BỘ• GIÁO DỤC
• VÀ ĐÀO TẠO
•
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
■
i
■
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
KHOA HQÁ HỌC___________
NGUYỄN VĂN LẠI
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT số AZ0METIN
■
•
DÃY 5-AMIN0-2-METYLBENZ0THIAZ0L
LUẬN ÁN THẠC s ĩ KHOA HỌC HOÁ HỌC
CHUYÊN NGÀNH : HOÁ HỮU c ơ
M Ã SỐ
:01-04-02
N g ư ò i h ư ớ n g d ẫ n k h o a học: G S .T S . Đ Ặ N G N H Ư T Ạ I
PTS. N G U Y Ễ N Đ IN H T H À N H
MỤC LỤC
MỞ đầu...............................................................................................................1
Phần I. Tổng q u a n ...............................................................................................2
1 ■Tổng quan về a z o m e tin ............................................................................... 2
1.1. Các phương pháp tổng hợp azometin...............................................2
1.2. Cơ chế phản ứng giữa andehit và amin bậc 1 ................................ 4
1.3. Phản ứng của các a zo m etin ....................................................................6
1 .3 .1 .P h ản ứng c ù a a z o m e t in với c á c h ợ p chất c ó n g u y ê n từ h idro lin h đ ộ n g 7
1 .3.2.
P hàn ứng c ù a a z o m e t in với
d i a z o m e t a n ................................................... 8
1.3.3. P hàn ứ ng c ù a a z o m e t in v ói d i h a l o g e n c a c b e n .....................................................9
1 .3.4. Phàn ứ n s c ủ a a z o m e t in với c á c dẫn xuất c ủ a axit is o x ia n ic
và i s o t h i o x i a n i c ...................................................................................................................9
1.3 .5 .P h à n ứ ng c ủ a a z o m e t in với c á c e te k h õ n g n o (phản ứng D i e ls - A l d e r ) 11
1 .3.6.
Ph àn ứ n g c ủ a a z o m e t in với x e te n và d i x e t e n ........................................12
1.3.7. Ph ản ứ ng c ù a a z o m e t in với c á c dẫn xuất của axit c a c b o x y l i c n o ........ 13
1.3.8. Ph àn ứ n g c ủ a a z o m e t in với a x e tile n và c á c d ẫn xuất c ủ a n ó ..................14
1.3.9. P hản ứng c ù a a z o m e t in với cá c axit a - t h i o l c a c b o x y l i c .............................15
1 .3 .1 0 . P hản ứ n g c ủ a a z o m e t in với hợ p chất c ơ k i m ...................................................15
1.3.11. P hản ứ ng c ủ a a z o m e t in với n itroank an .............................................................. 16
1.4. Cấu trúc điện tử, tính bazơ và phổ của các azom etin.................. 17
1.4.1. C ấu trúc đ i ệ n tử, h ìn h h ọ c v à tính b a z ơ c ủ a a z o m e t i n .................................. 17
1.4.2. P h ổ h ổ n g n g o ạ i c ủ a a z o m e t i n .................................................................................. 18
1.4.3. P h ổ từ n g o ạ i c ủ a a z o m e t i n .........................................................................................19
1.5. Hoạt tính sinh học của azom etin.....................................................20
1.6. Vài nét về lí thuyết phổ điện t ử ........................................................... 20
Phần II. Kết quả và thảo lu ậ n .......................................................................24
2.1.
Về tổng
hợp 5-amino-2-metylbenzothiazol..................................... 24
2 .1 .T ổ n g h ợ p 4 - n it r o -2 - a m in o t h io p h e n o la t n a t r i................................................. 2 4
2 .2 . T ổ n g h ợ p 2 - m e t y l- 5 - n it r o b e n z o t h i a z o l ............................................................. 25
2 .3 . T ổ n g h ợ p 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l .........................................................2 5
2.2. Về tổng hợp các azometin dãy 2-metyl-5-amỉnobenzothiazol .26
2.3. Về cấu trúc và phổ điện tử của các azometin
dãy 5-amino-2-metylbenzothiazol....................................................... 29
2 .3 .1 . C âu trúc v à k hả n ă n g phản ứna c ủ a am in và andehit
tron g p h ản ứ n g n g ư n g tụ loại nư ớ c thành a z o m e t i n .................................... 2 9
2 .3 .2 . Câu trúc c ủ a c á c a z o m e t in d ã y 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l .............. 3 2
2 .3 .3 . T ín h to á n p h ổ tử n g o ạ i c ù a c á c a z o m e tin
d ã y 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l ........................................................................ 4 3
Phần III. Thực n g h iệ m .....................................................................................45
3.1.Tổng hợp 5-amino-2-metylbenzothiazol............................................ 45
3-1.1. T ổ n g h ọ p natri 4 - n it r o -2 - a m in o t h io p h e n o la t ................................................... 4 5
3 .1 .2 . T ổ n g h ợ p 5 - n it r o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l ..............................................................4 6
3 .1 .3 . T ổ n g h ợ p 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l ........................................................... 4 6
3.2.
