Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng

Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu tổng hợp một số phẩm màu azoic và nghiên cứu ứng dụng

Người hướng dẫn : TS.GIANG THỊ SƠN

TS.NGUYỄN NGỌC ANH Nơi thực hiện : BỘ MÔN HOÁ HŨU cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI Thời gian thực hiện : 03 - 05/2004.

HÀ NỘI, THÁNG 5-2004

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Đặt vấn đề .1

Phần 1: Tổng quan 2

1.1 Sơ lược lịch sử nghiên cứu và ứng dụng phẩm màu azoic 2

1.2 Tính chất chung của phẩm màu azoic 4

1.2.1 Tính chất vật l í 4

1.2.2 Tính chất hóa học 6

1.3 Phương pháp tổng hợp các hợp chất azoic 8

1.3.1 Phương pháp chung 8

1.3.2 Phương pháp sử dụng trong thực nghiệm 10

Phần 2: Thực nghiệm và kết q u ả 16

2.1 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 16

2.1.1 Hóa chất, phương tiện 16

2.1.2 Phương pháp thực nghiệm 17

2.2 Kết quả thực nghiêm và nhận xét 19

2.2.1 Tổng hợp hóa học 19

2.2.2 Khảo sát tính chất vật lí và kiểm tra độ tinh khiết 29

2.2.3 Xác định cấu trúc 33

2.2.4 Thăm dò tác dụng sinh học 37

2.3 Nhận xét và bàn luận 41

2.3.1 Tổng hợp hóa học 41

2.3.2 Thử tác dụng sinh học 42

Phần 3: Kết luận và đề xuất 43 Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Hà Nội, ngày 31 tháng 05 năm 2004

Sinh viên: Nguyễn Khánh Dự

ĐẶT VẤN ĐỂ

Trong quá trình phát triển của ngành dược, tổng hợp hoá dược ngày càng khẳng định được vai trò quan trọng của mình Không chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu các hoạt chất làm thuốc trong thiên nhiên, các nhà hoá học đã tổng hợp, bán tổng hợp ra các chất mới xuất phát từ những chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học Những chất mới được tổng hợp ra vẫn giữ được hoạt tính sinh học, đồng thời hạn chế được những tác dụng phụ của các chất ban đầu, được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán; phòng và điều trị bệnh Vì vậy, tổng hợp ra các hoạt chất làm thuốc là vấn đề rất được quan tâm trong thực hành hữu cơ

Phẩm màu azoic là nhóm hợp chất hữu cơ được sử dụng rộng rãi để làm phẩm nhuộm để nhuộm vải, nhuộm cao su, da, giấy Trên thế giới, nghành công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm rất phát triển và sản xuất thuốc nhuộm có cấu trúc azo chiếm khoảng 50% tổng sản lượng thuốc nhuộm hàng năm [ 8 ]

Với mục đích nghiên cứu tổng hợp để sàng lọc những hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học, em thực hiện đề tài nghiên cứu tổng hợp một số phẩni màu azoic và nghiên cứu ứng dụng ", với mục tiêu đề ra là:

1 Tổng hợp một số hợp chất hydroxy azoic và amino azoic

2 Xác định cấu trúc, khảo sát tính chất hoá lý của các chất tổng hợp được

3 Thăm dò tác dụng kháng khuẩn của những chất đó

1

PHẨN 1:TỐNG QUAN

l.l.S ơ lược lịch sử nghiên cứu và ứng dụng phẩm màu azoic [2], [8], [22]:

Các phẩm màu azoic( hợp chất azoic thơm ) là những chất trong phân tử

có chứa nhóm azo (-N=N-) liên kết với hai nhân thơm,chúng có công thức chung là Ar-N=N-Ar\ Các hợp chất azoic này đều có màu rất đậm do chúns

có nhóm mang màu -N=N- liên hợp với hệ thống điện tử 71 của nhân thơm.

Do có nhiều tính chất quí giá như có màu đậm có khả năng nhuộm màu cao được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm có đủ gam màu và

độ bền màu thích hợp nên hợp chất azoic thơm rất được ưa chuộng làm phẩm nhuộm để nhuộm xơ cellulose, len, tơ tằm, một số xơ nhân tạo và tổng hợp, nhuộm cao su, giấy, da, nhựa hóa học, .do đó các hợp chất này còn hay được gọi là phẩm màu azoic

Lịch sử phát triển của phẩm màu azoic gắn liền với lịch sử phát triển của hóa học hữu cơ, hóa học thuốc nhuộm và của nhiều nghành công nghiệp trên thế giới đặc biệt là công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm và công nghiệp dệt

