Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu khoa học: Tổng hợp và nghiên cứu một số dẫn xuất của Benzothiazole

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


I. TỔNG QUAN

3


I.1 BENZOTHIAZOLE VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CƠ BẢN CỦA NÓ
I.1.1 Benzothiazole.
Phân tử benzothiazole là trƣờng hợp đặc biệt của hệ thống dị vòng. Những tính chất
hóa học và hóa lý chứng tỏ rằng vòng thiazole về bản chất nó không có đặc tính thơm. Thực
nghiệm cho biết phản ứng thế electronpin(chlor hóa,brom hóa, nitro hóa) đều xảy ra ở nhân
benzen và trƣớc hết là ở vị trí 6 [4] . Ngay cả trong trƣờng hợp của 2-phenyl-benzothiazole
phản ứng cũng vẫn xảy ra ở vị trí này mà không xảy ra ở vị trí 2 của vòng phenyl mới thế vào
[5,6]
.

Dƣới tác dụng của base mạnh, vòng thiazole bị phá vỡ. Sự phá vỡ vòng đƣợc
tăng cƣờng khi ở vòng benzen có nhóm hút electron [7] .

Bezothiazole có thể điều chế bằng một trong các phƣơng pháp sau:
* Bằng phản ứng của o-aminothiophenol với các dẫn xuất của acid.

Từ các dẫn xuất của acid để tổng hợp benzothiazole thƣờng đƣợc dùng nhất là
chloride và anhydride acid [8,9,10] .

4


* Bằng phản ứng của o-aminothiophenol với aldehyde

R=alkyl, hydrogen, aril.
* Benzothiazole cũng có thể đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp Jakbson [11]

I.1.2 2-Mercaptobenzothiazole( 2-bezothiazolinthione) viết tắt là 2-MBT.
Tên thƣơng mại là Kaptax, Vulkaxit, thiotax . Là chất bột mịn màu vàng sáng, có vị
cay,mùi đặc trƣng. Nhiệt độ nóng chảy của 2-MBT kỹ thuật là 165-170°C, của 2-MBT tinh
khiết là 173-174°C. Khối lƣợng phân tử 167,25.
2-Mercaptobenzothiazole là chất đƣợc sử dụng sớm nhất để làm tăng tốc độ quá trình
lƣu hóa cao su. nó tan trong acetone, ethanol, benzene, chloroform, acetic acid băng,...và thực
tế không lan trong nƣớc.
2-MBT lần đầu tiên đƣợc điều chế vào năm 1887 do A.W.Hofmann [8]

5


* Bằng tác dụng của CS2 vào o-aminothiophenol

*
Bằng tác dụng của NaHS vào 2-chlorobenzothazole

* Bằng tác dụng của CS2 với O.O’-diaminodiphenylsulfide

* Phƣơng pháp điều chế 2-MBT thuận lợi nhất là xuất phát từ aniline cho tác dụng với CS2 và
S dƣới áp suất và nhiệt độ cao :

Để thu đƣợc hiệu suất cao nhất, tỷ số mole của các chất phản ứng:
Aniline : CS2 : S = 1 : 1,4 : 1,02
* Trong thực tế một số lƣợng lớn 2- MBT đƣợc điều chế bằng cách tinh chế 2-MBT
kỹ thuật. [12]
2-MBT tồn tại chủ yếu ở dạng thione[13] , nổ tạo ra sự cộng kết nhờ liên kết hydrogen
yếu trong dung dịch cứng nhƣ ở trạng thái rắn.

6


Kết quả này nhận đƣợc dựa trên sự đo momen lƣợng cực [14] .
Phản ứng alkyl hóa trực tiếp 2-benzothiazolinthione bằng dẫn xuất halogen sẽ tạo
thành 2- alkylthiobenzothiazole. Nếu alkyl hóa bằng dimethyl sulfate ngoài sản phẩm trên
còn xuất hiện một lƣợng nhỏ 3-methyl-2-benzothiazolinthione [15] .

Ở nhiệt độ trên 200°C bằng tác dụng của iodine dẫn xuất S-alkyl chuyển vị thành dẫn
xuất N-alkyl [16] .