Tổng hợp azometin dãy 5-amino-2-metyl-benzo-thiazol... 47
3 .2 .1 . N - ( /; - N it r o b e n z y li d e n ) - 5 - a m in o - 2 - m e t y lb e n z o t h ia z o l .............................. 4 7
3 .2 .2 . N - ( / ? - C lo b e n z y l id e n ) - 5 - a m i n o - 2 - m e t y lb e n z o t h i a z o l ................................. 4 8
3 .2 .3 . N - ( / > Đ i m e t y l a m i n o b e n z y l i d e n ) - 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l .........4 8
3 .2 .4 . N - ( 2 ,4 - Đ i h i d r o x i b e n z y l i d e n ) - 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l .................4 9
3 .2 .5 . N - ( 5 - C l o - 2 - h i d r o x i b e n z y l i d e n ) - 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l ........... 4 9
3 .2 .6 . N - ( 5 - B r o m - 2 - h i d r o x i b e n z y l i d e n ) - 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l ....... 4 9
3 .2 .7 . N - B e n z y l i d e n - 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o t h i a z o l ................................................. 5 0
Kết lu ậ n ................................................................................................................51
Tài liêu tham k h ả o ........................................................................................... 52
1
Mỏ đẩu
A z o m e t i n ( h a y b a z ơ S c h iff ) là n h ữ n g hợp chất c ó ch ứ a trong phân tử
n h ó m liê n kết a z o m e t in - C H = N - .
N g ư ờ i ta đ ã b iết n h ó m hợ p ch ấ t n à y từ lâu [ 1 0 4 ], s o n g c h ỉ từ n h ữ n g năm
n ãm m ươi trờ lại đ â y , c h ú n g m ớ i được c h ú ý n g h iê n cứu n h iề u ,n h ấ t là từ khi
phát h iệ n c h ú n g c ó vai trò q u an trọ n g trong n h iề u quá trình sin h h o á v à h oá h ọ c
khác nhau . D o c ó m ặt tron g phân tử n h ó m liê n kết a z o m e tin , là m ộ t n h ó m c ó
khá n ă n g phản ứ n g c a o , c á c a z o m e t in c ó thể tham g ia v à o n h iề u loại phản ứng
c h u y ể n h o á q u a n trọng. M ặt k h á c , bản thân a z o m e tin c ũ n g c ó n h ữ n g h oạt tính
sin h h ọ c đ á n g c h ú ý n h ư hoạt tính k h á n g k h u ẩ n ,c h ố n g v iê m , c h ữ a b ệ n h thương
h à n ...M ộ t sô' a z o m e t in c ó khả n ă n g tạo phức với c á c io n k im loại và đ ư ợ c ứng
d ụ n g trong h oá h ọ c phàn tíc h ...N h iề u a z o m e t in thơ m , b é o -th ơ m với c á c n h ó m
th ế an k y l, aryl h a y dị v ò n g kh ác nhau đ ã đ ư ợ c tổ n g h ợ p và n g h iê n cứu. Các
nhàn dị v ò n g đ ư ợ c n ố i với nhau b ằ n g liê n k ế t a z o m e tin đ ã đ e m lại c h o phàn tử
a z o m e t in n h ữ n g tính c h ấ t m ớ i đ á n g ch ú ý.
5 - A m in o - 2 - m e t y lb e n z o t h i a z o l
là
m ột
a m in
dị
vòng
tương
tự như
p -n a p h ty la m in n ê n n ó c ó khả n ă n g tham g ia v à o phản ứng n g ư n g tụ v ò n g hoá
với c á c h ợ p chất c ó n g u y ê n từ h id ro linh đ ộ n g . V ì vậ y tron g bản lu ậ n văn này
c h ú n g tôi đ ã n g h iê n c ứ u t ổ n g h ơ p m ộ t s ố a z o m e tin d ã y 5 - a m i n o - 2 - m e t y l b e n z o th ia z o l, k h á o sát c ấ u d ạ n g
trọng c ủ a c h ú n g .
v à tính to á n m ộ t s ố c h ỉ s ố h oá lư ợ n g từ quan
Phẩn I
Tổng quan
Ọ
1. Tông quan về azometin
1.1. Các phương pháp tổng hợp azometin
C ác a z o m e t in c ó th ể đ ư ợ c t ổ n g h ợ p t h e o n h iề u phư ơ ng pháp k h á c nhau.
Sau đ â y là m ộ t s ố p h ư ơ n g p h áp c h í n h :
1.
B ằn g v i ệ c khừ h o á c á c a m it t h ế [37]:
ch3
ọh3
Q ^ C° - NH-C6H5
PCI5 x Ì ^ Ỹ =N' C6h5 SnCI2
CH3
A
x h
=n -c 6h 5
(62-70%)
2.
Đ i từ hợ p ch ấ t a z o và c á c m e t y la r e n [57]:
C6H5-N=N-C6H5 + C6H5CH3
1 Cao
» C6H5-CH=N-C6H5
- c 6h 5n h 2
3 . Đ i từ h ợ p ch ấ t th ơ m c ó n h ó m m e t y l e n h oat đ ộ n g và hợ p c h ấ t nitrozo
[ 12 ]:
Na2C03, t°
-H20
3
4.