Năm 1858, P.Griess phát hiện ra phản ứng diazo hóa và sau đó đã tổng hợp ra những hợp chất azoic đầu tiên (nâu Bismarck, vàng anilin, crysoidin) Năm 1865, những hợp chất màu đầu tiên trong nhóm azoic đã được công ty Robert Dale và Co de Manchester sản xuất trên quy mô công nghiệp Ngày nay, tầm quan trọng của nhóm thuốc nhuộm azoic ngày càng tăng và chúng chiếm khoảng 50% tổng sản lượng thuốc nhuộm được sản xuất hàng năm trên thế giới[8], [9], [22]

Trong qúa trình nghiên cứu các hợp chất azoic, người ta đã gắn vào phân tử các hợp chất này những nhóm trợ màu mang tính acid hoặc base có khả năng tồn tại dưới dạng phân cực hoặc ion hóa Các nhóm này thường

được gắn ở hai đầu phân tử của thuốc nhuộm để tạo ra qúa trình hút và đẩy

điện tử, kết qủa là điện tích ion hoặc điện tích nhóm phân cực ở một mức độ

2

nào đó phân bố đều khắp hệ thống liên hợp Như vậy màu của chất thu được phụ thuộc rất lớn vào pH môi trường, các chất này được dùng làm chỉ thị pH[10]

Methyl da cam có khoảng chuyển màu ở pH = 3,0 - 4,4

Một số chất màu azoic được dùng làm chỉ thị để định tính, định lượng một số ion, ví dụ: Tropeolin00(diphenylamin-(4-azo-l)-benzen-4-sulfonatkali ) làm chỉ thị xác định Zn2+,Mg2+, cr, ,Methyl da cam(4-dimethylamino-azo-

benzen-4’-sulfonatnatri)Làm chỉ thị xác định Cl2,Br2,Sn(II),Ti(III),Cr(II), , làm thuốc thử để định lượng As(III)(phương pháp thể tích), Br03'(phương pháp so m àu) [7]

Một số chất mầu azoic được dùng làm chất nhuộm mầu tiêu bản trong thực nghiệm kính hiển vi, ví dụ: Sudan, Stilbazo,Xinamic bazơ [7]

Năm 1932, Mietsch và Clarer gắn nhóm - S 02-NH2 vào phẩm nhuộm Crysoidin thu được Protonsil(4-sulfonamido Crysoidin) có mầu đỏ, có tác dụng kháng khuẩn [5]

Từ phát hiện đó, sau một loạt những nghiên cứu tiếp theo người ta đã tìm được Sulfanilamid có tác dụng trên vi khuẩn cả invitro và invivo được ứng dụng vào điều trị nhiễm khuẩn mở đầu cho thời kì sản xuất và sử dụng Sulfamid

1.2.Tính chất chung của phẩm màu azoic [8], [9],[10], [21], [22]:

- Trong phân tử hợp chất azoic không có nhóm hydroxyl(-OH), amino(- NH2) thì hợp chất đó không có khả năng tan trong dung dịch acid, kiềm Nếu trong phân tử hợp chất azoic có nhóm hydroxyl(-OH) hợp chất đó có khả năng tan trong dung dịch kiềm, đặc biệt trong các hợp chất có nhóm hydroxyl ở vị trí para Nếu trong phân tử hợp chất azoic

có nhóm amino(-NH2) hợp chất có khả năng tan trong dung dịch acid.b.Tính mang màu:

Hệ thống mang màu của phẩm màu azoic là một hệ thống nối đôi liên hợp mà trong đó có chứa nhóm azo(-N=N-) Sự tham gia của nhóm azo vào trong hệ thống liên hợp của thuốc nhuộm đã dẫn đến khả năng linh động của mạch điện tử do các nguyên tử Nitơ có những đôi điện tử chưa phân chia đã tham gia vào sự chuyển dịch điện tử của toàn mạch Do đó, các hợp chất azoic thơm đều có màu sâu và gam màu trải rộng, phụ thuộc vào cấu tạo các hợp phần của nó [8]

Điều đặc biệt là màu của các hợp chất azoic thơm phụ thuộc vào pH môi trường Với những hợp chất azoic thơm chứa các nhóm trợ màu có khả năng ion hóa hoặc phân cực mạnh tham gia vào hệ thống điện tử liên hợp của toàn phân tử có bước chuyển màu ở một khoảng pH nhất định, được nhận thấy bằng mắt thường Các hợp chất này hay được sử dụng làm chất chỉ thị pH(Methyl da cam, Methyl đỏ, Tropeolin, )[7]

4

Ví dụ Methyl đỏ (đổi màu ở pH= 4,2- 6,2):

(Môi trường kiềm) (Môi trường acid)c.Tính chất tạo phức với các ion kim loại hóa trị II(Me2+):

