Tổng hợp - nghiên cứu tính chất một số dẫn xuất 2 - Mercaptobenzothiazol

  • Số trang: 79 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 57 |
  • Lượt tải: 0
tailieuonline

Đã đăng 27670 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHSP – TP HỒ CHÍ MINH Đề tài Tổng hợp - nghiên cứu tính chất một số dẫn xuất 2- MERCAPTOBENZOTHIAZOL Mã số : CS-1-2001 Thời gian thực hiện : 1-2001 _ 12-2002 Chủ đề tài : Hồ Xuân Đậu Cộng tác viên: Hoàng Thị Huệ Chu Thị Hoàng Mai TP. HCM tháng 12 năm 2002 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHSP – TP HỒ CHÍ MINH Đề tài Tổng hợp - nghiên cứu tính chất một số dẫn xuất 2- MERCAPTOBENZOTHIAZOL Mã số : CS-1-2001 Thời gian thực hiện : 1-2001 _ 12-2002 Chủ đề tài : Hồ Xuân Đậu Cộng tác viên: Hoàng Thị Huệ Chu Thị Hoàng Mai TP. HCM tháng 12 năm 2002 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................1 PHẦN THỨ NHẤT: (I) TỔNG QUAN .....................................................................................2 I. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỊ VÒNG 1,3 – BENZOTHIAZOL TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY ....................................................................................................................................2 I.1. TỔNG HỢP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH CHẤT DẪN XUẤT CỦA BENZOTHIAZOL: .2 I.1.1. Tổng hợp vòng Benzothiazol : ....................................................................................2 I.1.2. Tổng hợp 2-Mercaptobenzothiazol(2-MBT) ...............................................................5 I.1.3. Nghiên cứu các hợp chất dãy thế ở vị trí thứ 2 của Benzothiazol : .............................6 I.1.4. Tính chất 2- HvdroxiBenzothiazol ............................................................................10 I.2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG .......................................................................................13 1.2.1. Trong lĩnh vực cao su : .............................................................................................13 1.2.2. Ứng dụng xi mạ và sơn phủ: .....................................................................................14 1.2.3. Trong lĩnh vực thuốc thử hữu cơ : ............................................................................14 I.2.4. Trong lĩnh vực phẩm màu và nhiếp ảnh : ..................................................................14 1.2.5. Hoạt tính sinh học : ...................................................................................................15 PHẦN THỨ HAI : THỰC NGHIỆM .........................................................................................17 II. SƠ ĐỒ TỔNG HỢP ...........................................................................................................17 II. 2. TỔNG HỢP ....................................................................................................................18 II.2.1. Tinh chế 2-MBT tinh khiết từ 2-MBT kỹ thuật: ......................................................18 II.2.2. Tổng hợp acid (Benzothiazol-2-ylthio)acetic(D2):...................................................18 II.2.3.Tổng hợp metyl (Benzothiazol -2-ylthio)acetat(D3): ................................................18 II.2.4. Tổng hợp (Benzothiazol -2-ylthio) acetylhydrazin (D4 ). .......................................19 II.2.5. Ngƣng tụ (Benzothiazol -2-ylthio) acetylhydrazin với Benzaldehyd (D5): .............19 II.2.6. Ngƣng tụ (Benzothiazol-2-ylthio) acetylhydrazin với m-nitrobenzaldehyd (D6) ...19 II.2.7. Ngƣng tụ (Benzothiazol -2-ylthio) acetylhydrazin với P-Dimetyl aminobenzaldehyd (D7): .....................................................................................................20 II.2.8. Ngƣng tụ ( Benzothiazol -2-ylthio) acetylhydrazin với p-Clorobenzaldehyd (D8):.20 II.2.9. Ngƣng tụ ( Benzothiazol -2-ylthio) acetylhydrazin với fufural.