B ằ n g phán ứ n g g iữ a an d e h it và a m in bậc m ộ t ờ đ â y A r và A r ’ c ó th ể là
g ố c an k y l, aryl h a y dị v ò n g . C ác a z o m e t in b é o đ iề u c h ế từ a n d e h it b é o
và a m in b é o thì k h ô n g bền , s o n g c á c a z o m e tin b é o -th ơ m thì b ề n v ữ n g,
nhất là a z o m e t in th ơ m . Đ â y là p h ư ơ n g pháp thuận tiệ n n h ấ t, đ i từ h ợ p
chất rẻ tiền , d ễ k i ế m v à c h o h iệ u su ất cao:
Ar-CH=0 + Ar’NHz -------►Ar-CH=N-Ar’+ H20
5.
B ằ n g phản ứ n g c ủ a an d e h it thơm v à h ợ p chất
nitro th ơ m
tr o n g
co
với
sự c ó m ặt h ợ p c h ấ t c ủ a paladi v à c á c h ợ p chất c ó c h ứ a nitơ, p h o t p h o và
F e i M o 7 0 i 4. V í d ụ h ỗ n h ợ p c ủ a b e n z a n d e h it, n itr o b e n z e n , p h ứ c PdCl->pyridin và p y r id in tron g b e n z e n ở áp suất 1 5 0atm trong c o
ở 230°c,
trong 5 g i ờ c h o 7 1 % b e n z y lid e n - a n ilin [ 18, 55]:
c 6 h 5c h o + c 6 h 5 n o 2
CO xt
c 6 H5-CH=N-C 6 H 5
150 atm, 5h
6. N g ư n g tụ c á c h ợ p c h ấ t nitro b é o h a y t h ơ m - b é o c ó n h ó m a - m e t y l e n vớ i
n itto z o a r en c ó m ặ t natri h id r o x y t h a y natri xia n u a [47]:
C6H 5CH 2N 0 2 + 0 = N H ^ ^ N ( C H 3)2 J Ì ẵ £ ! Ì . c 6H 5C H = N ^ O ^ N ( C H 3)2
70
CN
7 . B ằ n g phán ứ n g g i ữ a n itrozoaren v à c á c a - h e t a r y la x e t o n it iin
c ủ a k iề m , h iệ u su ấ t c ủ a phản ứ ng đạt từ 5 0 - 8 0 % [41]:
khi c ó m ặt
4
8 . T ừ c á c d ị v ò n g c h ứ a n itơ c ó n h ó m m e t y l h oạt đ ộ n g và c á c n itr o z o a r e n
[ 4 2 ], h iệ u suất đạt từ 5 0 - 7 0 % :
C2 H5 OH, t
N(CH 2 CH 2OH)2
T r o n g tất c ả c á c p h ư ơ n g p h áp tổ n g h ơ p a z o m e t in đã n êu ở trên , p hư ơ ng
pháp đi từ an d eh it và a m in b ậ c m ộ t là thuận lợi và p h ổ b iế n nhất. C ơ c h ế phản
ứng c ủ a p h ư ơ n g p h áp n à y đ ã đ ư ợ c n g h iê n c ứ u tỉ m í.
1.2.CƠ chế phản ứng giữa andehit và amỉn bậc 1
C ơ c h ế phản ứng g iữ a a n d e h it và a m in b ậc nhất đ ư ợ c b iể u d i ễ n b ằ n g s ơ
đ ó t ổ n g quát sau [ 1 ]:
^
R -C H -0 + R'-NH 2 —
( 1)
____©
R-ỌH-NH-R'
IqCJ
0^ H
(2 )
>
R-CH=N-R'+H20
trong đ ó R , R ’ là g ố c a n k y l, ara n k y l, aryl h a y d ị v ò n g .
-► R-CH-NH-R'
I
ÒH
5
Ph ản ứng n à y đ ư ợ c x ú c tác b ằ n g a xit h ay b a z ơ (cả gia i đ o ạ n tấn c ô n g
n u c l e o p h i n c ủ a a m in v à o n h ó m c a c b o n y l ( 1 ) và gia i đ o ạ n t á c h n ư ớ c đ ể tạ o
t h à n h a z o m e t in ( 2 ) . N g ư ờ i ta n h ận th ấ y rằng tu ỳ th e o R và R ’ c ủ a d ã y p h ản ứ n g,
t ố c đ ộ p h á n ứng trên s ẽ đ at c ự c đại ờ m ộ t trị s ò pH x á c đ ịnh [2, 7 4 ] . T ố c đ ộ n à y
c ũ n g phụ th u ộ c v à o h iệ u ứ n g k h ô n g g ia n và bản ch ấ t c ù a c á c n h ó m t h ế n ố i với
n h ó m c a c b o n y l [2, 7 4 ] ,
K h i d ù n g x ú c tác a x i t ,c ơ c h ế c ủ a phản ứ ng n h ư sau:
©
R-CH=0 + h V
©
R'-NH2 _ _ ©
R-CH— OH — — ► R-CH-NH 2- R '-----^
I
...........................
