Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hóa học: Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thử hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất furan chứa nitơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm tổng hợp hidrazon, hidrazit và dẫn xuất chứa vòng oxodiazol, nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo với tính chất vật lý của các chất tổng hợp được như tính phổ ngoại, hồng ngoại, phổ khối lượng và một số tính chất vật lý thông thường khác; nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của một số hợp chất tổng hợp được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hóa học: Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thử hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất furan chứa nitơ

1H> GIẢO I)ỊJC VẢ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC G IA HÀ NỘI Trường Đại • học • Khoa học • Tự• nhiên PHAN ĐÌNH LONG TỔNG HỢP, NGHIÊN cứu CÂU TRÚC VÀ THỬ HOẠT • TÍNH SINH HỌC • CỦA MỘT • SỐ DẪN XUẤT FURAN CHỨA NITƠ Chuyên ngành: Hoá Hữu cơ Mã sỏ: 01 - 0 4 - 0 2 LUẬN • VÀN 1HẠC • Sỉ KHOA HỌC • HOA HỌC • Cấn hộ lurỡng (lẫn: P(ỈS. rs. Nguyễn Đình Triệu Mà Nói • 1999
MỤC LỤC Trang M ỏ đau 1 C h iro iig 1. Tổng qiu in 2 1 . 1 . Cấu tạo vòng furan và 1 ,3,4-oxadiazol 2 1.1.1. Cấu tạo vòng íiuaiì 2 1.1.2. Cấu lạo và tính chất của dị vòng 1,3,4-oxadiazol 6 1.2. Các phương pháp tổng hợp 10 1.2.1. Tổng hợp cac hidrazon 10 1.2.2. Tổng hợp các hidrazil 11 1.2.3. Tổng hợp các dẫn xuất chửa vòng 1,3,4-oxadiazol 11 1.3. Tính chất phổ của các dần xuất furaii 16 1.3.1. Tính chất phổ của hidraz 이 1 16 1.3.2. Tính chất phổ của hidrazit 18 1.4. Hoạt tính kháng kluian của clẵii xuất ^ -n ilro fu rfiiro l và 1，3 ，4-oxơdiazol 18 Chuong 2. Kết qua và thao luận 21 2.1. Tổng hợp 5 -n iíio fiirỉiiro l 23 2.2. Tổng hợp các hidrnzol và dẫn XIIỐI 23 2.3. Tổng hợp các liidrnzit và (lÃỉì xuất 24 2.4. Đóng vòĩìg oxadiazol 26 2.5. Tĩnh chất phổ của dÃn xuất furan 27 2.5.1 • Phổ hổng ngoại 27 2.5.1.1. Hidrazol và dẫn xuất 27 2.5.1.2. Hiclrazit và dẫn xuất 28 2.5.2. Phổ tử ngoại 29 2.5.3. Phổ khỏi lượng 30 2.6. Thử hoại tính sinh học 35 Chương 3. I hực nghiệm 37 3.1. Tổng hợp 5-nitro furfu rol 37 3.2. Cấc hidrnzon 38 3.2.1. 5 -N iíio í\ii furyliclcii hiclm/on 38
3.2.2. 5 -N itro iu rfiirylicle n semicacbaz 이 ì 38 3.2.3. Tổng hợp 5 -nitro fuifurylicle n thiosemicacbaz 이 ì 39 3.2.4. Tổng hợp rur[iuyliclenhiclrazoiì 39 3.2.5. Tổng hợp f 니ríu ryliden semicacbnzoii 39 3.3. Tổng hựị) axit 2-íuroic 40 3.3.1. Phương pháp A 40 3.3.2. Phương pháp B 41 3.4. Tổng hợp metylesle của axit 2 -furo ic 41 3.5. Tổng hợp các hidrazit 41 3.5.1. Tổng hợp furoyl hidrazil 41 3.5.2. Tổng hợp 5 - Bro 111 i'll roy 1brom u a 42 3.6. Tổng hợp cấc dẫỉì xuất chứa vòng 1,3,4-oxadiazol 44 3 .6 .1. Tổng hợp 5 -(2 -fu ryl)-2 -n ie c n p ío -1,3,4-oxadiazoI 44 3.6.2. Tổng hợp 5-(5-b rom -2-furyl)-2-m ecnp to-l,3 ,4-oxađ ia zol 44 3.7. Tổng hợp dẫu xuấl p-tohicns 니n fim yl liidrazon 45 3.7.1. Tổng hựp 5 -N ilro fiil\iry lid c n p -toliicnsuiifo nyl hiclrazon 45 3.7.2. Tổng hợp furoyi p-tohieiisim fonyl hidrazit 45 3.7.3. Tổng hợp 5 -B ro m fiiro yl p-toluensunfonyl hidrazit 46 3.7.4. Thử hoạt tính sinh học 46 K ết iuộn 47 Tài liệu tham kh iio 48 Phụ lục
MỞ ĐẨU Hoá học dị vòng là một lĩnh vực rộng lơn và quan trọng của hoá học hữu cơ. Các hợp chất dị vòng không những phong phú về mặt cấu trúc mà nhiều hợp chất dị vòng còn có tính chất lí, hoá học đạc biệt là có nhiều ứng dụng quan trọng. Chính vì vậy ứng dụng hoá học dị vòng ngày càng phát triển mạnh mẽ, số lượng các hợp chất dị vòng đã lãng lên niộl cách nhanh chóng. Các hợp chất dị vòng furan và oxodiazoL dược sử dụng trong y học, k ĩ thuật chẳng hạn một số dẫn xuất 5 -n itro fu rfu ĩo l tír lâu đã cluợc biết đen tấc dụng khấng kluiẩiì kháng nấm cùa chúng và 1, 3, 4 -oxadiazol đirợc sử dụne, làm tãiìg độ nhạy của phim nnh, chống tác hại của ánh sáng đối với polim e. Gần đay cấc tấc giả [37] lại cho thấy các axetamit thế chứa vòng oxadiazol có hoạt tính kháng khuẩn, kháng lao, chống ung thư và H IV . M ộ t số dẫn xuất f IIran có chứa iìitơ còn có khả năng khấng kluúỉn tốt như 5-nitr(Ặirfurol. Nhận thức được vai trò quan trọng của các hợp chất dị vòng chứa nitơ nên chúng tôi quyết định chọn đề tài “ Tổng hợp nghiên cứu cấu tạo và hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất f IIran chứa ni tơ '， . N hiệm vụ cụ (hể: 1. Tổng hợp cấc hicJraz이 1 ，hidrazit và dẫn xuất chứa vòng oxodiazol. 2. Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo với tính chất vật lí của các chất tổng hợp được như lính chất phổ tử ngoại，hổng ngoại, phổ khối lượng và một số tính chất vật lí thông Ihirờng khác. 3. Nghiên cứu hoạt tính kháng khuÁn của một sô hợp chất tổng hợp được.