I.1.3.2-Hydroxybenzothiazole (2-Benzothiazolinone)
2-Hydroxybenzothiazole có thể tồn tại ở hai dạng tautomer:

Momen lƣỡng cực tính đƣợc đối với 2-Hydroxybenzothiazole là 2,4D, và đối với 2benzothiazolinone là 3,8D. Bằng thực nghiệm đã nhận đƣợc là 3,66D, điều

7


đó khẳng định rằng trong các phản ứng nổ tham gia ờ dạng ketone[17] . Kết quả nhận đƣợc
phù hợp với các quá trình xảy ra trong các phản ứng alkyl hóa, acyl hóa hoặc hydroxymethyl
hóa. Trong tất cả các phản ứng này ngƣời ta đều thu đƣợc dẫn xuất thế ở vị trí 3 của 2benzothiazolinone [27]
Bằng thực nghiệm ngƣời ta nhận thấy rằng, khi methyl hóa bằng diazo methane trong
ether đã xuất hiện 3-methyl-2-benzoth azolinone cùng với 2-raethoxy benzothiazole.
H.Zinner và W.Nimmich [19] đã giải thích quá trình phản ứng này nhƣ sau:

Trong phản ứng này sản phẩm chủ yếu là 3-methyl-2-benzothiazo-linone.
2-benzothiazolinone phản ứng với formaldehyde tạo thành 3-Hydroxymethyl2-benzothiazolinone.

8


Đây là chất đầu thuận tiện cho việc điều chế các dẫn xuất tiếp theo.Thí dụ: bằng tác
dụng của thionylchloride thu đƣợc 3-chloromethyl-2-benzothiazolinone, với acetic anhydride
thu đƣợc 3-acetomethyl-2-benzothyazolinone, với benzoyl chloride thu đƣợc 3-benzoyl
oxymethyl-2-benzothiazolinone. Cấu trúc của 3-chloromethyl-2-benzo thiazolinone đã đƣợc
chứng minh bằng phản ứng khử với litiumborhydride xuất hiện 3-methyl-2benzothiazolinone[20].Chlor trong 3-chloromethyl-2-benzothiazolinone có hoạt tính hóa học
gần tƣơng tự trong các alkylchloride. Trong môi trƣờng kiềm nó phản ứng với thioalcohol
hoặc với 2-benzothiazolinone tạo thành bis- 3-(2-benzothiazo linone)methane.

Tuy nhiên nếu 3-chloromethyl-2-benzothiazolinone
mercaptobenzothiazole sẽ thu đƣợc hợp chất sau [19] .

tác

dụng

với

2-

Điều này chứng tỏ rằng khác với 2-benzothiazolinone, 2-mercaptobe zothiazole nó bị
alkyl hóa ở vị trí thứ 2[16] .
Khi xử lý 2-benzothiazolinonethione với ethylen oxide dƣ có mặt acetic acid xảy ra
phản ứng N-hydroxyethyl hóa và có sự biến đổi thiono-oxo tạo thành 3-(2-hydroxyethyl)-2benzothiazolinone. Sản phẩm này cũng thu đƣợc khi thực hiện phản ứng tƣơng tự với dẫn
xuất S-alkylthiobenzothiazole. Một cách tƣơng tự, khi chế hóa các hợp chất có nhóm thế ở
nguyên tử nitrogen nhƣ 3-methyl-2-

9


benzothiazolinthione và 2-(2-hydroxyethylthio)benzothiazole cũng xảy ra sự biến đổi thionooxo

