Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 Tổng quan về khung Benzothiazole

1 Tổng quan về khung Benzothiazole

Tải bản đầy đủ - 0trang

9



khuẩn [6], chống co giật [7], chống vi trùng [8], chống sốt rét [9], chống giun [10], diệt

nấm [11].

1,3-benzothiazole và các dẫn xuất của nó đại diện cho một nhóm các hợp chất dị vòng

ngưng tụ. 1,3-benzothiazole là chất lỏng khơng màu, hơi nhớt, có cơng thức phân tử là

C8H7NS với công thức cấu tạo và tên gọi theo IUPAC như sau:



Hình 1. 2 Cơng thức cấu tạo của 1,3-benzothiazole.



Trải qua nhiều giai đoạn phát triển của khoa học kỹ thuật cùng với sự tiến bộ vượt bậc

trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ, việc nghiên cứu và phát triển các hợp chất dị vòng có

hoạt tính sinh học điển hình là các dẫn xuất của khung 1,3-benzothiazole được xem là

nhân tố thúc đẩy cho sự phát triển của ngành hóa nói chung và đặc biệt là ngành hóa

dược nói riêng.



Hình 1. 3 Một số dẫn xuất của khung benzothiazole



10



Chính vì tầm quan trọng của các dẫn xuất khung benzothiazole trong ngành hóa tổng

hợp mà từ trước đến nay, các phương pháp để tổng hợp dẫn xuất khung này luôn được

các nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu phát triển. Công bố đầu tiên về việc tổng

hợp dẫn xuất khung benzothiazole được ghi nhận vào năm 1887 bởi nhà khoa học

A.W.Hofmann [12]. Các phương pháp tổng hợp truyền thống để tổng hợp dẫn xuất của

benzothiazole như phản ứng ngưng tụ của 2-aminothiophenol với nitrile, aldehyde,

acid carboxylic, acyl chloride, hoặc ester [13]. Bằng nhiều phương pháp khác nhau và

từ các tác chất khác nhau, các nhà khoa học đã tìm ra những hướng đi mới để tổng hợp

nên các dẫn xuất của khung benzothiazole.

Ví dụ như Yadong Sun và các đồng nghiệp đã tiến hành các dẫn xuất khung 1,3benzothiazole bằng quy trình phản ứng một bước giữa 2-aminobenzenthiol và

benzonitrile với xúc tác Cu(OAc)2, trong môi trường base Et3N, sử dụng dung mơi

ethanol [14]. Nhóm tác giả này sau đó cũng đã tiến hành tổng hợp khung chất tương tự

trong cùng điều kiện phản ứng, lần lượt khảo sát ảnh hưởng của các nhóm thế gắn ở

các vị trí khác nhau trên cả hai chất nền. Nhìn chung, các phản ứng này đều cho hiệu

suất khá cao, các tác chất sẵn có và giá thành tương đối rẻ tiền, dung môi sử dụng là

ethanol thân thiện với môi trường, điều kiện phản ứng dễ dàng và thơi gian phản ứng

nhanh. Tuy nhiên hương tổng hợp này yêu cầu phải sử dụng một lượng muối Cu(OAc)2

đóng vai trò là xúc tác cho phản ứng .



Hình 1. 4 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất của benzothiazole sử dụng xúc tác Cu(OAc) 2

[14].



11



Xin Wang và các cộng sự cũng đã báo cáo về một quy trình tổng hợp 2phenylbenzothiazole bằng phản ứng oxi hóa khử với các dẫn xuất của o-iodaniline,

arylacetic acid và lưu huỳnh phân tử, sử dụng xúc tác Cu(OAc).H2O, base K2CO3 trong

dung mơi DMSO [15].



Hình 1. 5 Phản ứng giữa dẫn xuất của o-iodaniline với arylacetic acid [15].



Nhóm tác giả đã đưa ra một hướng tổng hợp dẫn xuất khung benzothiazole hiệu quả

bằng xúc tác đồng vơi sự có mặt của lưu huỳnh phân tử S8 đóng vai trò chất oxi khóa

khử với các tác chất sẵn có, khơng cần sử dụng ligand cũng như các chất phụ khác. Tuy

nhiên, thời gian phản ứng dài và nhiệt độ cao là hai nhược điểm chính của hướng tiếp

cận này.

Elham cùng các đồng nghiệp cũng đã tiến hành một quy trình tổng hợp 1 loạt các dẫn

xuất của benzothiazole từ hai tác chất là 2-amino thiophenol và các dẫn xuất của

aldehyde, sử dụng hạt nano từ Fe3O4@SiO2@polyionene/Br3- làm xúc tác trong điều

kiện không dung môi [16]. Một số ưu điểm khi tiến hành tổng hợp theo quy trình này

là thời gian tiến hành phản ứng rất nhanh, hiệu suất sản phẩm cho từng nhóm thế khác

nhau khá cao, xúc tác có thể thu hồi và tái sử dụng nhiều lần mà không mất đi hoạt tính

cộng với việc khơng sử dụng dung mơi hướng tới một quy trình tổng hợp xanh. Tuy

nhiên, quy trình này vẫn tồn tại nhược điểm là chất xúc tác khơng sẵn có mà phải trải

qua nhiều giai đoạn tổng hợp.



12



Hình 1. 6 Phản ứng tổng hợp các dẫn xuất khung benzothiazole, sử dụng xúc tác hạt

nano từ Fe3O4@SiO2@polyionene/Br3-, không dung môi [16].



