LỜI MỞ ĐẦU Trong thiên nhiên, hợp chất dị vòng giử chức năng đặc biệt quan trọng đối với qua trình họat động sống của sinh vật.Vì thế hóa học các hợp chất di 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. Mội trong những loại hợp chất dị vòng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp, nông nghiệp, dược học. Là Benzothiazole và các dẫn xuất của nó.
Cụ thể là trong công nghiệp cao su, công nghiệp màu và gần đây trong nông nghiệp là ngành thuốc trừ sâu và trong dược học. Ap dụng phản ứng Wittig để tổng hợp các dẫn xuất có dạng chung 3-(2-R- vinyl)-2-Benzothiazole. Nghiên cứu cấu trúc các hợp chất này dựa vào hằng số vật lý, phân tích nguyên tố, quang phổ hồng ngoai (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Do thời gian có hạn nên phần thực nghiệm của phản ứng Wittig chưa thực hiện được, ở đây chỉ đi chỉ tiết phần lý thuyết, cơ chế của phản ứng.
Vì khả năng có hạn nên để tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý chân tình của Qúi Thầy Cô cùng Các Bạn. Một lần nữa xin chân thành cám ơn. Trang3 LUAN VẤN TỐTNGHIED CVAD Wé. “^^ A LOO LALO LLL BLL LALLA LALA COLE AA LEO LEM BAAR OMe A.
TONG QUAN LUAN VAN TỐT NGHIỆP CVMD HE .&a Deu ^^^<s se ss=sassssssssnssnsasesanssnstsnssnssssssss na --==- da ° Benzothiazole và các dẫn xuất của nó thuộc loại hợp chất dị vòng. Vòng benzothiazole với hai di tố khi liên kết với các nguyên tố khác nó trở thành các loại thuốc có tác dụng khác nhau như Penicillin một loại thuốc kháng sinh đã được sữ dụng từ năm 1941. Cũng vòng thiazole đó khi liên kết với các nhóm thế khác nó lại tạo ra một Vitamin là thuốc bổ đó là vitamin B,ŸÏ Khi vòng thiazole ngưng tụ với nhân benzene lại xuất hiện những tính chất hóa học rất khác biệt và có nhiều ứng dụng trong mọi ngành của nền kinh tế quốc dân. Ngay những dẫn xuất đơn giãn nhất của benzothiazole cũng có hoạt tính sinh lí cao.
Cụ thể khi sử dụng 2-mercaptobenzothiazole vừa có tác dụng làm tăng tốc độ lưu hóa cao su, vừa là chất chống nấm bảo vệ cao su trong qua trình sản xuất), 2-MBT củng được dùng làm chất chống nấm cho các lọai hàng dệt như: bông,vải sợi .Sau khi được sử lý với 2-MBT sẽ chống được sự phân hủy trong môi trường ẩm ướt, bển với ánh sáng, nhiệt độ và sự phân hủy của vi khẩn. Các dẫn xuất tiếp theo như 2-Hydrazobenzothiazole, 2- Alkylbenzothiazole có tác dụng điệt và chống các loại nấm phá hoại hạt giống. Bằng cách theo dõi tác đụng của các nhóm riêng rẽ của benzothiazole người ta nhận thấy rang khi đưa thêm các nhóm thế hoặc khi kết hợp chúng, có thé làm tăng hoạt tính sinh học hoặc có thể định hướng theo một mục đính mong muốn. Từ nhiều thông tin có thể sấp xếp chúng vào một số nhóm : * Nhóm: 2-alkoxy, 2-alkylthio-6-halogenbenzothiazole“Ì đã được thí nhgiệm như một loại thuốc hóa hoc trị bệnh ngòai da với hoạt tinh cao chống các loại vi khuẩn hại da như Trichophyton , Achoruon và Microsporua.
* Cũng có tác dụng tương tự như trên với các dan xuất 2-phenoxy-, 2- phenylthio-, 2-phenylaminobenzothiazole, 2-alkylsulfonyl-, 2-alkylsulfiny!-6- nitrobenzothiazole và các dan xuất halogen của benzothiazoleTM!, * Những dẫn xuất của benzothiazole có tác dụng điều khiển sự phát triển của thực vật. Điển hình là các dẫn xuất thế ở vị trí thứ 3 của benzothiazolinone (6.8) UAW VAN TỐT NCHIED I a i i CWND Hồ Xvén Dv ` Tả x c=o / N | CH;(CH;)„CN CH;(C H;)nCOOH N “OL _ Hạ—R' ì CH; CN X =H, Halogen R= H, alkyl, halogen, CFs, CN, NO». Tóm lại hợp chất benzothiazole và các dẫn xuất của nó có tác dung rất thiết thực cho con người trên mọi lĩnh vực. Để hiễu rõ khả năng của từng chất và tìm hiểu.
