BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP. HO CHÍ MINH KHOA HÓA CBSDGRED KHOA LUAN TOT NGHIEP CU NHAN HOA HOC CHUYEN NGANH: HOA HUU CO _Tên để tai: NGHIÊN CỨU TÓNG HỢP MOT SO DẪN XUAT DỊ VÒNG 1,2,4-TRIAZOLE Người hướng dẫn khoa học: Th.s Nguyễn Tiến Công Người thực hiện: Sinh viên Dinh Thị Xuân Mai Thành phố Hò Chi Minh, tháng 05-2007 ¿H1 LOG CAM OA Hoàn thành khóa luận này, tôi xin chân thành cảm on: e Thạc sĩ Nguyễn Tiến Công - người thầy tận tâm, chu đáo đã hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện dé tài. e Cô Phạm Thị Thảo và thay Nguyễn Thụy Vũ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành quá trình thực nghiệm. ¢ Quý thầy cô Khoa Hóa trường ĐHSP TP.HCM đã tận tình giảng day tôi trong những năm tháng học tập tại trường.
¢ Ba má, các anh chị - những người đã dành cho tôi tắt cả tình yêu thương và sự quan tâm đặc biệt, là chỗ dựa tinh than giúp tôi vượt qua những lúc khó khăn. e Chị An Vân, Kim Anh, Hải Yến va bạn bè thân thiết đã cho tôi những lời khuyên chân thành, luôn động viên và chia sẻ vui buồn cùng tôi. Cảm ơn tat cả mọi người đã luôn bên cạnh tôi,cho tôi niềm tin để di tiếp con đường mà mình đã chọn.HCM, ngày 24/05/2007 Sinh viên Dinh Thị Xuân Mai ˆ— \ =. Tổng hợp dị vòng 1,2,4-triazole.
Tổng hợp các este etyl(1,2,4-triazol-3-ylsunfanyl)axetat. Tổng hop cảc(l,2,4-triazol-3-ylsunfanyl)avetohiẩraait. Tổng hợp các hidrazit N-thé chứa dj vòng I,2,4-triazole. Xác định cẫu trúc và một số tính chất vật [ý.
KET QUA - THẢO LUẬN. 38 HIL1 Tổng hợp các tolyoxiaxetohiẩraziL. Tổng hop các 4-amino-5-tolyloximetyl-1,2,4-triazol-3-thil. Tổng hợp các este etyl [4-amino-5-(o-/m-tolyloximetyl)-1,2,4-triazol-3- co C202/222 ,/ 0/0000 Nưyợựy 2.
Tổng hợp các [4-amino-5-(o-/m-tolyloximetyl-1,2,4-triazol-3- WSuON GV NANHR S262 000g. Tổng hợp các hidrazit N-thé chứa dj vòng 1,2,4-triazole. 47 A AS) |, 61 CR ccŸaŸ7“Ỷsne-=-.- 63 LOG MO DAU Có thé nói những thập ki qua là khoảng thời gian đánh dấu sự phát triển vượt bậc của hóa học các hợp chất dị vòng. Rất nhiều công trình nghiên cứu đã được công bó, thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học.
Nhờ đó mà những đặc tính quý bau của các hợp chat dị vòng được mọi người biết đến và ứng dụng rộng rãi trong đời sông và sản xuất. 1,2,4-triazole là một dị vòng thơm được nhiều tác giả nghiên cứu về mặt lý thuyết và ứng dụng. Nhiều hợp chất chứa dị vòng 1,2,4-ttriazole đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp với các hoạt tính kháng khuẩn, diệt nắm. Trong kỳ thuật, chúng được dùng dé ổn định nhũ tương, làm chất phụ gia làm bền chất dẻo.
Đặc biệt, dẫn xuất 1,2,4-triazole còn có những hoạt tính sinh học như kìm hãm cholinesteraza, cản trở sự nguyên phân của tế bảo. Có thể nói, dj vòng 1,2,4-triazole đã và đang có ý nghĩa quan trọng thực tiễn. Từ những lý do trên, chúng tôi thực hiện dé tài: '` Nghiên cứu và ting hợp một số dẫn xuất dị vòng 1,2,3-triazole”. MỤC TIÊU CỦA ĐÈ TÀI: ¢ Tổng hợp một số hợp chất chứa dj vòng 1,2,4-triazole từ o-crezol và m-crezol, © Bước đầu nghiên cứu một số tính chất vật lý cũng như tính chất phổ của các hợp chất tông hợp được.