Chương 1 TÔN( ；QUAN 1.1.Cấu tạo vòng furan và 1，3，4 - oxadiazol. L l . L C ấ ĩi tạo vò n g f u r a n [5 j. Furan là một vòng 5 cạnh chứa một dị tố oxi về mạt hình thức cũng như phần cis-dien như phân từ xiclopentaclien. Nhưng về bản chất và đặc tính hoá học lại khíác hẳn nhau. Chẳng hạn xiclopentadien là hộ liên hợp, nhưng không có cấu tạo thơm, trong khi đó dị vòng furan thể hiện tính thơm. Theo quan diểm cùa thuyết obital phan tử thì các furan được mô tả như một hệ thống cấu tạo phảng với bốn nguyên tứ cacbon ở trạng thái lai tạo Sp2 và một dị tố o x i có cạp electron không liên kết. M ỗi nguyên tử cacbon sir dụng ba obital lai tạo Sp2 để tạo liên kết a với hai nguyên tử cacbon bên cạnh (hoặc với một cacbon và một dị tố) và với một nguyên tử hiđro. Dị tố oxi cũng sử dụiìg 2 electmn tạo hai liên kết a với 2 nguyên tử cacbon bên cạnh. Như vạy, mỗi lìguyêiì tử cncboĩì CÒIÌ I electron p nằm ở obital vuông góc với mặt phẳiìg vòng. Trên dị tố oxi còn I cặp electron tự do. Tất cả 6 electron này hợp ỉ hành hệ thống electron 71 kín bao trùm lên toàn bộ phân tử. Chính hệ thống 6 electron K lìày được giái toa lên toàn bộ phân (ử làm cho vòng ổn định và thoả mãn công thức của Hucken (Zcn = 4 lì 4- 2). Còn theo quan điểm của phương phấp sơ đồ hoá trị thì các phân tử này được xem như các dạng lai tạo cộng lurởiig cùa một dãy cấu trúc giới hạn.
Quan Iìiẹni này mô ỉả rõ ràng kếl quả làm mất định xứ của cặp electron không chia xé ở dị tố gắn liển với sự xuất hiôíì tính phẩn trên nguyên tử cacbon của dị vòng (bằng điện tích dương phán liên dị tố). 0 đay cấu trúc I mang sự đóng góp cơ bản, vì nó không có sự phân bố điện tích. Cấu trúc (II) và ( III) quan trọng hơn cấu triìc (IV ) và (V ). V ì chúng có sự phân bố điện tích nhỏ hơn. Nói cách khác ba dạng cấu trúc cộng hưởng này phải có mức Iìăng lượng khác nha 니 và lất nhiên sự đóng góp của cluing vào cấu Irúc lai tạo phải tỉ lệ với độ ổn định tirơng đối của chúng, mức độ đóng góp được phân bô theo thứ tự sau đây: I > II, III > IV , V. Như vạy, với cấu triìc electron đặc biệt dị vòng furan có tính thơm nhưng về mức độ nhỏ hơn so với benzen. Mội khấc độ dài liên kết trong phân tử furan cũng có giá trị trung gian giữa cấc liên kết đơn và đôi thông thường. 1,44 Ấ I 1 1— 1,35 Ấ ( ) ᄉ니， 37 Ấ Đ iều này chứng tỏ sự ìnâì địiìh xú của cạp electron không chia sẻ trên dị tố oxi và sự đóng góp đấng kể của cấc cấu inìc cộng hương phân cực vào sự tồn tại của chúng. N h ir vậy, rõ ràng độ Ihơm cua dị vòng furan phụ thuộc vào cạp electron không chia sẻ mà cỉị tô oxi đóng góp vào hộ thống electron 71 của vòng. Cấu trúc của vòng riiran đa được lìghicii cứu bằng các phương pháp vật lí hiệĩi đại. qua đó cũng chứng minh đíìy đủ đậc tính thơm của vòng furan. Phổ hổng ngoại của vòng furaii cho hấp thụ vòng c = c , C -O và CH [7], [44]. 1 800 -7- 1500 cm ' 1 . Vùng dao động nén. 1 600 -f 1300 cm 1 , Đặc trưng cho dao động vòng. Các vạch đậc trung cho cấc dao dộng được biểu diễn dưới cấc bảng sau dAy.
