BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HO CHÍ MINH cœsøœ›Ecew› KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu cơ TONGHOPYANGHEEN UU CAUTRUC C4 INTRA HO ERORAN C V4 YBENZOQITRLAZOLLOX)ACETAMDDETY BP Người hướng dẫn khoa học: Th.S Hồ Xuân Dau Người thực hiện: Nguyễn Quốc Huy Thành Phố Hồ Chí Minh Ngày 10 Tháng 05 Năm 2010 ,~ ALUM Lời cảm ơn Dau tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thay Hồ Xuân Đậu, người đã hướng dẫn tận tinh, giúp đờ và động viên em rit nhiều trong thời gian thực hiện khóa luận. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy Mai Anh Hùng, quản lý phòng phân tích phd, thầy Nguyễn Thụy Vũ, quan lý phòng hóa hữu cơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình nghiên cửu va các thay cô trong khoa Hóa đã giảng đạy và truyền thụ kiến thức khoa học cho em. Em xin cám ơn anh Tiêu Tuấn Kiệt đã truyền cho em những kinh nghiệm qui giá. Cuỗi cùng tôi xin gửi những lời chúc tốt đẹp nhất đến gia đỉnh, bạn bẻ, những người đã luôn bên cạnh động viên, chia sẻ những khó khăn cũng như niềm vui với tôi.
Hé Chi Minh, ngày 11 tháng 05 năm 2010 Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS.Hỏ Xuân Đậu * À Mở đâu Trong thời gian qua, nghành hóa học nói chung và hóa học các hợp chat dj vòng nói riêng đã có nhiều bước phát triển. Các hợp chất dị vòng đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu khá nhiều và có nhiều ứng dụng trong các hoạt động thực tiễn như trong ngành được phẩm, sản xuất phẩm nhuộm, nông nghiệp, chế biến cao su. Một trong các hợp chất dị vòng và các dẫn xuất của nó đang được nghiên cứu hiện nay là benzothiazole. Thông qua việc tìm hiểu và nghiên cứu, các nha hóa học đã khám phá được những tính chất hóa học cũng như hoạt tính sinh học phong phú của các dẫn xuất benzothiazole.
Dẫn xuất 2-mercaptobenzothiazole được dung làm tăng tốc độ lưu hóa cao su, vừa làm chat chỗng nam bảo vệ cao su trong quá trình sản xuất. 2- mercaptobenzothiazole cũng lam chất chống nắm cho các loại hang đệt như bông „ vải sợi. Sau khi xử lí với 2-mercaptobenzothiazole sẽ chống ẩm ướt, bẻn với nhiệt độ và sự phân hủy của vi khuẩn. Các dẫn xuất thế ở vị trí số 3 của benzothiazole có nhiều hoạt tính sinh học đổi với thực vật, ngoài ra chúng còn được nghiên cứu lam chất điều hòa tăng trưởng ở thực vật, lâm tăng năng suất cây trồng.
Ngoài ra các dẫn xuất thé ở vị trí số 2 còn được dung làm thuốc chữa các bệnh ngoài da. Do sự ứng dung rộng rai trong đời sống ở các dẫn xuất của benzothiazole. Để góp phần thêm vào việc nghiên cứu các dẫn xuất của 2- mercaptobenzothiazole là lí do em chọn dé tài: “Nghiên cứu và tong hợp dẫn xuất 3-(benzo{djthiazol-2- ylthio)propanoic acid và 2-(2-oxobenzo[d]thiazol-3-yljacetamide từ 2- mercaptobenzothiazole” LLL, lL SSS SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang Ì Khoa luận tết nghiệp Người hướng dẫn: ThS.Hồ Xuân Đậu Mục đích của dé tài: * Tổng hợp các dẫn xuất 3-(benzo[d]thiazol-2-ylthio)propanoic acid và 2-(2-oxobenzo[d]thiazol-3-yl)acetamide. Y Nghiên cứu về cấu trúc của các hợp chất dựa vào phổ hồng ngoại (IR), phô cộng hưởng từ (1H-NMR), nhiệt độ nóng chảy.
SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang 2 Khóa luận tết nghiệp Người hướng dẫn: ThS.Hỏ Xuân Đậu Mục lục NÓ ee ee 1 PENT 210 NGON ccc=eễnỏoeeeesdscaceseeeseeoooes==e 5 UGG. > BBGIRO IRR ONS sscsesassssscesccereescussicera sevseieasentanteesai sa cvsseetinscanndesiesssteniassanescil 6 ¡:Ê NHA mu nnannsamanwanag nen. 2-Mercaptobenzothiazole VAY) ieenaenssndiaiaraeeee=s=ee 7 iain -.-: ----- NMUNNnnnyinninifonn ni in iannnnynginiininnnes- 7 li: NGC. l TH gu ga ga ÝÿÝÿÝỹÝÿỷŸynng ằẽỶŸỶẳẰỲỶỲễẳoỶỶT=nỶ==ẳ=-m=== H 32.
Tính chất vậtlý. Kha năng phản ứng.__ ll SPARRO YF COPPER ps ea ee 13 1. Vài nét về tình hình nghiên cứu các dẫn xuất thé ở vị trí số 2 của 2- MBT và các dẫn xuất thé ở vị trí số 3 của 2-HBT. Ung dụng của 2-MBT vả2-HBT.
Trong công nghiệp sản xuất cao SU. Trong lĩnh vực nông nghiép. Trong lĩnh vực xi mạ và sơn phủ. Trong lĩnh vực thuốc thử hữu cơ.
Trong lĩnh vực phẩm màu và nhiếp ảnh.-- 20 PHNHT THỦ NGHỆ N edádruiiieadeeddceeekeŸ›ookee 24 TT, 8G NHƯ GỖ cxccadaaaeoeeeieeoiiceỷeieooese 25 oa | |, ce 26 LOL 7 - TS TT a mae 26 mm an .HHH xe eseeeeeeenvesene 26 "HH ELL ALLL TLL:26 11. Tổng hợp axit 3-(benzothiazol-2-ylthio)propanoic (H¡). Phương trình phản ửng.--22-222222Cc2sec2vzeccvccee 27 OE, aa aT TIS ARTERIES: 27 re 27 ES LE CELLO LAAT LTE:27 11. Tổng hợp 2-hydroxybenzothiazol€.
Phương trình phản ứng.-----o-5Ặ 5 Siseeesereecee28 TURD; EGA Nghi öNAgSnasttilsiboilantaibnii000000304(000.100400/00 600 28 TUG; Ga ty NHÀ dua sa/0022/222222026i060:/(222xo` 28 MEGA. RE GB HH NA gi n6 v66 cei Re SE Ung tịch eo se se hô xo nh 28 H. Tông hợp 2-oxo-3-benzothiazoline acetamide (H).-- 29 H521, Phvomp tint phe tig sci, a 29 TS: HO aia iain iin 29 SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang 3 Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS.Hồ Xuân Đậu 53. Cảnh: ccccccŸacccceeỷsssaansae=ee 29 HA: TNỆ điễ‹eoieaeaiekieesieuoeiaeeooseinooooeend 29 II6.
Thiết bị sử đụng phân tích cấu trúc.-- 22-522 ss5ss55ssccc30 11. Nhiệt độ nóng chảy. Phd cộng hưởng từ hat nhân (`H-NMR). 30 PHAN IIL KÉTQUẢ VÀ THẢO LUẬN.
31 II Cad eens Ota RAE MT cen e eeasensvvninwese excsomeererncneendoni ens sternennions 32 III. Phân tích cấu trúc phân tir 2-MBT. Hnhsh di: ÊÐ án e0 scanned ses seo 41 III. 43 HUẾI, gS] NĂNG 2222026222122 43 I3 Phils teh CRU oi ee 43 PHANIV KET LUẬN VA DE XUÁT.48 TMi hihi Minn KhÃ0 siesta cat ca 53 SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trar4 Khóa luận tết nghiệp Người hướng dẫn: Th§.Hồ Xuân Đậu PHANI : TONG QUAN SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang 5 Khoa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: Th§.Hê Xuân Đậu I.
