LỜI MỞ ĐẦU - Trong thiên nhiên hop chất dị vòng giữ chất năng đặt biệt quan trong 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 tới phản ứng Willig là phản ứng áp dụng để tổng hợp các dẫn xuất có dạng 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 Luda «4x c4 aghitp I. MỤC DICH VÀ Ý NGHĨA CUA VIỆC THỰC HIEN ĐỀ TÀI Benzothiazole và các dẫn 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 di 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 hoc, 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 nấm.
— Trong nông nghiệp : các đẫn 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 ring 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 va của 2 — ankil sunfonyl— 6—nitro Í?Ì: trị bệnh ngoài da.
« Các dẫn xuất thế ở vị trí thứ 3 của benzothiazolinone!*”! có tác dụng diéu khiển sự phát triển của thực vật. c=o =o 7H2(CH2 )nCN 2(CH2 )#COOH X:H, Halogen ,n = 0 - 2 CHAR: R;: pyridiny!] , m=1-2 Trang 5 R: H, alkyl, hal, ankoxy =o Ri: H, a R:: alkyl CH ae ig A Rn. hal, CF; R lu ®;1-3 (CH,)-C—N NH N_OH Tóm lại benzothiazole và các dẫn xuất của no có nhiều ứng dụng rộng rãi, quan trọng trong thực tế. Nhận thấy được lợi ích của chúng và em mong muốn góp một phần nhỏ trong việc nghiên cứu và tổng hợp chúng.
Qua đó em hiểu rõ thêm về hợp chất dị vòng và những ứng dụng của chúng. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên em chỉ tổng hợp 2 - hydroxy - và ester thơm của nó. BENZOTHIAZOLE: 1) Phương pháp điều chế benzothiazole : Xu hướng hình thành hệ thống vòng benzothiazole rất lớn và sự đóng vòng xảy ra nhanh chóng. ®% Một trong những phương pháp có giá trị nhất và có trước nhất để tổng hợp benzothiazole là phan ứng của 6 - aminothiophenol với acid carboxylic hay các dẫn xuất của chúng.!*?*! SH OC; ==—Ô( Oo NH2 hì 4 Trang 6 Auda vie cất % Các dẫn xuất của carboxylic acid như chlorides, anhydride acid sử dung chính nhất, mặc dù các ester và các amino ester đã từng sử dung : =o ~ << —«os 2,3 - ¬.
R : aklyl, aryl, hydrogen 4 Theo sự tổng hợp của Jacpson, sự kết vòng được thực hiện trong môi trường kiểm loãng !°! Oh. = Ol NaOH R : alkoxyl, cacboxyl, hydrocacbon k h i R l à N H ; v ì c á c t h i o u r e a s k ế t v òn g n h a n h th eo 4% Sự đóng vòng sẽ hỏng ho f f,*! %! '! phương p h á p Hug er sc RNCS rNH;: B S — tù “Ni. NHCN CHCh x me ẤT NCS Trang 7 Luda vdn cất ° aN a phương pháp trên 2_ phenyl benzothiazole cũng được tổng gp. CẤU TẠO HOÁ HỌC:!! a.
Vòng Thiazole : _ Ở trạng thái tĩnh theo quy tắc Huckel thì: (4n +2) điện tử x => p = 6=>n=l có sự công hưởng 2 electron p của nguyên tử S tạo thành vòng kín liên hợp : CH cw3 | ee os | Or = thuộc ho AREN CH cH Do đó tính chất hoá học quyết định của vòng là phản ứng thé Se vào vòng thiazole xảy ra ở các vị trí 2,4,5 tượng tự như vào vòng thiaophel hay pirol. Vong Benzene : Do sự cộng hưởng của nhóm S làm tăng hoặt hóa ở vị tri 4 va 6 nên các vị trí này dễ thực hiện phan ứng S; Nhưng xét về hiệu ứng cảm thi Nitơ rút electron nên độ âm điện tăng hơn Carbon va Sulfur làm can trở sự hoạt hóa vòng benzen, Chính vì thế mà ở vòng Cs và Cs sự cộng hưởng làm tăng mật độ electron nhưng C, gần Nitd nghèo electron. Nên thực nghiệm chứng tỏ Sgưu đãi nhất ở Cy Ole + RX stevens [OT )e-em S N Nitơ còn có một đôi electron không tham gia cộng hưởng nên có tính base mạnh như piridin: có thể tạo muối bậc bốn : [ ) )C—sH + acide — (Ô)§ )C—sH S S N N S) @ Trang 9 Audn uả« cất 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 nitd bởi -I. Do đó phản ứng càng ưu đãi ở vị trí Cạ Khi thực hiện phan 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. Vòng benzothiazole : GL Về trạng thái tĩnh tương tự như thiazole mặc dù lục tử thơm được gia tăng nhưng phan ứng S¿; vẫn chủ yếu. Theo số liệu thực nghiệm mà Gebus cùng đồng nghiệp của ông do được tại vị trí Cạ mật độ electron œ là lớn nhất nên phản ứng Sp vào Cy, là ưu đãi nhất, Mat khác xét về trung tâm nitd do còn một cặp electron p tự do không tham gia vào liên hợp vòng thơm nên thể hiện tính base, chính vì vậy nó có thé tao nên muối amoni tương tự piridin điều này làm can trở phan ứng S; ở Ce vì: + Phan ứng Sy thường được tiến hành trong môi trường lỏng với xúc tác acid Lewis sẽ bị hạn chế do sự tạo thành liên kết xúc tác với nitơ. „ Khi nitd tạo muối làm cho nitơ thiếu hụt electron gây can trở cho phản ứng S; vào Benzothiazok.