B ang Ị • T r ill s ố đ ạ c tr ư n g c=c\ c o tr o n g v ò n g í I I I nu. Hợp chất Dung mỏi vr=( v (,c (cni ') F 11 ran CHCụ lắ50, 1487， 1381 F 11 ran thế ở vị trí 2 CHCI, 1611-1558 ， 1512-1470 ，1495니 977 Furan thế ở vị trí 3 lỏng tinh khiết 1562， 1512 Furaii lliế ở vị trí 2 & 5 KBr 1606- 1587, 1254- 1217 一 Dao động hoá trị v( 11 = 3 124; v as = 3 163 cm - Dao động biến dạng C -H trong mạt phẳĩìg 1300 - 1000 cm z / \() Bang 2. Tần số đậc lnnig C - H trong vòng furan. Hợp chất Dung môi VC-!I ( c m 1) Furan thế ở vị Irí 2 CHCI, 1140-1200 ， I I 58 土7 ， 1076土3，1015 ± 4 Furan thế ở vị í rí 2 KRr 1 0 0 1 - 1 002 Furan thế ở vi trí 3 lỏng tinh khiết 1 156 F lira lì (hố ở vị li í 2 & 5 KBr 1252-1205 ， 1164-1134, 1030-1018 Vùng 1000-700 cm 1 dao động biến dạng c 一H ngoài mặt plìẳng. Bảng 3. Tần số đặc trưng C -H clao động ngoài mặt phẳng. Hợp chất Dung môi Vc-M (c n v 1) Furan thế ờ vị trí 2 C H C I； 925 土 4，884 土 2 ，835-780 Furan thế ở vị trí 2 lỏng 960-915 ，890-875 ，780-7-725 Furaii thế ở vị trí 2 KBr 955-065 ，887-860 ，821-793 ，780-725 Furan thế ở vị trí 2 khí 777-727 Furan thế ở vị trí 3 lỏng 880-870, 741 Furan thế ở vị trí 2 & 5 khí 970-945 ，806- Fin.an thế ở vị trí 2 & 5 rắn 968-960 ，930-917, 834-732
Qua cấc bảng ghi tần số đậc trưng của các đao động trong vòng furan ta thấy trạng thái và dung môi đều có ảnh hiíởng đếĩì vị trí xuất hiện hâp thụ. Phổ tu ììRoai cú a Furan [ 기 . Đặc lính thơm của vòng furaii kém benzen vì sự liên hợp của cặp electron 2 p cuả oxi với các electron 2 p của cacbon kém do năng lượng các obital của chúng khác nhau xa, do đó dậc trưng của furan phần nào gần giống với đặc trưng của hệ butađien —C H =C H -C H =C H ~ . Do đó đạc lính thơm của furan khác với đặc tính thơm của bcnzen. Quang phổ electron líiig với birớc nhảy K —> n ' cùa furan Ằmnx = 207 nm. Khấc với benzeii Xmnx = 256 nm và gần giống butađien ẢWỈÌX = 217 lim. Ngoài I*a trong phổ của chúng còn có bước nhảy 11 —> 71* của cấc điện tử n cùn dị tố nluĩng cirờng độ rất yếu. Khi có mặt các nhóm thố ankyl ở lìhan di vòng chỉ làm đich chuyển ít các CƯC đại hấp thụ về phía sóng dài, íìhưng có mật của các nhóm thế gây ra hiệu ứng liên hợp với vòng thơm ( 一CHO, COR, COOH, N 0 2, N H 2, Cl, Br…) làm chuyển dịch mạnh cấc cực đại về phía sóng dài. V í dụ: Furan Ả,ììiìK = 207 um Bmax = 9100 2- Brom furnn 入, , , = 216 IÌIÌ1 eIliax = 9800 Filin lì furnnclehil ,,,:,x = 227 nm 入 Blliax = 300 Dung môi cũng anh hường đến cực đại hấp (hụ của phổ tử ngoại vòng íuran. Phố cống huủng lừ nhân [45]. Phổ cộng hưởng từ nhan 'H và nc của vòng furan và dẫn xuất cũng đã được nghiên cứ 니，dộ chuyểỉì dịch lìoấ học của 1II và l3C nằm trong đặc trưng cho vòng thơm. II ôc = 109,6 Ị)pm ô,|= 5,7 - 7,6 pp ỗc = 142,6 ppm S )A l 5m= 7,4 ppm Phổ khối luơim của Furan. Phổ khối lượng của furaii và dẫn xuất được nêu trong tài liệu [7] [41]. Sự phân cắt xảy ra í heo sơ đồ sau:
