Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trƣờng Đại học sƣ phạm TP . Hồ Chí Minh
****
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ DẪN SUẤT CỦA
BENZOTHIAZOLE
MÃ SỐ: B 91 – 30 – 06
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
PTS Trần Thị Tửu
Chủ nhiệm bộ môn Hóa Hữu cơ
CỘNG TÁC VIÊN
Hồ Xuân Đậu Giảng viên
Lê Thị Bích Giảng viên
Năm 1995
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trƣờng Đại học sƣ phạm TP . Hồ Chí Minh
****
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ DẪN SUẤT CỦA
BENZOTHIAZOLE
MÃ SỐ: B 91 – 30 – 06
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
PTS Trần Thị Tửu
Chủ nhiệm bộ môn Hóa Hữu cơ
CỘNG TÁC VIÊN
Hồ Xuân Đậu Giảng viên
Lê Thị Bích Giảng viên
Năm 1995
MỤC LỤC
Table of Contents
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................................... 1
I. TỔNG QUAN .................................................................................................................................. 3
I.1 BENZOTHIAZOLE VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CƠ BẢN CỦA NÓ ........................................................... 4
I.1.1 Benzothiazole. .......................................................................................................................... 4
I.1.2 2-Mercaptobenzothiazole( 2-bezothiazolinthione) viết tắt là 2-MBT. ....................................... 5
I.1.3.2-Hydroxybenzothiazole (2-Benzothiazolinone) ....................................................................... 7
I.1.4 Ứng dụng thức tế của benzothiazole và một số dẫn suất của nó. ........................................... 13
I.2. PHẢN ỨNG WITTIG .................................................................................................................... 18
1.2.1. Cơ chế của phản ứng Wittig . ................................................................................................ 19
I.2.2 Hóa học lập thể của sự hình thành olefin trong phản ứng Wittig . .......................................... 22
II. THỰC NGHIỆM .............................................................................................................................. 1
II.1. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP : .................................................................... 25
II.2. QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP CÁC CHẤT............................................................................................. 25
II.2.1. Tổng hợp 2- mercaptobenzothiazole tinh khiết[12] ( I ) .......................................................... 25
II.2.2. Tổng hợp 2-Hydroxybenzothiazole (2-benzothiazolinone)[12] (lI). ......................................... 26
II.2.3. Tổng hợp 3-hydroxymethyl -2- benzothiazolinone [19] (III) .................................................... 27
II.2.4. Tổng hợp 3-chloromethyl-2-benzothialinone [19] (IV) ............................................................ 28
II.2.5.Tổng hợp 2-oxobenzothiazolyl-3-methyltriphenylphosphonium chloride(V ) ....................... 29
II.2.6. Tổng hợp 3-(2-phenylvinyn)-2-benzothiazolinone (VI) ......................................................... 30
II.2.7. Tổng hợp 3 { 2-(4-chloropheny)Vinyl } -2-benzothiazolinone (VII) ........................................ 31
II.2.8. Tổng hợp 3 { 2- (4- nitrophenyl) vinyl } -2- benzothiazoIinone (VIII) ..................................... 32
II.2.9. Tổng hợp 3- { 2- (2.4 -dimethoxyphenyl )vinyl } -2-benzo thiazolinone (IX) .......................... 33
III. KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 35
III.1 QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP – HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG ...................................................................... 35
III.2. PHỔ HỒNG NGOẠI ................................................................................................................... 38
III.3. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN : ........................................................................................ 45
III.4 CÁC Ý KIẾN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ...................................................................... 47
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................ 48
LỜI NÓI ĐẦU
Benzothiazole và các dẫn xuất của nó thuộc loại hợp chất dị vòng . Vòng Benzothiazole với
hai dị tố khi liên kết vói các nguyên tố khác , nó trở thành các loại thuốc có tác dụng rất khác
nhau như Penicillin một loại thuốc kháng sinh đã được sử 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 B1 ( thiamine ) [1] . 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 : 2-Mercaptobenzothiazole từ xưa đến nay vẫn dược dùng làm chất tăng tốc độ của quá
trình lưu hóa cao su ( chất xúc tiến ) . Dơ đặc điểm cấu tạo cũng như những ứng dụng rộng
rãi trong thực tế nên từ lâu nhiều nhà hóa học trên thế giới đã quan tâm đến loại hợp chất
này , đặc biệt ở bộ môn hóa Hữu cơ khoa ,Tự nhiên trường Đại Học Tống hợp
KOMENSKY - Tiệp Khắc . Một số nhà hóa học đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất thế ở
các vị trí khác nhau của Benzothiazole .Một số khác đã nghiên cứu phản ứng alkyl hóa , acyl
hóa vào vị trí 2,3 của phân tử 2-Mercaptobenzothiazole và 2-Hydroxybenzothiazole [2] hay
thực hiện phản ứng Mannich ở 2-Hydroxybenzothiazole [3] .
