BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA Giảng viên hướng dẫn: Cô Trần Thị Tửu Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thúy Bình Niên khóa : 1998 - 2002 MUCLUC LỜI CẢM GN ARAN AAT LÝ Bộ COI BB HÀ xkeeedieeedaersoseeaee | EHẦN HAT: TỒNG QUAN canncoeiiaaeesdniaedriioedeiiinoaoddkasueoisaè 2 L Benzothiazole và dẫn xuất cba nó:.--2- 25255552 555752 2 k-:HEOIHREDÌGóAii/1is426101012261102G00600)00G265160i62G07/ 620516162 2 Os TAA eos pects aca 2 b¿: “Tổng OD sicciscszsscueasteancaszeseanistatisscsoantavlisabeanenniatebamendeides 2 Cx: "Enh:cbất He: Bo Co iscasscaissecsscsissictecastencccanaenreaeeien 4 2. Dẫn xuất của benzothiaZole. 5 ®:: Bbaiquélticcncsesakeren eee 5 bs: Tiếng lỆD:iz, 520002 0600GG0626/00Gi2202888đ3k0G8610d0à 6 © Tính chất Gea HỌC: 2x0662ceö06122s2k2b62iàd là (2.z2co ru 10 ast TD QHIẾY:¿255666)0255660201206G256))60G350/6661Á66i12ĂGG4đI 10 b: Tổng NỚD¡::6c2á1265/G22C220à6ã0 6660962 0\v 6% 1! œ. Tinhrolelt hốt: bhocsasccssssisccccocessiccesatis vcnmeuiicccecete 12 (2.3) 6-Nitưro-2-hydroxybenzothiazole.
13 gE GIÁ Lo ssiadtrabbiiodieotttotogutcebbogosiguuae 13 Bax BOG R00 22260000260)1/(2000600áả0g58i01/200666 13 Ge: Tính chất hóa hhoesses 1451x640 pxcxiit 13 (2. 13 Bs BOG OE sisi cesasiniciciassnsicticcchensss sic ceaaions etait 13 bs “Tổng hte essence seas Cai Pint chất ha fhe sssscssssiseseassescicecceasisvaeviassestieasids 14 (2.5) Dẫn xuất halogen của benzothiazole. Khái quát về dẫn xuất halogen. 14 Baas Tổ Main ws ct:0661)9G0420444400)0/ã6666401126838 14 II.
Ứng dụng của benzothiazole và dẫn xuất của n6. 1S 1, Trong công nghiệp cao su. TronEnBng:NghHi°ỆD 2226: 26cc4:224--102612866240121 52826614 z2z. TRO Y Gi GC BÓC Gel 66x64 1eseses22042a466<52692646asxosssa34449309ãexexe 17 4.
Trong công nghiệp nhuộm,phẩm màu va nhiếp ảnh. 19 ñ SENG THAT VUE NHE s66 2/Àx0 x06 có 23 Ill. Các phản ứng dùng trong quá trình tổng hợp.#N 0g FESR OT NỔ: se evcsoniiieegiiiessesieesieeiu2ý 24 Dy, 00000000 He eerniE 004cc 26 WAGa inlet BE NÓI, can tren n6 2n 2n ca long 29 EHIMIMMTHUDNDHENEveeeeekenierEenoosirnesseeusatzøi 31 I. Sơ dé tổng quát của quá trình thực nghiệm.
Tinh chế 2-Mercaptobenzolthìazole. Tổng hợp 2-Hydroxybenzothiazole. Tổng hợp 6-Nitro-2-hydroxybenzothiazole. Tổng hợp 6-Amino-2-hydroxybenzothiazole.
