-thế của 4-Iođothymyloxiaxetohiđrazit với Xeton thơm

Etyl 4-iodothymyloxiaxetat tồn tại ở dạng tinh thể hình kim, màu trắng, nóng chảy ở 58,560,5OC. Hyđrazin phân este tạo thành 4- iodothymyloxiaxetohiđrazit, cho chất này ngưng tụ với các xeron thơm thu được sản phẩm là bốn hiđrazon chưa thấy trong các tài liệu tham khảo. Cấu trúc của các chất đã được xác nhận qua phổ IR và phổ 1H-NMR.

Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Nguyễn Tiến Cơng tác giả TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HIĐRAZIT N-THẾ CỦA 4-IOĐOTHYMYLOXIAXETOHIĐRAZIT VỚI XETON THƠM Nguyễn Tiến Công*, Trần Thị Ngọc Phượng, Kiều Thị Thủy† Mở đầu Thymol hay 2-isopropyl-5-metylphenol phenol có nhiều tinh dầu xạ hương [4] Mặc dù có nhiều nghiên cứu chuyển hóa thymol dẫn xuất axit halogenothimyloxiaxetic quan tâm Sau tổng hợp nghiên cứu tính chất axit 4-iođothymyloxiaxetic dẫn xuất [1], tiếp tục nghiên cứu hiđrazit N-thế axit với xeton (thơm dị vòng thơm) Thực nghiệm 4-Iođothymol tổng hợp từ thymol theo phương pháp mô tả tài liệu [3] Etyl 4-iođothymyloxiaxetat tổng hợp từ 4-iođothymol theo quy trình sau: Cho 174 ml axeton, 17,4 g K2CO3 khan, 24,09 g 4-iodothymol 8,48 ml este etyl cloroaxetat vào bình cầu 250 ml Đun hồi lưu khuấy hỗn hợp phản ứng Sau đó, đổ hỗn hợp phản ứng vào nước đá Sản phẩm tách dạng chất lỏng sánh màu nâu đỏ Chiết lấy sản phẩm dietyl ete Rửa vài lần dung dịch NaCl bão hồ Cơ quay để loại ete, để nguội thời gian, sản phẩm từ dạng sánh dầu màu nâu đỏ chuyển thành dạng rắn màu trắng Lọc sản phẩm, kết tinh lại cacbon tetraclorua Kết thu 10,11 g sản phẩm tinh khiết dạng tinh thể hình kim, màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 58,5 0C – 60,5 0C Hiệu suất 32% 4-Iođothymyloxiaxetohiđrazit (A) tổng hợp từ etyl 4iođothymyloxiaxetat theo phương pháp mô tả tài liệu [1] Tiến hành ngưng tụ (A) với xeton (thơm dị vòng thơm) theo sơ đồ tổng hợp: I I H+ OCH2C NHNH2 + O C (A) * † O Ar (Hr) CH3 _HO OCH2C NHN C Ar(Hr) O CH3 TS – ĐH Sư phạm Tp.HCM SV Khoa Hóa - ĐH Sư phạm Tp.HCM 137 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 18 năm 2009 Ar = 4-bromphenyl (I), 4-metoxyphenyl (II); Hr = 4-pyriđyl (III), 2-thienyl (IV) Cách tiến hành: Hòa tan 0,001mol A 10ml etanol, thêm 0,001mol xeton thơm (dị vòng thơm) 1-2 giọt axit axetic băng đun hồi lưu Sau để nguội, lọc lấy sản phẩm kết tinh lại dung mơi thích hợp đến nhiệt độ nóng chảy ổn định Phổ hồng ngoại (IR) chất đo máy Shimadzu FTIR-8400S theo phương pháp ép viên với KBr Khoa Hóa Trường ĐHSP Tp Hồ Chí Minh Phổ 1H-NMR chất đo máy Bruker Avance 500MHz (dung môi DMSO) Viện Hóa học, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Kết thảo luận So với quy trình tổng hợp este 4-iođothymyloxiaxetat mà tài liệu [1] mơ tả, chúng tơi có