Bộ Giáo Dục và Đào Tạo: Nghiên Cứu Tổng Hợp và Cấu Tạo Hidrazon Từ 2-MBT

Luận văn tốt nghiệp hóa học nghiên cứu tốt nghiệp hóa học góp phần tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của một số hidrazon đi từ 2 mbt, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất

• Tác giả: Chu Thị Hoàng Mai
• Người hướng dẫn: Th.S - NCS Hồ Xuân Đậu
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp và Cấu Tạo Hidrazon Từ 2-MBT
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2002
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Cấu tạo vòng benzothiazol
• 1.2. Tổng hợp vòng benzothiazol
• 1.3. Các dẫn xuất của benzothiazol và ứng dụng của nó
• 1.3.1. Các dẫn xuất chứa nhóm azometyl của 2-MBT
• 1.4. Tổng hợp 2-mercaptobenzothiazol (2-MBT)
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Tổng hợp các chất
• 2.1.1. Tổng hợp axit (benzothiazol-2-ylthio) axetic
• 2.1.2. Tổng hợp metyl (benzothiazol-2-ylthio) axetat
• 2.1.3. Điều chế (benzothiazol-2-ylthio) axetyl hidrazin
• 2.1.4. Ngưng tụ (benzothiazol-2-ylthio) axetyl hidrazin với benzandehide
• 2.1.5. Ngưng tụ (benzothiazol-2-ylthio) axetyl hidrazin với p-Clobenzandehid
• 2.1.6. Ngưng tụ (benzothiazol-2-ylthio) axetyl hidrazin với fufuran
• 2.1.7. Ngưng tụ (benzothiazol-2-ylthio) axetyl hidrazin với thiofen
• 2.2. Nghiên cứu cấu tạo của các chất
• 2.2.1. Chụp phổ hồng ngoại
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu cấu tạo các chất
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Hidrazon Từ 2 MBT

Nghiên cứu về hidrazon từ 2-MBT (2-mercaptobenzothiazol) đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Hidrazon là hợp chất hữu cơ quan trọng, được hình thành từ phản ứng giữa hidrazin và các andehyde hoặc xeton. Việc tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc của hidrazon từ 2-MBT không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính chất hóa học mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp.

1.1. Định Nghĩa và Tính Chất Của Hidrazon

Hidrazon là hợp chất có nhóm chức azometin, được hình thành từ phản ứng giữa hidrazin và các hợp chất carbonyl. Tính chất hóa học của hidrazon rất đa dạng, bao gồm khả năng kháng khuẩn và kháng nấm, làm cho chúng trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn.

1.2. Ứng Dụng Của Hidrazon Trong Cuộc Sống

Các dẫn xuất của hidrazon có nhiều ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong việc phát triển thuốc kháng sinh. Chúng cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất để tổng hợp các hợp chất phức tạp hơn.

II. Vấn Đề Trong Nghiên Cứu Hidrazon Từ 2 MBT

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc tổng hợp hidrazon từ 2-MBT cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như hiệu suất phản ứng thấp, sự ổn định của sản phẩm và khả năng tái tạo các điều kiện phản ứng là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Thách Thức Trong Quá Trình Tổng Hợp

Quá trình tổng hợp hidrazon từ 2-MBT thường gặp khó khăn trong việc kiểm soát điều kiện phản ứng, dẫn đến hiệu suất không ổn định. Việc tối ưu hóa các yếu tố như nhiệt độ, pH và thời gian phản ứng là rất cần thiết.

2.2. Vấn Đề Về Tính Ổn Định Của Sản Phẩm

Sản phẩm hidrazon có thể không ổn định trong điều kiện môi trường khác nhau, điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của chúng trong thực tế. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để cải thiện tính ổn định của các hợp chất này.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Hidrazon Từ 2 MBT

Có nhiều phương pháp để tổng hợp hidrazon từ 2-MBT. Các phương pháp này bao gồm phản ứng ngưng tụ giữa hidrazin và các andehyde, cũng như các phương pháp hóa học khác. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

3.1. Phản Ứng Ngưng Tụ Giữa Hidrazin và Andehyde

Phản ứng ngưng tụ giữa hidrazin và andehyde là phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp hidrazon. Phương pháp này yêu cầu điều kiện phản ứng cụ thể để đạt được hiệu suất cao.

