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 Tự NHIÊN
KHOA HQÁ HỌC
___________
N G U Y Ễ N V Ă N L Ạ I
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
MÃ SỐ :01-04-02
N gưòi hướng dẫn khoa học: G S.T S. Đ Ặ N G N H Ư T Ạ I
PT S. N G U Y Ễ N Đ IN H T H À N H
MỤC LỤC
MỞ đầu 1
Phần I. Tổng quan 2
1 ■ Tổng quan về azom etin
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 azometin 6
1.3.1.Phản ứng cùa azometin với các hợp chất có nguyên từ hidro linh động 7
1.3.2. Phàn ứng cùa azometin với diazom etan
8
1.3.3. Phàn ứng cùa azometin vói dihalogencacben 9

1.3.4. Phàn ứns của azometin với các dẫn xuất của axit isoxianic
và iso thioxianic 9
1.3.5.Phàn ứng của azometin với các ete khõng no (phản ứng D iels-A lder) 11
1.3.6. Phàn ứng của azometin với xeten và d ix eten 12
1.3.7. Phản ứng cùa azometin với các dẫn xuất của axit cacboxylic n o

13
1.3.8. Phàn ứng của azometin với axetilen và các dẫn xuất của n ó
14
1.3.9. Phản ứng cùa azometin với các axit a-thiolcacboxylic 15
1.3.10. Phản ứng của azom etin với hợp chất cơ k im 15
1.3.11. Phản ứng của azometin với nitroankan

16
1.4. Cấu trúc điện tử, tính bazơ và phổ của các azometin

17
1.4.1. Cấu trúc điện tử, hình học và tính bazơcủa azom etin

17
1.4.2. Phổ hổng ngoại của azom e tin
18
1.4.3. Phổ từ ngoại của a zom etin 19
1.5. Hoạt tính sinh học của azometin 20
1.6. Vài nét về lí thuyết phổ điện tử
20
Phần II. Kết quả và thảo luận 24
2.1. Về tổng hợp 5-amino-2-metylbenzothiazol

24

2.1.Tổng hợp 4-nitro-2-aminothiophenolat natri

24
2.2. Tổng hợp 2-metyl-5-nitrobenzothiazol 25
2.3. Tổng hợp 5-am ino-2-m etylbenzothiazol 25
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. Câu trúc và khả năng phản ứna của amin và andehit
trong phản ứng ngưng tụ loại nước thành azom etin

29
2.3.2. Câu trúc của các azometin dãy 5-am ino-2-m etylbenzothiazol

32
2.3.3. Tính toán phổ tử ngoại cùa các azometin
dãy 5-am ino-2-m etylbenzothiazol
43
Phần III. Thực nghiệm 45
3.1.Tổng hợp 5-amino-2-metylbenzothiazol

45
3-1.1. Tổng họp natri 4-nitro-2-aminothiophenolat 45
3.1.2. Tổng hợp 5-nitro-2-m etylbenzothiazol 46
3.1.3. Tổng hợp 5-amino-2-m etylbenzothiazol 46
3.2. Tổng hợp azometin dãy 5-amino-2-metyl-benzo-thiazol

47
3.2.1. N-(/;-N itrobenzyliden)-5-amino-2-metylbenzothiazol

47
3.2.2. N-( /?-Clobenzyliden)-5-amino-2-m etylbenzothiazol

48
3.2.3. N-( />Đim etylam inobenzyliden)-5-am ino-2-m etylbenzothiazol

48
3.2.4. N-(2,4-Đihidroxibenzyliden)-5-am ino-2-m etylbenzothiazol

49
3.2.5. N-(5-Clo-2-hidroxibenzyliden)-5-am ino-2-m etylbenzothiazol

49
3.2.6. N-(5-Brom -2-hidroxibenzyliden)-5-am ino-2-m etylbenzothiazol

49
3.2.7. N -Benzyliden-5-am ino-2-m etylbenzothiazol
50
Kết luận 51
Tài liêu tham khảo 52
1
Mỏ đẩu
Azom etin (hay bazơ Schiff) là những hợp chất có chứa trong phân tử
nhóm liên kết azometin -CH=N
Người ta đã biết nhóm hợp chất này từ lâu [104], song chỉ từ những năm
nãm mươi trờ lại đây, chúng mới được chú ý nghiên cứu nhiều,nhất là từ khi
phát hiện chúng có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hoá và hoá học
khác nhau. D o có mặt trong phân tử nhóm liên kết azometin, là một nhóm có
khá năng phản ứng cao, các azometin có thể tham gia vào nhiều loại phản ứng
chuyển hoá quan trọng. Mặt khác, bản thân azometin cũng có những hoạt tính