số điều chỉnh: tăng thời gian phản ứng từ lên giờ; đồng thời cất loại dung môi este etyl monocloroaxetat dư sau phản ứng điều kiện áp suất giảm (thực nhờ máy cô quay) Nhờ vậy, este tạo thành tinh khiết kết tinh dạng tinh thể màu trắng (theo tài liệu [1], este thu nhờ cất áp suất thấp tồn dạng chất lỏng) Sản phẩm rắn mà chúng tơi thu có phổ hồng ngoại trùng với phổ hồng ngoại este 4iođothymyloxiaxetat mà tài liệu [1] mô tả với pic hấp thụ đặc trưng 1740cm-1 (C=O); 2962, 2926 2870cm-1 (C–H no); 1603, 1555 1489cm-1 (C=C thơm) Cấu trúc sản phẩm lần xác nhận qua phổ 1HNMR nó: phổ sản phẩm nhận từ phản ứng 4-iodothymol este etyl cloroaxetat có tín hiệu  1,15ppm (6H, doublet, (CH 3)2CH-);  1,21ppm (3H, triplet, CH3CH2-);  2,29ppm (3H, singlet, CH 3-Ar);  3,22ppm (1H, multiplet, (CH3)2CH-);  4,16ppm (2H, quartet, CH3CH2-);  4,79ppm (2H, singlet, -OCH2C(O)-);  6,89ppm (1H, singlet, H6);  7,51ppm (1H, singlet, H3) Các tín hiệu singlet 6,89ppm 7,51ppm proton vòng thơm thymol chứng tỏ proton không tương tác spin-spin với nhau, phù hợp với việc iođ gắn vào vị trí số vòng 138 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Nguyễn Tiến Công tác giả Phản ứng este với hiđrazin hiđrat cho sản phẩm hyđrazit với đặc tính (nhiệt độ nóng chảy, tính chất phổ IR) trùng với đặc tính 4iođothymyloxiaxetohiđrazit mà tài liệu [1] mô tả Phản ứng hiđrazit với xeton thơm (dị vòng thơm) không thuận lợi phản ứng hiđrazit với anđehit tương ứng Nguyên nhân nguyên tử cacbon cacbonyl có điện tích dương thấp đồng thời hiệu ứng khơng gian nhóm –CH3 cản trở công nguyên tử nitơ phân tử hiđrazit vào nguyên tử cacbon cacbonyl Chúng sử dụng axit axetic làm xúc tác với mục đích proton hóa nhóm cacbonyl, làm tăng điện tích dương cacbon trung tâm, tạo điều kiện để phản ứng xảy dễ dàng Trên phổ IR sản phẩm hiđrazit N-thế thu xuất pic đặc trưng cho dao động liên kết nhóm chức có phân tử C=O (1682cm1 1706cm-1), C=N C=C thơm (1600cm-1), C-H thơm (30103084cm -1), C-H no (2955cm-1), N-H (31873198cm-1) Như pic đặc trưng cho nhóm C=O phân tử hiđrazit N-thế chuyển vùng tần số cao so với pic hấp thụ nhóm C=O phân tử hiđrazit chưa (xuất 1678cm-1), phù hợp với liên hợp nhóm với hợp phần thơm vừa ghép vào Ngoài ra, phổ hiđrazit pic gần 3314cm -1 (đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm NH2) Kết hợp với tăng mạnh nhiệt độ nóng chảy sản phẩm so với hiđrazit chưa (do tăng khối lượng phân tử sản phẩm), đánh giá sản phẩm ngưng tụ tạo Kết tổng hợp số liệu tiêu biểu phổ hồng ngoại hiđrazon dẫn Bảng Bảng 1: Kết tổng hợp phổ hồng ngoại hiđrazit N-thế I OCH2C NHN C O Ar (Hr) CH3 139 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Hợp chất Ar (Hr) I II 4-BrC6H4 4CH3OC6H4 C5H4N C4H3S III IV Số 18 năm 2009 tnc o ( C) Dung môi kết tinh Hs (%) N-H