Khi trong phân tử hợp chất azoic thơm có chứa các nhóm chức sau đây

ở vị trí ortho so với nhóm azo: -OH,-COOH,-OCH3,-NH2, thì chúng có khả năng tạo phức với ion kim loại hóa trị II như Co2+,Ni2+,Cu2+, [9]

Ví dụ: phức của 2-amino-azo-benzen với Cu2+:

Khi tạo phức với ion kim loại độ bền màu của phẩm nhuộm azo với ánh sáng tăng lên khoảng 2 lần [9]

d Một số azoic đơn giản( như Azobenzen) tồn tại dưới hai dạng đồng phân Syn và Anti, dạng Syn thường không bền thu được khi đồng phân hoá dạng Anti [21]:

Mặt khác, khi hoà tan trong acid mạnh, cấu hình Syn và Anti ở dạng proton kết hợp với acid đó và có hình dạng khác nhau [2 1]:

(AzophenoI)Ar— N=N— — OH -» *~ Ar— NH-N \ c=Q(Quinon hydrazon)

1.2.2.Tính chất hoá học:

Tính chất hoá học của hợp chất azoic thơm bao gồm tính chất của nhóm azo, tính chất của nhân thơm và tính chất của các nhóm chức( đặc biệt là nhóm -O H và nhóm -N H2 có mặt trong phân tử)[22]

a.Tĩnh chất hóa học của nhóm azo:

• Tác dụng của chất khử [8],[9],[21]:

Các chất khử mạnh như Na2Sx; Sn, Zn, Fe trong acid HCL ; SnCL2;(TiCl3+HjSO^^VSC^+HjSO^^Na^C^+NaOH) khử nhóm azo trong phân tử hợpchất azoic thơm thành các amin, phản ứng có dạng tổng quát [22]:

Ar-N=N-Ar' — —► A r-N H -N H -A r'-^— Ar-NH2 + Ar'-NH2

• Tác dụng của các chất oxy hoá [8],[9],[21]:

Với tác dụng của một số tác nhân oxy hoá nhẹ như Hydroperoxyd, acid cromic hợp chất azoic chuyển thành azoxy:

Ar-N=N-Ar'— —*■ Ar-N=N-Ar'

I 0

-Với tác nhân oxy hoá mạnh( như Kali permanganat) có thể phân cắt phân tử tạo thành nitrobenzen:

6

Sử dụng acid nitric đậm đặc phản ứng với hợp chất azoic thơm sẽ xảy

ra phản ứng oxy hoá ở nhóm azo và nitro hoá vào nhân thơm:

Chúng ta hay gặp hai nhóm chức là hydroxyl(-OH) và amino(-NH2), khi

chúng có mặt trong phân tử, hợp chất azoic sẽ có tính chất của phenol hay

amin thơm Đặc biệt khi có mặt nhóm chức -N H 2, hợp chất azoic có thể tiếp

tục bị diazo hoá và ghép đôi tạo nên các sản phẩm Diazo, Triazo, (polyazo):

ứng điều chế từ các dẫn chất này dùng để tổng hợp các hợp chất azoic đối

xứng)

-Khử hoá hợp chất nitro: các hợp chất nitro có thể bị khử tạo thành hợp

chất azoic Tác nhân khử thường dùng là Na hoặc Mg trong alcol hay

Zn+NaOH

2Ar—N 0 2 - ! Ì ỉ L Ar—N =N —Ar -55-* Ar—N=N—-Ar

ò0

-Khử hoá hợp chất azoxy: Phản ứng được thực hiện dễ dàng và cho hiệu

xuất cao với xúc tác của sắt hoặc sắt oxalat, kiềm mạnh Freundler đã cho

hydrazonbenzen tác dụng với azoxy benzen xúc tác kali ethylat trong alcol thì

cũng thu được azo benzen [22]

O0

8

- Khử hoá dẫn chất nitroso: Các hợp chất nitroso thơm có thể bị khử tạo thành các dẫn chất azoic khi tác dụng với các amin bậc một hoặc các aryl hydrazin.

1.3.2.Phương pháp sử dụng trong quá trình thực nghiệm:

*Phương pháp tổng hợp hợp chất azoic đi từ muối diazoni và các hợp

chất thơm có hydro linh động được tiến hành qua hai giai đoạn: diazo hóa

amin thơm bậc nhất và phản ứng kết hợp muối diazoni với hợp chất thơm cố hydro linh động.