3.2. Các Phương Pháp Hóa Học Khác

Ngoài phản ứng ngưng tụ, còn có nhiều phương pháp hóa học khác như sử dụng xúc tác hoặc điều chỉnh pH để tối ưu hóa quá trình tổng hợp. Những phương pháp này có thể giúp cải thiện hiệu suất và chất lượng của sản phẩm.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Cấu Tạo Hidrazon Từ 2 MBT

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hidrazon từ 2-MBT có cấu trúc hóa học đặc trưng với nhóm azometin. Việc phân tích phổ hồng ngoại và phổ tử ngoại đã xác nhận sự hiện diện của các nhóm chức quan trọng trong cấu trúc của hidrazon.

4.1. Phân Tích Cấu Trúc Bằng Phổ Hồng Ngoại

Phân tích phổ hồng ngoại cho thấy sự hiện diện của các nhóm chức đặc trưng trong hidrazon. Điều này giúp xác định cấu trúc hóa học của sản phẩm một cách chính xác.

4.2. Kết Quả Từ Phân Tích Phổ Tử Ngoại

Phân tích phổ tử ngoại cũng cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc của hidrazon. Các kết quả này hỗ trợ cho việc hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của hợp chất.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hidrazon Từ 2 MBT

Các sản phẩm hidrazon từ 2-MBT đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y học đến công nghiệp hóa chất. Chúng có khả năng kháng khuẩn và kháng nấm, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các sản phẩm dược phẩm.

5.1. Ứng Dụng Trong Y Học

Các dẫn xuất hidrazon có khả năng kháng khuẩn mạnh, được sử dụng trong việc phát triển thuốc kháng sinh. Chúng có thể giúp điều trị nhiều loại bệnh nhiễm trùng.

5.2. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp Hóa Chất

Trong ngành công nghiệp hóa chất, hidrazon được sử dụng để tổng hợp các hợp chất phức tạp hơn, phục vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau.

VI. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Hidrazon Từ 2 MBT

Nghiên cứu về hidrazon từ 2-MBT đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực hóa học hữu cơ. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn hơn nữa, đặc biệt trong y học và công nghiệp.

6.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu suất tổng hợp và tính ổn định của hidrazon. Điều này sẽ giúp mở rộng ứng dụng của chúng trong thực tế.

6.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Mới

Với những tính chất đặc biệt, hidrazon từ 2-MBT có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mới, từ dược phẩm đến công nghệ sinh học, mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu và phát triển.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn dé tài: Benzothiazol là một trong số những hợp chất dị vòng có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống Dẫn xuất của benzothiazol đã được nghiên cứu rất lâu kể từ cuối thế kỷ 19 ngay sau khi phát hiện những tính chất quan trọng của nó thông qua các công trình nghiên cứu của Hoffman và các đồng sự của ông. Từ đó trở đi benzothiazol được hàng loạt các nhà khoa học lao vào tim ti nghiên cứu hàng loạt các công trình nghiên cứu cho thấy ứng dụng to lớn của các chất đi từ chất đầu là benzothiazol. Các dẫn xuất của nó có vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp như cao su, công nghiệp ảnh màu, trong phức chất, trong nông nghiệp , trong y hoc.