Tổng hợp 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole. Các quá trình bổ trợ:.- -- 2-6552 3xx S111 21302111123, 37 FO) Ga) | ee 37 OE CY eye Sy a ET ee or a a 37 PHAN BON: NHUNG KINH NGHIEM THU ĐƯỢC QUA QUA TRINH TONG ERG CAG CHIN ý An. 39 Pee ec ee II ee 39 II J3 vui. 41 PHAN NAM: KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ woo.cccsccccccscssscssssssssscesessesssssssnsseseeees 43 L: SEA Gan sca BER SRE RIND 43 SEE Ga BÉ [6i 660120002022631áG52)6/2001G460)93615410GG01A//28 46 a BANG HANG SỐ VẬT LÝ CUA CÁC CHAT DA TONG HỢP ĐƯỢC.
a BANG TONG HOP PHO HONG NGOAI CUA CAC CHAT TONG HOP ĐƯỢC. a_ PHỔ HỎNG NGOẠI CỦA CÁC HỢP CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC. a TÀI LIỆU THAM KHẢO. LOR CẢM ON Am xin giấy led cảm on chien thanh dén: Ban chi nhiim ÁÁca Héa, các Thay Cé trong hhea, dae bibl la Cé Tein CC Fitu, nguvi dat (xực lip huing din em, cùng yia dink va ban đề da sÁcê£ linh quái dé, ding tên dé em có thé hodn thanh lt SVTH: Fran Thi Thuy Bink 4 Lun Odn “7ất Vghi¢p PHAN MOT: LY DO CHON DE TAI Trong suốt 4 năm học ở khoa Hóa, Trường Đại hoc Su Phạm Tp Hồ Chí Minh, hoá Hữu cơ là một bộ môn thực sư lôi cuốn em, nó đem đến những kiến thức vô cùng thú vị và bổ ích.
Vì vậy, với mong muốn tìm hiểu sâu thêm về hóa Hữu cơ, đặc biệt là những kỹ năng tổng hợp hữa cơ, em đã chọn dé tài thuộc bộ môn hóa Hữu cơ. Khi đi vào chọn để tài. em đã quyết định chọn hướng nghiên cứu về dị vòng Benzothiazole. Có thể nói các hợp chất dị vòng nói chung có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và được nghiên cứu rộng rãi.
Riêng về benzothiazole và các dẫn xuất của nó có những tính chất riêng rất thú vị và có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế như: làm thuốc, chất kích thích sinh trưởng thực vật, phẩm nhuộm. Chính vì lý do đó, em đã mạnh dạn chọn để tài “Tổng hợp 6-Amino-2- hydroxybenzothiazole và 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole ” với mong muốn được tìm hiểu sâu hơn về di vòng Benzothiazole và dẫn xuất của nó. Déng thời đi vào tổng hợp một số dẫn xuất cụ thể của Benzothiazole. Cụ thể trong để tài này, hướng đi của em bắt đầu từ việc tính chế 2- Mercaptobenzothiazole (2-MBT) kỹ thuật.
Sau đó, oxy hóa nó để tổng hợp 2- Hydroxybenzothiazole (2-HBT). Từ 2-HBT, chia làm 2 hướng: ~ Hướng |: Tổng hợp 6-Brom-2-hydroxybenzothiazole. - Hướng 2: Tổng hợp 6-Nitro-2-hydroxybenzothiazole. Sau đó thực hiện phản ứng khử hóa để tổng hợp 6-Amino-2- hydroxybenzothia zole, Trang 1 SVIH: Fran Thi Thug Bink ze Lun Cdn Fét Ughigp PHAN HAI: TONG QUAN |.
Benzothiazole và dẫn xuất của nó: 1. Khái quát: Lịch sử của vòng benzothiazole bắt đầu vào năm 1879 với những đóng góp của Hofmann-người đã điểu chế được rất nhiều dẫn xuất của benzothiazole như 2-chlorobenzothiazole và 2-phenylbenzothiazole .Sau đó, những hợp chất có chứa vòng benzothiazole đơn giản lần đầu tiên đã được viết ra bởi Hantzsch và những người cộng sự vào năm 1887 .Kể từ đó, những khám phá của con người về vòng benzothiazole ngày càng phát triển với một tốc độ nhanh trên rất nhiều lĩnh vực ''!, Benzothiazole khó tan trong nước, dé tan trong rượu và Carbondisulfide *! Xét vòng benzothiazole: OY Đôi điện tử tự do trên orbital của nguyên tử S tham gia liên hợp vào vòng tạo thành vòng kín liên hợp: @xÿ)—©Q b. Tổng hợp: Sự đóng vòng để tạo vòng benzothiazole được biểu diễn theo các cách sau ith. Or : X§ N Ô & Cc 3Ó ov C.