Các phương pháp tổng hợp những chất cùng bộ khung benzothiazole. Để tài muốn đóng góp phan nhỏ vào việc Om hiểu rõ mức độ, khả năng có thể được trong tổng hợp sườn benzothiazole, Với những đồi hỏi thiết thực trong thực tiễn, em nhận thấy việc tìm hiểu, nghiên cứu, tổng hợp một số dẫn xuất của benzothiazole và thực nghiệm ứng dụng nó vào cuộc sống là rất cần thiết nên em chọn để tài này và cũng là bước đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học. PHU PHAP TONG HOP BEN. V XUẤT QUAN TRỌNG Ð NGHIÊN : - R=eex— “owàR a)Bằng phản ứng của o-aminothiophenol với các dẫn xuất của acide: SH SH NH) fe) : NH~=C—R Treng6 LUANVÁA TÓT NCHIEP CWID HE X.8° Bi, ee ee edd eee Các dẫn xuất acide ding để tổng hợp benzothiazole thường nhất là: chloride và alhydride acidef-19.11 b)Bằng phản ứng của o-aminothiophenol với aldehyde : SH SH NH; N=CHR Šya ocide SUR OC! N ì - H jakobson 2-Mercaptobenzothiazole tên thương mại là Kapuax, Vulkaxit, Thiotax,.La chất bột mịn màu vàng sáng, có vị cay , mùi đặt trưng.
*Điểm nóng chảy của 2-MBT kỷ thuật là 165°-170° và của 2-MBT tinh khiết là 180°-184°. *khối lượng phân tử : 167,25. 2-MBT để hòa tan trong acetone, ethanol, benzene, chloroform, acetic acide.Nhưng thực tế không tan trong nước. 2-MBT được diéu chế thuận lợi nhất từ aniline cho tác dụng với CS, và S dưới áp suất và nhiệt độ cao.
NH) Ỹ ch 90-100atm @s Hi CS. - 28030 - 290% y—SH + 2-MBT là chất được sử dụng sớm nhất để làm tăng tốc độ quá trình lưu hóa cao su và lần đầu tiên được điều chế vào năm 1887 do A. LUAN VẤNTOTNGHIEP GVHD HE N&> Diy. g EOE EOE EL OL LLL LL .ưư LOLOL CLL LEDALL 2.
a) Bằng tác dung của CS; vào o-aminothiophenol: (@)§ + CS, —OL y—SH + HS H Ss NH; N b) Bằng tác dụng của NaHS vào 2-chlorobenzothiazole: >>» + NaHS ———* Ol-« + NaCl N N c)Bằng tác dung của CS; với o,o`-diaminophenylsulfide: NH? HạN 0-— Ol S S—=S N d)Phương pháp điều chế 2-MBT thuận lợi nhất là xuất phát từ aniline cho tác dung với CS, và S dưới áp suất và nhiệt độ cao: NH;ạ Ss ; N La§u: Hiệu suất phản ứng cao khi tỷ số mole của các chất phan ứng: Anilin: CS;:S = 1:1,4:1,02. e) Trong thực tế một số lượng lớn 2-MBT được điểu chế bằng cách tỉnh chế 2-MBT kỹ thuật'?!, 3.2- 2-Benzothiazolinone được điểu chế bằng nhiều phương pháp khác nhau V.Kucherov đã đưa ra các phương pháp điều chế nó trong phòng thí nghiệm bằng cánh oxy hóa các sulfid trong acetic acide. Terx8 LUAN VANTOTNGHIEP CVAD. HE A 4s DS: COBO OLE OLE OEE ELL LLL LLL LLL LLL ALAA AL LAA BBL ELL LA LL LLL A LLL EO.
e;COOC;H; OyCSCH;COOH OnCSCH H Foo ÔY 3CSCH«;CH;OH | ‘o>CSCH;COCH; “ Ou N’ Từ quan điểm kỷ thuật có ý nghĩa nhất là oxy hoá 2-MBT bằng hydrogenperoxide trong môi trường kiểm!” hoặc bằng Kalipermanganat'”Ï sẽ xuất hiện muối Kali sulfoacid tương ứng và sau đó thủy phân trong môi trường acide. Đây là dung môi thích hợp nhất. CẤU TẠO HÓA HỌC : 1. Xét vòng thiazole; Ở trạng thái tĩnh theo quy tắc Huckel thì: (4n+2) điện tử œ và p=6=n=l.