+ -► ( ) ： o -f [\ h m/e = 39 Quá trình có lợi nhấl cùa sự phân huỷ i 이 1 phân tử M + là sự đứt liên kết C -O với sự tạo thành ion a. Sự dịch chuyển electron (từ a -> b) với sự đứt đồng thế liên kết C -O và sự đứt đồng thế liên kết 4 và 5 dẫn tới sự mất gốc focm yl và sự tạo thành cation xiclopropenyl (m/e = 39) mà nó chứa hệ hai electron K đã cho i 이 1 này mang tính bền vững của cnc hợp chất thơm mang tính bền vững của các hợp chất mang bản chất Ihơm, pic của ion này thực lố là pic mạnh nhất, tmng phổ nó khổng nhỏ hơn 39%. Cấc ion tương ứng với các pic còn lại trong phổ không phải là nhiều và cirờng độ rất không đấng kể pic của ioiì cl với m/e = 29 rất đặc trưng cho vòng furan nó đirợc hình thành lừ ioiì pliíìn tử. CH=()Ỉ A ( ) ： 니그 H C = ()+ + a d m/e = 2 Đ ối với cấc dẫn xuất ankyl của chúng có khuynh hướng thuận lợi là tách một phần gốc ankyl để tạo ra i 이 ì dị vòng 6 cạnh tương ứng. K ỉo t i II' R m 2 째 - I (r klìỏ Xíiy () Ưu thế lớn 、 () Cấc hợp chất vòng ngưng lụ có khuynh hướng vỡ dị vòng trước, chứng tỏ phần dị vòng kém bền hơn vòng benzen. V í du: CO ---- ► () o m/c =118 m/c = 90 ，， 1.1.2. C ấ u tạ o và tíììỉì ch ấ t p h ổ của d ị vòng 1 3 4 -o x a d ia z o l. 1,3,4-oxađiazol là hợp chất dị vòng 5 cạnh có hai dị tố oxi và ni tơ có công thức cấu tao như sail ： 6
Cấc nguyen tử trong vòng oxađia/ol đều ở trạng thấi lai hoá sp2. Bốn electron p của các nguycn lử cacbon và nitư cùng với cập electron không phAn chia của nguyên tử oxi tạo nên một mạch liên hợp kín, số electron K trong vòng đảm bảo qui tắc Hucken (4n + 2). Vì vậy về mật lí thuyết vòng 1,3 ，4-oxađiazol có tính thơm. Trong công trình [42], người ta đã kết liiẠn rằng đủy là một hệ liên hợp phẳng tương tự benzen. Tuy nhiên mạt độ eleclroii và độ dài liôn kết của vòng này không đổng đều nhu. tm ng vòng benzen. Mạl khác, cạp elcclron của nguyên tử oxi chỉ tham gia liên kết ở 111 ức độ yếu vứi các electron 7Ĩ của liốn kết C=N, vì vậy độ bển của vòng Ihế 1，3 ，4-oxađiazol kém bển. Nhung khi có cấc nhóm thế liên hợp với vòng thì độ bền của chúng tăng lên nhiều so với khi không có nhóm thế. Theo [2] điện tích và độ đài vòng 1,3,4-oxađiazol và 2-M etyl- 1,3,4-oxađiazoI nhirsau: - 1>36 ỊSJ. ， 324 ỊS| -0,06^ N -내 -0,202 N 세 \b348 ()，02 IX' — I I 11 — C 0,059c —CH 0，I7 0，I75 ,12 K ết qua tính toấn cho thấy vòng 1,3,4-oxađiazol không thật đổng phẳiìg. Mạt độ electron Iren !ìg 니yên lử và khoảng cncli liổn kết giữa clúing không đồng đều như vòng benzen. Mạt độ electron cùa nguyên lử oxi tương đối lớn, chứng tỏ cặp electron không phân chia của nguyên lử oxi tham gia liên hợp yếu với các liên kết dôi trong vòng. Đ iều này phù hợp với kết luận nêu trong [42]. Phổ hồng ngoại của các hợp chất chứa vòng 1，3，4-oxađiazol có các vạch đặc trưng cho vòng 1，3 ，4-oxađiazol ở 1510，1560 và 1598 c m '1. Tuy nhiên trong một số trường hợp chỉ xuất hiện một hoậc hai vạch vì thườĩìg lẫn với cấc vạch đặc trưng cho nhân thơm hay nhóm thế khấc [ 8 ], [ I 7J. Ba vạch đạc trưng cho vòng 1，3 ，4-oxađiazol trên phổ hồng ngoai của cấc hợp chất 2 -m e tyl-5 -R -1,3,4-oxađiazol, 2-foniyl-5R - 1，3,4-oxadiazol (R = C H ' ， phenyl, p-nitrophenyl, quinolyl-2 ), các azometyl, cấc xet이 ì chưa no chứa vòng 1,3,4-oxađiazol có tần số hấp thụ ở 1510， 1540, 1560, 15 8 0 - 1595 cm"1. K h i R là lìhaiì llìơm hay dị vòng, các vạch ở 1580，1595 cm 1 thường bị lẫn với các vạch của vòng thơm, còn các vạch ở 1510, 1540-1560 cm 1 thì vẫn thấy đạc Iruìig [2], [35].