Benzothiazole Công thức phân tử: C;H,NS Khỏi lượng phân tử: 135 dvC Tên gọi: 1,3-benzothiazole, benzo[d]thiazole I. Cấu tạo Benzothiazole (1,3-benzothiazole) là hợp chất dị vòng chứa 2 dj tố Nitrogen va Sulfur, gồm 2 vòng, benzene và thiazole gan như đồng phẳng. Benzothiazole chứa 10 clectron x do mỗi nguyên tử Carbon và Nitrogen đóng góp | electron x, còn nguyên tử Sulfur ding một cặp clectron tự do tham gia liên hợp tạo nên tính thơm cho vòng benzothiazole phù hợp với qui tắc Huckel (4n+2). Tính chất vật lý e Benzothiazole khó tan trong nước, tan tốt trong rượu, CS; e_ Nhiệt độ nóng chảy: 2°C b.
Khả năng phản ứng Từ công thức cấu tạo của benzothiazole cho thấy hợp chất dj vòng này mang đây đủ tính chất của một hợp chất thơm, nghĩa là benzothiazole sẽ tham gia phan img thé electrophil vao vị trí số 4 và 6. Nhưng thực nghiệm chứng tỏ phản ứng thể electrophil đối với benzothiazole đều xảy ra ở vị trí số 6 của vòng benzothiazole. Ngay trong tổng hợp 2-phenylbenzothiazole, phản ứng thé electrophil vẫn xảy ra ở vị tri số 6 mà không xảy ra ở vị trí số 2 của vòng phenyl mới thế vao [1] Dưới tác dụng của base mạnh, vòng thiazole bị phá vờ. Sự phá vỡ cảng tăng cường khi vòng benzen gắn nhóm thé hút electron.
ON ON ON : § © NH H » +CHO” == ae ah N N , N” "cm, SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang 6 Khóa luận tốt nghiệ Người hướng dẫn: ThS.Hé Xuân Đậu 1. 2-Mercaptobenzothiazole (2-MBT) Công thức phân tử: C;H„NS; Khối lượng phan tử: 167 đvC Tên thương mại: Kaptax, Vukacid, Thiotax. Dermacid, Nodeb 84, USAF 1. Cấu tạo Trong dung địch, 2-MBT tén tại ở dạng cân bằng hỗ biến: CO- — OL Việc phân tích phỏ hồng ngoại (IR), phd cộng hưởng từ (NMR) déu cho thây 2-MBT ở trạng thái rắn tôn tại chủ yếu dưới dạng thione.
Ngoài ra, khi so sánh độ lớn moment lưỡng cực của 2-MBT trong dung dịch 1,4-dioxan cũng như n-hexan thì giống với độ lớn moment lưỡng cực của 2-thioxo-3-methyl-1,3- benzothiazole hon lả (2-methylmercapto)-1.3-benzothiazole [2], và tài liệu nay cũng đã khăng định ở dang thione có tồn tại liên kết hidro liên phân từ. Tinh chất vật lý © 2-MBT dang thé là chất bột mịn, có mau vàng sáng, mùi đặc trưng, nhiệt độ nóng chảy: 165-170°C. © 2-MBT tỉnh khiết có dạng tinh thẻ hình kim. mau trắng có nhiệt độ nóng chảy: 181-183°C, tỉ khối: 1,42.
