MỞ ĐẦU Benzothiazole và các dẫn xuất của nó thuộc loại hợp chất di vòng hai đị tố Nitơ và lưu huỳnh .Nó có ý nghĩa rất quan trọng trong thực tế nên ngày càng được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực : « _ Trong nghành công nghiệp: 2-Mecaptobenzothiazole(2-MBT) cho đến nay vẫn là chất chủ yếu dùng làm xúc tác xúc tiến quá trình lưu hóa cao su .Các chất màu cation loại xyanin chứa vòng benzothiazole được sử dụng làm chất tăng độ nhạy quang và ứng dụng trong phim ảnh đen trắng, ảnh màu, dùng chụp ảnh trong bóng tối (chụp ảnh hồng ngoại). e Trong nghành y được: Vòng benzothiazole với hai dị tố liên kết với các nguyên tố khác, nó trở thành các loại thuốẻ khác nhau như penicillin-thuốc kháng sinh sử dụng từ năm 1941 ,vitamin BI ,. Một vai dẫn xuất của Benzothiazole thể hiện hoạt tính chống tắc nghẽn mạch máu hay một số dẫn xuất ở vị trí số 2 có tác dụng chữa bệnh tiểu đường ,các hợp chất thuộc dãy 1-( Benzothiazolyl-2)triazol có khả năng chống ung thư. Các dẫn xuất thế ở vị trí số 2 như : 2-alkoxybenzothiazole, 2- alkylthio-6-halogenbenzothiazole,2-phenoxybenzothiazole,2- phenylthio - benzothiazole.
có tác dụng chữa bệnh ngoài da. s® Trong nông nghiệp: Nhiều dẫn xuất thế của Benzothiazole có tác dụng điều hòa sinh trưởng của thực vật như: 4-clo-benzyl-oxycacbonylmetyl-2- benzothiazolon có khả năng diệt có dai,3-axetonitril-2- benzothiazolion làm tăng hàm lượng đường trong cây mía,củ cải đường. SVTH: Vũ Thị Thái Trang I Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Đật Các dẫn xuất thế ở vị trí số 3 của 2-benzothiazolion có chứa lưu hùynh như : 3-ankylthioankyleste-2- benzothiazolion,3-thioeste-2 - benzothiazolion ác dẫn xuất thế ở vị trí số 3 có chứa Nitơ như: amit, các hydrazit, các imidoeste, imidoamid và các muối amoni bậc 4 của 2- benzothiazolion cũng có tác dụng điều khiển sự phát triển của thực vật. Từ những ứng dụng đã nêu trên chúng tôi nhận thấy việc tổng hợp và nghiên cứu tính chất và khả năng ứng dụng một số dẫn xuất của benzothiazole là rất cẩn thiết nên chúng tôi chọn để tài “tổng hợp và nghiên cứu tính chất một số dẫn xuất của 2-mecaptobenzothiazole”.
SVTH: Vũ Thị Thái Trang 2 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Dat puint. TONG QUAN SVTH: Vũ Thi Thái Trang 3 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay Hồ Xuân Dau TINH HINH NGHIEN CUU DỊ VÒNG I.3- BENZOTHIAZOLE TRONG NHỮNG NAM GẦN ĐÂY. Dị vòng benzothiazole gồm có 3 đồng phân S, aN, S2 s2 os: 3 = 3 ne 3 (A) (B) (C) 1,2 - Benzothiazole 2,1 - Benzothiazole 1,3 - Benzothiazole Hai đồng phan (A) và (B) có thể gọi là benzisothiazole nên để đơn giản ta có thể gọi đồng phân (C) là benzothiazole. Trong để tài nghiên cứu này chúng tôi cũng chỉ xét về benzothiazole và các dẫn xuất của nó.
ILI Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất.1 Benzothiazol và các dẫn xuất. Cấu trúc và tính chất. Benzothiazol: CTPT: C;HsNS KLPT: 135,19 đvc CTCT: ob Ta thấy, trong vòng benzothiazol có 10 ex trong đó có một cặp của Š là cặp electron chưa liên kết, 10 ex này thỏa mãn quy tắc HUCKEN 4n +2 =l10 n=2 nên nó có đặc tính thơm. Thực nghiệm cho biết phản ứng thế electrophin (Sg) đều xảy ra ở vị trí số 6, một phần xảy ra ở vị trí số 4.
Trường hợp của 2- SVTH: Vũ Thị Thái Trang 4 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Di phenylbenzothiazol phản ứng cũng xảy ra ở ví trí này mà không xảy ra ở vị trí số 2 của vòng phenyl mới thế vào. Šc Dưới tác dụng của bazơ mạnh, vòng thiazol bị phá vỡ, sự phá vòng càng được tăng cường khi vòng thơm benzen có nhóm nite. oy + Os; = o w O~—> CX,OMe - CL. Điều chế benzothiazol và các dẫn xuất Benzothiazol được điểu chế bằng phản ứng ngưng tụ andehit fomic với 2-aminothiophenol [35] S Cre tien — 2# + SH aK NH, N Tương tự như vậy, các dẫn xuất của nó được điều chế tư phản ứng ngưng tụ các đồng đẳng của andehit fomic như RCHO với 2- aminothiophenol |28].
