Góp phần tổng hợp một số chất trong dãy thế ester thơm của 2 hyđroxybenzothiazole

Phổ hồng ngoại C/ KẾT LUẬN Quá trình tổng hợp hiệu suất Hướng nghiên cứu D/TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 4 udu udu C8 aghiifs LOI MG ĐẦU - Trong thiên nhiên hợp chất dị vòng giữ chất năng đ

BO GIAO DUC VA BAO TAO TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH

KHOA HOA

mle LUẬN Văy TOT ROMEP

Dé tai:

GOP PHAN TONG HOP MOT S6 CHAT

TRONG DAY THE ESTER THOM CUA

2-HYDROX YBENZOTHIAZOLE

Giáo viên hướng dẫn : HỒ XUÂN ĐẬU Sinh viên thực hiện : TRƯƠNG THỊ ÁNH HÔNG

Niên khóa : 1996-2000

Luda win tht ughiap

Em sin chitn think cam ty và bist on Thy HO XUAN

DAU chi ira tije boning dân và gite do cn ai that gian thee

lận cà loàn thành lhận ván tit nghitye nei

Em tin chin thank cm œ các thby ct by min MLA

HU CO Fnaing DoiHoe Sue Pham da nại khứ, gip do lạo

Con sin cdm an các lẩu có phẳng bi nghitm HDA

HUY CO da gis da von trong quá tui lim thi nghhệm

Em sin cdim on các “ủy Co bho hack trating dạ: lạc se

phen ds tan teak dey áo cà kuyên dại lăn đíc cđÍc em 4 nam ous

Em xin com on thiiy cd phat, bites dat tin tinh chi [do em

Ns aii itm: pe bgn: iba ihe: qitp sla the UOTNG ‘tiene

TRUONG TH] ANH HONG

Trang |

“uâu cầu tất seÁ¿2£

Quá trình tổng hợp hiệu suất

Hướng nghiên cứu

D/TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 2

udu udu C8 aghiifs

LOI MG ĐẦU

- Trong thiên nhiên hợp chất dị vòng giữ chất năng đặt biệt quan trọng

đối với quá trình hoạt động sống của sinh vật vì thế hóa học các hợp chất

dị vòng ngày càng thâm nhập sâu vào đời sống xã hội, đồng thời là đối tượng nghiên cứu đầy tính thuyết phục của con người

- Một trong những loại hợp chất dj vòng có nhiều ứng dụng rộng rãi

trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dược học là benzothiazolc

và các dẫn xuất của nó, cụ thể là trong công nghiệp cao su màu và gần

đây trong nông nghiệp là ngành thuốc trừ sâu và trong được học

- - Nghiên cứu cấu trúc của các dẫn xuất này dựa vào hằng số vật lý, phân tích nguyên tố, quang phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân Do

thời gian có hạn nên em không nghiên cứu td) phan tng Wittig la phan

ứng áp dụng để tổng hợp các dẫn xuất có dang chung là 3-(2-R-vinyl)-2- benzothiazole

- - Vì khả năng có hạn nên để tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót rất mong được sự chỉ bảo của thầy cô và sự góp ý của các bạn

Trang 3

Auda udn tht nghiip

Trang 4

Luda ude tht seÁ¿¿£

I MUC PicH VA ¥ NGHIA CUA VIEC THUC HIEN DE TAI

Benzothiazole va cac dan xuất của nó thuộc loại hợp chất dị vòng Vòng

benzothiazole là một trong những chất quan trọng được nhiều nhà khoa học

nghiên cứu Vòng benzothiazole với 2 dị tố khi liên kết với các nguyên tố khác chúng trở thành các loại thuốc Chúng có nhiều ứng dụng trong công

nghiệp, nông nghiệp, dược học, cụ thể như:

— Trong công nghiệp : 2- mercaptobenzothazole làm chất tăng tốc độ trong lưu hóa cao su, tăng khả năng bảo quản cao su khi lưu hóa, làm chất chống nam

— Trong nông nghiệp : các dẫn xuất của 2-hydroxy benzothiazole 2-Alkyl

benzothiazole diệt và chống phá các loại nấm phá hại hạt giống

— Trong được học : Benzothiazole kết hợp với các nguyên tố khác trở thành

loại thuốc thông dụng như Penicilin là loại thuốc kháng sinh

Bằng nhiều phương pháp khác nhau người ta thấy rằng khi đưa thêm các nhóm thế hoặc kết hợp chúng có tác dụng làm tăng hoạt tính sinh lý và định

hướng đến mục đích có lợi -

« 2 ~ Ankoxi , 2-Ankilhio - 6—- halogen benzothiazole : là một loại

thuốc trị bệnh ngoài da.!!