Giai đoạn I: Phản ứng diazo hóa amin thơm bậc nhất:

^ Cơ chế phản ứng: Quá trình diazo hóa amin thơm bậc nhất( những amin thơm bậc nhất này gọi là diazo thành phần) bao gồm chuỗi phản ứng: nitroso hóa amin thơm bậc nhất, phản ứng tách proton và phản ứng loại nước[8]:

-Trong môi trường acid Sulfuric đặc:

2H N 02+ H p - 0 = N -N 0 2+ 2H20

Theo hoạt độ ái điện tử của các tác nhân diazo hóa có thể xếp chúng theo thứ tự sau: 0=N + > NO-Br > NO-C1 > N 0 -N 0 2 Như vậy khi tiến hành phản ứng diazo hóa trong môi trường nước thì N203 luôn là một trong những tác nhân nitroso hóa, sự tham gia của các tác nhân khác tùy thuộc vào môi trường phản ứng [8]

► Điều kiện phản ứng [3], [4], [8], [11], [12], [13], [14]:

- Vì acid nitrơ và sản phẩm muối diazoni không bền, chúng dễ bị phânhủy ngay ở nhiệt độ thường, vì thế trước khi tiến hành phản ứng phải làm lạnhbình phản ứng xuống 0°-5° c và duy trì điều kiện này trong suốt quá trình phản ứng

- Dùng dư acid vô cơ để tránh phản ứng phụ do muối diazoni vừa tạo ra phản ứng với amin tự do chưa bị diazo hóa trong khối phản ứng tạo sản phẩm

là hợp chất Ỷriazen ( Ar-N=N-NH-Ar) không màu

- Kết thúc phản ứng diazo hóa cần phải khử hết lượng acid nitrơ còn dư

để tránh phản ứng phụ gây cản trở phản ứng kết hợp azo sau này Các chất khử acid nitrơ dư thường dùng là acid Sulfamic hoặc Urea chúng loại acid nitrơ dư theo các phản ứng sau[8]:

oxy hoá sản phẩm Người ta hay dùng acid sulfuric hoặc acid clohydric ở dạng dung dịch loãng [8], [1 1].

* Những amin hoà tan tốt trong dung dịch acid thì phản ứng tiến hành nhanh, những amin khó hoà tan sẽ phải đun nóng cho tan sau đó làm lạnh

chuyển chúng về dạng huyền phù Những amin thơm này được tiến hành diazo

hoá theo phương pháp thuận [8], tức là nhỏ từ từ dung dịch natri nitrit vào dung dịch hoà tan trên Những amin không có khả năng hoà tan trong dung dịch acid nhưng lại có khả năng hoà tan trong dung dịch kiềm thì phải tiến

hành diazo hoá theo phương pháp nghịch [8], tức là hoà tan amin vào dung dịch kiềm, cho natri nitrit vào trộn đều rồi đổ từ từ vào dung dịch acid

Sản phẩm của phản ứng diazo hoá là cation diazoni tồn tại dưới dạng muối Muối diazoni khan thường dễ gây nổ nên không tách ra khỏi dung dịch

mà sử dụng ngay cho phản ứng kết hợp azo tiếp theo [1],[2],[8],[9],[13],[22]

^ Cấu tạo và sự biến đổi của hợp chất diazo [8]:

• Phản ứng diazo hoá gồm một số giai đoạn tạo ra các dạng cấu dạng của

hợp chất diazo phụ thuộc vào môi trường và bản chất các nhóm thế có trong hợp chất:

12

các cấu dạng của hợp chất diazo thì chỉ có dạng cation diazoni là có hoạt tính tham gia phản ứng thế ái điện tử sau này Khi bị chuyển thành các dạng khác, đặc biệt là dạng anti diazotat hợp chất này sẽ khó tham gia phản ứng ghép đôi azo.

Giai đoạn II: phản ứng kết hợp muối diazoni với nhân thơm có hydro linh động

r Ar-N=NjX + A r'-H -►1 — Ar-N=N-Ar' +H + x—Ar-N+2X' là muối diazoni ở dạng hoạt động trong đó cation Ar-N2+ là tác nhân thế ái điện tử, Ar’-H gọi là azo thành phần [8] Các azo thành phần là những hợp chất thơm có các nguyên tử carbon có mật độ điện tử cao hơn những nguyên tử carbon khác trong phân tử do trong phân tử có chứa các nhóm thế có khả năng cho điện tử như hydroxyl(OH), amino(-NH7) Trong phản ứng kết hợp azo nguyên tử hydro ở vị trí carbon giàu điện tử sẽ bị thay thế bằng cation diazoni Sự thay thế đó xảy ra khác nhau trong các trường hợp

Nhóm amino chỉ có khả năng làm giàu mật độ điện tử cho nhân thơm

khi chúng tồn tại ở dạng tự do (chưa bị ion hoá) Để đảm bảo điều kiện này thì

phản ứng phải được thực hiện trong môi trường acid nhẹ trung tính hoặc kiềm Tuy nhiên, trong phản ứng thế ái điện tử này, tác nhân phản ứng là

cation diazoni lại hoạt động mạnh trong môi trường acid Trong môi trường

kiềm, kiềm yếu một số amin phản ứng với hợp chất diazoni theo một cơ chế

khác, tạo sản phẩm Triazen ngoài mong muốn [3],[4],[8]