+ rf-
-♦ R-CH-NH-R’ í= = ±
r ,
$
.
_|-p
° H
.
R-CH—NH-R’ ———► R -C H ^-^N H -R ' — ►
h2
ỔH
--------*
R-CH=N-R'
C ò n khi d ù n g xú c tác b a z ơ c ơ c h ế phản ứ ng n h ư sau:
R’-NH2 + #
^
R '-N H + B H
0
ô+ / \ ô ~
R'-NH + R-C— 0
0
R'-N H -Ọ H -R
I■
0©
/"S
BH
R’-N H -Ọ H -R ^
“
I
ÓH
R '-N -C H -R ------- 5 * R-CH=N-R'
Ố h
- 0
H
T u y lửiién hai g ia i đ o ạ n tấn c ô n g n u c le o p h in v à tá ch n ư ớ c ở trên phụ
th u ộ c v à o bản chất c ù a c á c n h ó m t h ế t h e o hai qui luật k h á c n h a u . T r o n g d u n g
d ị c h tru n g tính tốc đ ộ c ộ n g n u c l e o p h i n tă n g lê n khi c ó n h ó m t h ế hút đ i ệ n tử
( N 0 2, C l, Br) và g iả m đi khi c ó m ặ t
của n h ó m t h ế đ ẩ y đ iệ n từ ( C H 3, O C H 3,
O H - . ) ớ tron g nhân thơ m an d eh it, c ò n t ố c đ ộ đềhidrat h o á thì lạ i p h ụ t h u ộ c v à o
b à n ch ấ t c ủ a c á c n h ó m t h ế t h e o c h i ề u n g ư ợ c lại và vì th ế tố c đ ộ c h u n g c ủ a toàn
b ộ phản ứ n g trong m ỏ i trường tru ng tính ít phụ th u ộ c v à o bản c h ấ t c ủ a n h ó m t h ế
(p = 0 ,0 7 ).
6
T r o n g m ô i trư ờ n g a xit, t ố c đ ộ phản ứng lại tăng lê n khi tron g n h ân thơ m
c ó n h ó m t h ế hút đ iệ n tử ( p = 0 , 9 1 ) vì khi đ ó g ia i đ o ạ n c ộ n g
n u c le o p h in c h ậ m
h ơ n g ia i đ o ạ n d e h id r a t h o á [2, 7 4 ] ,
N ế u tốc đ ộ c ộ n g h ợ p n u c l e o p h i n v à dehidrat h o á b ằn g n h au thì khi đưa
c á c n h ó m t h ế đ ẩ y đ i ệ n từ v à o n h â n th ơ m an d e h it s ẽ là m tăn g t ố c đ ộ dehidrat
h o á và là m g i ả m tố c đ ộ c ộ n g h ợ p , k h i đ ó g ia i đ o ạ n ( 1 ) là g ia i đ o ạ n c h ậ m q u y ế t
đ ịn h tốc đ ộ phản ứ n g và bị ảnh h ư ở n g n h iề u bở i c á c n h ó m t h ế ( p ló n ). K h i đưa
n h ó m t h ế hút đ iệ n từ v à o nhàn th ơ m a n d e h it, tố c đ ộ g ia i đ o ạ n c ộ n g h ợ p tăng
lên , c ò n tố c đ ộ d e h iđ r a t h o á lại g i ả m đ i và ư ờ thành g ia i đ o ạ n q u y ế t đ ịn h t ố c đ ộ
p h ản ứng, khi đ ó ản h h ư ở n g c ủ a c á c n h ó m t h ế đ ế n tốc đ ộ c h u n g c ủ a p h ả n ứ n g là
k h ô n g đ á n g k ể (p n h ỏ ) [ 7 4 ]. C h ẳ n g h ạ n khi n g h iê n cứu phản ứ n g c ủ a c á c
b e n z a n d e h it t h ế với a n ilin [7 4 ] n g ư ờ i ta th ấy với c á c n h ó m t h ế hút đ i ệ n từ thì
p = - 0 ,5 ; c ò n c á c n h ó m t h ế đ ẩ y đ i ệ n từ thì p = + l , 5 .