« 2-Fanoxy- 2-pheniltrio và 2- phenil amino benzothiazole và của

2 —ankil sunfonyl— 6—nitro "!: trị bệnh ngoài da

‹ồ Các dẫn xuất thế ở vị trí thứ 3 của benzothiazolinone!*'”Ì có tác

dụng điều khiển sự phát triển của thực vật

Luda uda Cl aghiop

“ Cac dan xuất của carboxylic acid nhu chlorides, anhydride acid sử dụng

chính nhất, mặc dù các ester và các amino ester đã từng sử dụng :

2,3 - "¬ - R: aklyl, aryl, hydrogen

4 Theo sự tổng hợp của Jacpson, sự kết vòng được thực hiện trong môi trường kiểm loãng !°

OQ =O «Or NHCOR a a

R : alkoxyl, cacboxyl, hydrocacbon

4% Sự đóng vòng sẽ hỏng khi R là NH;ạ vì các thioureas kết vòng nhanh theo

Lukin oda tht ughibp

Ludu van tt nghiéfp

2 CẤU TẠO HOÁ HỌC:!®!

b Vong Benzene :

Do sự cộng hưởng của nhóm S làm tăng hoặt hóa ở vị trí 4 và 6 nên các

vị trí này dễ thực hiện phẩn ứng Sz

Nhưng xét về hiệu ứng cảm thì Nitơ rút electron nén 46 4m dién tăng

hơn Carbon và Sulfur làm cần trở sự hoạt hóa vòng benzen, Chính vì thế mà

ở vòng Ca và Cạ sự cộng hưởng làm tăng mật độ electron nhung C, gan Nitd

nghèo clectron Nên thực nghiệm chứng tỏ Sg ưu đãi nhất ở Cạ

Nitơ còn có một đôi electron không tham gia cộng hưởng nên có tinh

base mạnh như piriđin: có thể tạo muối bậc bốn :

Ox )C—SH + acide ———————* Ox )C—sH

Trang 9

«4x uảx cất nghtifp

Khi đó nhóm thiazole từ tăng hoạt của lưu huỳnh do cộng hưởng +C đã trở thành giảm hoạt vòng benzen do sự hút electron của nitơ bởi -I Do đó phản ứng càng ưu đãi ở vị trí Cạ

Khi thực hiện phản ứng chú ý hạn chế sự tương tác của acid với vòng thiazole Phản ứng phải thực hiện nghiêm ngặt trong điều kiện xúc tác, dung

môi, nhiệt độ, áp suất

Benzothiazole là trường hợp đặc biệt của hệ thống dị vòng Những tính

chất hóa học và hóa lý chứng tỏ vòng thiazole về bản chất không có đặt tính

thơm Thực nghiệm cho biết phản ứng thế electrophin déu xdy ra ở nhân benzen trước hết là ở vị trí thứ 6 'Ì ngay cả 2 phenylbenzothiazole phản ứng cũng Xảy ra ở vị trí thứ 6 của vòng benzcn (5.9)

Trang 10

4x ¿4x tát x24⁄2£

a Phản ứng S_ vao benzothiazole '**!

% Benzothiazole tac dung với acid có tạo muối, các muối này tác dụng với

các amin có thể tạo ra sản phẩm không bền rồi sau đó dimetyl hóa cho sản phẩm bền

Ludn vdn t6t nghlif~e

“ Cac dan xuất kim loại thu được do phản ứng với Sodium amide, pheny]

liium hoặc với cơ manhe :*'!

Trang 12

N

Ill 2- MERCAPTOBENZOTHAZOLE :

2- mercaptobenzothiazole có tên thương mại là Kaptax, Vulkaxit, Thiotax,

là chất bột mịn màu vàng sáng, có vị cay, mùi đặc trưng,

Điểm nóng chảy của 2-mercaptobenzothiazole kỹ thuật là 165°C _ 170C

và của 2-mercaptobenzothiazole tinh khiết là 183C _184° C

Khối lượng phân tử : 167,25

2-mercapto benzothiazole tan trong acetone, ethanol, benzen, chloroform,

acctic acide, nhưng thực tế không tan trong nước

«ồ Tỷ lệ: Anilin: CS;:§ = 1:1,1: 1 : với nhiệt độ lên với 330”

CÐ thì hiệu suất đạt 93,1% 2-mercaptobcnzothiazolc 93,5% nguyên

chat!

Trang 13

Ludn udn C6 nghiifp

% Tổng hợp từ o- aminothiophenol với corbonbisulfide :!'*!

Or P-L + NaHs——> Oe N + NaCl

* Bit 0,0- diaminodiphenylsulfide vdi carbobisulfide :

Ludn vdn tit nghitfs

% Sự nóng chảy của dimetylanilin với sulfide ; |”!

$& Phản ứng cia 0- nitroary! halide với hén hdp NaHS hodc Na2S, va CS; :

theo cách này thì 0- aminothiophenol được sinh ra, có mặt CS; :!””