[ Ar-×N ]x + H ^-A r' -► Ar-N=N-NH-Ar' + HX

Vì vậy việc lựa chọn khoảng pH thích hợp để tiến hành phản ứng azo

hoá sao cho đạt hiệu quả cao là rất cần thiết Phần lớn các amin thơm tham gia

phản ứng kết hợp azo trong điều kiện acid yếu hoặc trung tính (pH=3,5-=-7)

Trong điều kiện này cation diazoni vẫn tồn tại ở dạng hoạt động mà các amin

thơm thì chưa bị ion hoá [2], [8], [9], [15]

phần được hoà tan trong acid rồi được phối hợp vào dung dịch diazo thành

phần

+ Hợp chất azo thành phần là các phenol:

■Cơ chế phản ứng [8],[14],[16]:

• Điều kiện phản ứng:

Các hợp chất vòng thơm có chứa nhóm hydroxyl có thể tham gia phản

ứng kết hợp azo ở dạng tự do hoặc dạng đã bị ion hoá Tuy nhiên, dạng ion

hoá có hoạt độ cao gấp nhiều lần so với dạng tự do vì anion o có khả năng

cho điện tử vào nhân thơm mạnh hơn nhóm hydroxyl tự do Tuy nhiên hợp

chất diazoni sẽ bị giảm hoạt độ trong môi trường kiềm.Việc lựa chọn điều

kiện phản ứng phải đảm bảo sao cho các chất tham gia phản ứng phải tồn tại ở

dạng hoạt động và tránh các phản ứng phụ xảy ra Phản ứng ghép đôi azo từ

muối diazoni với hợp chất vòng thơm có nhóm hydroxyl thường được tiến

hành trong môi trường trung tính hoặc kiềm nhẹ, pH = 7^-9[8]

-Tiến hành phản ứng theo phương pháp thuận[8]: Phối hợp dung dịch muối diazoni vào dung dịch azo thành phần

+Đối với các azo thành phần là amino phenol:

Trong trường hợp này hợp chất azo thành phần chứa cả hai nhóm cho điện tử là nhóm amino và nhóm hydroxyl sẽ gây nên khả năng cạnh tranh của các vị trí giàu điện tử trên nhân thơm Xét về khả năng cho điện tử ta có thểsắp xếp một thứ tự sau: -OH < -NH2 < -O' [8] Như vậy trong môi trường acidyếu và trung tính thì nhóm amino có xu hướng quyết định vị trí kết hợp Còn trong môi trường kiềm nhóm hdroxyl sẽ quyết định vị trí kết hợp do nó đã bị ion hoá thành dạng -O ’

+ Lý do chọn phương pháp này trong quá trình thực nghiệm:

- Phương pháp đơn giản dễ làm, cho hiệu suất cao

- Sử dụng nguyên liệu thông thường, dễ kiếm

- Phù hợp với điều kiện trang thiết bị, cơ sở vật chất, nguyên vật liệu hiện có

- Sử dụng acid clohydric loãng(4N) trong phản ứng diazo hoá vì acid này sẵn có và không gây các phản ứng phụ như acid sulfuric đặc hay acid nitric

- Sử dụng Urea để loại acid nitrơ dư vì hoá chất này rẻ tiền và dễ kiếm

PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ■ ■

2.1 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1.1 Hoá chất, phương tiện:

• Hoá chất

Các hoá chất sử dụng là loại thông thường p, PA

16

- Các hoá chất khác:

Natrinitrit (NaN02), Urea (H2NCONH2), Natriclorid (NaCl), Natrihydroxyd (NaOH) dung dịch 2N, Hydrocloric acid (HC1) dung dịch 4N, acid acetic băng (CH3COOH)

- Các dung môi:

Chloroform (CHCI3), Methanol (CH3OH), Ethanol (CH3CH2OH), Iso butanol (C4Hi0OH), Dietylether (C4H10O), Xylene (C8H10), Cyclohexanon (C6H10O), Isopropanol (C3H7OH), Aceton (C3H60), Acetat ethyl (C4H80 2), Toluen (C7H8), n-butanol (C4H9OH), n-hexan (C6H 14), Ether dầu hoa, DMF (C3H7NO), nước cất (H20 )

• Phương tiện:

- Dụng cụ: Cốc có mỏ dung tích 100ml, ống đong dung tích lOml, chậu đựng nước đá, đũa thuỷ tinh, phễu lọc Buchner

- Giấy quỳ, giấy chỉ thị KI - tinh bột

- Bản mỏng chạy sắc ký Kieselgel 60 F254 (Merck)

- Máy đo nhiệt độ nóng chảy Gallenkamp

- Phổ tử ngoại ghi trên máy Cary-IE-UV - Visible spectrophotometer varian

- Phổ hồng ngoại ghi trên máy Perkin Elmer

- Phổ khối ghi trên máy HP-5989B-MS

Sử dụng ba hợp chất thơm có hydro linh động là:

P-Naphtol, Resor cin, Anilin

- Dùng Urea để loại hết HONO dư sau phản ứng diazo hoá ở giai đoạn

1 để tránh việc tạo ra các sản phẩm phụ cản trở quá trình phản ứng ghép đôi tạo hợp chất azoic ở giai đoạn 2

18

* Xác định cấu trúc dựa trên kết quả phân tích phổ IR, u v , Mổ.