1.3. Phản ứng của các azometin
Do độ âm điện khác nhau c ủa các nguyên từ cacbon và nitơ trong liên kết
azometin (độ âm điện của chúng lần lượt là Xo=
2,5 ;
Xn =3,0) nên liên kết
azometin luòn luôn có xu hướng phàn cực vé phía nguyên từ nitơ làm cho mật
độ điện từ ở nguyên tử Iiitơ cao hơn mật độ điện tử ở nguyên từ cacbon:
C á c tính to á n lư ợ n g tử c h o t h ấ y đ i ệ n t íc h h iẹ u d ụ n g trên c á c n g u y ê n tử
c a c b o n và n itơ c ủ a l iê n k ế t a z o m e t in là k h á c nhau [ 1 0 2 , 103]: n g u y ê n từ n itơ
m a n g đ iệ n tíc h â m , c ò n n g u y ê n từ c a c b o n m a n g đ iệ n tíc h dương:
-0.1446
N— C6H5
C6H5— CH
+0-0258
-0.1977
N-----C4H9-n
C6H5— CH
+0.1703
-0.2785
N
c 6h 5— c h
+0.1192
C3H7-n
7
N h ư v ậ y , tron g phùn tử a z o m e t in x u ấ t h iệ n hai trung tâm p h ản ứ n g k h á c
n h au : T r u n g tâ m n u c le o p h in ờ trẽn n g u y ê n từ n itơ và trung tâ m e le c t r o p h in ở
trên n g u y ê n từ c a c b o n . V ì v ậ y c á c a z o m e t in c ó khả n ă n g th a m g i a v à o n h iề u
p h ả n ứ ng k h á c nhau.
1.3.1. Phản ứng của azometin với các hợp chất có nguyên
tửhidro linh động
A z o m e t i n tham g i a v à o p h à n ứ n g v ớ i c á c hợp chất c ó n g u y ê n từ h id ro
lin h đ ộ n g ờ n g u y ê n từ c a c b o n - a tr o n g c á c h ợ p chất c a c b o n y l [ 8 1 ] k h i c ó m ặt
c ù a x ú c tác
a xít c lo h id r ic đ ặ c n h ư v ó i c á c andehit ( a x e ta n d e h it, an d e h it
p r o p io n ic ) , c á c m e t y l x e t o n ( a x e t o n , c á c a x e to p h e n o n ) , c á c m e t y l x e t o n c ủ a dị
vòng
(a x e t y lfu r a n ,
a x e t y lt h io p h e n ,
a x e ty lp y r id in ,
a x e ty l- c u m a r in ...),
các
d i x e t o n ( d im e d o n , in d a n d io n ,...), c á c x e t o a x i t , e s te c ù a a x it m a lo n i c , antip yrin...
[ 7 9 , 8 1 , 8 9 , 9 2 , 9 4 - 9 6 , 9 9 ] . T u ỳ t h e o c ấ u phần a m in c ủ a a z o m e t in là n h ân
b e n z e n h a y c á c n h â n n g ư n g tụ m à t iế n trình c ủ a phản ứng x ả y ra k h á c nhau: với
c á c a z o m e t in c ủ a anilin thì c h ỉ tạ o th à n h c á c sản p h ẩ m c ộ n g h ợ p k iể u Pa m in o x e t o n , tron g khi đ ó c á c a z o m e t in c ủ a n a p h ty la m in và c á c a m in thơ m c ó
v ò n g n g ư n g tụ c a c b o h a y dị v ò n g tư ơ n g tự thì phàn ứng trèn d ẫ n đ ế n sự tạo
th à n h c á c d ầ n x u ấ t c ủ a d ih i d r o b e n z o q u i n o li n , khi c ó m ãt c ủ a c h ấ t o x y h oá n h ẹ
n h à n g thì d ẫ n x u ất n à y bị o x y h o á c h o c á c b e n z o q u in o lin tư ơ n g ứ n g [81]:
R £ > C H = N ^ R1 + C H 3COR" ^
.
r £ V c h - n h ^ ri
C H 2C O R "
R'
8
R'
R
T r o n g p h ản ứ ng vớ i a xit p y r u v ic và c á c dẫn xuất c ủ a n ó thì từ bất kỳ
a z o m e t in
th ơ m
nào
cũng
tạo
thành
các
hợ p
ch ấ t
k iể u
q u in o lin
hay
b e n z o q u i n o l in [ 5 8 , 6 9 , 9 3 ]:
COOH
C H 3C O C O O H
R€ > CH' N< ằ R,
C H 3C O C O O H
HOOC
rí ? 7r ^ r - N = C H - A r
C H 3C O C O O H
o
N = C H -A r'
1.3.2. Phản úng của azometin với diazometan
D i a z o m e t a n phản ứ n g vớ i c á c a z o m e t in d ã y b é o , b é o - th ơ m , thơm h ay dị
v ò n g c h o c á c s ả n p h ẩ m c ộ n g h ợ p đ ó n g v ò n g b ề n i , 2 , 3 -tria zo lin
[ 6 , 14, 19, 2 2 ,
3 2 ] . Phản ứ n g n à y th ư ờ n g đ ư ợ c tiế n h à n h tron g d u n g m ô i e te h a y d io x a n :
R - C H = N -R ' + C H 2 N 2
° 2n^ O ^ ch=n^ V
Ete -* R -C H — N—R'
c
N
n ° 2 CHE;tN2 > o 2 n ^
>
}
c h - n ^
>
n
o 2
H iệ u su ất phản ứ ng th ư ờ n g từ 1 0 -4 0 % , thời g ia n phản ứ n g từ 2 - 3 n g à y
c h o đ ế n h à n g th á n g ( 3 0 n g à y ) [ 6 , 14, 1 9 - 2 2 , 3 2 ] .