Duan cùng các cộng sự của mình đã thực hiện phản ứng ghép chéo liên kết C-S trong

điều kiện xúc tác sắt (II), dùng lưu huỳnh là đóng vai trò là tác nhân định hướng liên

kết giữa C(sp3)-H, theo sau đó là q trình amine hóa. Phản ứng tổng hợp được thực

hiện với hai tác chất là phenylmethanethiol và 2-iodobenzenamine với xúc tác

Fe(OAc)2, Cs2CO3 đóng vài trò là base, trong dung mơi DMSO, nhiệt độ phản ứng là

100 oC [17].



Hình 1. 7 Phản ứng tổng hợp 2-phenylbenzothiazole sử dụng muối sắt (II) làm xúc

tác[17].



Ưu điểm chính của quy trình này là phạm vi mở rộng của phản ứng lên các nhóm thế

của hai tác chất là tương đối nhiều, hiệu suất sản phẩm thu được từ các dẫn xuất khung

benzothiazole là tương đối cao, các điều kiên thực hiện phản ứng tương đối dễ dàng.

Tuy vậy thời gian hoàn tất phản ứng tương đối lâu, kéo dài đến 24h.

Cho đến nay, đã có rất nhiều báo cáo về phương pháp tổng hợp các dẫn xuất của khung

dị vòng này, nhưng hầu hết các phản ứng đều tiến hành với các xúc tác đồng thể thông

thường, không mang nhiều ý nghĩa về mặt kinh tế cũng như môi trường, cộng với việc



13



phải sử dụng thêm các chất phụ khác, điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Tuy thế, nhũng

cơng trình nghiên cứu đó cũng đã mang lại những đóng góp to lớn cho nền khoa học

chung của tồn nhân loại. Dù vậy, việc chưa đáp ứng được xu thế của thời đại hóa học

xanh nên các nhà khoa học dần chuyển đổi qua những hướng phát triển khác và tìm ra

các loại xúc tác dị thể thay thế cho các xúc tác đồng thể cũ những vẫn đảm bảo cho

hiệu suất cao, thay đổi các loại dung môi độc hại bằng các dung mơi xanh sạch hoặc

thậm chí không sủ dụng dung môi hay xây dựng các quy trình tổng hợp mà khơng cần

dùng đến các chất oxi hóa.

Nhóm nghiên cứu của Hashem Sharghi và các đồng nghiệp cũng đã báo cáo một hướng

đi khác khi mà hầu hết các phương pháp dùng để tổng hợp các dẫn xuất khung

benzothiazole đều đi từ phản ứng ưng tụ đóng vòng của o-phenylenediamines,

2-aminothiophenol và 2-aminophenol với các dẫn xuất của acid carboxylic trong môi

trường acid mạnh trong điều kiện nhiệt độ cao đòi hỏi nhiệt độ cao cùng với việc các

xúc tác sử dụng vẫn là xúc tác đồng thể [18]. Việc giới thiệu một quy trình tổng hợp

theo xu hương hóa học xanh ngày nay bằng việc sử dụng xúc tác kim loại VCl2–salen

dị thể dễ dàng tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng và có thể được thu hồi để tái sử dụng,

phản ứng tổng hợp được tiến hành tại nhiệt độ phòng, trong dung mơi ethanol cùng với

sự có mặt của khí Oxi .



Hình 1. 8 Phản ứng tổng hợp các dẫn xuất khung benzothiazole sử dụng xúc tác dị thể

VCL2(salen) trong dung mơi ethanol [18].



14



Nhìn chung, nhóm tác giả đã đề ra một quy trình tổng hợp đạt hiệu suất sản phẩm cao,

thời gian phản ứng nhanh chóng, phản ứng sử dụng các chất hỗ trợ thân thiện với môi

trường. Song, xúc tác sử dụng cho phản ứng lại khơng sẵn có và đòi hỏi quy trình tổng

hợp tương đối phức tạp [19].

Theo xu hướng hóa học xanh, Shelkar cùng với nhóm nghiên cứu của mình cũng lần

đầu tiên báo cáo về một phương pháp đơn giản, kinh tế và thân thiện với môi trường để

tổng hợp dẫn xuất của benzothiazole với định hướng liên kết của C-H và q trình aryl

hóa, sử dụng nano CeO2-Fe3O4 làm chất xúc tác [20]. Phản ứng được thực hiện ở 120

o



C, với base K2CO3, trong dung môi DMSO và tiến hành phản ứng trong 5h.



Hình 1. 9 Phản ứng tổng hợp 2,4-nitrophenylbenzothiazole từ benzothiazole và 1,4iodonitrobenzene [20].



Sau đó, nhóm tác giả còn tiếp tục mở rộng phạm vi của phản ứng lên các nhóm thế

khác nhau của iodobenzen, kết quả thu được hiệu suất khá cao cho từng nhóm thế. Mặt

khác, khi thực hiện phản ứng bằng bromobenzen với các nhóm thế khác của nó, hiệu

suất sản phẩm bị sụt giảm đáng kể, cùng với việc hai tác chất iodobenzen và

bromobenzen chưa thực sự rẻ . Vì thế, nhóm tác giả này đã quyết định sử dụng một

hướng đi xanh hơn mà chọn lựa ở đây là muối arenediazonium trong môi trường nước

cùng với xúc tác nano CeO2-Fe3O4 thay cho iodobenzne và bromobenzen nhưng vẫn

cho hiệu suất tương đương.



15



CHƯƠNG 1



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 Tổng quan về khung Benzothiazole

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×