(D 9 ) ......................20 II.2.10. Ngƣng tụ ( Benzothiazol -2-ylthio) acetylhydrazin với Thiopen-2-Cacbaldehyd: 21 PHẦN THỨ III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................................22 III.1. KẾT QUẢ ......................................................................................................................22 III. 2. LÝ THUYẾT TỔNG HỢP VÀ THẢO ........................................................................26 III.2.1. Cơ chế tổng hợp acid ( Benzothiazol -2-ylthio) acetic ...........................................26 III.2.2. Tổng hợp mêtyl (Benzothiazol -2-ylthio) acetat. ....................................................27 III.2.3 Khi tổng hợp metyl (Benzothiazol -2-ylthio) acehylhyđrazin từ (Benzothiazol -2ylthio) actat với hydrazin: ...................................................................................................27 III.2.4 Ngƣng tụ các sản phẩm từ D5 đến D12 với các andehyl và cetron theo chúng tôi cùng cơ chế phản ứng ngƣng tụ amin-cabonyl ...................................................................28 III.3. THẢO LUẬN ................................................................................................................29 III.3.1. Nghiên cứu nhiệt độ nóng chảy các chất nhận thấy: ..............................................29 III.3.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại các chất đã tổng hợp (IR) .................................................30 III.3.3. Phổ hấp thụ tử ngoại của các chất nghiên cứu đƣợc trình bày ở bảng 3 và các hình phổ. .............................................................................................................................31 III. 3.4. Sắc ký khí khối phổ một số chất tổng hợp. ............................................................31 III.3.5. Cộng hƣởng từ hạt nhân từ một số chất đã tổng hợp: .............................................32 III.4. THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC...........................................................................32 KẾT LUẬN ................................................................................................................................34 PHỤ LỤC ...................................................................................................................................35 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................................59 TÓM TẮT ĐỀ TÀI : ...............................................................................................................61 TỔNG QUAN Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU MỞ ĐẦU Hóa học các hợp chất dị vòng ngày càng đƣợc nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu bởi vì nó có một ý nghĩa quan trọng về lý thuyết lẫn thực tiễn. Những hợp chất dị vòng trong thiên nhiên giữ chức năng đặc biệt trong quá trình hoạt động sống của sinh vật, vì vậy việc nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng nó vào thực tại xã hội là yêu cầu rất lớn đối với các nhà khoa học. Benzothiazol và các dẫn xuất của nó thuộc hợp chất dị vòng hai dị tố đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng lớn lao trong các ngành khoa học và đời sống nhƣ công nghiệp, nông nghiệp, dƣợc học và khoa học kỹ thuật. - Trong công nghiệp: 2-Mercaptobenzothiazol từ trƣớc tới nay ứng dụng chủ yếu nay vẫn là xúc tiến quá