Phổ hỏng ngoại của cấc hựp chấl 2-am iiu)-5-P -D -ribofuranosyM ，3 ，4-oxađiazol và 2-am ino-5-(2,3,5-li iobcnoyl-ịl-D -rihoruraiìosyl-1,3,4-oxađiazol trong K B ĩ cho thấy trong trường hợp Ihứ nhất cấc vạch đạc trưng cho vòng oxadiazol có tần số ở 1593, 1600 và 1632 cm 시, còn trong trường hợp thứ hai bị lẫn với các vạch đặc trưng của vòng benzen ử vùng 1453 - 1615 cm 1 [28]. Phổ tử ngoại của cấc hợp chấí chứa vòng 1，3 ，4-oxađiazol đă được nghiêĩì cứu trong nhiều công trình, theo [ I I ] phổ tử ngoại của dãy 2,5-điaryl l ，3 ，4-oxađiazol có thể xuất hiện hai hoặc ba băng sóng với hệ só tắt phân tử đều vào khoảng 104. Đối với phổ tử ngoại của các hợp chất 2 시ììetyl-5-R -1 ，3 ，4-oxađiazol (R = C H 3, phenyl, p- nitro phenyl, q u in o ly l- 2 ) vị trí của cấc bãng sóng đặc trưng cho sự chuyển mức năng luợiìg 71 n của vòng 1,3,4-oxađiazol ĩiằm tr 이 ìg khoảng 254 - 270 nm và phụ thuộc vào bíiiì chất của nhóm llìố R [2J.PhỔ tử ngoại của 2-inelyl-5-phenyl-1,3,4- oxadiazol trong một số dung môi khác nhau được thông báo trong tài liệu [35]. Dung môi 0,1 N ỈICI 0,1 N NaOH 0,1 N C 2H sOH 入MKÌX nm (Ig 8 ) 250 (4,43) 250 (4,34) 250 (4,26) Phổ khối lượng của một số dẫn xuất chứa vòng 1,3 ，4-oxađiazol được nêu trong tài liệu [17], [18]. Sự phan cắt vòng xay ra theo một số hướng khác lìhau tuỳ theo sự có mật của nhóm thế trong vòng. Chẳng hạn, theo [17] sự phân cắt của 2,5- đ ip h e n yl- 1 ,3,4-oxađiazol xảy ra Iheo các hướng chủ yếu sau: N- •N c 6h 3cx) C(,I I. - C / ，-C 0l I, () Và N- •N c 6h sc n ^ c - c r)n< q ,h 5 n c o Trong khi đó theo tác giá [ I 8 J phổ khối lượng của I -(2 -p h e n yl-1,3,4-oxađiazol) peflopropan hoạc peflohcptan có cấc hướng phân cắt chủ yếu như sail ： s
N- -N C(,HsCC) -f N* + Các sản phẩm khcK C6I ls - c KI (ỉ) (/ V ivTVc = 105 C6H 5 CO (ll) -mi +/c = 77 N- -N N- -N Và C()I ụ 一 c C -R ,. C6H 广 c c / o f () m/e = 14b ( II l ) f Trong trường hợp Rị = - (CF2) CF 3 tỉ lệ cường độ của các mảnh I ，I I ，III trên phổ là ( I ) : ( I I ) : ( III) = 28,1 : 100 : 89, còn trong tnrờng hợp R, = - (CF 2)6 CF 3 tỉ lệ này là (I) : (II) : (III) = 35,8 : 7 7 ,5 : 100 . Phổ khối lượng của các hợp chất 2 -a ry l-5 -a n k o x y -l ，3 ，4-oxađiazol được nghiên cứu trong tài liệu [51]. Trong trường hợp Iìày ngoài sự phân cắt vòng theo hương tạo ra C 0 2 còn xay ra sự đóng pháĩì hoấ của cấc ion phân tử. Phổ !H -N M R của vòng 1,3,4-oxađiazol và một số dẫn xuất ghi trong dung môi CDC13 được nêu trong tài liệu [12]. Trong trường hợp không có nhóm thế tín hiệu của proton trong vòng xuất hiện phổ ứng với gi ứa trị 5 = 8,73 ppm. Giá trị này giảm đi khi thay thế một nguyên tử H trong vòng bằng các lì hóm thế đẩy electron. Chẳng hạn, trên phổ !H -N M R cùa các dẫn xuấl một lán thế 2 - R - l ，3 ，4-oxađiazol，tín hiệu của proton còn lại trong vòng có cấc giíì trị như sau: R CH, C 2H 5 n -C 3H 7 c 6h 5c h 2 ^ppin 8 ,5 3 8 ,4 8 8 ,4 3 8 ,2 6 K h i thay thế cá hai nguyôii lử hidro trong vòng bằng nhóm metyl thì phổ 2,5- dim e tyI - 1 ,3,4-oxađiazol chỉ còn một vạch duy nhất ứng với độ chuyển dịch hoá học 5 = 2,40 ppm của nhóm CH} [48]. So sáiìh phổ 'H -N M R của 5-fom yl-2 -m e tyl- 1，3,4-oxađiazol và của 5-fom yl-2-phenyl-1,3,4-oxađiazol trong C D C I3, thì tín hiệu cùa proton ở nhóm CH O trong trường hợp thứ hai chuyển dịch mạnh về phía trường yếu hơn so vưi trirờng hợp thứ nhất và có giá trị là 10,10 ppm. Điều này cho thấy vòng 1,3 ，4-oxactiazol cổ tính thơm và có tính hút electron.