sinh học đáng chú ý như hoạt tính kháng khuẩn,chống viêm , chữa bệnh thương
hàn Một sô' azometin có khả năng tạo phức với các ion kim loại và được ứng
dụng trong hoá học phàn tích Nhiều azometin thơm, béo-thơm với các nhóm
thế ankyl, aryl hay dị vòng khác nhau đã được tổng hợp và nghiên cứu. Các
nhàn dị vòng được nối với nhau bằng liên kết azometin đã đem lại cho phàn tử
azometin những tính chất mới đáng chú ý.
5-Amino-2-metylbenzothiazol là một amin dị vòng tương tự như
p-naphtylamin nên nó có khả năng tham gia vào phản ứng ngưng tụ vòng hoá
với các hợp chất có nguyên từ hidro linh động. Vì vậy trong bản luận văn này
chúng tôi đã nghiên cứu tổng hơp một số azometin dãy 5-amino-2-m etyl-
benzothiazol, kháo sát cấu dạng và tính toán một số chỉ số hoá lượng từ quan
trọng của chúng.
Phẩn I
Tổng quan
Ọ
1. Tông quan về azometin
1.1. Các phương pháp tổng hợp azometin
Các azom etin có thể được tổng hợp theo nhiều phương pháp khác nhau.
Sau đây là một số phương pháp chính :
1. Bằng việc khừ hoá các amit thế [37]:
c h 3 ọ h 3
Q ^ C° -NH-C6H5 PCI5 x Ì ^ Ỹ =N'C6h5 SnCI2
CH3
A x h =n -c 6h 5
(62-70%)
2. Đi từ hợp chất azo và các m etylaren [57]:
C6H5-N=N-C6H5 + C6H5CH3 1 Cao » C6H5-CH=N-C6H5
- c 6h5n h 2
3. Đi từ hợp chất thơm có nhóm m etylen hoat động và hợp chất nitrozo
[ 12]:

Na2C03, t°
-H20
3
4. Bằng phán ứng giữa andehit và amin bậc một ờ đây Ar và A r ’ có thể là
gốc ankyl, aryl hay dị vòng. Các azometin béo điều chế từ andehit béo
và amin béo thì không bền, song các azometin béo -thơm thì bền vững,
nhất là azometin thơm. Đây là phương pháp thuận tiện nhất, đi từ hợp
chất rẻ tiền, dễ kiếm và cho hiệu suất cao:
Ar-CH=0 + Ar’NHz

► Ar-CH=N-Ar’+ H20
5. Bằng phản ứng của andehit thơm và hợp chất ni tro thơm trong co với
sự có mặt hợp chất của paladi và các hợp chất có chứa nitơ, photpho và
F eiM o70i4. V í dụ hỗn hợp của benzandehit, nitrobenzen, phức PdCl->-
pyridin và pyridin trong benzen ở áp suất 150atm trong c o ở 2 30°c,
trong 5 giờ cho 71% benzyliden-anilin[ 18, 55]:
CO xt
c 6h 5c h o + c 6h 5n o 2 c 6H5-CH=N-C6 H5
150 atm, 5h
6. Ngưng tụ các hợp chất nitro béo hay thơm -béo có nhóm a-m etylen với
nittozoaren có mặt natri hidroxyt hay natri xianua [47]:
C6H5CH2N02 + 0 = N H ^ ^ N ( C H 3)2 J Ìẵ £ ! Ì .c 6H5C H = N ^ O ^ N (C H 3)2
70
CN
7. Bằng phán ứng giữa nitrozoaren và các a-hetarylaxetonitiin khi có mặt
của kiềm, hiệu suất của phản ứng đạt từ 50-80% [41]:
4
8. Từ các dị vòng chứa nitơ có nhóm m etyl hoạt động và các nitrozoaren
[42], hiệu suất đạt từ 50-70%:
C2 H5 OH, t