Phổ IR (, cm-1) CCC=O Hthơm Hno 216 196 dioxan dioxan 56 71 3187 3194 3018 3084 2953 2953 1682 1699 C=C C=N 1607 1610 190 211 etanol dioxan 64 75 3192 3198 3010 - 2959 2955 1701 1706 1591 1596 Trên phổ 1H-NMR hiđrazit N-thế thấy xuất đầy đủ tín hiệu proton phân tử với cường độ tương đối dự kiến Cũng với hiđrazit N-thế tạo 4-iođothimyloxiaxetohiđrazit với anđehit thơm [1], hiđrazit N-thế với xeton thơm (dị vòng thơm) cho hai tín hiệu phổ 1H-NMR Rất hai tín hiệu ứng với hai đồng phân cấu dạng syn-anti tạo thành phân bố nhóm quanh liên kết –C(O)– NH- dãy hiđrzit N-thế mà tổng hợp xác định cấu trúc trước [4] Căn vào đặc điểm tín hiệu (cường độ tương đối, độ chuyển dịch hình dạng tín hiệu có tương tác spin-spin) kết hợp với kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân dãy N-aryliđen-4iođothimyloxiaxetohiđrazit mà tài liệu [1] mô tả, tiến hành quy kết tín hiệu Kết quy kết biểu diễn Bảng Khác biệt rõ phổ 1H-NMR hiđrazit N-thế tạo xeton thơm (dị vòng thơm) so với hiđrazit N-thế tạo anđehit thơm [1] xuất tín hiệu (3H, singlet,  2,232,28ppm) ứng với proton nhóm metyl vị trí số 15 phân tử (xem cách đánh số hình bảng 2) thay cho tín hiệu proton (1H, singlet,  7,658,65ppm) gắn trực tiếp vào vị trí Tín hiệu proton vòng thơm của gốc aryliđen/ hetaryliđen hiđrazit N-thế có khác biệt với tín hiệu proton vòng thơm gốc 4-iođothymyl (đều dạng singlet với cường độ tương đối 1) Tín hiệu proton thơm gốc aryliđen/ hetaryliđen hợp chất I, II III dạng doublet với cường độ tương đối Các tín hiệu proton 140 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Nguyễn Tiến Cơng tác giả vòng thiophen có cường độ tương đối tồn dạng doublet (H16, H18) multiplet (H17) Bảng 2: Tín hiệu phổ 1H-NMR hiđrazon (, ppm J, Hz) CH3 I CH3 Ar(Hr) 20 19 10 CH3 20 20 17 16 17 7,50 (s) 7,52 (s) 3,25 (m); J=6,5 3,26 (m); J=6,5 1,16 (d); J=6,5 4,77 (s) 5,19 (s) 10,52 (s) 10,85 (s) 2,25 (s) 1,17 (d); J=6,5 4,74 (s) 5,17 (s) 10,37 (s) 10,69 (s) 2,23 (s) 7,59 (d); 3J=8,5 7,75 (d); 3J=8,5 17, 19 7,75 (d); 3J=8,5 6,95 (d); 3J=8,5 18 - 3,79 (s) 9, 10 11 13 15 16, 20 6,86 (s) 2,28 (s) 16 17 18 OCH3 7,50 (s) 7,52 (s) 6,86 (s) 6,94 (s) 2,28 (s) 19 18 Br Vị trí 14 15CH3 O 19 18 16 13 11 12 OCH2C NH N C Ar (Hr) N 16 18 S 17 7,51 (s) 7,51 6,89 (s) 6,94 (s) 2,28 (s) 3,25 (m); J=6,5 1,17 (d); J=6,5 4,80 (s) 5,24 (s) 10,66 (s) 11,02 (s) 2,28 (s) 7,74 (d); J=4,5 8,61 (d); J=4,5 - 6,83 6,94 2,28 (s) 3,27 (m), J=7,0 1,17 (d), J=7,0 4,74 (s) 5,09 (s) 10,43 (s) 10,81 (s) 2,28 (s) 7,45 (d), J=2,0 7,09 (m) 7,57 (d), J=4,5 Ảnh hưởng dị tố vòng làm cho số tách spin-spin 3J proton dị vòng ln nhỏ số tách spin-spin 3J proton 141 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 18 năm 2009 vòng benzen Dựa vào đặc tính cấu trúc phân tử thiophen, liên o o