SVTH: Vũ Thị Thái Trang 5 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Bi » + RCHO ———>. _ V2 + H,O NH, Bằng phản ứng của o- aminophenol với các dẫn xuất của axit chúng ta cũng thu được các dẫn xuất của benzothiazol [35]. + RCOX ——> Cx —> Cl SH SH NH v8 N ° RCOX = RCOCI, (RCO);O N - phenylthioamit tác dụng với NaOH xúc tác K;[Fe(CN),] sẽ khép vòng benzothiazol [30] [31]. NH—C—R lộ | PS „ Ò — NaOH Cr Ñ we “Sp K,Fe(CN), N Một số azometin day 2-metyl- 6 — aminobenzothiazol cũng được tổng hợp theo phản ứng sau [32].o- OH ;P - NHÀ thề; a Pose (piperonandehit) R =H;p,m,o- NO ;o -Cl ;p ,o - OCH 6-metoxi — 2- aminobenzothiazol được điều chế từ amin thơm ( p- anizidin) [32].
SVTH: Vũ Thị Thái Trang 6 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Đật x NH, ` O=CH-C,H, R 4. x —= fh ———* vn R—C,H,—CH X=OCH, ;CH, Việc tổng hợp 6- metyl ~2- aminobenzothiazol được diéu chế tương tự qua hai giai đoạn và dùng SOCI, (độc ). Trong qúa trình tổng hợp tác giả thấy việc tổng hợp các azometin đi từ 2- focmylbenzothiazol dé dang hơn từ 2- aminobenzothiazol [32]. Ce\ s _{0} ath SeO, Cx Ny—cHo de Ss st Ss.
ý rủ ROHAN 2-clobenzothiazol được tổng hợp từ phenylisothioxyantat và PCI¿ [35]. S em Os N Benzothiazolylbenzamidines (1) được điều chế bằng phản ứng của PhCN với dẫn xuất thế của 2- benzothiazolamines. Cx -NH-CPh=NH (1) ` N 2-(2- benzothiazolyl) etanthioamit (2) được điều chế từ 2 - benzothiazolacetonitrin bằng phan ứng H;S [8]. CXÈ* e S\ NH2 l-aryl —5- (benzothiazol —2-yl)cacbony!l-2-imino-1,3,4 —triazol(3) va SVTH: Vũ Thị Thai Trang 7 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Dé chất tương tự của Se đã được điều chế với hiệu suất cao [9].
9 Cx vx”yon K NÓ NS x=SSe (3) thiocyanatoacetylbenzothiazol (4) hoặc chất tương tự của Se cũng được điều chế. O Cl BAAN a / 2-benzothiazolyloxiranes được tổng hợp từ phan ứng của bezolylcloruametyl Li và benzothiazolylcloetyl Li với cacbonyl [12] R R=H,Me Š \9 R,=H,Me 2 R,=Me,Phe N gó Rt R/R,=(CH,), (5) Một số tác giả đã diéu chế sunfoamit theo sơ đồ [35] Năm 1995 Nawwar Galal đã diéu chế 2-(benzothiazol =2 — yl )— N - axetylaxetohidrazit có khả năng diệt nấm từ 2- aminothiophenol và N - axetylcyanoaxetohidrazit với hiệu suất 80 % we chy£o ợc bam, (TT)“ƒhees NH, CNO Nhiều công trình đã tiến hành tổng hợp vòng benzothiazol với các di vòng khác nhau như : (6) (7)(8) [35] SVTH: Vũ Thị Thái Trang 8 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Dé Bằng phản ứng ngưng tụ 2-cyanometylbenzothiazol với andehit thơm tác giả đã tổng hợp ra 3- aryl —2- ( 2- benzothiazol) acrynonitril. S S N N CN Các dẫn xuất chứa flo của benzothiazol đã được diéu chế có tác dụng kìm hãm sự khử các andozơ. H,COOH Cr )-Ch, S N (10) Người ta cũng đã tổng hợp được một số bazơ azometin (11) (12) SVTH: Vũ Thị Thái Trang 9 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay Hồ Xuân Đặt `)-N=CH [ 3 | x (11) N Z [] N O Phan ứng của vòng thơm diamin (13) trong đó (R=H, ankyl) với Na;S:O; với sự có mặt của tác nhân oxy hóa như dicromat ( K;Cr:O; ) trong môi trường axit cho axit aminophenylthiosunfuric.