LUẬN VAN TỐT NGHIỆP CWMD M4. PAPER ER OLELOOLPEOLLLOCLL LLL LE POPES APOE LODE HOBO Có sự cộng hưởng 2 electron p của nguyên tử S tao thành vòng kin liên hợp A z3 c a CN N N = Thuộc ho AREN Vì vậy tính chất hóa học quyết định chung của vòng là phan ứng thế Sg vào vòng thiazole xẩy ra ở các vị trí 2,4,5 tương tự như thế vào vòng tiophen hay pirol. Benzothiazole: Xét vòng Về trang thái tinh cũng tương tự như thiazole mặc dù lục tử thơm được gia tăng nhưng phản ứng S_ vẫn là chủ yếu. Sp ` về Theo số liệu thực nghiệm mà Gebus cùng déng nghiệp của ông đo được thấy rằng tại vị trí Cạ mật độ electron x là lớn nhất nên phản ứng Sz vào C¿ là ưu đãi nhất.
Mặt khác xét về trung tâm nitơ 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 thể tạo nên muối amoni tương tự piridin điểu này làm cản trở cho phản ứng S_ ở Cạ vì: + Trong phản ứng S_ thường tiến hành trong môi trường lỏng với xúc tác là acide lewis sẽ bị han chế nhiều do sự tạo liên kết giữa xúc tác trung tâm Nj. + Khi N) tao muối làm cho N thiếu hut electron vì vậy khó thực hiện Sy vào Benzothiazole. LUAN VẤN TỐT NCMIED WD CWMS Na8= Dị. Xét các dẫn xuất của Benzothiazole: Trong môi trường kiểm mạnh vòng thiazole bị phá vỡ, sự phá vỡ được tăng cường khi ở nhân benzene có nhóm hút electronf”l, O;N 5e khi đó thi 2-aminobenzothiazole lại có thể tổn tai ở hai dạng tautomer : amino và imino.
C—NH ====> Os C=NH SsX s. Or; w H Sự chuyển dich cân bằng chủ yếu phụ thuộc vào môi trường, thường thì ưu đãi cho dạng amino hơn dạng imino bởi hệ thống thơm không bị phá vỡ. - Còn 2-oxobenzothiazole cũng tổn tại ở hai dạng tautomer: enol và ketone. Sự chuyển dịch vé phía ketone hơn là enol điểu này thực nghiệm chứng minh dựa trên kết quả của sự đo momen lưỡng cực.
- Đối với 2-mercaptobenzothiazole có thể tổn tại ở hai dạng tautomer: thiol và thione. A ; 5 N’ N H Thiol Thione Thang ll LUAN VANTOT NCHIED CVAD WS Xu Dg CPOE LOLOL OOO ORE EE COE OOAOEOBAODOROE EO EEA PMMA OH OE Bằng thực nghiệm đã chứng minh rang nó tổn tại chủ yếu ở dạng thione nhờ liên kết hydrogen yếu giữa nguyên tử hydrogen và nguyên tử lưu huỳnh tạo thành dang dimer. Kết quả này cũng nhận được dựa trên sự đo momen lưỡng cực. Thực nghiệm cho thấy rang khi thực hiện phan ứng S; (chloro hóa,bromo hóa, nitro hóa.) vào Benzothiazole thì chủ yếu xảy ra ở Cạ không thế ở vòng thiazole.
Ngay cả 2-phenylbenzothiazole cũng vẫn xảy ra ở vị trí này mà không xảy ra ở vị trí thứ hai của vòng phenyl mới thế vào. + Cb > "% - HCl t N’ cl S Fe Š Os ớ Ở nhiệt độ cao Benzothiazole dễ dàng bị halogen hóa vào vị trí thứ 2 (bromo hóa ,chloro hóa ở 450°C). Š` Xt S\ feo + Br —a fbr + HBr N 450C N Benzothiazole tác dung với acide có tao muối. +2 LUAN VẤN TỐT NGHIỆP CWWD I4.á4- DB: OOOO OOO LE LL LLL LE LLL LLL LLL BLL LLL LALA LA LMA LLM LLL LLL LALA LO LL s.ct SỐ 7 SỐ C-H +H ——* @,c—H 4 ⁄ ' iH Các muối nay tác dụng với amin có thé tạo ra sản phẩm không bén rồi sau 46 dimer hóa cho sản phẩm bền vững.
Ví dụ: Từ muối 3-methylaminobenzothiazole chỉorua trong ethylamin sẽ tao ra sản phẩm dimer. Dimer Ol - N CH, tu, 2.