2-benzothiazolinthione(I) thông thƣờng nó bị alkyl hóa ở nguyên tử lƣu huỳnh, trừ
phản ứng Mannich[21] . Ethylene oxide đƣợc dùng để thực hiện phản ứng S-hydroxyethyl hóa
của (I) trong dioxane [22] .
Phản ứng N-Hydroxyethyl hóa của 2-benzothiazolinthione(I) bằng ethylene oxide
trong acetic acid kèm theo sự thay thế nguyên tử lƣu huỳnh bằng nguyên tử oxygen để tạo
thành 3-(2-hydroxyethyl)-2-benzothiazolinone (III). Phản ứng này đƣợc thực hiện bằng cách
sử dụng lƣợng dƣ 10 lần theo số mole của ethylene oxide trong dung dịch acetic acid ở nhiệt
độ phòng trong 24 giờ .
Khi rút ngắn thời gian là một giờ và giữ tỷ lệ số mole (1:1) đã xảy ra phản ứng Shydroxyethyl hóa tạo thành 2-(2-hydroxyethylthio)-benzothiazole (II). [23,24] , đã sử dụng
methanol nhƣ một dung môi. Để chứng minh cấu trúc của (III), 2-benzothiazolinone (VII)
đƣợc reflux với 2-bromoethanol có mặt dung dịch natrium hydroxyde, thu đƣợc sản phẩm
(21%) đồng nhất với hợp chất (III).

10


Sự biến đổi từ (I) đến (III) qua (II) là sản phẩm trang gian đƣợc biến đổi tiếp theo
trong cùng điều kiện.
Trong quá trình chuyển hóa trên, ethylene oxide là chất đƣợc dùng để đồng phân hóa
các đẫn xuất s và N-methyl, IV,V. Cũng bằng cách này hợp chất S-methyl (IV) đã chuyển
thành hợp chất III với hiệu suất 29%. Hợp chất V tạo thành hợp chất oxo tƣơng ứng VI với
hiệu suất 88%.
Một mình acetic acid đã không có tác dụng lên I, IV hoặc VIII; Điều này đã chứng
minh khả năng của ethylene oxide để thực hiện chức năng nhƣ một tác nhân để thay thế
nguyên tử lƣu huỳnh bằng nguyên từ oxygen trong dãy benzothiazolinethione. Trong các tài
liệu không đƣa ra cơ chế của phân ứng , chúng tôi cho rằng acetic acid cũng tham gia vào
phản ứng ở giai đoạn đầu để tạo ra 2-benzothiazolinone.

Cơ chế này cũng đƣợc áp dụng cho cả phản ứng của ethylene oxide vào 2methylthiobenzothiazole trong acetic acid để tạo thành 2-Hydroxy-benzothiazole. Chất này
lại tiếp tục phản ứng với tác nhân là ethylene oxide để tạo thành sản phẩm III.
2-Benzothiazolinone đƣợc điều chế bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau. V.F
Kucherov đã đƣa ra các phƣơng pháp điều chế nổ trong phòng thí nghiệm bằng cách oxyhóa
các sulfid trong acetic acid.

11


Trong sản phẩm của phản ứng ngƣời ta đã tách đƣợc cả các dẫn xuất N-acetyl, chƣa
có tài liệu nào mô tả chính xác o-acetyl . Nhiều tài liệu mô tả phản ứng acyl hóa xảy ra với sự
xuất hiện N-acetyl [25] với một lƣợng dƣới 1% o-acetyl.
Từ quan điểm kỹ thuật , có ý nghĩa nhất là oxyhóa 2- mercap tobezo-thiazole bằng
hydrogen peroxide trong môi trƣờng kiềm[12] hoặc bằng kali pemanganat [25] sẽ xuất hiện
muối kali của sulfoacid tƣơng ứng và sau đó thủy phân trong môi trƣờng acid.

Để điều chế dẫn xuất 4-chlor-2-hydroxybenzothiazole , ngƣời ta đã thủy phân dẫn
xuất chlor tƣơng ứng là 2,4 -dichlorobenzothiazole theo phƣơng trình sau [20] .

12


Trong quá trình thực hiện đề tài này , chúng tôi đã dùng phƣơng pháp oxyhóa 2-MBT
bằng hydrogen peroxide trong môi trƣờng kiềm . Để thu đƣợc 2-hydroxybenzothiazole tinh
khiết , chúng tôi đã dùng dung môi là hỗn hợp của ethanol-nƣớc (1:1). Đây là dung môi thích
hợp nhất.