Hiệu suất là 20- 50 % và sự chuyển vị của thiosunfuric cho aminothiophenol không theo ý muốn. Tuy nhiên , hiệu suất tạo 2- arylbenzothiazol cao ( 35 - 85 %) bằng phản ứng của andehit thơm với axit thiosunfuric. Sự tổng hợp Hangershoff bị hạn chế sự tạo ra dẫn xuất 2- amino của benzothiazol và naphtholbenzothiazol khi sử dụng phản ứng của brom liên quan đến arylthioure (16,RN = amino hoặc dẫn xuất của amino ) SVTH: Vũ Thị Thái Trang 10 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Dé trong dung môi td như ; cloroform, etilendiclo, clobenzen hoặc axit axcbc. VỆ J NR, R,NC CHƠI, N Sự tạo thành của 2- clobenzothiazol bang phản ứng của PCI; trên arylthiocyanat đạt hiệu suất 60 - 85 %.
Sự điều chế benzothiazol theo phương pháp này có giá trị thực tiễn. Phenylisothiocyanat nó chỉ cho hiệu suất 15% là 2-clobenzothiazol nhưng phản onion sit, Be. Cy PCI S SCN J 160- 180 °C N 1.2 Dẫn xuất của 2- hidroxibenzothiazol ( 2- benzothiazolion). Khi oxy hóa có lựa chọn 2- mecaptobezothiazol ( 2- MBT) với oxi phân tử ở 50 - 150 °C , P = 0,3 - 0,7 MPa có mặt kim loại chuyển tiếp làm xúc tác tạo ra 2- hidroxibenzothiazol.
Dùng FeCl, làm xúc tác sẽ thu được hiệu suất85% Cũng phản ứng nay dùng xúc tác là dung dịch H;O; 35% trong môi trường KOH ở 45 °C ( giữ pH = 11-13) khuấy trong 4 giờ thu được benzothiazolion hiệu suất 98%. SVTH: Vũ Thị Thái Trang II Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Đi S Ss Cl “NI N Ỷ 0,3 -0,7 MPa 2-benzothiazolion tổn tại ở hai dang tautomer [36] C † - -O 2¬ Momen lưỡng cực tính được với 2- hidroxibenzothiazol là 2,4 D và đối với 2- benzothiazolion là 3. Bằng thực nghiệm đã nhận được là 3,66D, diéu đó khẳng định rằng trong các phản ứng nó tham gia ở dạng ceton. Từ 2-hidroxibenzothiazol cũng có thể điều chế được các chất theo sơ đồ.
CO Ỉ Xuất phát từ 2- MBT người ta đã điều chế đuợc các hợp chất dãy 2- benzothiazolion với nhóm thế Ar-CH = CH - [38] S N N SVTH: Vũ Thị Thái Trang 12 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Bi »=O a. thốn CH,CI “ # °- Ó X > s S o S Cr\ ụ CH,P(C,H,),CI CH=CH+w Ar=C ,H , ;p -C l C; H, ; p- NO ,C ,H , ; o, p - (C HO), C,H, Metyl hóa 2-benzothiazolion bằng diazomctan trong ete đã xuất hiện 3-metyl =2 = benzothiazolion cùng với metoxibenzothiazol [36] Bằng tác dụng của thionylclorua thu được 3- clometyl =2 benzothiazolion, với benzoylclorua thu được 3- benzoyloxymetyl-2- bezothiazolion. Cấu trúc của 3-clometyl-2-benzothiazolion đã được chứng minh bằng phản ứng khử với Litibohidrua xuất hiện 3- metyl-2-benzothiazolion. Clo trong 3-clometyl-2-benzothiazolion có hoạt tính hóa hoc gan tương tự trong các ankylclorua.
Trong môi trường kiểm nó phản ứng với thioancol SVTH: Vũ Thị Thái Trang 13 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay Hồ Xuân Đậ hoặc với 2-benzothiazolion tạo thành bis-3-(2-benzothiazolion ) metan [36]. Ce h + Ce ÈH.c¡ — >-s<É) S S N N L_— CH— Với 2- MBT xảy ra theo phản ứng. Cn 2 —CL» ; —cnrs—‹ KO) Chứng tỏ khác với 2- benzothiazolion , 2- MBT bị ankyl hóa ở vị trí thứ 2. Xử lý 2-benzothiazolion với etylenoxide dư có xúc tac axit axetic ta có phản ứng.
Để điều chế dẫn xuất 4- clo =2- hidroxibenzothiazol người ta đã thủy phân dẫn xuất clo tương ứng là 2,4-diclobenzothiazol theo phản ứng sau .[36] SVTH: Vũ Thị Thái Trang l4 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Hồ Xuân Di S a Cl KOH Q2 S — = O Cl Ci " L1.3 2- Mecaptobemothiazol (2-MBT) và các dẫn xuất .