Luận văn Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất Aryltetrazol có hoạt tính sinh học

tinh: etanol 2.1.7 Tổng hợp 2-amino- 1-(napht-1’-yldiazenyl)naphtalen (A7) Điazo hóa 1,43g (0,01mol) α-naphtylamin Ghép với 1,43g (0,01 mol) β-naphtylamin Hiệu suất: 65% t o nc= 150 o C Sản phẩm màu đỏ thẫm Dung môi kết tinh: etanol Dung môi kết tinh: etanol 2.1.8 Tổng hợp 1-amino-4-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen (A8) Điazo hóa 1,43g (0,01mol) β-naphtylamin Ghép với 1,43g (0,01 mol) α-naphtylamin Hiệu suất: 65% t o nc= 165 o C Sản phẩm màu đỏ Dung môi kết tinh: benzen Dung môi kết tinh: etanol 2.1.9 Tổng hợp 2-amino-1-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen (A9) Điazo hóa 1,43g (0,01mol) α-naphtylamin Ghép với 1,43g (0,01 mol) β-naphtylamin Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 Hiệu suất: 52% t o nc= 98-100 o C Sản phẩm màu đỏ Dung môi kết tinh: etanol 2.2 TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT 1-ARYLTETRAZOL Cho 0,01 mol amin thơm, 0,011 mol natriazit NaN3 trong 4ml axit axetic CH3COOH và 4,5ml trietylorthofomiat HC(OC2H5)3 vào bình cầu 25ml. Khuấy và đun hồi lƣu ở nhiệt độ 75 – 80oC trong 4 – 5h. Làm lạnh hỗn hợp, thêm vào 2ml axit HCl đặc và 5ml nƣớc cất , có kết tủa tách ra. Lọc chất rắn, kết tinh lại trong dung môi etanol. Chúng tôi đã tổng hợp đƣợc 16 dẫn xuất 1-aryltetrazol sau: 2.2.1 Tổng hợp 1-phenyltetrazol (T1) Đi từ: 0,93ml (0,01mol) anilin 0,72g (0,011mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 54% t o nc= 66-67 o C Sản phẩm màu trắng Dung môi kết tinh: etanol 2.2.2 Tổng hợp 1-(m-nitrophenyl)tetrazol (T2) Đi từ: 0,69g (0,005mol) m-nitroanilin 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 65% Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 t o nc= 91-92 o C Sản phẩm màu vàng Dung môi kết tinh: etanol 2.2.3 Tổng hợp 1-(p-nitrophenyl)tetrazol (T3) Đi từ: 0,69g (0,005mol) p-nitroanilin 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 62% t o nc= 197-198 o C Sản phẩm màu vàng nhạt Dung môi kết tinh: etanol 2.2.4 Tổng hợp 1-(o-cacboxylphenyl)tetrazol (T4) Đi từ: 1,37g (0,01mol) o-aminobenzoic axit 0,72g (0,011mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 40% t o nc= 198-199 o C Sản phẩm màu tím nhạt Dung môi kết tinh: etanol 2.2.5 Tổng hợp 1-(p-metyllphenyl)tetrazol (T5) Đi từ: 1,07g (0,01mol) p-metylanilin 0,72g (0,011mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 64% t o nc= 90-91 o C Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 Sản phẩm màu trắng sữa Dung môi kết tinh: etanol 2.2.6 Tổng hợp 1-(p-clophenyl)tetrazol (T6) Đi từ: 0,64g (0,005mol) p-cloanilin 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 49% t o nc= 127-128 o C Sản phẩm màu trắng Dung môi kết tinh: etanol 2.2.7 Tổng hợp 1-(2’-piridin)tetrazol (T7) Đi từ: 0,44g (0,01mol) 2-aminopiridin 0,72g (0,011mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 63% t o nc= 129-130 o C Sản phẩm màu trắng Dung môi kết tinh: etanol 2.2.8 