9
1.3.3. Phản úng của azometin với dihalogencacben
Các
a z o m e t in
phản
ứng
với
d ih a lo g en
cacben
(n h ư
d i c lo c a c b e n ,
d i b r o m c a c b e n ) c h o c á c dẫn x u ấ t c ủ a 2 ,2 - d ih a lo g e n - l,3 - d i a r y la z ir i d i n
[1 3 , 2 4 ,
8 7 , 8 8 , 9 0 , 98]:
c r
Cl
H iệ u su ất c ủ a phản ứ n g v ó i d i c l o c a c b e n đạt được từ
1 0 - 9 0 % , v ói
d i b r o m c a c b e n từ 5 2 - 7 5 % . N g ư ờ i ta th ư ờ n g d ù n g m u ố i a m o n i b ậ c 4 (n h ư
C 6H 5N T (C H )3CT ) đê’ làm chất x ú c tá c c h u y ể n pha trong phản ứ n g trên và h iệ u
su ất phdn ứng s ẽ tăn g lên ( 6 7 - 9 0 % ) [ 1 3 ] . K h ả n ă n g phản ứng c ù a a z o m e t in phụ
th u ộ c v à o bản c h ấ t c ù a c á c n h ó m t h ế ở tron g n h â n thơ m , c h ả n g h ạ n với d ã y
a z o m e t in R C 6H 4N = C H C 6H 5 thì k h ả n ă n g p h ản ứng tăng thứ tự R = m - B r < p C ] < H = m - O C H 3< /j - C H 3< p - O C H 3 c ò n với d ã y a z o m e t in R C 6H 4C H = N C 6H 5 thì
lại c ó thứ tự R = m - C l < p - Q < H < / j - C H 3< m - O C H 3<
< p - O C H 3.
1.3.4. Phản útìg của azometin với các dẫn xuất của axit
isoxianic và isothioxianic
Phản ứ n g c ù a a z o m e t in vớ i c á c d ẫn x u ất c ủ a c á c a xit i s o x i a n i c và
i s o t h io x ia n ic ( n h ư p h e n y lis o x ia n a t , p h e n y lis o t h io x ia n a t, a x y l is o x y a n a t , a x y lis o th io x ia n a t...) c ó thể x ả y ra t h e o n h ữ n g c h iề u h ư ớ n g k h ác Iihau với sự tạo
th àn h uretidon, m o n o o x o tr ia z in v à d io x o tr ia z in , phụ th u ộ c v à o tỷ lệ m o l c ủ a
a z o m e t in và is o x ia n a t h a y is o t h io x ia n a t tro n g h ỗ n h ợ p phản ứng.
•
C ác a r y lis o x ia n a t và a r y lis o th io x ia n a t phản ứng với a z o m e t in v ó i tỷ lệ
m o l tư ơ n g ứ ng 2: l c h o sản p h ẩ m c ộ n g h ợ p đ ó n g v ò n g m o n o o x o t r i a z in [ 8 4 ],
h iệ u su ất từ 2 6 - 4 7 % :
10
R
2(R -C H = N -R ') + X = C = N -C 6H5 — *> C 6H5- N
A
N -R '
R
(X=0, S)
I
R'
Trong khi đó nếu tỷ lệ mol tương ứng là 1:2 thì lại tạo thành các
dioxotriazin với hiệu suất 22-55% [84] :
R
R-CH=N-R' + 2(X=C=N-C6H5) — > C 6H5-N
(X=0, S)
X
I
c 6h 5
•Các axylisoxianat (benzoylisoxianat[65], tricloaxetylisoxianat [65, 67],
trifloisoxianat [66 ], clocacbonylisoxianat [67] cho các sản phẩm cộng hợp đóng
vòng khác nhau tuỳ theo từng loại isoxianat, nhưng thỏng thường thì hỗn hợp
cùa sdn phẩm cộng hợp đóng vòng 1:1 và 1:2 được tạo thành [65, 67]:
RRCONCO + R'-CH=N-R"
R C O -N -
N -R "
R'
R
+
N
N-R"
Ỵ
0
trong đó R = C6H5, C13C, F 3C; R ’, R” = C6HS, Aik, phenyl thế.
•
Closunfonylisoxianat phản ứng với azometin cho các triazindion đối
xứng [52] với hiệu suất 60-100%:
C 6H4-R'
R-C6H4-CH=N-C6H4-R’ + CI0 2SNC0
0^
CI0 2S—N.