N(CH2CH2OH) 2
Trong tất cả các phương pháp tổng hơp azometin đã nêu ở trên, phương
pháp đi từ andehit và amin bậc m ột là thuận lợi và phổ biến nhất. C ơ chế phản
ứng của phương pháp này đã được nghiên cứu tỉ mí.
1.2.CƠ chế phản ứng giữa andehit và amỉn bậc 1
Cơ chế phản ứng giữa andehit và amin bậc nhất được biểu diễn bằng sơ
đó tổng quát sau [ 1]:
^ ( 1)
____
©
R-CH-0 + R'-NH2 — R-ỌH-NH-R'
IqCJ
0^ H
-► R-CH-NH-R'
I
ÒH
(2)
> R-CH=N-R'+H20
trong đó R, R ’ là gốc ankyl, arankyl, aryl hay dị vòng.
5
Phản ứng này được xúc tác bằng axit hay bazơ (cả giai đoạn tấn công
nucleophin của amin vào nhóm cacbonyl ( 1) và giai đoạn tách nước để tạo
thành azom etin(2). Người ta nhận thấy rằng tuỳ theo R và R ’ của dãy phản ứng,
tốc độ phán ứng trên sẽ đat cực đại ờ một trị sò pH xác định [2, 74]. Tốc độ này
cũng phụ thuộc vào hiệu ứng không gian và bản chất cùa các nhóm thế nối với
nhóm cacbonyl [2, 74],
Khi dùng xúc tác axit,cơ chế của phản ứng như sau:
© © R'-NH2 _ _ ©
R-CH=0 + h V R-CH— OH — — ► R-CH-NH2- R '

^
I _|-p
+rf- r , . ° H .
-♦ R-CH-NH-R’ í= = ± R-CH—NH-R’ ———► R -CH^-^NH-R' — ►
ỔH $h 2
* R-CH=N-R'
Còn khi dùng xúc tác bazơ cơ ch ế phản ứng như sau:
R’-NH2 + # ^ R'-N H +B H
0 ô+ /\ô ~ BH
R'-NH + R-C— 0 R'-NH-ỌH-R R’-NH-ỌH-R ^
I ■ “ I
0© ÓH
0 /"S
R'-N-CH-R

5 * R-CH=N-R'
Ố h - 0 H
Tuy lửiién hai giai đoạn tấn công nucleophin và tách nước ở trên phụ
thuộc vào bản chất cùa các nhóm thế theo hai qui luật khác nhau. Trong dung
dịch trung tính tốc độ cộng nucleophin tăng lên khi có nhóm thế hút điện tử
( N 0 2, Cl, Br) và giảm đi khi có mặt của nhóm thế đẩy điện từ (C H3, O CH3,
O H ) ớ trong nhân thơm andehit, còn tốc độ đềhidrat hoá thì lại phụ thuộc vào
bàn chất của các nhóm thế theo chiều ngược lại và vì thế tốc độ chung của toàn
bộ phản ứng trong mỏi trường trung tính ít phụ thuộc vào bản chất của nhóm thế
(p=0,07).
6
Trong m ôi trường axit, tốc độ phản ứng lại tăng lên khi trong nhân thơm
có nhóm thế hút điện tử (p=0,91) vì khi đó giai đoạn cộng nucleophin chậm
hơn giai đoạn dehidrat hoá [2, 74],
Nếu tốc đ ộ cộn g hợp nucleophin và dehidrat hoá bằng nhau thì khi đưa

các nhóm thế đẩy điện từ vào nhân thơm andehit sẽ làm tăng tốc độ dehidrat
hoá và làm giảm tốc độ cộng hợp, khi đó giai đoạn ( 1) là giai đoạn chậm quyết
định tốc độ phản ứng và bị ảnh hưởng nhiều bởi các nhóm thế (p lón). Khi đưa
nhóm thế hút điện từ vào nhàn thơm andehit, tốc độ giai đoạn cộng hợp tăng
lên, còn tốc độ dehiđrat hoá lại giảm đi và ư ờ thành giai đoạn quyết định tốc độ
phản ứng, khi đó ảnh hưởng của các nhóm thế đến tốc độ chung của phản ứng là
không đáng kể (p nhỏ) [74]. Chẳng hạn khi nghiên cứu phản ứng của các
benzandehit thế với anilin [74] người ta thấy với các nhóm thế hút điện từ thì
p=-0,5; còn các nhóm thế đẩy điện từ thì p = + l,5 .
1.3. Phản ứng của các azometin
Do độ âm điện khác nhau của 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:
Các tính toán lượng tử cho thấy điện tích hiẹu dụng trên các nguyên tử
cacbon và nitơ của liên kết azometin là khác nhau [102, 103]: nguyên từ nitơ
mang điện tích âm, còn nguyên từ cacbon m ang điện tích dương:
-0.1446
N— C6H5
-0.1977
N