Trong lĩnh vực cao su dẫn xuất của benzothiazol đã được các tác giả dùng làm xúc tác cho quá trình lưu hóa cao su tự nhiên và tổng hợp giúp thu được các sản phẩm cao su có tính đàn hồi tốt hơn. Trong lĩnh vực nông nghiệp một số dẫn xuất của benzothiazol được dùng làm chất điều hòa sinh trưởng thực vật, tăng năng xuất cây trồng. Trong lĩnh vực thuốc thử hữu cơ , do một số dẫn xuất của benzothiazol có khả năng tạo phức màu với kim loại, diéu này giúp cho quá trình phân tích định lượng kim loại đó. Các sản phẩm azometin _CH=N _ hay còn gọi là bazơshiff là những nhóm chức mà khi xuất hiện trong phân tử hợp chất hữu cơ làm cho hợp chất hữu cơ có tác dụng kháng khuẩn , kháng nấm, chống viêm, chữa bệnh thương hàn.

Hidrazon cũng là hợp chất được tạo thành khi cho hidrazin tác dụng với các andehide , xcton, trong công thức cấu tạo của nó cũng có chứa nhóm bazơshiff vì thế chúng có hóa tính sinh học mạnh, một số chất đã được sản xuất và bán trên thị trường như Furaxilin. Từ những vấn để trên em đã chọn để tài tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của một số dẫn xuất hidrazin và hidrazon có chứa vòng benzothiazol. Đây là một để tài đã được nghiên cứu khá nhiều trong những năm gân đây. Vì thế việc làm để tài này của em chủ yếu trên cơ sở học hỏi công tác nghiên cứu khoa học, hơn hết giúp em hiểu rõ hơn vé những lý thuyết mà em đã được học ở trường trong 2 loai phan ứng : este và ngưng tụ.

Nhiệm vụ của dé tài: s* Đi từ chất ban đầu là 2 - MBT sẽ tiến hành tổng hợp một dãy các dẫn xuất ở vị trí thứ 2 của 2 - MBT và cuối cùng sẽ ngưng tụ hidrazit có chứa vòng benzothiazol với một số andehide thơm. Svth Chu Thị Hoàng Mai LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 5 Sản phẩm ngưng tụ sau khi làm tinh khiết sẽ được chụp phổ hồng ngoại, phổ tử ngoại để xác định sự có mặt của các nhóm chức đặc trưng trong các chất tổng hợp. + Thao luận về các kết quả thu được dựa trên nhiệt độ nóng chảy, phổ hổng ngoại, và phổ tử ngoại. Phương pháp nghiên cứu: s* Tra cứu tài liệu % Tiến hành tổng hợp * Chụp phổ hồng ngoại, phổ tử ngoại Svth Chu Thị Hoang Mai LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 6 TỔNG QUAN Svth Chu Thị Hoàng Mai LUẬN VAN TOT N P Trang 7 1.cấu tạo vòng benzothiazol: Vòng benzothiazol S ` N gầm 2 phan: +vòng thiazol, sn \—/ +vòng benzen [.vong thiazol: Nhìn chung , vòng thiazol có những dấu hiệu của một hệ vòng thơm.

Nó có những thuộc tính lý học , hóa học và trong một vài trường hợp có hoạt tính sinh học tương tự pyridine Vòng thiazol thỏa các điểu kiện của 1 hệ vòng thơm. Gồm: +(4n+2 ) trong đó n=l; riêng S đóng góp 2 electron +hệ phẳng , kín. +hé liên hợp. Đồng thời những dữ kiện của cơ học lượng tử cho thấy vòng thiazol có cấu trúc cộng hưởng """! tương tự hệ thống vòng thơm khác.

Trong cấu trúc của nó không còn liên kết đôi hay liên kết đơn thông thường. Các dạng cộng hưởng của thiazol: + + Z^ “> sxw S“ỲN dạng cộng hưởng (1) cho thấy khả năng hoạt động cao đối với những nhóm gắn ở vị trí thứ 2. Và thực nghiệm cũng chứng tỏ khi gắn CH3_ vào vị trí (2) thì chúng dễ dàng tham gia phản ứng andol dưới sự xúc tác của axít và ngưng tụ Svth Chu Thị Hoàng Mai LUẬN VAN TỐT NGHIEP Trang 8 Claisen trong môi trường bazơ tương tự nhóm mêtyl gắn lién với nhóm cacbony!!?! Hình thức cộng hưởng trên còn cho thấy khả năng hoạt động của vị tri thứ 5. Vị trí này dé dàng chịu sự tấn công của các tác nhân electrophil: Br , NO;, HSOy.2 Benzothiazol: Khi gắn vòng benzen vào vòng thiazol thì tạo thành vòng benzothiazol.