* Thăm dò tác dụng kháng khuẩn dựa trên phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch theo quy định của DĐVN

2.2 Kết quả thực nghiệm và nhận xét:

2.2.1 Tổng hợp hoá học:

a Tổng hợp /3-Naphtol - azo - p - benzensulfonamid (DI ):

Quá trình tổng hợp gồm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tổng hợp muối diazoni của sulfanilamid

- Phương trình phản ứng:

H2N—0;S—ể H; T ° ĩ H q

\ / 0 - 5 ° C (M = 172,21)

- Tiến hành:

Hoà tan 0,86g (5,0ụ,mol) sulfamilamid trong 5ml dung dịch acid HC14N, làm lạnh dung dịch thu được xuống dưới 5°c trong một chậu nước đá Vừa khuấy vừa nhỏ từ từ dung dịch đã làm lạnh xuống dưới 5°c gồm 0,36g (5,2 I^mol) Natrinitrit hoà tan trong 10ml nước cất vào dung dịch trên đồng

/ N=N C1'+ h 20

thời duy trì điều kiện làm lạnh hỗn hợp phản ứng trong chậu nước đá Sau khi

cho hết dung dịch Natri nitrit, tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp phản ứng 4-5 phút

nữa Kiểm tra lượng acid nitrơ dư bằng chỉ thị KI - tinh bột: chấm một giọt

dung dịch thử lên giấy chỉ thị, giấy hiện màu xanh tím Thêm Urea, vài tinh

thể một lần đồng thời khuấy trộn đều và thử phản ứng của chỉ thị KI - tinh bột

cho đến khi phản ứng của giấy chỉ thị âm tính (giấy chỉ thị không hiện màu

xanh tím), sản phẩm của phản ứng là muối diazoni của Sulfanilamid

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp chất azoic bằng phản ứng ghép đôi muối

diazoni của sulfanimid với (3-Naphtol:

- Phương trình phản ứng:

- Tiến hành:

Hoà tan 0,75 g (5,2|imol) Ị3-naphhtol trong ỈOml dung dịch NaOH 2N

làm lạnh đến dưới 5°c trong chậu nước đá, bỏ thêm một ít nước đá đập nhỏ

vào dung dịch Cho nhanh dung dịch diazo hoá ở trên vào đồng thời khuấy

mạnh, thử pH môi trường bằng giấy quỳ pH phải ở khoảng 7-8 Tiếp tục

khuấy hỗn hợp phản ứng khoảng 10 phút, acid hoá bằng acid HC1 4N đến pH

=3-4 Thêm 2,5g Natri Clorid, để yên cốc phản ứng ở điều kiện lạnh trong

chậu nước đá khoảng 30 phút Lọc hút lấy tủa, rửa tủa nhiều lần bằng nước

lạnh, tinh chế sản phẩm bằng nước Sấy tủa ở 60°c trong 6 giờ

- Kết quả:

• Thu được 0,74 sản phẩm dưới dạng bột màu đỏ thẫm

• Hiệu suất: 39,76% tính theo sulfanilamid

sulfonamid (D2):

20

Quá trình tổng hợp gồm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tổng hợp muối diazoni của sulfathiazol

Sản phẩm của phản ứng là muối diazoni của sulfathiazol

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp chất azoic bằng phản ứng ghép đôi muối diazoni của sulfathiazol với P-Naphtol:

- Phương trình phản ứng:

- Tiến hành:

Hoà tan 0,75g (5,2|umol) Ị3-Naphtol trong 10ml dung dịch NaOH 2N,

làm lạnh đến dưới 5°c trong chậu nước đa, bỏ thêm một ít nước đá đập nhỏ vào dung dịch Cho nhanh dung dịch muối diazoni ở trên vào đồng thời khuấy mạnh, thử pH môi trường bằng giấy quì, pH phải ở khoảng 7-8 Tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng 10 phút nữa Acid hoá bằng acid HC1 4N đến pH = 3-4, thêm 2,5g Natri Clorid, để yên cốc phản ứng trong chậu nước đá khoảng