Ludn udu C6 nghitp

a Các phản ứng thế S- thé :

® Phản ứng alkyl hda :

“ 2-mercaptobenzothiazole phan dng nhanh với nhiều chất xúc tác dé cho

ra các dẫn suất S- thế, alkyl hóa xảy ra có hoặc không có mặt kiểm !*!

OL rl + OL CH,

63% l5%

2-mercaptobenzothiazole rất bển ở nhiệt độ cao đến 220C, khi bị xúc tác

bởi lạ, Br; thì tái sắp xếp đồng phân N-alky!

Khi phản ứng với các alkyli thì 2-alkylmercaptobenzothiazole cho muối 2-

alkylmercaptobenzothiazolium (4) Trong việc hình thành các muối 2-

alkylmercaptobenzothiazolium (4), sự trao đổi alkyl có thể xảy ra nếu nhóm alkyl của tác nhân xúc tác alkyl hóa khác với nhóm aÌkylmercapto Sự trao đổi của các nhóm alkyl này dường như dễ dàng xảy ra với alkyl iodides hơn

vì sự ảnh hưởng chất xúc tác iodine.!-%I

SC];

OT, COC|;

Ol

Trang 16

* 2-mercaptobenzothiazole vdi mot halogen trong dung mé6i trod nhu C,H,

* Phản ứng với formaldchyde hoặc có mặt xúc tác amines, phổ hồng ngoại

thường cho thấy phản ứng xảy ra ở nitrogen:

Ludn udn C6t nghiip~

* Tác dụng của p- dibromomethelbenzen lên 2-mercaptobenzothiazole

hoặc 3-mcthyl 2-benzothiazolinthione tạo thành dẫn xuất p của muối bậc 4 :

$& 2-Hydroxy benzothiazole tổng hợp một cách htuận lợi đo thủy phân acide

của các dẫn xuất 2-alkoxyl đã thu được nhanh chónh do sự đóng vòng của

N-arylthiourethans.®*!

CaH,-(C-NH Hs

Trang 18

«4x uả« tất «o4/¿£

% Bằng phương pháp V.F Kucherov : oxy hóa các sulfide trong acetic acidc :

® Phương pháp có ý nghĩa nhất là oxy hóa 2-mercapto benzothiazole bằng

hydrogen peroxide trong môi trường kiểm Ù3Ì hoặc bằng Kalipcrmanganat

(KMnO,)!'*Ì sẽ xuất hiện muối kali của sulfoacide tương ứng và sau đó

thủy phân trong môi trường acide.!*!

.“đuậx uăs cất seÁ¿¿£

Moment lưỡng cực tính được đối với 2-Hydroxy - benzothiazole là 24D ,

với 2-benzothiazolinone là 3,8D Bằng thực nghiệm nhận được là 3,66D!*'!

điều đó chứng tỏ trong các phản ứng nó tham gia ở dạng cetone ''° Kết quả nhận được phù hợp với các quá trình xảy ra trong các phản ứng alkyl hóa , acyl hóa hoặc hydroxymcthyl hóa Trong tất cả các phản ứng người ta đều thu được dẫn xuất thế ở vị trí số 3 của 2-benzothiazolinone !°%

Bằng thực nghiệm cho thấy khi metyl hóa bằng diazomecthane trong cthcr

đã xuất hiện 3 - methyl 2 - benzothiazolinone cùng với 2-mctoxy-

benzothiazolinone H,Zinner và W.Nimmich Ì*?Ì đã giải thích quá trình phản

Ứng này như sau:

Sản phẩm chủ yếu là 3-metyl 2- benzothiazolnone,

Phản ứng methyl hóa không xảy ra khi đốt nóng dimcthyl sulfate mà thiếu base,

Trang 20

Audn udu tét nghli~e

“% Các phản ứng brome hóa xảy ra nhanh 3 0°C - 3°C trong CHCI và nitrote hóa đều cho ra dẫn xuất ở vị trí thứ 6.!°*!

—OH _HNO, „ H.SO: ¿co

$ 2-benzothiazolc phản ứng với formaldehyde tạo thành 3-Hydroxy- methyl-benzothiazolinone

ÈHon

Đây là chất đầu thuận lợi cho việc điều chế các dẫn xuất tiếp theo như:

- Tác dụng của thionylchloride thu được 3-chloro - methyl 2- benzothiazolinone

„ _ Với acetic alhyderide thu được 3-acetometyl 2-benzothiazolinone Vdi benzoyl chloride thu được 3-benzoyloxymetyl 2-

benzothiazolinone

Tuy nhiên nếu 3-chloromethyl 2-benzothiazolinon tác dụng với 2-

mercaptobenzothiazole sẽ thu được hợp chất sau :

St” „co Trang 2]

Ludn udu C60 ughtife

Điều này chứng tỏ 2-mercaptobenzothiazole bị alkyl hóa ở vị trí thứ 2!'”!