1.2. C ác p illio n g p h ấ p tổ n g hợp 7 .2 ./. Tổlìí；lìọp các Ììidrai.oiì. Thông thưòììg người ta clùng phương phấp ngưng tụ các anđehit với các dẫn xuất của aryl hidrazin trong điều kiện nhiệt độ và xúc tác thích hợp [29] phản ứng xảy ra như sau: © K 厂 C 1 I=() + i i 2n - n h 2 - k 2 ------ ► R r c n - N H —n h - r 2 —► c1)0 H ------ ► R ,- C II— N — N il-R R j-C H = N -N H -R 2 r 卜------- 1- 1 [ỎH II ị X úc lác sử dụng ở đây tlìơờiìg là axetat natri. Trong quá trình phản ứng việc khống chế pH là rất quan trọng vì phan tử aryl hidrazin có thể tạo m uối trang môi trường axit mạnh. Và như vậy: 1广 -f A I - N H — N II 2 A r-N H — NU 3 Sẽ ảnh lurởiìg đến quá trình liếp theo. Phản úììg của cấc anđelìit thơm với hidrazin tr 이 ìg m ôi trường kiềm [46]. Tuy nhiôn sản phamnày kcni bén và clễ dàng tách Iìitơ đổ tạo hiđrocacbon thơm. A r-C H O + H 2N — N il 2 A 1 --CH 3 -f N 2 Cơ chế phả lì ứng xay ra như sail ： H-N-IH vỉ ỉ I I 、.. ../II NIH N ► 니 ► ' Ytl n Ar ;— Ar r 2 A r-C I IO + 二N — XI/ II II -h 2o II _ H A r-C H -N -N H ；O H A r-Ò -N -N I 1^—► A r-C -N = N H -< -^ A r-C - N = N I I II H HOH K - C II 3 + N； -0 H*" Ngoài ra ra có the sửclụng phương phấp tổng hợp các thiosemicacbazon: tương (ác của cấc hợp chất cacbonyl với thiosemicacbazit trong môi trường etanol và xúc (ác axit axeíic [ I 91. 10
R -C l 1=0 + I I 2N -N H — c — N ỉl 2 -gjM -t1 R -C H = N -N H — c — NI12 Ì - - l l 2() 표 1 .2.2. Tống liỢỊ) các liid r a z it [3 기，14 기. Để (ổng hợp các hidrazit (hông thường người ta thực hiện phản ứng thế nucleophin giữa este hay halogemia của axil cacboxylic với hidrazin. Q I Is O H R ị- C —OR2 + H2N — NI l 2 ---------- 누 o Pii iđin KI ᅳc —X 11—NI 17 K |-c —N H -N IỈ 2 + HX (") ỏ R ị：fu ry l, a ry l; X : C l, Bỉ. R2: CH „ c 2h 5 1.2.3. TỔ/ỉíị hợp dẫn xu ất chứa vòiìg 1 3 4-oxadiaz.oL ，， Phương phấp lổ n g hợp các dẫn xuất thế m ộ t lần. N ăm 1955，A insvvonth [1 2 ] đã tổng hợp một số hợp chất thế một lán của vòng l ，3,4-oxađiazol, bằng cách cho hidrazit tác dụng với etyl orthofom iat, phản ứng diễn ra theo sơ đồ sau đây: ci l(()cy ụ)3 Ci)C2h5 K - c x ) - N H - N 112 --------— ► k - c x )—NI I - N = c n R: phenyl, ím .yl ，p -nitro-pheiiyl, p-clo-pheiiyl. Ở đây eíyl ortho-foniiat dược dùng dư vì chất này vừa là tác nhân phản ứng với hidrazit, vừa là tấc nhânđóiìg vòng. Sau đó vào nãm 1959, cũng bằng phương pháp trên A.P.G rekop và O.P.Svaika [50] đã tổng hợp thêm một loại dẫn xuất 2-aryl - l ，3 ，4-oxađiazol. Tuy nhiên, phương phấp trên không thu được 2-(4-am ilìo-phenyI)- 1,3,4- oxacliazol, bởi vì ortho este đã phản ứng với các nhóm amino và metroxyl của vòng benzei). Vì vậy để khắc phục điểm trên, A. p. Grekop và op sa ika [50] đã điều chế 2- (4-nitro phenyl)- 1,3,4-oxađiazol theo phương pháp trên, rồi thực hiện chuyển hoấ nhóm lìitro như sau:
ư u điểm nhất của phương pháp này là từ dạng muối điaz 이li ta có thể chuyển hoá thành nhiều nhóm thế khấc ở dạng nhAii thơm. Tổng hợp các dẫn xuất thế hai lần: Phương phấp phổ biến nhất để tổng hợp các dẫn xuất có hai nhóm thế ở vị trí 2 và 5 của vòng 1，3 ，4-oxaciiazol In 111 ực hiện phản ứng đóng vòng diaxylhidrnziii lìhỏ tác nhân tách ĩiirớc. Theo công trình [50] quá trình tổng hợp được thực hiện theo hai giai đoạn: - Giai đoạn 1: diều chế diaxyhidrnzin. KCOC1 RCONHNll Piridin 一 G iai đoạn 2: Đóng vòng diaxyhidraziii N------ N trong đó R, R ， : ankyl, phenyl, furyl Tác nlìAn lấch I11IƠC (hưừng dùng là pocụ SOCl2，P20 3 hay H 2SO(ị. Năm 1976 G o lfie r và M ichel [25] đa cỉùng SOCl2 đóng vòng điaxylhiđrazin theo sơ đó N— — N N ------ N Hiệu siiáì phan ứng đạt tới 91 %.