Cúc dạng cộng hưởng cho thấy các tác nhân electrophil sẽ ưu tiên tấn công vào vị trí 4 và 6 Sự tính toán bởi cơ học lượng tử cho việc phân bố electron vào cả vòng thiazol và benzothiazol đều đưa ra các dạng cộng hưởng trên và đều được quan sát bởi thực nghiệm. Tuy nhiên các tác nhân electrophil thường ưu tiên tấn công vị trí 6 hơn vị trí 4. Điếu đó được giải thích như sau: +vi trí 4 gần N mà xN > xS +khoang cách từ S đến Cạ > khoảng cách từ N đến Cy Mặc khác do trên N còn có đôi điện tử tự do cho nên nó sẽ thể hiện tính bazơ. Và sẽ dé dàng tạo muối trong môi trường axit mạnh do đó càng làm cho các tác nhân electrophil tấn công ở vị trí 6 hơn.2 Tổng hợp vòng benzothiazol: Có nhiều khuynh hướng tạo hệ thống vòng benzothiazol và sự đóng vòng xảy ra dể dàng với nhiều lọai hợp chất.

Tuy nhiên nhiều phản ứng thì không phố biến mặc dù chúng có thể cho hiệu xuất cao. Ngày càng có nhiều hướng tạo benzothiazol, các phương pháp đóng vòng đó điều dựa trên sự tạo thành một hay hai liên kết còn lại để hoàn thành vòng thiazol Những phương pháp đóng vòng thường gặp: Svth Chu Thị Hoàng Mai LUẬN VĂN TỐT NGHIÊP Trang 9 i (A) OF (B) OO Oot Oia (E) ¡TA (F) Theo kiểu A : Đây là phương pháp sớm nhất và có giá trị nhất trong việc tổng hợp vòng benzohiazol. Thường di từ o_aminothiophenol với một axit hữu cơ , một dẫn xuất của axit hay một andehyde + Benzothiazol được tổng hợp từ o_aminothiophenol và HCHO SH Ss Q NH, + = 3. O2 N c h ế t ừ d ẫ n x u ấ t a x i t c a c b o x y l i c R C O C I +Dẫn xuất của benzothi az ol đư ợc d i é u a n d c h i d e l 3 I 4 l l 5 6 1 7 1 và CL + RCOCI ——> =H on p-R SH § NH, N SH S omOL, — Ob NH 2 N=CHR N Svth Chu Thi Hoang Mai LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 10 SH S ~ NH \ + lu lu ——> C=O NH NH, Ta có thể viết tổng quát như sau: HS R- Ñ S ONO CO -HO o HN H.N B Từ N__phenylthioamid dưới tác dụng của NaOH và xúc tác K;|Fe(CN),] hoặc qua hợp chất Liti theo phương pháp Jacobson"! lì R-C--NH Jes PS; R-C-NH i © [K;Fe(CN),] 5—œ R: gố c hidr ocac bo n" *: "| , dẫ n xu ất ca rbox yl !! !4 2! Mặc khác có thể đi từ dẫn xuất 2__amino của benzothiazoll!*!*! RNCS ArNH, CO.