trình lƣu hoa cao su. Các hóa phẩm màu xyamin đƣợc ứng dụng làm độ nhạy quang trong chụp phim ảnh màu, trắng đen và chụp trong bóng tối (chụp hồng ngoại) - Trong nông nghiệp: các dẫn xuất Benzothiazol có hoạt tính điều hòa sinh trƣởng thực vật nhƣ 4-Clozo-3-benzyl oxycacbonylmetyl -2-benzothiazolion có khả năng diệt cỏ dại; 3-acetonitril -2-Benzothiazolion làm tăng hàm lƣợng đƣờng trong các loại cây mía và củ cải đƣờng. - Trong y học: một vài dẫn xuất thể hiện hoại tính sinh hóa, sinh lý nhƣ chống tắc nghẽn mạch máu, chữa bệnh đái đƣờng hoặc có khả năng chống bệnh ung thƣ khi gắn thêm các nhóm hoạt động ở vị trí thứ nhất và thứ hai của vòng. Từ những thực tế nêu trên là những đòi hỏi cấp thiết của thực tiễn xã hội chúng tôi nhận thấy việc tổng hợp, nghiên cứu và đƣa vào ứng dụng một số dẫn xuất của 2Mecaptobenzothiazol là cần thiết cả về mặt lý thuyết và thực tiễn nên chúng tôi chọn đề tài: "Tổng hợp và nghiên cứu một số dẫn xuất 2-Mercaptobenzothiazol bằng các phản ứng ngưng tụ " 1 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU PHẦN THỨ NHẤT: (I) TỔNG QUAN I. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỊ VÒNG 1,3 – BENZOTHIAZOL TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY Benzothiazol có đồng phân 1,2-, 2,1- và 1,3- Benzothiazol. Hai đồng phân (A) và (B) còn đƣợc gọi là Benzisothiazol nên đồng phân l,3Benzothiazol (C) có thể đƣợc gọi đơn giản là Benzothiazol. Do khuôn khổ đề tài có hạn nên trong tổng quan chúng tôi chỉ nêu sơ bộ tình hình nghiên cứu những năm gần đây thông qua nguồn tƣ liệu chủ yếu là thông tin trên các tạp chí Chemical Abstracts vì vậy phần tổng quan chỉ mang tính chất những chỉ dẫn sơ bộ. I.1. TỔNG HỢP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH CHẤT DẪN XUẤT CỦA BENZOTHIAZOL: I.1.1. Tổng hợp vòng Benzothiazol : Chính Benzothiazol đƣợc tổng hợp từ orto - aminothiophenol với acid formic [11] Các hợp chất đồng đẳng của nó đƣợc tổng hợp tƣơng tự nhƣng thay acid formic bằng clorua acid hoặc andehyd [12] hay urê, sau đó acid hóa [13] 2 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU N-Phenylthioamid tác dụng với NaOH với xúc tác Na3[Fe(CN)6] hoặc qua hợp chất cơ Lihi [14] sẽ đóng vòng. 2-Clorobenzothiazol đƣợc đóng vòng từ phenylisothioxyanát với xúc tác Pentclorophótpho [11] 3 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Bằng phƣơng pháp Jakobson 4 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU I.1.2. Tổng hợp 2-Mercaptobenzothiazol(2-MBT) Tên thƣơng mại là : Kaptax, Vukacid, Thiotax, Dermacid là chất bột mịn màu trắng có vị đắng đặc trƣng, nhiệt độ nóng chảy t° n/c 173 - 174 °c M = 167,25đvc, d=l,42. Các phƣơng pháp tổng hợp 2-MBT * Từ anilin cho tác dụng với CS2 và S ở áp suất và nhiệt độ cao Để thu đƣợc hiệu suất cao nhất, tỷ lệ mol các chất trong phản ứng tổng hợp anilin: CS2 :S = 1:1,4: 1,02 * Đun nóng Benzothiazol với S trong vòng 0,5 - 3h với tỉ lệ số moi 1:0,9 - 1: 1,3, hiệu suất đạt 90% Đun nóng N, N - Dimetyl anilin với 5 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Đun nóng các dẫn xuất Benzothiazol với S Đáng chú ý nhất là tổng hợp 2-Mercaptobenzothiazol trong công nghiệp từ anilin với cs2 và lƣu huỳnh ở 420°c Quá trình sản xuất này năm 1994 lại đƣợc hoàn thiện trong paten ở Mỹ [39] Mới đây nhất B.Ricacdo (Italia) [15] đã cho tác nhân electronpin tác dụng lên hợp chất ortometylthiophenylisonitril để tạo khung vòng Benzothiazol. Song thực tế hiện nay 2-MBT đều đƣợc tổng hợp từ 2 - MÉT kỹ thuật do tinh chế tách ra (bột màu v à n g ) I.1.3. Nghiên cứu các hợp chất dãy thế ở vị trí thứ 2 của Benzothiazol : Dẫn xuất thế vị trí thứ 2 của Benzothiazol đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Trƣớc hết là 