Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp một số Azometin dãy 5-Amino-2-Metylbenzothiazol

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