e Str dụng phô cộng hưởng từ, ph6 HMBC, HSQC để phân tích và chứng minh vị trí xảy ra sự ngưng tụ tạo hiđrazit N-thé. Với bản thân, dé tải này cóý nghĩa quan trọng vì nó là cơ hội dé phát triển kỳ năng thực nghiệm, nghiên cứu, ứng dụng những kiến thức đã học và cũng 1a sự tong kết qua trình học tập trong suốt bén năm trên giảng đường đại học. PHAN I: TONG QUAN % GIỚI THIEU CHUNG | 2,4 - triazole là một dị vòng thom năm cạnh tạo bởi 2 nguyên tử Cacbon và 3 nguyên tử Nitơ, có thể tồn tại ở hai dạng cấu trúc (1), (2) được gọi tương ứng là 1,2,4- triazole- | #7 và 1 ,2,4-triazole-4H. H H T- » \®) R 2 R X» RÌ +N—SR! rs (1) (2) Nguyên tử H cũng có thé được thay thế bởi các nhóm thé khác dé tạo thành các dang dẫn xuất (3), (4) (với R = ankyl, amin, amino.) “ey “cP (3) (4) Các nghiên cứu vẻ dị vòng này đã có từ gần một thé ki trước, bắt đầu từ công trình nghiên cứu của Bladin- người đã tổng hợp thành công đại diện đầu tiên va đặt tên gọi cho nhóm.
Đến nay đã có trên 20.000 hợp chất loại này được tổng hợp nhưng những ứng dụng thực tế được biết đến từ khoảng 30 năm gần đây. Mặc dù hau hết triazole đều dé điều chế và bảo quản nhưng đo nguồn nguyên liệu ban đầu còn đắt và sản phẩm trung gian rất nhạy phản ứng đã cản trở sự tống hợp va ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Nhờ vào công nghệ tổng hợp được cải tiến mà phạm vi ứng dụng đã mở rộng nhanh chóng trong ba thập kỉ qua. SUTH: Dink Thi Dudu Mai 4 II ĐẶC DIEM CÁU TRÚC LI.I Hình dang và kích thước phân tử 2 1 N—N Theo phép phân tích nhiễu xa tia X, vòng 1,2,4-triazole có cấu tạo phẳng, hình thành liên kết hydro liên phân tir giữa N-1 và N-4.
Đây là một hợp chất có tính thơm bởi các nguyên tử trong dị vòng đều ở trạng thái lai hóa sp” và có 6 electron thỏa mãn quy tắc Hucken (4n+2). Các giá trị liên quan đến kích thước phân tir 1,2,4-triazole được nghiên cứu ở nhiệt độ -160°C và thay đổi không đáng kẻ ở nhiệt độ phòng. LI2 Cc dc tinh ly hoa Triazole tan được trong nước (mặc đù độ tan rất bé) do có thé tham gia tạo liên kết hiđro với các phân tử nước. Tắt cả triazole đều là chất rắn ở nhiệt độ phòng.
Mặc dù 1,2,4-triazole vẻ hình thức thì tương tự pyrazole va imidazole nhưng điểm nóng chảy (121°C) và điểm sôi (260°C) thì giống với imidazole hơn là pyrazole. Tuy nhiên, trong dung dịch không quá đậm đặc, pyrazole giống triazole hơn imidazole. Sự cộng hưởng trong cau trúc của 1,2,4-triazole được biểu diễn như sau: `. ÔÔÔÔÔÔ ÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔ óc cốc.
SOUTH: Dinh 7k| Badu Mai 5 Trên nguyên tir N-2 và N-4 vẫn còn giữ nguyên đôi điện tử tự do, vì vậy chúng quyết định tính bazơ của 1,2,4-triazole (pK,= 2,19). Hằng số axit của 1,2,4-triazole và của các dẫn xuất 1-metyl, 4-metyl của nó được dùng dé tính hằng số cân bằng giữa hai dạng hỗ biến 1H và 4H. Phương pháp CNDO/2 cho kết quả pK, = 2,3 và tính bazơ của hai dạng 1H và 4H là như nhau. Các dit kiện về năng lượng cộng hưởng thực nghiệm được xác định đối với 1,2,4-triazole nằm trong khoảng 83,7-205,9 kJ.mol”, cao hơn pyrazole (112,1-173,6 kJ.moT`) nhưng thấp hơn tetrazole (231,0-264,0 kJ.
L13 — Tính chấtphỗổ Trên phổ tử ngoại, triazole có vân hấp thụ ở gần 210 nm. Nhóm thé aryl gây hiệu ứng thẫm màu biến đổi theo vị trí của nhóm thé theo thứ tự 3 (hoặc 5) >1>4. Điều này có thể giải thích là do 3-aryltriazole hoặc 5-aryltriazole có kiểu cấu trúc không tao ion. Hiệu ứng làm thẫm màu hay làm nhạt màu nhẹ của 3-phenyl-1,2,4-triazole và 3- metyi-5-phenyl-1,2,4-triazole trong môi trường kiềm cũng có thé giải thích tương tự trong khi hiệu ứng mat đi khi N-1 được thế bởi nhóm metyl được giải thích bằng hiệu ứng không gian.