Ue n pn B s O O S Br i 1. 2 hay C,H,Cl, CH,COOH Ss Hiệu suất của phương pháp Hugerschoff trên cao. Các tác giả !“' đã tổng hợp 2_chlorobenzothiazol từ phenyl isothioxyanate và PCl; eos “> Ol S =C=S N Svth Chu Thi Hoang Mai LUẬN VĂN TỐT NGHIÊP Trang II Ở Việt Nam , tác giả !''Ì đã tổng hợp 2_metylbenzothiazol trên cơ sở phản ứng Jacobson: 3 wc-e¿ NaOH Cx S $ K,[Fe(CN),] N }—CH ú. Các dẫn xuất của benzothiazol và ứng d IL.1 Sự tấn công của các tác nhân electrophil và nucleophil vào vòng benzothiazol tạo ra nhiều dẫn xuất của nó và những dẫn xuất này có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống như trong y dược , phim ảnh , sản xuất cao su, trong phân tích định lượng các kim loại.

Đối với những dẫn xuất có hoạt tính sinh học. Bằng cách theo dõi tác dụng của từng nhóm thế riêng rẻ vào vòng benzothiazol người ta thấy rằng việc dưa thêm các nhóm thế. hoặc khi kết hợp chúng có thể làm tăng hoạt tính sinh học của nó. Trong việc nghiên cứu các hợp chất chống khuẩn nhiều hợp chất bắt đấu từ benzothiazol và 2_mercaptobenzothiazol rồi axyl hóa hay ankyl hóa.

Thực nghiêm cho thấy các hợp chất này có tác dụng chống lại các loại khuẩn như Furasium, osuporiuml”È Các tác giả của |"! đã tổng hợp | số dẫn xuất peptidyl va amino axyl CL )ƑNH-Y-R (I) S N R:Tscyl, HCI Y:L_valin, L_Valin Và các tác giả !'"!4ã tổng hợp ra các chất NH, | Ỷ () khi cho benzothiazol_2_acrylic phan ứng vơi thiourea ta được dẫn xuất của benzothiazol rồi cho dẫn xuất này tiếp tục phan ứng với phenol hay dẫn xuất của phenol ta được hợp chất Svth Chu Thị Hoàng Mai LUẬN VĂN TỐT NGHIÊP Trang 12 S È Ÿ (> =i N=CH-R TM Khi cho benzothiazol tác dụng với 1 số tác nhân Nu và E như: cho 2_metylbenzothiazol tác dụng với andehide, xetone anhideridaxit, phtalimid cho ra vài hợp chất dị vòng O0 Cpe (IV) Các chất (1), (1U), (UD, (IV) đã được kiểm tra hoạt tính sinh học và kết quả cho thấy chúng có tác dụng kháng khuẩn , kháng nấm rất tốt. Bên cạnh tính kháng khuẩn, kháng nấm , những hợp chất bắt đầu từ benzothiazol đặc biệt là các dẩn xuất piperazinebenzothiazol rất hữu ích trong việc điều trị bệnh dị ứng! '”I Những nghiên cứu mới nhất TM cho thấy R1 R7T R8 N R5 en S r R R9 R10 RI, R2: giống nhau hay khác nhau C¡__Cạ: ankyl, alkoxy l3, R4, R6: H; X ;OH; C\__Cg: alkyl, perylocroro alkyl R7,R8RY,RLO: X hay alkyl (C¿_ Cạ) RS: C,__Cg: ankyl, H. Những chất trên được tổng hợp và được thử nghiệm trong việc điều trị các bệnh rối loạn về thần kinh như tâm thần phân liệt, sự rối loạn do sử dụng thuốc an thần, đặc biệt là bệnh Alsheimer, bệnh mất trí nhớ ở người già. Hơn thế nữa, các dẫn xuất chứa Flo của benzothiazol còn có tác dụng kìm hãm sự khử của các andozơ.

Kết quả này đã được các tác giả của công tinh!!! công bố Svth Chu Thị Hoàng Mai LUẬN VA T 2p Trang 13 N acne a (CH,)z—R2 10 Dẫn xuất của benzothiazol có khả năng cho nhóm NO đã được tổng hợp và thử hoạt tính chống tắc nghẽn mạch máu. Một số chất trong dãy trên ở nồng độ nhỏ hơn 1Omol/l dã biểu hiện hoạt tính kìm hãm sự đông kết.