30 phút Lọc hút lấy tủa, rửa nhiều lần bằng nước lạnh, tinh chế sản phẩm bằng nước, sấy tủa ở 60°c trong 6 giờ

- Kết quả:

• Thu được 1,59 sản phẩm dưới dạng bột màu đỏ thẫm

• Hiệu suất: 70,04% tính theo sulfathiazol

Benzensulnamid (D3):

Quá trình tổng hợp gồm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tổng hợp muối diazoni của sulfamethoxazol:

+ Phương trình phản ứng:

+ Tiến hành:

Trong cốc thuỷ tinh hoà tan l,27g (5|imol) sulfamethoxazol trong 3,5ml dung dịch NaOH 2N, đun nóng nhẹ cho tan Để nguội dung dịch rồi

cho thêm một dung dịch gồm 0,36g (5,2nmol) Natri Nitrit trong 10ml nước

Rót từ từ từng giọt dung dịch thu được vào một cốc thuỷ tinh khác đựng 0,5ml

acid acetic băng pha loãng trong 30ml nước (pH = 4) được làm lạnh trong mộl chậu nước đá, vừa rót vừa khuấy đều đồng thời điều chỉnh sao cho pH môi

trường của phản ứng luôn ở khoảng 4 bằng dung dịch acid HC1 4N Sau khi

cho hết dung dịch vào cốc đựng acid, tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp phản ứng 4-

5 phút nữa Kiểm tra lượng acid nitrơ dư bằng chỉ thị KI-tinh bột: Chấm một giọt dung dịch thử lên giấy chỉ thị, giấy hiện màu xanh tím Thêm Urea, vài tinh thể một lần đồng thời khuấy đều và thử phản ứng của chỉ thị KI-tinh bột cho đến khi phản ứng của giấy chỉ thị âm tính (giấy chri thị không hiện màu xanh tím) Sản phẩm của phản ứng là muối diazoni của Sulfamethoxazol

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp hợp chất azoic bằng phản ứng ghép đôi muối diazoni của Sulfamethoxazol với P-naphtol

- Kết quả:

• Thu được l,73g sản phẩm dưới dạng bột màu đỏ thẫm

• Hiệu suất 76,62% tính theo Sulfamethoxazol

Quá trình tổng hợp qua hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tổng hợp muối diazoni của sulfanilamid:

Phương trình phản ứng và tiến hành tương tự giai đoạn 1 mục 2.2.1 (a)

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp chất azoic từ muối diazoni của sulfanilamid với Resorcin:

- Kết quả:

• Thu được 1,24 g sản phẩm dưới dạng bột màu đỏ cam

• Hiệu suất 84,83% tính theo sulfanilamid

e Tổng hợp 2,4 dihydroxy Benzen - azo - N (thiazol - 2 - yl) - para Benzensulfonamid (D5):

Quá trình tổng hợp tiến hành qua hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Điều chế muối diazoni của Sulfathiazol: Phương trình phản ứng và tiến hành tương tự giai đoạn 1 mục 2.2.1 (b)

24

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp chất azoic từ muối diazoni của sulfathiazol vớiResorcin:

T " sìN - °

- Tiến hành:

Hoà tan 0,57g (5,2|o,mol) Resorcin trong 10ml dung dịch NaOH 2N, làm lạnh đến dưới 5°c trong chậu nước đá, bỏ thêm một ít nước đá đập nhỏ vào dung dịch Cho nhanh dung dịch muối diazoni ở trên vào đồng thời khuấy mạnh, thử pH môi trường bằng giấy quỳ, pH phải ở khoảng 7-8 Tiếp tục khuấy hỗn hợp 10 phút nữa Acid hoá bằng acid HC1 4N đến pH = 3-4, thêm 2,5g Natri Clorid, để yên cốc phản ứng trong chậu nước đá khoảng 30 phút Lọc hút lấy tủa, rửa tủa nhiều lần bằng nước lạnh, kết tinh lại trong nước, sấy tủa ở 60°c trong 6 giờ

- Kết quả:

• Thu được 1,16 g sản phẩm dưới dạng bột màu đỏ cam

• Hiệu suất 61,45% tính theo sulfathiazol

/ Tổng hợp 2,4 dihydroxy Benzen - azo - N (5 ’ Methyl -3 Isoxazolyl) -

para Benzensulfonamid (D6):

Quá trình tổng hợp tiến hành qua hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Điều chế muối diazoni của Sulfamethoxazol: Phương trình phản ứng và tiến hành tương tự giai đoạn 1 mục 2.2.1 (c)

- Phương trình phản ứng:

OH

(M = 37 6 )

- Kết quả:

• Thu được 1,54 g sản phẩm dưới dạng bột màu đỏ cam

• Hiệu suất 82,37% tính theo Sulfamethoxazol

g Tổng hợp p-aminoBenzen-azo-p Benzensulfonamid (D7):