TÍNH CHẤT HÓA HỌC : Benzothiazole là trường hợp đặc biệt của hệ thống dị vòng. Những tính chất hóa học và hóa lý chứng tỏ vòng thiazole vé bản chất không có đặt tính thơm. Thực nghiệm cho biết phản ứng thế electrophin đều xảy 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 benzen 15. Phản ứng S„ vào benzothiazole '?”! S S N N S S Ví dụ : muối 3-methylbezothiazole clorua trong ethylamin CH, CH, dy, CH, tH, Dimer Trang I] cất uằ«ậx ““đu % Các dan xuất kim loại thu được do phan ứng với Sodium amide, phenyl litium h oặc vớ i c d m a n h e :; P" ! % 2- Mctylbenzothiazole phản ứng dé dàng với ethyl oxalate theo dang dic Claisen.
Khi bị đốt với phthalic alhyderide có mặt ZnCl, cho sản phẩm tương tự với khi phan ứng của 2- Metylpyridin và 2-Metylquinoline. ' Trang 12 N O phthalic a nye ZaCl2, 200 C Il, 2- MERCAPTOBENZOTHAZOLE : 2- mercaptobenzothiazole .cé 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 _ 170°C và của 2-mercaptobenzothiazole tỉnh khiết là 183°C _184°C. Khối lượng phân tử : 167,25 2-mercapto benzothiazole tan trong acetone, ethanol, benzen, chloroform, acetic acide, nhưng thực tế không tan trong nước, 1.
Các phương pháp tổng hợp: 4$ 2-mcrcaptob enzothiazole cố thể tổng hợp thông qua các phương pháp đóng vòng và kết quả khả quan nhất là tổng hợp từ Anilin, cacbonbisulfide và sulfur :! Hạ S "1 a ee )C—SH 200° - 300%C N © Tỷ lệ: Anilin:CS;:S = 1:14 : 1,02 «Ổ Tỷ lỆ: Anilin: CS;:§S = 1:l1,1: | : với nhiệt độ lên với 330)” C thì hiệu suất đạt 93,1% 2-mercaptobenzothiazole 93,5% nguyên chat!!! Trang 13 udu vdn Cất “ Tổng hợp từ o- aminothiophenol với corbonbisulfide:6l Cr = )C—sH + NaC| SH or CSCI, N *% pit 2-chlorobenzothiazole với sodium hay potassium hydrosulfi S S Oe: + NaHS———> Ole + NaCl * Dit 0,0- diaminodiphenylsulfide với carbobisulfide : N>H H, S + CS —~ )C—SH+ HS + S N a ry l d i t h i o c a r b a m a t e s , a ry l i s o t h i o c y a n a t e s , N , N d i p h e n y l Đ i © thioureat Y s N v - ớ i s ul f i d e: ! ' 7 " * ! (C,H,NHC§;) Zn, S S )c—sH S N C,HsNCS S CuH.N HC ~NHC,H =O )C—sH + (@)§ )C—NHC/I, Ss Š N N Trang l4 Muvdn dn cất “ Sự nóng chảy của dimetylanilin với sulfide : |"! S GHIN(CH), —†—Š—>+ @s )C—SH + S Yes! N $ Phản ứng của 0- nitroaryl halide với hỗn hợp NaHS hoặc Na;S, va CS; : theo cách này thì 0- aminothiophenol được sinh ra, có mặt CS; qaI S —n ae NaHS ora os: + J)C—sH 2. Tính chất hóa học : 2-Mercaptobenzothiazole có thể tổn tại đưới hai hình thức đạng thio và thione việc so sánh phổ hổng ngoại và các moment lưỡng cực của 2-mercapto benzothiazole và dẫn xuất 2-metyl- của nó cho thấy rằng trong một số dung môi hữu cơ , hợp chất 2-mercapto- hoàn toàn tổn tại ở dạng thiazolone. '"! Ol Oh | H, thiol thione Chúng bén vững do liên kết hydroxy dưới dạng thiazolone'TM! sS= >z ` aa Trang 15 Audn uăx tét a. Các phan thế S- thế : ® Phản tng alkyl hóa : : % 2-mercaptobenzothiazole phản ứng nhanh với nhiều chất xúc tác để cho ra các dẫn suất S- thế, alkyl hóa xảy ra có hoặc không có mặt kiểm !*"! (CH)SQ, ' Xổ eos “NaOH” Pe-s-cny .