C4H9-n
-0.2785
N C3H7-n
C6H5— CH
+0-0258
C6H5— CH
+0.1703
c 6h5— ch

+0.1192
7
Như vậy, trong phùn tử azometin xuất hiện hai trung tâm phản ứng khác
nhau: Trung tâm nucleophin ờ trẽn nguyên từ nitơ và trung tâm electrophin ở
trên nguyên từ cacbon. Vì vậy các azom etin có khả năng tham gia vào nhiều
phản ứng khác nhau.
1.3.1. Phản ứng của azometin với các hợp chất có nguyên
tửhidro linh động
Azom etin tham gia vào phàn ứng với các hợp chất có nguyên từ hidro
linh động ờ nguyên từ cacb on -a trong các hợp chất cacbonyl [81] khi có mặt
cùa xúc tác axít clohidric đặc như vói các andehit (axetandehit, andehit
propionic), các metylxeton (axeton, các axetophenon), các metylxeton của dị
vòng (axetylfuran, axetylthiophen, axetylpyridin, axetyl-cumarin ), các
dixeton (dim edon, indandion, ), các xetoaxit, este cùa axit m alonic, antipyrin
[79, 81, 89, 92, 94-96, 99]. Tuỳ theo cấu phần amin của azometin là nhân
benzen hay các nhân ngưng tụ mà tiến trình của phản ứng xảy ra khác nhau: với
các azom etin của anilin thì chỉ tạo thành các sản phẩm cộng hợp kiểu P-
am inoxeton, trong khi đó các azom etin của naphtylamin và các amin thơm có
vòng ngưng tụ cacbo hay dị vòng tương tự thì phàn ứng trèn dẫn đến sự tạo
thành các dần xuất của dihidrobenzoquinolin, khi có mãt của chất oxy hoá nhẹ
nhàng thì dẫn xuất này bị oxy hoá ch o các benzoquinolin tương ứng [81]:
R £ > C H = N ^ R1 + C H 3COR" ^ . r £ V c h - n h ^ ri
CH2COR"
R'
8
R'
R
Trong phản ứng với axit pyruvic và các dẫn xuất của nó thì từ bất kỳ
azometin thơm nào cũng tạo thành các hợp chất kiểu quinolin hay
benzoquinolin [58, 69, 93]:

R€ > CH' N< ằ R,
rí ? 7r ^ r - N = C H - A r
COOH
CH3COCOOH
CH3COCOOH HOOC
o
C H 3COCOOH
N=CH-Ar'
1.3.2. Phản úng của azometin với diazometan
Diazometan phản ứng với các azometin dãy béo, béo-thơm, thơm hay dị
vòng cho các sản phẩm cộng hợp đ óng vòng bền i,2,3-triazolin [6, 14, 19, 22,
32]. Phản ứng này thường được tiến hành trong dung môi ete hay dioxan :
Ete -* R -C H— N—R'
c }
N
R-CH=N-R' + C H2N 2
°2n^ O ^ ch=n^ V n ° 2 C H E ; t N 2 > o 2 n ^ > c h - n ^ > n o 2
Hiệu suất phản ứng thường từ 10-40%, thời gian phản ứng từ 2-3 ngày
ch o đến hàng tháng (30 ngày) [6 , 14, 19-22, 32].
9
1.3.3. Phản úng của azometin với dihalogencacben
Các azometin phản ứng với dihalogen cacben (như diclocacben,
dibromcacben) cho các dẫn xuất của 2,2-dihalogen-l,3-diarylaziridin [13, 24,
Hiệu suất của phản ứng vói diclocacben đạt được từ 10-90%, vói
dibrom cacben từ 52-75% . Người ta thường dùng muối amoni bậc 4 (như
C 6 H 5NT(CH)3CT ) đê’ làm chất xúc tác chuyển pha trong phản ứng trên và hiệu
suất phdn ứng sẽ tăng lên (67-90% ) [13]. Khả năng phản ứng cùa azometin phụ
thuộc vào bản chất cùa các nhóm thế ở trong nhân thơm, chảng hạn với dãy
azometin RC6H4N =CHC6H5 thì khả năng phản ứng tăng thứ tự R=m-Br<p-
C]<H=m -O CH3 </j-CH3<p-OCH 3 còn với dãy azometin RC6 H4C H =NC 6H 5 thì