Quá trình tổng hợp gồm hai giai đoạn:

X + Giai đoạn 1: Tổng hợp muối diazoni của Sulfanilamid Phương trình

phản ứng và cách làm tương tự giai đoạn 1 mục 2.2 ỉ (a)

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp chất azoic từ muối diazoni của Sulỉầnilamid với Anilin:

- Phương trình phản ứng:

26

h2n - o 2s N = N cr+H n h 2—

(0-5OQ ( M = 93,13 )

bằng nước lạnh, kết tinh lại trong nước, sấy tủa ở 60°c trong 6 giờ

- Kết quả:

• Thu được 0,9 g sản phẩm dưới dạng bột màu vàng tươi

• Hiệu suất 60,40% tính theo Sulfanilamid

h Tổng hợp p-aminoBenzen-azo-N (thiazol 2-yl)- p benzensulfonamid (D8):

Quá trình tổng hợp tiến hành qua hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Điều chế muối diazoni của Sulfathiazol Phương trình phản ứng và cách làm tương tự giai đoạn 1 mục 2.2.1 (b)

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp chất azoic từ muối diazoni của sulfathiazol với Anilin:

Hoà tan 0,48g (5,2|imol) Anilin trong 0,5ml acid acetic băng, cho nhanh dung dịch này vào dung dịch muối diazoni của sulfathiazol điều chế ở trên, khuấy liên tục, duy trì điều kiện làm lạnh cốc đựng dung dịch phản ứng trong chậu nước đá Dùng dung dịch NaOH2N điều chỉnh từ từ pH hỗn hợp phản ứng lên đến 5-6 tiếp tục khuấy đều hỗn hợp phản ứng trong 10 phút, thêm 2,5g Natri Clorid, để yên 30 phút Lọc hút lấy tủa, rửa tủa nhiều lần bằng nước lạnh, kết tinh lại trong nước, sấy tủa ở 60°c trong 6 giờ.

- Kết quả:

• Thu được 1,06 g sản phẩm ở dạng bột màu vàng tươi

• Hiệu suất 54,55% tính theo sulfathiazol

Benzensulfonamid (D9):

Quá trình tổng hợp qua hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Điều chế muối diazoni của Sulfamethoxazol Phương trình phản ứng và cách làm tương tự giai đoạn 1 mục 2.2.1 (c)

+ Giai đoạn 2: Tổng hợp chất azoic từ muối diazoni của Sulfamethoxazol với Anilin:

- Phương trình phản ứng:

- Tiến hành:

Hoà tan 0,48g (5,2|j.mol) Anilin trong 0,5ml acid acetic băng, cho nhanh dung dịch này vào dung dịch muối diazoni của sulfamethoxazol điều chế ở trên, khuấy liên tục, duy trì điều kiện làm lạnh cốc đựng dung dịch phản ứng trong chậu nước đá Dùng dung dịch NaOH2N điều chỉnh từ từ pH hỗn

28

hợp phản ứng lên đến 5-6 tiếp tục khuấy đều hỗn hợp phản ứng trong 10 phút, thêm 2,5g Natri Clorid, để yên 30 phút Lọc hút lấy tủa, rửa tủa nhiều lần bằng nước lạnh, kết tinh lại trong nước, sấy tủa ở 60°c trong 6 giờ.

- Kết quả:

• Thu được 1,3 g sản phẩm dưới dạng bột màu vàng tươi

• Hiệu suất 68,95% tính theo Sulfamethoxazol

Kết quả tổng hợp các chất được ghi chi tiết ở bảng 2

2.2.2 Khảo sát tính chất vật lý và kiểm tra độ tinh khiết:

a Trạng thái vật lý:

Chín chất tổng hợp được từ DI đến D9 đều ở trạng thái bột rắn, mịn, màu đỏ hoặc vàng, các chất có hợp phần azo là Resorcin và P-Naphtol có màu

đỏ, các chất có hợp phần azo là Anilin có màu vàng Chi tiết được ghi ở bảng

b Khảo sát độ hoà tan:

Đã sơ bộ khảo sát độ hoà tan của các hợp chất tổng hợp được, kết quả trình bày ở bảng 3

- Tan kém trong: n-hexan, ether dầu hoả

- Độ tan trong Diethyl ether, Cyclohexanon tuỳ thuộc vào từng chất.Các hợp chất azoic có hợp phần azo là Resorcin tan tốt hơn trong

dung môi phân cực so với các chất có hợp phần azo là ị3-Naphtol, Anilin

- Không nhận thấy rõ sự khác biệt về độ tan trong dung môi không phân cực giữa các chất có hợp phần azo là |3-Naphtol, Resorcin hay Anilin