I.1.4 Ứng dụng thức tế của benzothiazole và một số dẫn suất của nó.
Hóa học của benzothiazole đang phát triển rộng rãi đặc biệt là việc sử dụng các dẫn
xuất của nó trong ngành công nghiệp cao su , công nghiệp nhuộm và trong những năm gần
đây cả trong ngành nông nghiệp và dƣợc học .
Một dẫn xuất đơn nhất của benzothiazole là 2-mercapto- bentozothiazole đƣợc dùng
trong ngành cao su vừa có tác dụng làm tăng tốc độ lƣu hóa , vừa là chất chống nấm bảo vệ
cao su trong quá trình sản xuất [26] . 2-MBT cũng đƣợc dùng làm chất chống nấm cho các loại
hàng dệt. Bông , vải, sợi sau khi đƣợc xử lý với 2-MBT sẽ chống đƣợc sự phân hủy trong môi
trƣờng ẩm ƣớt , có khả năng kháng cự cao đối với ánh sáng , nhiệt độ và sự phân hủy của vi
khuẩn . [27]
Các dẫn xuất tiếp theo nhƣ 2-hydrazobenzothiazole ,2- alkyl benzothiazole có tác
dụng diệt nấm và chống các loại nấm phá hoại hạt giống. [28]
Bằng cách theo dõi tác dụng của các nhóm riêng rẽ của benzothiazole , ngƣời ta nhận
thấy rằng : Khi đƣa thêm các nhóm thế hoặc khi kết hợp chúng , có thể làm tăng hoạt tính
sinh vật học , hoặc có thể định hƣớng chúng theo một mục đích mong muốn. Từ một số lớn
thông tin có thể sắp xếp chúng vào một số nhóm:
- Nhóm có tác dụng chữa bệnh ngoài da : 2-alkoxy -,2-alkylthio -6[29]
halogenbenzonthiazole
,2-phenoxy,2-phenylthiovà
2
-phenylamino
benzothiazole cũng nhƣ các dẫn xuất 2- alkylsulfonyl 2-alkysulfinyl -6 -nitro
benzothiazole và các dẫn xuất halogen của benzothiazole . [30]

13


- Những dẫn xuất của benzothiazole có tác dụng điều khiển sự phát triển
của thực vật, tiêu biểu nhất là các dẫn xuất thế ở vị trí 3 của benzothiazolinone . [31-33]
Thí dụ nhƣ:

3-acetonitril - 2 - benzothiazolinone (X=H , n = O) có tác dụng lên cây đậu đỏ nhƣ
sau : làm dày phiến lá , làm hẹp phiến lá , kìm hãm sự phát triển bề mặt. Tuy nhiên nó lại có
tác dụng tốt đối với cây củ cải đƣờng . Ngƣời ta đã làm thí nghiệm thấy rằng khi bón với hàm
lƣợng 0,1 - 0,2kg.ha-1 sẽ làm tăng hàm lƣợng đƣờng là 11%[34]. 3-methyl -4- chlor-2benzothiazolinone có tác dụng làm tăng năng suất lứa tới 21% , trong khi đó lại làm giảm sự
phát triển của thực vật vật tới 10% [35] .
Các dẫn xuất thế ở vị trí 3 có chứa lƣu huỳnh của 2 - benzothiazolinone cũng có tác
dụng điều khiển sự phát triển thực vật nhƣ : Alkylthioalkylester [36] ,thioester [37], và
dithiocarbonat [38] .

14


Các hợp chất này cổ tác dụng làm giảm sự phát triển của đậu , làm ngắn thân cây . Ở
những nồng độ cao , chúng có tác dụng diệt cỏ .
Thuộc nhóm có tác dụng điều khiển sự phát triển thực vật còn có các dẫn xuất của
benzothiazole với nguyên tử nitrogen ỏ mạch nhánh nhƣ : các amide [39 ,40], hydrazid [41]
imidoester , imidoamide [42] , imidoanhydride [43] và ngay cả các muối amonium bậc 4 [44] .

15


D'Amico J.J đã tổng hợp đƣợc các dẫn xuất tiếp theo và đã thử nghiệm một cách
thành công với cây mía đƣờng và cây củ cải đƣờng , là những chất có tác dụng làm tăng hàm
lƣợng đƣờng .