lại có thứ tự R =m -C l< p-Q <H </j-C H 3<m -O C H 3< <p-OCH 3.
1.3.4. Phản útìg của azometin với các dẫn xuất của axit
isoxianic và isothioxianic
Phản ứng cùa azometin với các dẫn xuất của các axit isoxianic và
isothioxianic (như phenylisoxianat, phenylisothioxianat, axylisoxyanat, axyl-
isothioxianat ) có thể xảy ra theo những chiều hướng khác Iihau với sự tạo
thành uretidon, m onooxotriazin và dioxotriazin, phụ thuộc vào tỷ lệ mol của
azometin và isoxianat hay isothioxianat trong hỗn hợp phản ứng.
• Các arylisoxianat và arylisothioxianat phản ứng với azometin vói tỷ lệ
mol tương ứng 2: l cho sản phẩm cộ ng hợp đóng vòng monooxotriazin [84],
hiệu suất từ 26-47%:
87, 8 8 , 90, 98]:
c r Cl
10
2(R -C H =N-R') + X =C=N-C6H5 — *> C6H5-N
R
A
(X=0, S)
I
R'
N -R '
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-CH=N-R' + 2(X=C=N-C6H5) — > C6H5-N
(X=0, S) X
R
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]:
R-
RCONCO + R'-CH=N-R"
R C O -N -
N-R" R
+ N
Ỵ
0
R'
N-R"
trong đó R = C6H5, C13C, F3C; R ’, R” = C6HS, Aik, phenyl thế.
• Closunfonylisoxianat phản ứng với azometin cho các triazindion đối
xứng [52] với hiệu suất 60-100%:
R-C6H4-CH=N-C6H4-R’ + CI02SNC0
C6H4-R'
0 ^
CI02S—N.
(R=P-N(CH3)2> H, p-OCH3) p-CI, P-NO2 Y
R’=H, p-OCH3) p-CI, P-NO2 ) O
C6H4-R
N-SO2CI
•Azometin phản ứng với diisoxianat cho các urẻ thế và thiourê thế [76]:
11
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% :
NCO
NHCONC6H5
OR
H
OC2H5
N=CH-C6H5+ III
C-O C2H5
lí.
CH
b f 3
ete
Ar
52%
n = c h -c 6h 5 +CH3Ỵ ° " | -ẼẸí*
p

1 ete
N X 6H5
R
70-80%
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 (ArS02N=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]:
1.3.6. Phản útig của azometin với xeten và dixeten
Xeten phản ứng với azometin cho các azetidinon-2 [39]:
C6H5N=C(CH3)C(CH3)=NC6H5 + C6H5RC=C=0

>
CH3
(R,R'= aryi, ankyl, R"= ankyl)
o
N-C6H5
c 6h 5- n
R
<R=H, C 6H5)
c 6h 5
13
1.3.7. Phản ứng của azometin với các dẩn xuất của axit
cacboxylic no
Các azometin phản ứng với các dẫn xuất cùa axit cacboxylic no có số
nguyên từ c>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 AlQ3>NaNH2>NaOR
[39]. Hiệu suất của phản ứng với xúc tác AIƠ3 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 + C6H5CH2COOC2H5 Na—

* eAyí/7ra-C6H5CH(NHC6H5R)CHC6H5COOC2H5 (70%)

RC6H4CH=NC6H4R’ + C6H5CH2COOCH3 A 'Cl3 khan»
benzen

* RC6H4-CH —CH-COOC2H5
R’C6H4-NH C6H5 (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 CgHs
C6H5CH=NC6H5 + (CH3)2CHCOOC4H9-fert

*
NaNH2
}

N— C6H5
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
ArCH=NAr’ + O2NCH2COOC2H5 + C4H9NH2
1) hổi lưu vài giờ Ar-
2) NaOH, 60° H O O C ^ 0 /N
-COOH
RCehUd-NNCeHUR' + O2 NCH2 COOC2 H5
25°c

► R'C6H4NHCH

CH-COOC2 H5
u k (64- " %)
R,R'=H, p-CH3l p-OC2 H5) m-N02l p-N02
Azometin phản ứng với etyl fomiat tạo ra sản phẩm cộng hoặc là andehit
[83] hoặc amit [43]:
HCI đặc
CH3 OCOC6 H4 N=CHC6 H5 + HCOOCH3 — »