ÓC „©" @ø N O ¢ Y „€ 2 Đóng vòng theo kiểu (A): Một trong những phương pháp ra đời sớm nhất và có giá trị nhất để tổng hợp benzothiazole và đồng đẳng của nó là dùng phản ứng của o- aminothiophenol với acid carboxylic hay dẫn xuất acid hoặc aldehyde. e Với acid: Trang 2 SVTH: Gran Chị Thug Bink x Lugn Odn Fét Ughigép SH 2. Nite J © Với dẫn xuất của acid: Acid và anhydride acid rất hay được sử dụng trong phản ứng này và cho hiệu suất khá tốt: Sông LG \ AS — Oe2" NHè vi © Với aldehyde: Điển hình cho cách đóng vòng này là phương pháp Jacobson:. Sơ đổ của _ pháp: O3- Os "22®-ÖK 2¬ Phương này cho hiệu quả tốt khi R là Hydrocacbon, nhóm alkoxyl, nhóm carboxyl và dẫn xuất của nó như: Carbcthoxyl hay carbamyl.
Còn khi R thuộc nhóm amin như arylthioure và thioformylamino thì áp dụng phương pháp này sẽ không thành công. a_ Đóng vòng theo kiểu (C): Nếu xuất phát từ chất đầu là o-acylaminothiophenol thì thực hiện phản ứng khử với các chất khử như: SnCl;, Fe + HCI, Sn + HCI để tổng hợp benzothiazole. OO Nếu xuất phát từ oli đầu là o-acylaminomethylthiophenol, ta cũng có thể tổng hợp benzothiazole theo cách sau: "! Trang 3 SVTH: Tran “Thị Thug Bink << Odn Fét NH-C. N=CRO>CCI Ol.
té CH, sen; Sin phẩm trong gian Hoặc: O— OL) N=©CRGI ` SéH; Nếu xuất phát từ chất đầu là S-acylnitro cũng có thể tổng hợp được benzothiazole theo sơ đồ: orOle Ộf> Nếu chất đầu là dẫn xuất Diacyl thì có cách đóng vòng kiểu (E) để tạo vòng benzothiazole: ỘK,'z=Qf}¬ e. Tính chất hóa học: a Gebus và các đổng nghiệp khác đã nghiên cứu và thấy rằng vòng benzothiazole có mật độ điện tích tập trung lớn nhất tại vị trí số 6, nên phản ứng thế clectrophil (Chlor hóa, brom hóa, nitro hóa) ưu tiên nhất ở vị trí số 6 S Thậm chí ngay cả trong trường hợp của 2-phenylbenzothiazole phản ứng thế cũng ưu tiên ở vị trí này, s x192-O Còn nếu vị trí số 6 đã có nhóm thé thì phản ứng ưu tiên ở vị trí số 4 rồi đến số 7. Trang 4 A\144: Tran “Thị Thug Bink zx Lugn “ăn Fét a Duéi tác dung của Base mạnh, vòng benzothiazole bị phá vỡ. Sự phá vỡ vòng được tăng cường khi ở vòng benzen có nhóm rút e.
0,N S 0,N | OMe O2N s OL) en x— TÔI, cen N No OCH N=C H u Vì trong phân tử benzothiazole còn một cặp tự do trên dị tố N nên nó thể hiện tính Base. Vì vậy mà trong môi trường acid, có thể tạo ra muối tương tự như pyridine. |"! S S Q(2-—©Yì H a Ởnhiệt độ cao, benzothiazole dé dang bị halogen hóa vào vị trí số 2. Dẫn xuất của benzothiazole : (2.