16


Công trình này cũng nêu lên rằng : tác dụng của các chất phụ thuộc vào thời kỳ phát
triển của thực vật. Lƣợng thực tế đã áp dụng 0,112 - 5.60kg.ha-1 từ 2-10 tuần trƣớc khi thu
hoạch .
Sutoris V. cùng đồng nghiệp đã tổng hợp đƣợc một số dẫn xuất tiếp theo và nhận thấy
rằng các hợp chất 3-benzyloxycarbonylmethyl-2-benzothiazolinone và 4-chlor-3benzyloxycarbonylrnethyl -2 -benzothiazolinone cũng có hoạt tính cao đối với sự biến đổi
của thực vật và có hoạt tính diệt cỏ [45,46] .

Sự biến đổi của các mô và các tế bào thực vật bắt đầu chịu tác dụng ở nồng độ 10-4 10 mol/dm3 .
-3

Một vài dẫn xuất còn đựơc ứng dụng trong y học . Từ những dẫn xuất của 2benzothizolinone có tác dụng chống bỏng đặc biệt là : 5 -chlor - 3-[4-(2-acetoxyethyl) - 1 piperazinyl carbonylmethyl ] - 2 - benzothiazolinone .

17


I.2. PHẢN ỨNG WITTIG
Để tổng hợp các dẫn suất thế ở vị trí số 3 của 2-benzothiazolinone , chúng tôi đã sử
dụng phản ứng Wittig .
Wittig và Geissler [47] vào năm 1953 đã nhận thấy rằng : tác dụng của benzophenone
vào methylene triphenyl phosphoran xuất hiện 1,1 diphenyl ethylene và triphenyl phosphine
oxide . Phƣơng pháp này đến ngày nay đƣợc sử dụng rộng rãi để điều chế ethylene gắn với
các nhóm thế khác nhau hoặc các olefin nói chung.Ƣu điểm của phƣơng pháp này là sự thế
nguyên tử oxygen của nhóm carbonyl bằng liên kế đôi C=C xảy ra không xuất hiện những
olefin đồng phân cấu tạo . Sơ đồ chung của phản ứng nhƣ sau :

Điều chế các olefin bằng phƣơng pháp tách nƣớc từ alcohol hoặc tách hydrogen
halide (HX ) Từ các alkyl halide , nếu xuất phát từ các alcohol hoặc alkyl halide không đối
xứng thƣờng tạo thành một hỗn hợp các olefin đồng phân . Phản ứngWittig còn- là phƣơng
pháp rất thích hợp để điều chế các carotenoid , methylene steroid và các hợp chất thiên nhiên
khác
Năm 1919 Staudinger và Mayer [48] đã nhận thấy rằng từ triphenyl phosphine và
diphenyldiazomethane khi đun nóng, nitrogen bị phân cắt tạo thành
diphenylmethylenetriphenylphosphoran , chất này tác dụng với phenylizocianat tạo thành Nphenylimindiphenylketene.

Phƣơng pháp này không đƣợc áp dụng rộng rãi vì các phosphoran loại này rất bền và
không phản ứng với các hợp chất carbonyl thông thƣờng . Lý do thứ hai là các phosphoran
loại này điều chế rất phức tạp , không đơn giản .

18


Sau này Luscher bằng cách đun nóng phosphoran trên với diphenylketene ở 140°C
trong benzene dƣới áp suất đã thu đƣợc tetraphenylallene với hiệu suất xác định .

1.2.1. Cơ chế của phản ứng Wittig .
Phản ứng Wittig thƣờng xảy ra giữa alkylidentriphenylphosphoran và hợp chất
carbonyl theo cơ chế sau :

Giai đoạn đầu của phản ứng xuất hiện cấu trúc phân cực betain , trong đó phospho
mang điện dƣơng , oxygen mang điện tích âm , tạo điều kiện để hình thành hợp chất vòng 4
cạnh . Hợp chất này lại phân hủy để tạo thành sản phẩm . Betain bền vững ở nhiệt độ thƣờng
nhƣng dễ bị tác dụng của hydrohalogenid , tạo thành muối tƣơng ứng :

Bằng tác dụng của một base thí dụ phenyl litium , nó lại trở lại cấu trúc phân cực nhƣ
đã nêu .