* CH30C0C 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
+ III

>■
CH t°
r c
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 6H5
COOCH3
C6H5CH-NR + 2 CH3OOC-C—C-COOCH3 ► CH3OCO—i^ 5-3 —COOCH3

Một vài azometin lại phản ứng theo kiểu cộng Michael [38, 54]:
1.3.9. Phản úng của azometin với các axit a-thiol-
cacboxylic
Các azometin phản ứng với axit a-thiolcacboxylic cho các thiazolidinon-
4 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 SCH2COOH

* 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
COOCH3
R=H, C6H5, CH2C6H4
\ _ J
CH3OOC
16
rhreo là bằng nhau, nhưng cũng có trường hợp đồng phân dạng threo được tạo
thành ưu tièn hơn [29]:
C6H5CH=NR —
C2H5CH(CH3)MgBr
ỌH3

I
C6H5CH-CHC2H5
NHR
(erythro và threo)
ỌH3
CH2=CHCH(CH3)MgBr I
—

* C6H5CH-CHCH=CH2
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 44-
97%) [9, 85, 86, 110]:
RC6H4CH=NC6H4R' + CH2(N02)2
-> RC6H4CH— NHC6H4R'
CH(N02)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 trúc điện tử, tính bazơ và phổ của các
azometin
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]:

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:
R H
R H
c
c
cis (syn)
trans (anti)
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
18
toán lý thuyết cho thấy góc không đồng phẳns: là 40-90°, còn bằng phương pháp
phố từ ngoại thì góc không đồng phẳng là 45-60° [3,4, 102-103].
Nguyên từ nitơ của liên kết azometin có cập điện tử không chia sẻ, do
vậy nitơ là một trung tâm bazơ Lewis [44, 70, 75, 78]. Sự liên hợp n,7ĩ có ảnh
hường nhất định đến tính bazơ của azometin [101], các nhóm thế ở nhân amin
có ảnh hưởng rõ rệt đến tính bazơ của phân từ azometin [70, 75], còn các nhóm
thế ờ nhân andehit có ảnh hưởng không đáng kệ đến tính bazơ của phàn tử
azometin [70, 75, 82]. Các trị số pKa của các benzylidenanilin nằm trong
khoảng 9-13.
Để xác định hằng số pKa tương đối của các bazơ azometin người ta
thường dùng phương pháp chuẩn độ đo thế trong axetonitrin [3, 75, 70, 75] hay
trong etanol-nưóc (50%) [78]. Các giá trị pKa nhận được có một sự tương quan

tuyến tính rất tốt với các hằng số nhóm thế Hammett [75, 82]. Thông số phản
ứng p của sự tương quan trên luôn dương (p>0) chứng tỏ rằng sự có mặt của các
nhóm thế hút điện từ trong nhân thơm sẽ làm giảm mật độ điện tử ờ trên nguyên
tử nitơ và làm giảm độ bazơ của phân từ azometin và ngược lại [75, 82].
1.4.2. Phố hống ngoại của azometin
Trong phổ hồng ngoại của các azometin có đính hấp thụ mạnh nằm trong
vùng 1630-1690cm'1 đăc trưng cho dao động hod trị cùa nhóm liên kết azometin
VC=N . Vị trí của vạch hấp thụ này phụ thuộc vào bản chất của các nhóm gắn với
nhóm liên kết azometin. Thường thì các azometin béo có vạch năm ở số
sóng cao hon so với các azometin béo-thơm và thơm. Chẳng hạn, các
benzylidenanilin có VC=N= 1622-1631cm1, trong khi đó các azometin béo có
vc=N= 1664-1674cm’1 [103]. Dung mỏi ảnh hường không đáng kể đến vị trí và
cường độ của vạch này, nhưng khi thay đổi nhóm thế hút điện tử thì cường độ
của vạch V&N giảm đi, và ngược lại. Tính không đổng phẳng của phân tử cũng
có ảnh hưởng đến cường độ của vạch này [103].
19
Phổ tử ngoại của các azometin cũng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của
các nhóm thế gắn với nhóm liên kết azometin, vào tính đồng phảng của phân từ
và vào bản chát của dung môi, số dải hấp thụ có thể là 2, 3 hoặc 4 dải tuv theo
từng dãy azometin [2, 4, 77, 105], song thường thường có 2-3 cực đại hấp thụ
nằm trong vùng 210-230, 240-270 và 320-390nm, cực đại hấp thụ thứ 4 thường
nằm trong vùng 420-480nm với cường độ yếu và đôi khi xuất hiện ở dạng điểm
uốn và đặc trưng cho bước nhảy điện tử n—>7t . Cực đại hấp thụ ở vùng 240-
270nm đôi khi tách thành hai dải [77].
Vạch hấp thụ ở sóng dài (320-390nm) có cường độ trung bình và đặc
trưng cho bước nhảy điện tử 7Ĩ— trong toàn bộ hệ liên hợp [77, 103, 104],
vạch này phụ thuộc vào bản chát và vị trí của các nhóm thế ở cà cấu phản amin
và andehit của phàn từ azometin. Cực đại hấp thụ nằm trong vùng 240-270nm
đạc trưng cho bước nhảy điện tử 7t—>7t của hệ liên hợp gồm nhân thơm andehit
có ảnh hưởng rõ rệt đến vị trí của cực đại hấp thụ này. Cực đại hấp thụ sóng