2-MBT nó đƣợc tổng hợp quy mô công nghiệp với hiệu suất cao (xem mục 1.1.1). Là cơ sở chất đầu để tổng hợp nhiều dãy dẫn xuất phức tạp khác. Qua phân tích bởi phổ IR và NMR cho ta thấy tồn tại dạng chủ yếu thion [2].Tuy nhiên cân bằng hộ biến thƣởng xảy ra trong dung dịch 6 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Khi oxy hóa bởi H202 ở 50°C trong KOH sau đó acid hóa thu đƣợc Hydroxibenzothiazol [40] Năm 1996 với oxy phân tử và xúc tác FeCl2 ở 50°C - 150°C với áp suất 0,3 -0,7 MPa.Hiệu suất tạo 2-Hydroxibenzothiazol đạt 85% [16] Cũng nhƣ 2-MT3T, 2-Hydroxybenzothiazol cũng có cân bằng hổ biến dạng ceton khi ở trạng thái dung dịch. Năm 1992 Grabanuk.M.K (Nga ) đã đƣa ra phƣơng pháp điều chế Este từ 2MBT bằng tác dụng với acid hữu cơ và C0C12 trong dung môi hữu cơ có xúc tác kiềm ở -5°c- 10°c [17] 7 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU 2-MBT có khả năng tham gia phản ứng Manhic với dietylamin, Ure, thiure... ở các điều kiện khác nhau. Phản ứng ngay với nhiệt độ phòng với HC1 đặc làm xúc tác và đun hồi lƣu hoặc thêm CuCl2 ở 80° c đun hồi lƣu dùng cho Ure và Thiure với HCHO [18} b/ Các hợp chất chức vòng 2-Benzonthiazonlinon cũng là đối tƣợng đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu. Chẳng hạn khi thay các giá trị của R1 và R2 trong phân tử dẫn xuất của R=1 2-Benzonthiazonlinon thì hợp chất có một số hoạt tính sinh lý, sinh hóa [19] nhƣ khi Còn khi R1: H và R2 : 3-aminopropyl, 3-cloropropy nếu ngƣng tụ với morpholin tạo ra hợp chất có khả năng điều trị bệnh giảm huyết áp [20] 2-MBT phản ứng với tác nhân và điều kiện khác nhau, ngƣời ta đã tổng hợp các sản phẩm 8 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Ở nhiệt độ 200°C với xúc tác I2 trong RX và Na2S, S-ankyl chuyển vị thành Nankyl Benzothiazolinon : 2-MBT tác dụng với Halogen trong CC14 hay C6H6 sau đó tác dụng với anilin 2-MBT khi tác dụng với HCHO tùy điều kiện xúc tác mà sơ đồ phản ứng thu đƣợc các sản phẩm 9 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Hoặc 2-MBT còn có thể chuyển hóa theo sơ đồ sau : I.1.4. Tính chất 2- HvdroxiBenzothiazol Nó tồn tại ở 2 dạng Tautome hóa H Momen hữu cực của 2-Hydroxibenzothiazol là 2,4 D. Trong lúc momen lƣỡng cực của 2-Benzothiazolinon là 3,8 D.Thực nghiệm đo đƣợc là 3,66D điều đó khẳng định rằng các phản ứng khi gia nhiệt nó tham gia ở dạng ceton. Kết quả nhận đƣợc phù hợp với quá trình ankyl hoa, acyl hoa hay Hydroximetyl hoa sản phẩm thu đƣợc đều thế vào vị trí N3 của 2-Benzothiazolinon . Vì vậy khi tiến hành các phản ứng của 2-Hdroxibenzothiazol đều thu đƣợc các dẫn xuất tƣơng tự là 2-Benzothiazolinon 10 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Để chứng minh điều đó năm 1961, H.Zinner và W.Nimmich khi metyl hóa 2benzothiazolinon bằng diazo metan đã giải thích cơ chế nhƣ sau : 11 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Tiến hành phản ứng Nitro hóa 2-Hydrobenzothiazol, các tác giả ở [2] đã thu đƣợc các sản phẩm Nitro thế ớ các vị trí 4 và 6 theo cơ chế SE (Ar) làm cơ sở tổng hợp dẫn xuất amino -2-HydroxiBenzothiazol Trong công trình của tập thể Cán bộ Bộ môn Hoa Hữu Cơ ĐHSP Hà Nội đã đi từ 2Benzothiazol Cacbadehyd tổng hợp một dãy thế ở vị trí thứ 3 theo sơ đồ {3} Ar : góc chứa nhân Benzen hoặc Quinolin Trong công trình của nhóm cán bộ bộ môn Hoa Hữu cơ trƣờng ĐHSP TP. Hồ Chí Minh đã đi từ 2-Hydroxibenzothiazol ứng dụng phản ứng Wictiig qua các giai đoạn tổng hợp đƣợc các sản phẩm có nhiều ứng dụng trong thực tế [2] Sơ đồ: 12 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Xác định cấu trúc các hợp chất này các tác giả đã phân tích nguyên tố phổ IR, NMR và MS để từ đó quy kết chính xác cấu trúc phân tử các chất tổng hợp