$ Phổ hồng ngoại của các chất chứa dị vòng 1,2,4-triazole được nghiên cứu rất nhiều. Dao động của liên kết C=N thơm có giá trị trong khoảng tần số rất rộng từ 1520 — 1609 cm’, đặc biệt có trường hợp lên tới 1630 em”. Khi liên kết với nhóm thé phenyl hoặc các vòng ngưng tụ, tín hiệu you bị lẫn cùng các tín hiệu vec của vòng thơm. Phổ hồng ngoại của M-acyltriazole cho thấy dao động hóa trị của liên kết C — N ở 1208-1212 cm" và 1245-1266 cm”; dao động C=O ở 1756 cm có khác biệt so với nhóm cacbonyl trong hợp chất Alk— CO, — CONR¿.
SUTH: Dink Thi 2buản Mal - 6 Theo tai liệu [13], phd hồng ngoại của 5-furan-2-yl-4H-I,2,4-triazole-3-thiol cho thay dao động mạnh của các liên kết N - H, C=N lần lượt có giá trị là 3100-3360 cm” và 1600-1650 cm’, Các tác giả Xin-Ping Hui, Lin-Mei-Zhang và cộng sự [17] đã tổng hợp thành công 3-(5-metylisoxazol-3-yl)-4-(p-nitrophenylidenamino)-1,2,4-triazol-5-thion .Phổ hong ngoại của hợp chất này cho thấy xuất hiện các vân trung bình tại 3378 cm” , 1608 cm", 1555 cm” đặc trưng cho dao động hóa trị của N — H, C=N và N=CH. Tương tự, theo [14] phổ hồng ngoại của 4-(4-bromphenyl)-3-(thiophen-2-yl- metyÌ)-l ,2,4-triazolin-5-thion cho thấy liên kết C=N có dao động hóa trị ở 1572 cm” và C— N tại 1413 cm", ‹ % Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các hợp chất 1,2,4-triazole cũng đã được nhiều tác giả nghiên cứu. Do độ âm điện của N lớn hơn C nên độ dịch chuyển hóa học của vòng 1,2,4-triazole cao hon của proton vòng benzen. Khi vòng 1,2,4-triazole có nhóm thé, đặc biệt là những nhóm có hiệu ứng electron mạnh thi giá trị 5 y thay đôi rat nhiễu.
Do sự trao đổi quá nhanh, tín hiệu N — H của triazole nóng chảy được xác định trong khoảng 10,88-1 1,40 ppm, gần với giá trị của imidazole nhưng cao hơn pyrazole. Người ta xác định tỉ lệ 14:4H trong dung dịch metanol xấp xi 1,5 bằng '“NNMR. nhưng tỉ lệ này có thể thay đổi khi thay đổi dung môi. "CNMR và phương pháp tính Huckel không thuận lợi cho việc xác định cân bằng hỗ biến.
1,2,4-triazole và các dẫn xuất 1,2,4-triazole chứa hai nhóm thế như nhau ở vị trí 3 và 5 luôn ton tại ở hai dạng hỗ biến 177 và 4H: CT i gj 3/024: Dink Thi Buda Mat 7 Dựa trên tính toán momen lưỡng cực và nghiên cứu phổ Rơnghen cho thấy dang 1H bền ving hơn. © Với 5-furan-2-yl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol, M. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân xuất hiện tín hiệu proton của NH ở 5,5-5,52 ppm và proton của SH cho tín hiệu ở trường yếu (13,8 ppm). © Theo các tài liệu [1, 12] các tác giả cũng đã chứng minh được sự hỗ biến xảy ra ở các dẫn xuất 4-amino-3-aryl-1,2,4-triazole-5-thion: i’.
Ar vs = ar| \ su NH, H NH, CH, với Ar= i» a oOo” 2 Phổ hồng ngoại của 4-amino-3-[3,5-dimetyl-1-(4-nitropheny!)-1 H-pyrazol-4- yl)] metylen-1,2,4-triazol-5-thiol có vân hấp thụ đặc trưng cho liên kết N - H ( ở vùng 3350-3450 cm”) và C=S (ở 1180 cm”). Phổ PMR cũng xuất hiện tín hiệu rộng của proton nhóm SH tại 10,9-11,1 ppm. Điều này chứng tỏ sự hỗ biến đã xảy ra như trên. Trên phổ hồng ngoại của các 4-amino-3-tolyloximetyl-1,2,4-triazol-5-thion, sự có mặt của các vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N - H ở 3152 và 3150 cm’ , các vân có cường độ khá mạnh ở vùng 1319-1290 cm" của nhóm C=S cùng với những vân hấp thụ cường độ yếu ở vùng tần số 2600-2500 cm" đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm —SH chứng tỏ có hai dạng hỗ biến cùng tổn tại.