ngắn đăc trưng cho bước nhảy điện tử của hệ liên hợp gồm nhân thơm
amin và cặp điện từ n của nguyên từ nitơ của liên kết azometin [77, 103, 104].
Người ta đã giải thích sự xuất hiện của 3 cực đại hấp thụ là do tính không
đổng phảng của phân tử azometin [77, 104].
Ở các azometin mà cặp điện tử không chia sẻ đã được sử dụng (hoặc là
bằng cách proton hoá, hoạc là bằng cách metyl hoá) thì sự liên hợp n,7t không
còn nữa, tính đồng phẳng của phân từ azometin được bảo toàn, do đó vạch sóng
dải K chuyển dịch rất manh về phía sóng dài và cường độ vạch cũng tăng cao
(hiệu ứng batocrom và hypecrom) [97, 101, 111].
Bằng phổ cộng hưởng từ nhân proton và l3C [62] người ta đã chi ra rằng
căp điện từ không chia sẻ cùa nguyên từ nitơ được giải toả vào vòng thơm amin.
Sự cản trờ không gian của vòng này đến tính đồng phẳng của phân từ làm tăng
sự giải toả này.
1.4.3. Phổ tử ngoại của azometin
20
1.5. Hoạt tính sinh học của azometin
■ ■
Các azometin tham gia vào quá trình trao đổi aminoaxit [104], chúng
cũng là sản phàm trung gian trong quá trình tổng hợp các peptit [104] Các
azometin cũng có những hoạt tính sinh học đáng chú ý , như hoạt tính kháng
khuẩn [35, 49], kháng vi rút [35], chống viêm [35], kháng lao, diệt nấm[49]
1.6. Vài nét về lí thuyết phổ điện tử
Trong các hợp chất hữu cơ, sự hấp thụ trong vùng từ ngoại và khả kiến có
liên quan với các bước chuyển các electron hoá trị của các liên kết đơn và liên
kết bội (các electron ơ và 7t) và của các elecứon không cặp đôi của các dị tố
(electron n).
ở trạng thái cơ bản trên mỗi obitan phân từ có 2 electron và trạng thái là
hoàn toàn đối xứng. Khi ờ trạng thái kích thích xày ra sự chuyên electron từ một
trong các obitan của trạng thái cơ bản lên một trong các obitan của trạng thái
kích thích. Khi biết sự đối xứng cùa obitan này, ta có thể xác định được sự đối