19


Ngoài aldehyde và ketone , phản ứng Wittig còn áp dụng cho cả các ketene và các dẫn
xuất cỷa ketene . Thí dụ isopropyliden triphenylphosphoran tác dụng với diphenylketene tạo
thành 1,1-dimethyl -3,3-diphenylallene

Một điều thú vị là bản thân triphenylphosphine cũng tác dụng với các oxide khác để
tạo thành olefin .
Thí dụ:

Hoặc :

Tác nhân của phản ứng Wittig có dạng chung là : (C6H5)3 P = CRR' thu đƣợc bằng
phản ứng của base và phosphonium halogenid tƣơng ứng . Chúng là những chất kết tinh màu
vàng hoặc không màu .

Có thể chia thành hai nhóm của các phosphoran : Nhóm thứ nhất gồm các phosphoran
mà trong phần alkyliden chứa các nhóm đẩy electron ( R=R'=H hoặc alkyl ) có khả năng hoạt
động đặc biệt, nhanh chóng phản ứng với oxygen , ngoài

20


phản ứng với aldehyde , ketone , nó còn phản ứng cả với nƣớc, alcohol và các hợp chất
carbonyl khác nhƣ ester.
Nhóm thứ hai, gồm các phosphoran mà trong phần alkyliden có chứa nhóm hút
electron ( R=H ; R'= aryl ) có khả năng phản ứng yếu hơn . Thí dụ benzilidentriphenyl
phosphoran không phản ứng với ketone [49] , diarylmethylene triphenylphosphoran (
R=R'=aryl ) bền với oxygen và các hợp chất carbonyl thông thƣờng , nhƣng bị mất màu khi
phản ứng với nƣớc , alcohol và acide [50] . Điều đó có thể giải thích bằng sự giải toả điện tích
âm trên nguyên tử carbon của nhóm methylene :

Phản ứng Wittig luôn luôn diễn ra qua hợp chất vòng 4 cạnh nhƣ là một sản phẩm
trung gian bền vững ; dạng này xác định tốc độ của phản ứng . Tốc độ của phản ứng không
những phụ thuộc vào tác nhân mà còn phụ thuộc vào chất phản ứng và điều kiện phản ứng .
Trong nhiều trƣờng hợp đã nhận thấy rõ sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào đặc tính của
hợp chất carbonyl ban đầu . Thí dụ theo dõi phản ứng của fluorenyliden triphenyl phosphoran
với những hợp chất carbonyl có nhóm thế đã đƣa ra các số liệu sau :[50]

21


Khi nguyên tử carbon của nhóm carbonyl liên kết với các nhóm hút electron làm tăng
khả năng phản ứng và hiệu suất phản ứng cũng cao hơn khi nổ liên kết với các nhóm thế đẩy
electron .

I.2.2 Hóa học lập thể của sự hình thành olefin trong phản ứng Wittig .
Khi ylid và hợp chất carbonyl có các nhóm thế không đối xứng , thƣờng xuất hiện
một hỗn hợp các đồng phân cis và trans của olefin . Thí dụ phản ứng của alkyliden
triphenylphosphoran với benzaldehyde xuất hiện cis và trans 1-phenylbutadiene (1;1 ) . Tỷ lệ
các đồng phân cis-trans có thể thay đổi phụ thuộc vào điều kiện phản ứng nhƣ: chất phản ứng
, tác nhân, xúc tác và base đƣợc sử dụng. Thí dụ acrolein và phosphoran (I) tác dụng với nhau
xuất hiện chỉ trans -hydrocarbon II , nhƣng trong phản ứng của alkyliden
triphenylphosphoran với aldehyde III lại hình thành hỗn hợp cis và trans hydrocarbon II

Tác dụng của benzylmethyltriphenylphosphonium với butanide litium và sau đó với
benraldehyde tạo thành hỗn hợp 30% cis và 70% trans stylben [49] . Kết quả này đƣợc giải
thích nhƣ sau :

22


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×