Đồng thời với việc tổng hợp chất, nghiên cứu để xác định cấu trúc của các chất đã
tổng hợp bằng các phương pháp hóa , lý hiện đại. Các nhà hóa học cũng đã nghiên cứu mối
quan hệ giữa cấu trúc với hoạt tính sinh lý của các chất và đã rút ra được các nhận xét sau :
Các dẫn xuất thế ở vị trí 2 của benzothiazole như 2-alkơxybenzothiazole ,2-alkyl-thio6-halogenbenzothiazole , 2-phenoxybenzothiazole , 2-phenylthio-benzothiazole,... có tác dụng
chữa bệnh ngoài da .
Các dẫn xuất thế ở vị trí 3 của 2-hydroxybenzothiazole như 3- acetonitril - 2Benzothiazolinone , 3-metyl -4-chlor-2-benzothiazolinone . Các dẫn xuất mà nhóm thế ở vị trí
thứ 3 của 2- benzothiazolinone có chứa lưu huỳnh như 3-alkyl-thioalkyleste -2benzothiazolinone , 3-thioester-2-benzothiazolinone . Các dẫn xuất mà nhóm thế ở vị trí thứ 3
có chứa nitrogen như các amide , các hydrazide , các imidoester , imidoamide ,
imidoanhydride và các muối amonium bậc bốn của 2-Benzothiazolinone có tác dụng điêu
khiển sự phát triển của thực vật. đặc biệt là 3-
1
Acetonitril-2-Benzothiazolinone có tác dụng làm tăng hàm lượng đường của cả cải đường .
3-metyl-4-chlor- 2-Benzothiazolinone có tác dụng làm tăng năng suất lúa và kìm hãm sự phát
triển của thực vật.
Trong những vấn đề đã trình bày ở trên và các thông tin khác mà chúng tôi đã thu
thập dược, chúng tôi nhận thấy rằng : Các dẫn xuất có nhóm thế ở vị trí thứ 3 của 2Benzothiazolinone có hoạt tính sinh lý mạnh đối với cây trồng .Nhiều dẫn xuất thuộc loại này
đã được nghiên cứu và có chất đã áp dụng trong thực tế\ Tuy nhiên chứng tôi cũng nhận thấy
dẫn xuất có nhóm vinyl ở vị trí thứ 3 của 2-Benzothiazolinone chưa được nghiên cứu nhiều .
Vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu loại dẫn xuất này . Để tổng hợp dẫn xuất có nhóm vinyl ở vị
trí thứ 3 của 2-Benzothiazolinone , chúng tôi đã áp dụng phản ứng Wittig trong những điều
kiện thích hợp cho mỗi quá trình tổng hợp . Phản ứng Wittig thường được sử dụng để điều
chế các olefin có nhóm thế , nó có ưu điểm hơn các phương pháp khác là trong quá trình
phản ứng không tạo ra các olefin đồng phần cấu tạo .
Áp dụng phản ứng Wittig , chúng tôi đã tổng hợp được các chất có dạng chung là 3(2-R-vinyl ) 2-Benzothiazolinone . Nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất này dựa vào hằng
số vật lý , phân tích nguyên tố, quang phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(NMR ) .Chúng tôi cũng có ý định thử hoạt tính sinh lý của các chất đã tổng hợp , hy vọng
tìm ra những ứng dụng thực tế, song vì điều kiện kinh phí không cho phép nên chúng tôi chưa
thề tiến hành được . Đây cũng là vấn đê mà chúng tôi mong muốn được phát triển tiếp theo
sau khi đã nghiệm thu đề tài,
Để thực hiện đề tài này , chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ của Ban Giám Hiệu ,
Phòng Quản lý Khoa Học-Thiết Bị , Trung Tâm Dịch vụ phòng thí nghiệm , Ban Chủ Nhiệm
Khoa Hóa và đặc biệt là anh chị em trong Tổ Bộ môn Hoá Hữu cơ. Nhân dịp được nghiệm
thu đề tài, chúng tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu , các phồng Ban , các đơn vị và cá
nhân đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên chúng tôi cả về vật chất và tinh thần để chúng tôi hoàn
thành nhiệm vụ .