xứng cùa trạng thái kích thích. Để kí hiệu dạng đôi xứng của trạng thái người ta
sử dụng các kí hiệu sau:
A : sự đối xứng theo trục
B : sự bất đói xứng theo trục
g : sự đối xứng theo tàm đối xứng
u : sự bất đối xứng theo tâm đối xứng
Chảng hạn, trạng thái cơ bản của benzen có sự đối xứng A Ip còn ở trạng
thái kích thích là B-ĩu\ bước chuyển lên trạng thái kích thích được kí hiệu là
Aik->B2u.
Nếu hai hay nhiều trạng thái có cùng mức năng lượng thì được gọi là sự
suy biến và được kí hiệu: E - suy biến bậc 2; T - suy biến bậc 3.
Vạch hấp thụ trong phổ điện tử được đặc trưng bằng vị trí theo thang độ
dài sóng và cường độ. Vị trí của vạch hấp thụ được xác định bằng hiệu số năng
21
lượng của các ưạng thái mà giữa chúng xảy ra bước chuyển và có thể được đặc
trưng bằng độ dài sóng ở cực đại của vạch hấp thụ.
Cường độ của vạch hấp thụ thường được đặc tnmg bằng đại lượng hệ số
hấp thụ phân tử ờ điểm cực đại (emax hay lgemax). Để xác định cường độ vạch
hấp thụ, Maliiken đã đưa ra khái niệm lực quay tử f được xác đinh theo công
thức:
/ _ = 4,315.10- Jsdv
ở đây fed V là cường độ tích phân được đo bằng diện tích của vạch hấp thụ.
Lực quay tử có thể được tính theo công thức:
, 87ĩ'mc
/m„
3h
ở đây Mmn là momen chuyển đặc trưng cho sự thay đổi của momen lưỡng cực
trong thời gian chuyển, m là khối lượng electron, c là tốc độ ánh sáng, h là hằng
số Plank. Momen chuyển liên hệ với hàm sóng của trạng thái ban đầu'và cuối
cùng như sau:

ở đây \ụm là hàm sóng của trạng thái ban đầu, vyn là hàm sóng của trạng thái
cuối cùng, NỈ là toán tử momen chuyển.
Tích phân được lấy theo tất cả các thông số cho đơn vị thể tích của không
gian. Momen chuyển Mmn có thể được phân thành các thành phần theo các trục
X, Y và z và khi đó ba tích phân sau được xem xét:
J V ,À v ị/ ndT, jn ;m$ YvyndT, JV m$ 2vị/ndT
Nếu một trong các tích phân này không bằng 0, thì 0 và bước
chuyển được phép. Vạch hấp thụ tương ứng với bước chuyển dược phép có
/„„,=1-0,1 và lge>4. Nếu tất cả các tích phân bằng 0 thì f mn=0 và bước chuyển bị
cấm.
22
Người ta đã biết rằng trạng thái electron có thể là suy biến hay không suy
biến nếu một hay một số hàm sóng electron Vị/e (tìm được bằng cách giải phương
trình Schrodinger RỈ Vị/ = E 1|/ ) tương ứng với một giá trị năng lượng, còn
mức độ suy biến của trạng thái electron thì bằng sô' hàm sóng này. Spin tổng
cộng cùa các electron có ảnh hưởng đến năng lượng của trạng thái electron.
Spin elecưon hợp thành là tổng vectơ của cdc momen động lượng riêng phần
của các electron:
S = l s ,
»
còn số' lượng rử spin s có thể hoặc bằng 0 hoặc nhận các giá trị bán nguyên hay
nguyên. Tương tác spin-obitan, tức là liên kết cùa spin với momen động lượng
spin cùa electron có thể dẫn đến sự tách trạng thái electron thành (2S+1) thành
phần. Đại lượng này chính là độ bội của ưạng thái. Khi s=0 thì độ bội bằng 1 và
người ta gọi đó là trạng thái singlet, còn khi s=l (độ bội bàng 3) thì trạng thái
được gọi là triplet, v.v
Đối với các bước chuyển electron cần phải tuân theo các qui tắc sau:
1. Theo độ bội: các bưóc chuyển giữa các trạng thái có độ bội khác nhau thì bị
cấm. Độ bội được xác đinh bằng tống spill của electron. Trong phổ điện tử
có các trạng thái singlet (5) và triplet (T). Độ bội của trạng thái được chỉ ra

bằng số nằm phía trên bên trái kí hiệu chi trạng thái (ví dụ, Phù họp
với qui tấc chọn lựa theo độ bội, các bước chuyển S—>s thì được phép còn S-
/->T thì bị cấm.
2. Theo sự đối xứng: các bước chuyển mà sự đối xứng ờ trạng thái kích thích
trùng với sự đối xứng của một trong các momen chuyển hợp phần thì được
phép. Qui tắc chọn lựa đối với phân từ có tâm đối xứng là trường hợp riêng
của qui tắc chọn lựa chung: các bước chuyển giữa các trạng thái đối xứng
khác nhau theo tâm đối xứng g—>u và u—*g thì được phép; các bước chuyển
g-ỉ-+g và U-/-+U thì bị cấm.
3. Các bước chuyển mà trong đó xảy ra sự kích thích nhiều hơn một electron.