Cũng tấc nhân dóng vòng này, Hyman và M ark [12] đa lổng hợp 2,5-điaxyl - l,3,4-oxađiazol tương đối thuận lợi tir 3-m elylbenzoyl clorua. 2,5-đi-o-tolyl-oxađiazol và 2 ,5 -đi-p-to lyl - 1,3,4-oxađiazol cũng được điều chế theo sơ đồ trên nhung thường có hiệu suất íhấp hơn so với 2 ,5 -đ i-m -to ly l- 1 ,3,4- oxadiazol. M ột số dẫn xuất 2-(quinolyl-2)-5-a!yl-1,3,4-oxađiazol được Jasinka, Urbonas ， [30] tổng hợp theo hai giai đoạn như sau: (rong đó R: phenyl, m -nitropheĩiyl, o-m etylphenyl. Giai đoạn I hiệu suất đạt 90 — 91 %, nhưng giai đoạn 2 chỉ đạt 26 —38%. M ột sô dẫn xuất 2-ankyl -5-anyl - 1,3,4-oxađiazol và 2-ankyl -5 -fu ry l - 1,3,4- oxadiazol cũng được die 니 chế bằng phirưng phấp trên. Cơ chế đóng vòng đã được O.P.Svaika [50] nghiên cứu bằng phương pháp đồng vị đáiìh dấu. Tấc giả đã chứng m inh rằng việc tách mrớc của axylhictrazin xay ra theo hai hirớĩìg sail： 13
UN-------- NU HN— NH 5 C Í - A 6 6h < Af()rKZ)"N ()r ểciH NO 2 f \ ụ * Q>II.S c) 5 H C * ir II UN — N1 N一 N 11011,-211 [I Q 1씨 )( 샀 > 교 NO, UN— — NH ᆻ 고A r t i H -CH, N— N -lioil, -211 OCH, C()H s ^ o Hướng nil tiên xảy ra hơn là huớng tạo thành vòng chứa nguyên tử oxy của gốc aroyl nào chứa nhóm thế luìt diện lử mạnh hơn. Phương phấp không thuận lợi cho việc điều chế các dẫn xuất hai lổn (tíùi đối xứng của 1 ,3,4-oxađiazol, mà còn có ihể cliéu chế được cả các dẫn xuất hai lẩn thế không đối xúíìg như 2-aryl -5 ankyl - I ，3,4-oxactiazol. Trong một số công trình mới đây, ngirời ta thay thế hút nước ở giai đoạn 2 ， nhằm nâng cao hiệu suất của phản ứng. Chẳng hạn thay thế POCl3 bằng anhiđrit sunfuric đim etyl fom am il SO3HCON (CHO 2 (SO 3.D M F A ) hiệu suất phản ứĩìg đạt tới 90% [34]. N------ N ᄂY) l U/lfT 八 SO.DMPA IK_X)NIINIKX)K’ -IIOII K h i thay thế pocụ bằng QHụPOCI; (phenyl điclophotphoric) có mặt D M F A , hiệu suất đạt lới 91% với R; R ，là phenyl và đạt 90% với R là p-metyl phenyl [20]. Ngoài các phương pháp đóng vòng qua hai giai đoạn người ta đa tổng hợp 1,3,4- oxacliazol trực tiếp từ hidrazit qua một giai cloạn. K hi đó tác nhân oxyl hoá đồng thời cũng là các lác nhan dóng vòng. Chầng hạn í ác giả đã dùng tác lìhân vừa đóng vòng vừa axyl hoá là clohiđrat của imiđoeste (rong dung môi trơ hoặc octoeste [ 1 2 , 13]. N------ N K c íl K ᄀHc K'C(()C2I ^ )3 KCONHNH ： ímng đó R: phciiyl, o-m ctoxiphenyl, p-clophenyl; R ， : metyl, etyl. 14
K hi đóng vòng p-C(>H 4-(C O N ỈIN H 2)2 Irong ctyl orthofom iat, các tác giá cồng trình [ 3 7 ] đã thu được |>bis-( 1 ,3,4-oxadiazol - 2 -y l) bcnzen: N-------N N -------N lic(()c2iụ)3 pᅳC J L r—(C O N IiN II;) \(r Theo tài liệu [33], phản ứng đóng vai trò bằng tác nhân R,c (O E t)3 thu được dẫn xuất oxadiazol với liiêu xuất đat lới 91 %. N ------ N *N>v . C I I - a ) N I I - N I ! / K'CXOBI), Tài liệu còn đưa ra phương phấp điều chế các dẫn xuất I ，3 ，4-oxađiazol bằng cách vòng hoá Irực tiếp axit cacboxylic hay anhiđrit của axit cacboxylic，khi chúng tác dụng với muối của hidrazin. N -------N , , _ POCI3 KCOOII + N II2N II2.IIC1 ■ᅳ— — Phương phấp này (hườne; dùng đc điéu chế các dẫn xuất của 1,3 ，4-oxađiazol có hai nhóm ílìố đối xúng ở vị trí 2 và 5 (hực chất phản ứng này là đồng thời thực hiên cá hai giai đoạn: axyl hoá và dóng vòng. K hi thay axií bằng aiìhiđrit (R C 0 )?0 với lượng thì thực tế khôn 으 cẩn p o c ụ ，vì nó chính là íấc nliAn tách ĩìirớc khá tốt. G o lfic r và M ichel [25 ] đã ỉ hực hiện phan úng của arylhidrazin với phenyl triclometan lạo ra 2-aryl-5-phenyl-1,3,4-oxađiazol phản ứng tạo thành chất trung gian có công thức R ,OC(Ph)NNHCOR, trong đó R là gốc aryl của aryl hidrazin, R ， là gốc của chất làm dung môi (IV O H ). Sản phẩm trung gian được đóng vòng 1,3,4- oxadiazol một cách dễ dàng: PhCCh r N ------ N K C O N IiN II2 ᅳᅳ— ->► KCX)NIIN=C(Ph)OK’ ᅳ느► Ịl lị K 人 o 入 Ph Nhung cấc nhóm thế khấc nhau thì phán ứng có thể không qua giai đoạn trung gian. C hảng hạ lì vớ i K là p -X -C f>H s, (X = H, N 0 2, C l) phản ứng tạo ngay rn 1,3,4 - oxadiazoi. 15