2
nguon tai.lieu . vn
Trƣờng Đại học sƣ phạm TP . Hồ Chí Minh
****
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ DẪN SUẤT CỦA
BENZOTHIAZOLE
MÃ SỐ: B 91 – 30 – 06
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
PTS Trần Thị Tửu
Chủ nhiệm bộ môn Hóa Hữu cơ
CỘNG TÁC VIÊN
Hồ Xuân Đậu Giảng viên
Lê Thị Bích Giảng viên
Năm 1995
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trƣờng Đại học sƣ phạm TP . Hồ Chí Minh
****
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ DẪN SUẤT CỦA
BENZOTHIAZOLE
MÃ SỐ: B 91 – 30 – 06
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
PTS Trần Thị Tửu
Chủ nhiệm bộ môn Hóa Hữu cơ
CỘNG TÁC VIÊN
Hồ Xuân Đậu Giảng viên
Lê Thị Bích Giảng viên
Năm 1995
MỤC LỤC
Table of Contents
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................................... 1
I. TỔNG QUAN .................................................................................................................................. 3
I.1 BENZOTHIAZOLE VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CƠ BẢN CỦA NÓ ........................................................... 4
I.1.1 Benzothiazole. .......................................................................................................................... 4
I.1.2 2-Mercaptobenzothiazole( 2-bezothiazolinthione) viết tắt là 2-MBT. ....................................... 5
I.1.3.2-Hydroxybenzothiazole (2-Benzothiazolinone) ....................................................................... 7
I.1.4 Ứng dụng thức tế của benzothiazole và một số dẫn suất của nó. ........................................... 13
I.2. PHẢN ỨNG WITTIG .................................................................................................................... 18
1.2.1. Cơ chế của phản ứng Wittig . ................................................................................................ 19
I.2.2 Hóa học lập thể của sự hình thành olefin trong phản ứng Wittig . .......................................... 22
II. THỰC NGHIỆM .............................................................................................................................. 1
II.1. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP : .................................................................... 25
II.2. QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP CÁC CHẤT............................................................................................. 25
II.2.1. Tổng hợp 2- mercaptobenzothiazole tinh khiết[12] ( I ) .......................................................... 25
II.2.2. Tổng hợp 2-Hydroxybenzothiazole (2-benzothiazolinone)[12] (lI). ......................................... 26
II.2.3. Tổng hợp 3-hydroxymethyl -2- benzothiazolinone [19] (III) .................................................... 27
II.2.4. Tổng hợp 3-chloromethyl-2-benzothialinone [19] (IV) ............................................................ 28
II.2.5.Tổng hợp 2-oxobenzothiazolyl-3-methyltriphenylphosphonium chloride(V ) ....................... 29
II.2.6. Tổng hợp 3-(2-phenylvinyn)-2-benzothiazolinone (VI) ......................................................... 30
II.2.7. Tổng hợp 3 { 2-(4-chloropheny)Vinyl } -2-benzothiazolinone (VII) ........................................ 31
II.2.8. Tổng hợp 3 { 2- (4- nitrophenyl) vinyl } -2- benzothiazoIinone (VIII) ..................................... 32
II.2.9. Tổng hợp 3- { 2- (2.4 -dimethoxyphenyl )vinyl } -2-benzo thiazolinone (IX) .......................... 33
III. KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 35
III.1 QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP – HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG ...................................................................... 35
III.2. PHỔ HỒNG NGOẠI ................................................................................................................... 38
III.3. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN : ........................................................................................ 45
III.4 CÁC Ý KIẾN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ...................................................................... 47
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................ 48
LỜI NÓI ĐẦU
Benzothiazole và các dẫn xuất của nó thuộc loại hợp chất dị vòng . Vòng Benzothiazole với
hai dị tố khi liên kết vói các nguyên tố khác , nó trở thành các loại thuốc có tác dụng rất khác
nhau như Penicillin một loại thuốc kháng sinh đã được sử 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 B1 ( thiamine ) [1] . 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 : 2-Mercaptobenzothiazole từ xưa đến nay vẫn dược dùng làm chất tăng tốc độ của quá
trình lưu hóa cao su ( chất xúc tiến ) . Dơ đặc điểm cấu tạo cũng như những ứng dụng rộng
rãi trong thực tế nên từ lâu nhiều nhà hóa học trên thế giới đã quan tâm đến loại hợp chất
này , đặc biệt ở bộ môn hóa Hữu cơ khoa ,Tự nhiên trường Đại Học Tống hợp
KOMENSKY - Tiệp Khắc . Một số nhà hóa học đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất thế ở
các vị trí khác nhau của Benzothiazole .Một số khác đã nghiên cứu phản ứng alkyl hóa , acyl
hóa vào vị trí 2,3 của phân tử 2-Mercaptobenzothiazole và 2-Hydroxybenzothiazole [2] hay
thực hiện phản ứng Mannich ở 2-Hydroxybenzothiazole [3] .