% Khi xử lý 2-mercaptobenzothiazolc với cthyÌene oxidc dư cé mat acetic

acide xảy ra phản ứng N-hydroxyethyl hóa và có sự biến đổi thiono-oxo tạo thành 3-(2hydrozycthy]) 2-benzothiazolinone

oe — oO V

2-benzothiazolinthione (I) thông thường bj alkyl hóa ở nguyên tử lưu

huỳnh, trừ phan tng Mannich'™! | Ethylene oxide dude dùng để thực hiện phản ứng S-hydroxycthyl hóa của (I) trong dioxane

Phản ứng N-hydroxycthyl hóa của 2-benzothiazolithinone (I) bằng

cthylene oxide trong acetic acide kèm theo sự thay thế nguyên tử lưu huỳnh bằng nguyên tử oxi để tạo thành 3-(2-hydroxyethyl ) 2-benzothiazolinone (II) Phản ứng này được thực hiện bằng cách sử dụng lượng dư 10 lần theo

số mole của cthylene oxide trong dung dịch acatic acide ở nhiệt độ phòng trong 24h

Khi rút ngắn thời gian lh và giữ tỷ lệ số mole (1:1) đã xảy ra phản ứng S-hydroxycthyl hóa tạo thành 2-(2-hydroxyethylthio) benzothiazolc (H) mn

đã sử dụng methanol như một dung môi

Để chứng minh cấu trúc của (HI), 2-benzothiazolinonc (VII) được thay

đổi với 2-bromocthylnol có mặt dung dịch NaOH, thu được sản phẩm 21% đồng nhất với hợp chất (111)

Trang 22

«4x uả« tất nghii~p

Trong quá trình chuyển hóa trên , ethylene oxide là chất được dùng để

đồng phân hóa các dẫn xuất lưu huỳnh và nitơ - methyl (IV) (V) Cũng bằng

cách này hợp chất lưu huỳnh -methyl (IV) đã chuyển thành hợp chất (III) với

hiệu suất 29%, Hợp chất (V) tạo thành hợp chất oxo tương ứng hợp chất (VI)

với hiệu suất 88%,

Một mình accuc acide không có tác dụng lên (I),(1V),.(VIII) Điều này

chứng minh khả năng của cthylene oxide thực hiện chức năng như một tác nhân thay thế nguyên tử lưu huỳnh bằng oxi trong dãy benzothiazolithionc Trong các tài liệu không đưa ra cơ chế phản ứng, nhưng ở đây có thể cho rằng acetic acide cũng tham gia vào phản ứng ở giai đoạn đầu để tạo ra 2- benzothiazolinone

Hóa học của benzothiazole đang phát triển rộng rãi, đặc biệt là việc sử

dụng các dẩn xuất của nó trong ngành công nghiệp cao su, công nghiệp nhuộm và trong những năm gần đây cả trong ngành nông nghiệp và dược học

2-Mercaptobenzothiazole được dùng trong ngành cao su vừa có tác dụng

làm tăng tốc độ lưu hóa cao su vừa là chất chống nấm bảo vệ cao su trong

quá trình sản xuất , 2-Mercaptobenzothiazole cũng được làm chất chống nấm

cho các loại dệt bông, vải, sợi

Hợp chất 3-Acctonitrit 2-benzothiazolinonc có tác dụng lên cây họ đậu như làm dày phiến lá, làm hẹp phiến lá, kiểm hãm sự phát triển bể mặt Tuy nhiên nó lại có tác dụng tốt với cây củ cải đường, khi bón với hàm lượng 0),1- (0.2 kg.ha ' sẽ làm tăng hàm lượng đường là 11%

Trang 23

như : alky] thioalkyl ester”Ì „ thioester!”?!, và dithiocarbonat!!

Các hợp chất này có tác dụng làm giảm sự phát triển của đậu, làm ngắn

thân cây, nếu ở nồng độ cao chúng có tác dụng diệt cỏ

Nhóm với nité & mach nhánh như :Amid, hydrazide, imidoestcr, imidoamide, imidoalkhydride và cả các muối bậc 4 cũng có tác dụng lên sự

phát triển của thực vật

R NR’R’: alkyl, alkenyl, alkynyl,

Ludn udu cất nghii~s

Luin udn Cét nghtif~e

Một vài dẫn xuất còn dùng trong y hoc như 5-chioro 3-|4-(2-

acctoxycthyl) I-piperazinylcarbonyl methyl| 2-benzothiazolinone,

AOL CH;-CO-N e=° Ñ-CH;CH-O-C-CHạ

Từ những ứng dụng trên ta thấy rằng benzothiazole và các dẫn xuất của

nó có tầm quan trọng trong đời sống trên mọi lĩnh vực

Trang 26