đƣợc. I.2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG 1.2.1. Trong lĩnh vực cao su : Trong thời gian gần đây, 2-MBT đã đƣợc ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp cao su. Các công trình [9,10,11] nghiên cứu làm xúc tác quá trình lƣu hóa cao su. Không những thế 2-MBT có thể kết hợp với Zn, ZnO để làm xúc tác cho qua trình lƣu hóa cao su tự nhiên và tổng hợp [ l 1 , 12,13,19]. Để lƣu hóa cao su izopren, tác giả công trình [12]dùng hỗn hợp rắn tỉ lệ (2-MBT )(I) Zn (II) hoặc (2-MBT )ZnO. Kết quả cho thấy làm cho chậm quá trình tạo liên kết chéo nên dễ khống chế đƣợc quá trình lƣu hóa. Ngoài ra để lƣu hóa cao su izopren có thể dùng 2-MBT với tetrametylthioran với ZnO xúc tác, tác dụng tốt. Các dẫn xuất của 2-MBT cũng góp một phần lớn. Chẳng h ạ n 2-(2',4'Dinitrophenylthio)benzothiazol [30], N-xiclohexyl-2-Benzothiazol Sunpenamid [23] dùng xúc tác trên lƣu hoa cao su hay N-tecbutyl-2-Benzothiazol Sunpenamid xúc tiến quá trình lƣu hóa cao su CS-folyizopren. Việc dùng xúc tác N-tecbutyl-2-Benzothiazol Sunpenamid đã đƣợc công trình [21]nghiên cứu bằng phƣơng pháp sắc ký lỏng. Vật liệu composit cao su tự nhiên và tổng hợp đã đƣợc lƣu hóa bởi Benzothiazolfeamid hay Benzothizyldisunfua. Để chống sự oxi hóa trong quá trình lƣu hóa tác giả công trình [24] đã dùng các hợp chất: Để xúc tiến tạo màu cao su trong công trình [5] đã phôi hợp Zn-2-MBT với N, NDiphenylguanidin. 13 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU 1.2.2. Ứng dụng xi mạ và sơn phủ: Hợp chất với hàm lƣợng 10:1000 ppm đƣợc dùng làm xúc tác trong điện phân phủ kín các lỗ xóp khi mạ vàng lên bề mặt Nikken [26,27]. Vào năm 1995, paten của Nhật [28] công bố đã dùng phức của Ag với các phối tử hữu cơ dẫn xuất của Benzothiazol tạo dung dịch có tác dụng sơn phủ lên đá. 1.2.3. Trong lĩnh vực thuốc thử hữu cơ : Một số dẫn xuất của Benzothiazol có khả năng tạo phức màu với các kim loại đóng vai trò trong việc xác định định lƣợng các kim loại đó nhƣ hợp chất chứa vòng Benzothiazol và Coumarin tạo phức vòng với kim loại {32} có ích trong việc phân tích định lƣợng và định tính các lon Zn2+,Pb2+,Ba2\Cd2+,Hg2+,La3+ trong các đối tƣợng sinh học hay trong dung dịch nƣớc. Công trình [38] dùng 2-MBT với Xenluloz để xác định vết Au trong mẫu địa chất O Khả năng tạo phức màu của : Với Cu(I) và Cu(II) cũng đã đƣợc công bố [32] với pH =4;10 trong dung dịch rƣợu : nƣớc = 1:1 hợp chất trên có điều đẳng quang ở 526nm vân hấp thụ 510 - 552nm. Đặc biệt ở các công trình nghiên cứu khoa học trong nƣớc [33], các tác giả đã thử khả năng tạo chất màu trong dung dịch hay phức rắn của các hợp chất 2 dãy Ar-CH=N-Ár Và Ar-CH=N-Ár với ion kim loại trong đó Ar, Ár là Benzonthiazol hoặc Quinolin. I.2.4. Trong lĩnh vực phẩm màu và nhiếp ảnh : 14 Đề tài: CS – 2001 – 01 Chủ đề tài: HỒ XUÂN ĐẬU Các phẩm màu azo điều chế từ Baz aminobenzothiazol đƣợc dùng làm mực in R Trên giấy nhƣ: (A’2 là hợp phần vòng Benzothiazol) [29] Phẩm mầu: Có tính kết dính tốt trên polyeste [30] Năm 1994[36] đã ngƣng tụ đƣợc hợp chất có độ nhảy trong chụp ảnh điện tử nhƣ sau: 1.2.5. Hoạt tính sinh học : Tác giả công trình [34] đã phát hiện 2-MBT có độc tính đối với vi khuẩn, khi tiến hành thử nghiệm rộng hơn với dẫn xuất của Benzothiazol các tác giả đã chứng tỏ nhiều hợp chất kháng khuẩn diệt nấm và điều hành sinh trƣởng [2,3,16,17,18] với nồng độ 250 ppm hợp chất có hoạt tính diệt nhện. Nhiều hợp chất khác có ứng dụng trong y học nhƣ chữa bệnh tiểu đƣờng [38]. Hoạt tính chống u của 2-(4-aminophenyl). Benzothiazol invitro và invivo đã đƣợc đánh giá [36] Dẫn xuấtcó khả năng chống tắt nghẹn động mạch máu. Kết quả trên chuột cho thây có tác dụng kiềm hãm từ 29 -53%[37] 15
- Xem thêm -