(R=P-N(CH3)2> H, p-O C H 3) p-CI, P-NO 2
R’=H, p-OCH3) p-CI, P-NO 2 )
C 6H4-R
Y
O
N -SO 2CI
11
•Azometin phản ứng với diisoxianat cho các urẻ thế và thiourê thế [76]:
NCO
NHCONC6H5
1.3.5. Phản ứng của azometin với các ete không no (phản
útig Diels-Alder)
Khi có mặt cùa xúc tác trifloruabo eterat, các azometin tham gia tích cực
vào phản ứng với các hợp chất ete không no như các vinylankylete,
dihidropyran, dihidrosilvan, clooxiaxetylen , vinylsunfua [53, 106-109]. Phản
ứng này thuộc về phản ứng tổng hợp dien (phản ứng Diels-Alder). Hệ thống
dien của azometin -CH=N-C=CH- có chứa nguyên từ nitơ có tính nucleophin và
trong phản ứng sẽ cộng hợp với các dienophin theo kiểu 1,4 và cho các sản
phẩm tetrahidroquinolin, các sản phẩm này dễ dàng dehidro hoá hay oxy hoá
tiếp tục cho các quinolin tương ứng với hiệu suất 20-80% :
OR
H
OC2H5
C -O C 2H5
N=CH-C 6H5+ III
lí.
CH
b f3
ete
Ar
52%
p
n = c h - c 6 h 5 +CH3Ỵ ° " |
-Ẽ Ẹ í*
--------- 1
ete
R
N X 6H5
7 0 -8 0 %
Ngoài xúc tác BF3 trong ete khan, người ta còn dùng xúc tác AICI3,
AlBr3 khan [72] hay Co»(CO)8 trong THF [72] và thu được quinolin với hiệu
suất khá cao (60-70%).
Các azometin còn tham gia vào phản ứng Diels-Alder vói các đienophin
thông thường như anhidrit maleic, etyl maleat [53, 68 ], N-aryl-sunfonylimit cùa
cloral và floral (ArS0 2N=CHCCl3) [68 ] và với RC(=NH)NH2 [112], ở đây phản
ứng cũng chạy theo kiểu cộng hợp-1,4 với hiệu suất 30-50%.
N-Maleimit thế phản ứng với azometin cho các hợp chất spừo, phàn ứng
chạy theo kiểu cộns- 1,2 với tỷ lệ mol tương ứng 1:2 [61]:
(R,R'= aryi, ankyl, R"= ankyl)
o
1.3.6. Phản útig của azometin với xeten và dixeten
Xeten phản ứng với azometin cho các azetidinon-2 [39]:
C6 H5N=C(CH3)C(CH3)=NC6H5 + C 6H5RC=C=0 ------- >
CH3
N-C 6H5
c 6h 5- n
R
2 cho các sản phẩm cộng hợp aminoaxit thè ở nitơ. Phản ứng này
thường được xúc tác bằng NaNHi [45-47, 50], ancolat kiềm, hay A1C13 khan
[23, 26, 48]. Hoạt độ của các xúc tác này giảm theo dãy AlQ 3>NaNH2>NaOR
[39]. Hiệu suất của phản ứng với xúc tác AIƠ 3 và NaNH-) là 15-80%. Phản ứng
luôn dẫn đến sự tạo thành các đồng phân đia (erythro và threo), trong đó thường
thường dạng erythro là chủ yếu [45-47]:
C6H5CH=NC6H4R + C 6H5CH 2COOC2H5 ..Na—
------- * eAyí/7ra-C 6H5CH(NHC6H5R)CHC6H5COOC2H5 (70%)
R C6H4C H =N C 6H4R’ + C 6H5CH2COOCH3 A 'Cl3 khan»
benzen
-------* RC 6H4-C H —CH-COOC 2H5
R’C6 H4-NH
C 6H5
(45-60%)
Với este của axit a-metylpropionic khi có xúc tác NaNHi thì lại thu
được sán phẩm vòng hoá azetidinon-2 [45], ngay bản thân etyl propionat trong
phán ứng trên cũng có xu hướng tạo thành sản phẩm vòng hoá kiểu này [46]:
CH3
CH3
C 6H5CH=NC6H5 + (CH3)2CHCOOC 4H9-fert --------- *
N aN H 2
CgHs
}
-------- N— C 6H5
0
(66%)
Etyl nitroaxetat khi phản ứng vói azometin ở nhiệt độ phòng khi không
có chát xúc tác cho sản phẩm cộng bình thường nhưng khi có mặt cùa amin bậc
nhất dư (như n-C4H9NH->) thì lại cho dị vòng isoxazon [10, 63]:
14
A rC H =N A r’ + O2NCH2COOC2H5 + C4H9NH2
1) hổi lưu vài giờ
2) NaOH, 60°
Ar-
-COOH
H O O C ^ 0 /N
25°c
RCehUd-NNCeHUR' + O2 NCH 2 COOC 2 H 5
u k
--------►R'C6H4N HCH ---------- CH-COOC 2 H 5
(64- " %)
R,R'=H, p-CH3l p-OC2 H5) m -N02l p-N 0 2
Azometin phản ứng với etyl fomiat tạo ra sản phẩm cộng hoặc là andehit
[83] hoặc amit [43]:
CH 3 OCOC 6 H4 N=CHC 6 H 5 + HCOOCH 3
HCI đặc
—
»
-------* CH30 C 0 C 6H4NHCH=0
1.3.8. Phản ứng của azometin với axetilen và các dẫn xuất
của nó
Axetilen phản ứng với azometin khi có chất xúc tác như HgCli [81, 91]