M ới đây Beriger và Ernst I 16] đă thành công trang việc điều chế hợp chất chứa hai vòng 1 ,3,4-oxađiazol dính liền nhau từ hiclrazin tương ứng: CSC12 --------- ► CONIINIỈ DÌOXÍUÌ Các dẫn xuất 2-R -5-N H 2- l ,3,4-oxađiazol còn được điều chế từ m ột số dân xuất của thiosemicacbazit nhờ tấc nhân khép vòng là chì o x it [14] [32]. R N ------ N R- CONHNHCSNH •NH: ir V ớ i R' = R ? = H, R = Cl, O C H 3, R' = R 2 = O C H 3 hoăc N------ N PbO N ------ N N ------ N \ ( ) z "CH =CH C()NH NnCSNH 2H s()l '()2N 人 o "우 CH=CH"、 0 ^ ^ [14] Theo [37] và [22] cho hidrazit Inc dụng với CS2 trong K O H theo sơ đổ sau: Cl ~ ^ H V -c( o n i i n h 2 -f cs2 C l- ^ Slỉ 122 N— N I I 3C- CX) - 11NI )N 1 1 N 1 1 ；+ c s 2 H 3C -C T)-H N 人 S H [371 Tóm lại, có thể tổng hợp cấc dẫn xuất của vòng 1,3,4-oxađiazol bằng nhiều phương pháp. Trong đó chúng tôi đạc biệt quan tâm đến phương pháp theo hai giai đoạn bởi plurơng phấp này khá lluiận lợi đế diều chế những chất gắn liền với đề tài nghiên cứu của chúng tôi. L 3 . T ín h c lià t phổ của dẫn x u ấ t fu ra n . 1.3.1. Tính chất phố của lĩi(ỉrazoĩì ： X人 o 스 CH=N-NH: X : H, N O ； 16
Quang phổ hổng ngoại. Các hợp chất có cấu lạo kiểu nzometin cho những hấp thụ đặc trưng ở vùng hổng ngoại. Theo sự nghiên cứu của nhiều tác giả những hợp chất azometin oxim , hidrazon có đạc trưng hấp thụ vr=N ở vùng lừ 1690 — 1590 cm 1 [43] các đặc trưng hấp thụ này còn phụ thuộc vào bản chất của những nhóm thế cạnh liên kết —C =N — Chầíig lụm đối với các nhóm ihc mạch thẳng thì vr=N nằm ở vùng 1690—1660cm'1. Đ ối với các nhóm thế là aryl thì vr=N ở vùng 1660 一 1615 cm' Các hidrazol có v r=r ở vùng 1615 -1 5 9 0 cm Thí dụ 2,4-đinitropheiìyl hidrazon thì VC=N là 1595 cm trong khi đó liidrazon mạch thang nhu.: ciụ ^ c = n - n i i - c 2iỉs n i^ Thì vr=N là 1604 c m 1 [24] Qua đây thì ta thấy đặc trưng hấp thụ VC=N của az이 netin oxim và hidraz 이 1 phụ thuộc vào ban chất nhóm thế cạnh nó. Nếu nhóm thế làm ảnh hưởng đến hệ liên liợp của phán từ sẽ làm giảm tần số hấp thụ cũng như cường độ, còn ngược lại sẽ làm tăng tần số hấp thụ. Ngoài ra đối với dẫn xuất của liidrazon còn có các đạc trưng VNM ở 3300 c m '1, = 1510 cm 1 và của vòng íuraiì vrll(lllmn) ở 3200 - 3900 cm Quang phổ lử ngoại: Cấc hợp chất hữu CƯ có cấu tạo là những nối đôi liên hợp nói chung và những châl màu đểu xuất hiện những hấp thụ đặc trưng ở vùng tử ngoại. Các hiclraz이 ì có cấu true R -C H = N -R ’ đều có 11 hững hấp thụ đặc truìig ở vùng tử ngoại và những hấp thụ đó ứng với bước nhảy từ 71 -> 7C* của phân tử. So với phenyl hidrazin thì các hidraz 이 ì lương ứng với hấp thụ cực đại chuyển dịch về phía sóng dài, Ihí dụ phenyl hidrazin cỏ 入 Imx = 280 Í111Ì và phenyl hydrazon có 入max= 380 nm. Tuy nhiên sự dịch chuyển này phụ tluiộc vào bản chất của nhóm thế có trong phân tử những nhóm thế làm tãng mạch của hệ liên hợp, sẽ làm cho đặc trung hấp thụ dịch chuyển về phía sóng dài. Ngoài ra ở phổ tử ngoại thì chmg môi có anh hưởng cíến cực đại hấp í hụ. Cùng một chất nhưng nếu như được đo trang các dung môi khác lìhau, sẽ cho những cực đại hấp thụ khác nhau [40]. 17