© 2-MBT tan tốt trong dung môi hữu cơ như acetone, ethanol, methanol, SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang 7 Khóa luận tốt nghiệp Người hướng dẫn: ThS.Hồ Xuân Đậu b. Khả năng phản ứng > Phản ứng oxi hóa ` 2-MBT dé dang cho phản ứng oxi hóa với H;O; trong môi trường kiểm mạnh ở 48 — 52°C [1] S : KOH HCI Š 2 SH——> 2 SOK ——— »=o N aa N N > Phản ứng thé vào vị trí số 2 [23] S FeX, 5 + RX — ar N N | H Phan ứng của 2-MBT với (CH;);SO; trong môi trường kiểm cũng cho 2 dạng đồng phân với tỉ lệ khác nhau, khi đun nóng trên 200°C có mặt Iodine, phản ứng sẽ xảy ra sự chuyển vị nhóm methyl từ vị tri Sulfur sang vị tri Nitrogen [23] Cl S 8 9 CT sm + Cr» S S N NaOH N N 63% 15% bn, CY}~—¬ = OF Ss ` Ss 1, , T°>200°C ì Ì CH, 1. Phương pháp tong hợp 2-Mercaptobenzothiazole lần đầu tiên được A.Hofman tổng hợp vào năm 1887, cũng tir đó các phương pháp tổng hợp 2-mercaptobenzothiazole ngảy cảng phát triển [37]. Một sô phương pháp tông hợp 2-mercaptobenzothiazole: SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang & Khóa luận tốt nghỉ Người hướng dẫn: ThS.Hé Xuân Đậu Bang tác dụng của CS; hay CSC]; vào o-aminothiophenol trong dung môi alcohol hay muối của nó trong dung địch kiềm.
+ CS; — » * HạS NH; N Bang tác dụng của CS; với 0, o'-diaminodiphenolsulfide. CL 1 + 2CS, — Clo * Hs * s os. NM, ## Phương pháp điều chế 2-mercaptobenzothiazole thuận tiện nhất là aniline cho tác dung với CS; va S ở áp suất thắp, nhiệt độ cao.- 280- 290%C ì š 90- 100atm 4 Dé thu được hiệu suất cao nhất, tỉ lệ mol các chất phản ứng là aniline:CS;:S = 1:1,4:1,02. Dun nóng benzothiazole với thiazole va sulfur (tỉ lệmol 1:0,9/ 1:1,3) trong 3h sẽ thu được 2-mercaptobenzothiazole với hiệu suất là 89,3 - 92,3%, CO v == Cư}- Dun nóng chảy N, N'-đimethyaniline với sulfur.
On = OO > N | Cc Hạ Phan ứng giữa o-nitro aryhalide với CS, và NaHS hay Na;S và CS; (x hay Na;S, (x Z x NaHS hay CS; ) SH NO; N SVTH: Nguyễn Quốc Huy Trang 9 Khóa luận tốt nghỉ Người hướng dẫn: ThS.Hé Xuân Đậu 2-Mercaptobenzothiazole điều chế từ ary! isothiocyanate, azo benzene-N- aryl dithiocarbamate phenylthioure và thiocarbanilide-(N,N'-đipheyl thiourea) khi đun nóng sulfur với điều kiện tương tự nhau. Œ2<)- : — C O - Orn —X3>-:Œ‹) 2-Mercaptobenzothiazole được điều chế từ dithiobenzoic acid PhCSSH; 2,2'~đithiobis[benzothiazole] và triphenyl phosphine Ph;P trong benzene là aanoah A | ran Một số amine: PhNH;; PhCH;NH;, n-BuNH;, sec-BuNH; Et;NH; Me- NH-n-Bu, HOCH;CH;NH;, Ngoài ra, 2-benzothiazolyl dithiobenzoate đun hồi lưu với alcohol có thé tạo 2-mercaptobenzothiazole (> i S-c-Pn + ROH ——> Ph-C-OR + i CO xe S R: Me, Et, n-Pr. isoPr; n-Bu, t-bu: Ph, PhCH, Phan ứng của 2-chlorobenzothiozole với acid thiocarboxylic hay acid dithiocarbamic cũng tao ra 2-mercaptobenzothiazole hay dẫn xuất của nó.