hay BF3 trong ete khan [107] cho các dẫn xuất cùa quinolin hay benzoquinolin:
-N=CH-C6H5
C-C6H5 HgCI2
------------- >■
CH
t°
rc
+ III
Các dẫn xuất của axit axetylendicacboxylic phàn ứng với azometin theo
kiểu cộng hợp lưỡng cực 1,4 tạo ra nhân dị vòng pyridin hay các sản phẩm cộng
hợp tuỳ theo lượng mol của các chất tham gia phản ứng. Các azometin phản ứng
vói dimetyl axetilendicacboxylat cho sản phẩm cộng 1:2 với hiệu suất 53-63%
[38]:
15
C 6H 5
C6H5CH-NR + 2 CH3OOC-C— C-COOCH3
COOCH3
► CH3OCO—i^ 5 -3 —COOCH3
COOCH3
R=H, C6H5, CH2C 6H4
Một vài azometin lại phản ứng theo kiểu cộng Michael [38, 54]:
\_ J
CH3OOC
1.3.9. Phản
cacboxylic
úng của
azometin
với các axit a-thiol-
Các azometin phản ứng với axit a-thiolcacboxylic cho các thiazolidinon4 chứa các nhóm thế ở vị trí 2 và 3 của vòng. Phản ứng thường tiến hành trong
ete khan hay benzen khan [15, 56], Hiệu suất sản phẩm đạt 60-70%. Cũng có
khi người ta dùng axit axetic hay etanol làm dung môi, hiệu suất thường thấp
12% [56]. Cơ chế của phản ứng đã được F.C.Brown [5] và A.E.Lipkin [100] đề
cập đến. Người ta thường cho axit thioglycolic phản ứng với azometin:
ArCH=NAr’ + H SCH 2COOH ------- * Ar-CH----- N-Ar1
1.3.10. Phản ứng của azometin với hợp chất cơ kim
Azometin tham gia phản ứng với hợp chất cơ kim như cơ magiê, cơ kẽm,
cơ thiếc .... cho các sản phẩm cộng hợp amin bậc 3 [7, 8, 11, 28-31, 33, 36, 40,
51, 71]. Các phản ứng này đặc thù về phương diện lập thể : các đồng phàn dia
{erythro và íhreo) hay dạng me so được tạo thành tuỳ thuộc vào bazơ Schiff ban
đầu có đối xứng hay không. Thông thường lượng đồng phân dạng erythro và
16
rhreo là bằng nhau, nhưng cũng có trường hợp đồng phân dạng threo được tạo
thành ưu tièn hơn [29]:
C 2H5CH(CH3)MgBr
ỌH3
I
C6H5CH-CHC 2H5
NHR
(erythro và threo)
C 6H5CH=NR —
ỌH3
CH2=CHCH(CH3)MgBr
I
--------------—-------------- * C 6H5CH-CHCH=CH 2
NHR
ựhreo)
1.3.11. Phản úng của azometin với nitroankan
Mono-, di- và trinitroankan phản ứng với azometin cho các sản phẩm
khác nhau. Với các trinitroankan và mononitroxicloankan thì tạo thành phức
chất giữa azometin và hợp chất nitro vói hiệu suất 86-92% [85, 110]:
RC6H4CH=NC6H4R' + HC(N02)3
[RC6H4CH=NHC6H4R’] C(N02)3
Với các di- và mononitroankan lại cho sản phẩm cộng (hiệu suất 4497%) [9, 85, 86, 110]:
RC 6H4CH=NC6H4R' + CH 2(N02)2
-> RC6H4CH— NHC6H4R'
CH(N0 2)2
Phàn ứng thường được tiến hành trong ete khan và cũng có khi người ta
sử dụng xúc tác dietylamin [9, 16].
17
1.4. Cấu trú c điện tử, tính bazơ và p h ổ của các
azom etin
1.4.1. Cấu trúc điện tử, hình học và tính bazơ của
azometin
Phân tử azometin có thể tồn tại ở hai dạng đồng phân cis(syn) và
tmnsịanti) [60]:
R
H
c
R
H
c
cis (syn)
trans (anti)
C.H.Warren và những người cộng tác [60] đã tính toán góc R2NC ờ
benylidenanilin và thấy rằng dạng syn có giá trị góc 253° và dạng anti có giá trị
i 17°. Momen lưỡng cực của phân tử này là 1,57D.
V.A.Izmeilski
và những người cộng tác [77] đã chỉ ra rằng ở các
azometin thơm có hai kiểu hệ liên hợp: sự liên hợp nhờ các điện từ ĨI (liên hợp
7T, 7t) và Sự liên hợp giữa cặp điện tử không chia sẻ của nguyên rử nitơ của liên
kết azometin và hệ thống điện từ 71 của nhàn thơm amin (liên hợp n,7i), chính sự
liên hợp n,7i này làm cho nhân thơm amin quay một góc nào đó ra khòi mặt
phẳng của phân tử azometin:
V.I.Minkin và những người cộng tác đã có một loạt các công trình
nghiên cứu về tính không đổng phảng của azometin [25, 102, 103]. Các tính
- Xem thêm -