Khái quát: 2-Mercaptobenzothiazole (2-MBT) được biết đến với cái tên phổ biến là Captax !!Ì, Ngoài ra, nó còn có một số tên gọi khác như: Dermacid, Mertax, Thiotax, 2(3H)-benzothiazolethione, 2-benzothiazolyl mercaptan, bột màu vàng “! — 2-MBT là chất được sử dụng sớm nhất để làm tăng tốc độ quá trình lưu hóa cao su!" ~_ 2-MBT kỹ thuật ở dạng bột màu vàng sáng, có vị đắng, điểm nóng chảy : 165 - 170C. 2-MBT tinh khiết ở dang tinh thể trắng, hình kim, điểm nóng chảy: 183 - 184,5°C "! - 2-MBT tan tốt trong: acetone, ethanol, benzene, chloroform, acid acetic bang và không tan trong nước. — Công thức phân tử: C;H;NS; — Khối lượng phân tử: 167,26 — Tikhdi: 1,42 Trang 5 SVTH: Trân Thi Thay Bink ze Luan Odu Fét ~ Xét về mặt cấu tạo: 2-MBT tổn tại dưới 2 dang hổ biến (tautomer). Ss S (@)§ à_ —ÔI ‘es Thiol Thione Trong 2 dạng này, 2-MBT tổn tai chủ yếu ở dạng Thione nhờ liên kết hydrogen yếu tạo thành dạng dimer: Oy LO Kết quả này nhận được dựa trên sự đo momen lưỡng cực của nó.
Tổng hợp: 2-MBT lần dau tiên được A.Hofmann tổng hợp vào năm 1887 Í!!, cũng từ đó các phương pháp tổng hợp 2-MBT ngày càng phát triển. Có thể kể ra đây một số phương pháp tổng hợp 2-MBT : a Tổng hợp 2-MBT từ aniline, carbonbisulfide (CS;) và Sulfur (S): CF tt e k s o 1 o f” OLh a © Có thể dùng formamide thay cho CS, '"! e Phương pháp này bi hạn chế bởi diéu kiện phản ứng: nhiệt độ, ấp suất cao. e Phản ứng thu được hiệu suất cao với tỉ lệ mole các chất : Aniline : CS;: S= I : 14: 1,02 a Tổng hợp 2-MBT bằng cách đun nóng S với benzothiazole N, N-dimethyl aniline: Í e Với Benzothiazole : OL? sit ˆ Tỉ lệ mole: Benzothiazole: S$ = l : 0,9 -> I : 1,3 Trạng 6 SVTH: Fran Thuú Bink zx in Odn Fét Thời gian: 0,5 —> 3 giờ. Hiệu suất 89,3 -> 92,3% e VớiN, N-dimethylaniline : Ore > SH+ Or b © Ngoài ra, 2-MBT còn được điều chế bằng cách đun nóng với S ở cùng điều kiện với những chất sau: Zinc(N-aryldithiocarbamate), arylisoth tocynate, azobezene, phenylthiourea, thiocarbanilide.
(CoHsNHCS2)22n | Ẽ OL os Zlác aryledthiocarbamate B CeHtsNCS N S s CeaHs NHCSNHCeHs s ns ›=. (®)Ề ;„MHGM, a_ Tổng hợp 2-MBT từ 2-chlorobenzothiazole và NaSH hay thioure: Ss Ss OL )-=: wro— (OL NaCl Cũng từ 2-chorobenzothiazole có thé điều chế 2-MBT hoặc dẫn xuất của nó bằng cách cho tấc dụng với acid thiocarbocylic “Ì hay acid ditheocarbamic. 2 Tổng hợp 2-MBT từ o, o’-diaminodipheny! Sulfide và CS;: !*' NHạ HạN Ø>-ĐÐ=—92>~= S N 2 Tổng hợp 2-MBT từ o-nitroarylhalide và CS;, NaSH (hoặc Na;S, và cs, !" x $s OG") NQ¿ a “Tổng hợp 2-MBT từ o-aminothiophenol với CS; hay (CSC];) trong dung môi alcol (hoặc muối của nó trong dung dịch kiểm) !'! Trang 7 SVTH: Fran Thi Thug Bink —= SH s Ors.