kết C16 – C17 (1,42 A ) dài liên kết C17 – C18 (1,37 A ) [5] dự đoán tương tác spin-spin H16 với H17 phải nhỏ tương tác spin-spin H18 với H17 Từ giúp phân biệt hai tín hiệu dạng doublet H16 (J = 2,0Hz) H18 (J = 4,5Hz) vòng thiophen Kết luận Nhờ cải tiến quy trình, chúng tơi tổng hợp este etyl 4iođothymyloxiaxetat dạng rắn (nóng chảy 58,50C – 60,50C) Cấu trúc este xác nhận không phổ IR mà phổ 1H-NMR Đã tổng hợp 04 hiđrazit N-thế 4-iođothymyloxiaxetohiđrazit với xeton thơm (dị vòng thơm), tất chưa thấy nói đến tài liệu tham khảo Cấu trúc hiđrazit N-thế xác nhận qua phổ IR phổ H-NMR TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tiến Cơng, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Thị Hồi Thu (2006), Tổng hợp, phân tích cấu trúc tính chất phổ số N-aryliđen-4iođothimyloxiaxetohiđrazit, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, T.11(3), trang 43-47 [2] Nguyễn Tiến Công, Ngô Đại Quang, Trần Quốc Sơn (2007), Nghiên cứu cấu trúc aryloxiaxetohyđrazit N-thế, Tạp chí Hóa học ứng dụng, No.5(65), trang 46-49 [3] Eiichi Hayashi (1963), 4-Iodothymol, Brit 941,955 (Cl C07c), Nov 20 [4] Nguyễn Thị Tâm (2003), Những tinh dầu lưu hành thị trường, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, trang 138 [5] Nguyễn Minh Thảo (2001), Hóa học hợp chất dị vòng, Nhà xuất Giáo dục, trang 23 142 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Nguyễn Tiến Cơng tác giả Tóm tắt Etyl 4-iodothymyloxiaxetat tồn dạng tinh thể hình kim, màu trắng, nóng chảy 58,560,5OC Hyđrazin phân este tạo thành 4iodothymyloxiaxetohiđrazit, cho chất ngưng tụ với xeron thơm thu sản phẩm bốn hiđrazon chưa thấy tài liệu tham khảo Cấu trúc chất xác nhận qua phổ IR phổ 1H-NMR Abstract Synthesis and structure of some N-substituted hydrazides of 4iodothymyloxyacetohydrazide with aromatic ketones Ethyl 4-iodothymyloxyacetate is found in the form of white needles, melts at 58,50C60,50C Treatment of hydrazine forms ethyl 4- iodothymyloxyacetate with hydrate 4-iodothymyloxyacetohydrazide, which on condensation with various aromatic ketones gives four new hydrazones The structures have been determined by IR and 1H-NMR spectra 143 ... Cấu trúc este xác nhận không phổ IR mà phổ 1H-NMR Đã tổng hợp 04 hiđrazit N-thế 4-iođothymyloxiaxetohiđrazit với xeton thơm (dị vòng thơm) , tất chưa thấy nói đến tài liệu tham khảo Cấu trúc hiđrazit. .. hiđrazit N-thế thấy xuất đầy đủ tín hiệu proton phân tử với cường độ tương đối dự kiến Cũng với hiđrazit N-thế tạo 4-iođothimyloxiaxetohiđrazit với anđehit thơm [1], hiđrazit N-thế với xeton thơm. .. rõ phổ 1H-NMR hiđrazit N-thế tạo xeton thơm (dị vòng thơm) so với hiđrazit N-thế tạo anđehit thơm [1] xuất tín hiệu (3H, singlet,  2,232,28ppm) ứng với proton nhóm metyl vị trí số 15 phân tử