Đồng thời với việc tổng hợp chất, nghiên cứu để xác định cấu trúc của các chất đã
tổng hợp bằng các phương pháp hóa , lý hiện đại. Các nhà hóa học cũng đã nghiên cứu mối
quan hệ giữa cấu trúc với hoạt tính sinh lý của các chất và đã rút ra được các nhận xét sau :
Các dẫn xuất thế ở vị trí 2 của benzothiazole như 2-alkơxybenzothiazole ,2-alkyl-thio6-halogenbenzothiazole , 2-phenoxybenzothiazole , 2-phenylthio-benzothiazole,... có tác dụng
chữa bệnh ngoài da .
Các dẫn xuất thế ở vị trí 3 của 2-hydroxybenzothiazole như 3- acetonitril - 2Benzothiazolinone , 3-metyl -4-chlor-2-benzothiazolinone . Các dẫn xuất mà nhóm thế ở vị trí
thứ 3 của 2- benzothiazolinone có chứa lưu huỳnh như 3-alkyl-thioalkyleste -2benzothiazolinone , 3-thioester-2-benzothiazolinone . Các dẫn xuất mà nhóm thế ở vị trí thứ 3
có chứa nitrogen như các amide , các hydrazide , các imidoester , imidoamide ,
imidoanhydride và các muối amonium bậc bốn của 2-Benzothiazolinone có tác dụng điêu
khiển sự phát triển của thực vật. đặc biệt là 3-
1
Acetonitril-2-Benzothiazolinone có tác dụng làm tăng hàm lượng đường của cả cải đường .
3-metyl-4-chlor- 2-Benzothiazolinone có tác dụng làm tăng năng suất lúa và kìm hãm sự phát
triển của thực vật.
Trong những vấn đề đã trình bày ở trên và các thông tin khác mà chúng tôi đã thu
thập dược, chúng tôi nhận thấy rằng : Các dẫn xuất có nhóm thế ở vị trí thứ 3 của 2Benzothiazolinone có hoạt tính sinh lý mạnh đối với cây trồng .Nhiều dẫn xuất thuộc loại này
đã được nghiên cứu và có chất đã áp dụng trong thực tế\ Tuy nhiên chứng tôi cũng nhận thấy
dẫn xuất có nhóm vinyl ở vị trí thứ 3 của 2-Benzothiazolinone chưa được nghiên cứu nhiều .
Vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu loại dẫn xuất này . Để tổng hợp dẫn xuất có nhóm vinyl ở vị
trí thứ 3 của 2-Benzothiazolinone , chúng tôi đã áp dụng phản ứng Wittig trong những điều
kiện thích hợp cho mỗi quá trình tổng hợp . Phản ứng Wittig thường được sử dụng để điều
chế các olefin có nhóm thế , nó có ưu điểm hơn các phương pháp khác là trong quá trình
phản ứng không tạo ra các olefin đồng phần cấu tạo .
Áp dụng phản ứng Wittig , chúng tôi đã tổng hợp được các chất có dạng chung là 3(2-R-vinyl ) 2-Benzothiazolinone . Nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất này dựa vào hằng
số vật lý , phân tích nguyên tố, quang phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(NMR ) .Chúng tôi cũng có ý định thử hoạt tính sinh lý của các chất đã tổng hợp , hy vọng
tìm ra những ứng dụng thực tế, song vì điều kiện kinh phí không cho phép nên chúng tôi chưa
thề tiến hành được . Đây cũng là vấn đê mà chúng tôi mong muốn được phát triển tiếp theo
sau khi đã nghiệm thu đề tài,
Để thực hiện đề tài này , chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ của Ban Giám Hiệu ,
Phòng Quản lý Khoa Học-Thiết Bị , Trung Tâm Dịch vụ phòng thí nghiệm , Ban Chủ Nhiệm
Khoa Hóa và đặc biệt là anh chị em trong Tổ Bộ môn Hoá Hữu cơ. Nhân dịp được nghiệm
thu đề tài, chúng tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu , các phồng Ban , các đơn vị và cá
nhân đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên chúng tôi cả về vật chất và tinh thần để chúng tôi hoàn
thành nhiệm vụ .
2