Tổng hợp 1-(4’-biphenyl)tetrazol (T8) Đi từ: 1,69g (0,01 mol) 4-aminobiphenyl 0,65g (0,01 mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 50% t o nc= 160-161 o C Sản phẩm màu vàng nhạt Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 Dung môi kết tinh: etanol 2.2.9 Tổng hợp 1-(napht-2-yl)tetrazol (T9) Đi từ: 1,43g (0,01mol) 2-aminonaphtalen 0,72g (0,011mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 59% t o nc= 190-191 o C Sản phẩm màu vàng Dung môi kết tinh: etanol 2.2.10 Tổng hợp 1-[4’-(phenyldiazenyl)phenyl]tetrazol (T10) Đi từ: 0,985g (0,005mol) 4-(phenyldiazenyl)anilin 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 74% t o nc= 189-190 o C Sản phẩm màu vàng đậm Dung môi kết tinh: etanol 2.2.11 Tổng hợp 1-{1’-[4’’-metylphenyl)diazenyl]napht-2’-yl}tetrazol (T11) Đi từ: 1,305g (0,005mol) 2-amino-1-[(4’-metylphenyl) diazenyl]naphtalen (A4) 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 20% t o nc= 130 o C Sản phẩm màu nâu đỏ Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 Dung môi kết tinh: etanol 2.2.12 Tổng hợp 1-{4’-[4’’-metylphenyl)diazenyl]napht-1’-yl}tetrazol (T12) Đi từ: 1,305g (0,005mol) 1-amino-4-[(4’-metylphenyl) diazenyl]naphtalen (A3) 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 26% t o nc= 139-140 o C Sản phẩm màu đỏ Dung môi kết tinh: etanol 2.2.13 Tổng hợp 1-[4’-(napht-2’’-yldiazenyl)phenyl]tetrazol (T13) Đi từ: 1,305g (0,005mol) 4-[(napht-2’-yldiazenyl)anilin (A5) 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 24% t o nc= 174 o C Sản phẩm màu nâu Dung môi kết tinh: etanol 2.2.14 Tổng hợp 1-[4’-[(napht-1’’-yldiazenyl)napht-1’-yl]tetrazol (T14) Đi từ: 1,48g (0,005mol) 1-amino-4-(napht-1’-yldiazenyl)naphtalen (A6) 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 25% t o nc= 160-161 o C Sản phẩm màu vàng nhạt Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 Dung môi kết tinh: etanol 2.2.15 Tổng hợp 1-[1’-(napht-2’’-yldiazenyl)napht-2’-yl]tetrazol (T15) Đi từ: 1,48g (0,005mol) 2-amino-1-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen (A9) 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 20% t o nc= 90-91 o C Sản phẩm màu nâu đen Dung môi kết tinh: etanol 2.2.16 Tổng hợp 1-[4’-(napht-2’’-yldiazenyl)napht-1’-yl]tetrazol (T16) Đi từ: 1,48g (0,005mol) 1-amino 4-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen(A8) 0,36g (0,0055mol) natriazit NaN3 Hiệu suất: 30% t o nc= 130-131 o C Sản phẩm màu vàng đậm Dung môi kết tinh: etanol Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 TỔNG HỢP CÁC AROAMINOAREN Công thức tổng quát của các aminoazoaren: Ar N N Ar NH2 1 2 Chúng tôi tổng hợp các aminoazoaren dƣ̣a trên phƣơng pháp ghép muối điazoni thơm với các amin thơm . Muối điazoni thơm đƣợc điều chế bằng cách cho amin thơm phản ƣ́ng với natrinitrit NaNO 2 trong môi trƣờng axit HCl đặc ở nhiệt độ dƣới 5oC. Sơ đồ tổng hợp: Ar 1 NH2 Ar 1 N + N Cl - Ar 2 NH2 + HCl + H2O Ar 1 N + N Ar 1 N N Ar 2 NH2 HCl + H2O NaNO2, t° < 0 - 5 °C Trong đó: Ar 1 – NH2: 3-nitroanilin; 4-nitroanilin; p-toludin; 1-aminonaphtalen; 2- aminonaphtalen; Ar 2 – NH2 : anilin; 1-aminonaphtalen; 2-aminonaphtalen. Trong quá trình tổng hợp muối điazoni nên giữ nhiệt độ phản ứng dƣới 5 oC bằng cách làm lạnh trong hỗn hợp đá muối và nhỏ từ từ dung dịch NaNO2 vì muối điazoni rất kém bền. Chính vì vậy, sau khi tạo muối phải tiến hành ngay phản ứng ghép đôi azo. Các muối điazoni thƣờng có màu sắc thay đổi từ vàng nhạt đến đỏ tùy thuộc vào bản chất chất phản ứng. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 Chúng tôi đã tổng hợp đƣợc 9 aminoazoaren, các chất đều ở dạng rắn, thƣờng kết tinh lại trong etanol. Đa số các chất không tan trong nƣớc, tan tốt trong axeton, DMF… có nhiệt độ nóng chảy xác định. Cấu trúc của các chất tổng hợp đƣợc xác định bằng các phƣơng pháp phổ IR, UV và MS. Các aminoazoaren chúng tôi tổng hợp đƣợc sử dụng là chất đầu cho quá trình tổng hợp dẫn xuất 1-arytetrazol. Kết quả tổng hợp các chất đƣợc ghi ở bảng 3.1. Bảng 3.1: Kết quả tổng hợp các aminoazoaren Ar N N Ar NH2 1 2 STT Kí hiệu Ar 1 Ar 2 – NH2 Màu sắc t o nc ( o C) Hiệu suất (%) 1 A1 O2N NH2 Vàng chanh 95 59 2 A2 O2N NH2 Nâu vàng 85 60,5 3 A3 CH3 NH2 Đỏ 133 65 4 A4 CH3 NH2 Đỏ tƣơi 110 56 5 A5 NH2 Nâu đỏ 165-166 49 6 A6 NH2 Đỏ thẫm 178-180 62 Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 7 A7 NH2 Đỏ thẫm 126-128 60 8 A8 NH2 Đỏ 150 65 9 A9 NH2 Đỏ 98-100 52 3.1.1 Phổ hồng ngoại (IR) của các aminoazoaren Khi phân tử hấp thụ bức xạ trong vùng hồng ngoại sẽ làm quay phân tử quanh trục không gian của phân tử gay ra những dao động của nguyên tử và liên kết trong phân tử. Những dao động này làm biến đổi momen lƣỡng cực, tạo ra tín hiệu trên phổ hồng ngoại. Vì vậy, phổ hồng ngoại là một trong những phƣơng pháp vật lý hiện đại giúp phát hiện ra những nhóm chức, nghiên cứu cấu tạo của các chất. Nhờ phƣơng pháp đo phổ hồng ngoại, chúng tôi ghi đƣợc những thông tin để khẳng định cấu trúc các hợp chất tổng hợp đƣợc. Trên phổ IR của aminoazoaren (xem bảng 3.2) xuất hiện các pic hấp thụ đặc trƣng ở 3500-3300cm-1 ( 2NH amin bậc 1), ở 3055-3022cm-1 (νC-H thơm), ở 1650 – 1630cm-1 (δN-H thơm), ở 1621 – 1434cm -1 (νC=C thơm), ở 1579 – 1565cm-1 (νN=N của nhóm azo). Tuy nhiên pic hấp thụ của nhóm azo không đặc trƣng nhiều vì thƣờng lẫn với pic hấp thụ C=C của vòng thơm. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 Hình 3.1: Phổ IR của 1-amino-4-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen (A8) Trên phổ IR của A8 (hình 3.1) thấy xuất hiện hai pic nhọn hấp thụ mạnh trong vùng 3371 và 3471cm -1 đặc trƣng cho dao động hóa trị của amin bậc 1; pic ở 3050cm-1 là dao động hóa trị của liên kết C-H vòng thơm; pic ở 1624cm- 1 tƣơng ứng với dao động biến dạng N-H; các pic ở 1516, 1461cm-1 là dao động hóa trị của liên kết C=C thơm; đối với nhóm azo N=N thì pic hấp thụ ở 1573cm -1. Ngoài ra trên phổ còn có pic hấp thụ ở 1339cm-1 ứng với dao động hóa trị C-N của amin thơm. 3.1.2 Phổ tử ngoại (UV) của các aminoazoaren Cùng với các nhóm chức, các aminoazoaren mà chúng tôi tổng hợp đƣợc theo dự kiến có chứa hệ vòng thơm (vòng benzen và vòng naphtalen), có cặp electron n của nitơ chƣa tham gia liên kết (ở nhóm NH2) và có các nhóm mang màu nhƣ C=C, nhóm azo N=N. Đặc điểm cấu tạo đó cho thấy: bên cạnh phổ hồng ngoại thì phổ tử ngoại cũng là một phƣơng pháp tốt để nghiên cứu cấu tạo và tìm mối quan hệ giữa cấu tạo và tính chất. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 So sánh phổ tử ngoại của chất tổng hợp với amin thơm ban đầu, chúng tôi nhận thấy: nhìn chung phổ tử ngoại của aminoazoaren xuất hiện 3-4 cực đại hấp thụ và có sự chuyển dịch mạnh về phía sóng dài, đặc biệt các hợp chất từ A5 đến A8 cho bƣớc sóng hấp thụ trong vùng khả kiến (xem ở bảng 3.2). Đó là do có nhóm thế liên hợp NH2, số lƣợng vòng thơm trong phân tử tăng lên đồng thời liên kết azo hình thành kéo dài mạch liên hợp. Đây là cơ sở xác nhân sự tạo thành các hợp chất aminoazoaren. Hình 3.2: Phổ UV của 1-amino-4-(napht-1’-yldiazenyl)naphtalen (A6) Trên phổ UV của A6 có cực đại hấp thụ λmax = 463nm ứng với sự chuyển mức electron trên mạch liên hợp trên toàn bộ phân tử và cao hơn rất nhiều so với cực đại hấp thụ λmax = 375nm của vòng naphtalen ban đầu. Sự chuyển dịch mạnh cực đại hấp thụ λmax của A6 là do sự liên hợp của cặp electron trên nguyên tử nitơ vào vòng thơm, đồng thời liên kết azo hình thành kéo dài mạch liên hợp. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 Trên phổ tử ngoại của đồng phân A2 có λmax = 336nm và A1 có λmax = 391nm ứng với bƣớc chuyển điện tử π–π* của vòng benzen chứa nhóm thế. Trong đó λmax của đồng phân A1 cao hơn nhiều so với λmax của đồng phân A2 có lẽ do ảnh hƣởng của vị trí nhóm thế trong vòng benzen, đồng phân A1 có nhóm NH2 và NO2 ở vị trí para gây nên tƣơng tác cộng hƣởng trong khi đồng phân A2 có nhóm thế NO2 ở vị trí meta không gây nên tƣơng tác này. So sánh phổ UV của các hợp chất trong dãy chúng tôi nhận thấy: hợp chất A5 có λmax = 494nm cao hơn rất nhiều so với hợp chất A1 có λmax = 391nm, do số lƣợng vòng thơm tăng lên. Các hợp chất từ A5 đến A8 có cực đại hấp thụ bƣớc sóng dài (λ1) ứng với dải hấp thụ ρ của vòng naphtalen bị biến đổi mạnh nhất khi số vòng thơm tăng lên, trong khi cực đại hấp thụ có bƣớc sóng trung (λ2) thì không. Nhƣ ở hợp chất A1 và A5 cực đại có bƣớc sóng dài (λ1) tăng nhanh từ 391 – 494nm, trong khi cực đại có bƣớc sóng trung (λ2) thay đổi không đáng kể từ 243,5 – 276nm. Sở dĩ có hiện tƣợng này là do vòng ngƣng tụ naphtalen cho hấp phụ ở 3 vùng chính: dải ρ, dải β, dải α. Khi số vòng thơm tăng lên thì dải ρ chuyển dịch về phía sóng dài nhanh nhất rồi đến dải β và cuối cùng là dải α. Với các đồng phân A6, A7 và A8 có cực đại hấp thụ gần tƣơng đƣơng nhau, chứng tỏ vị trí của nhóm amino gắn vào vòng naphtalen không ảnh hƣởng nhiều đến sự chuyển mức electron. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 Bảng 3.2: Phổ IR và phổ UV của các aminoazoaren STT Kí hiệu Phổ IR (KBr) cm-1 Phổ UV, dung môi etanol (nm) 2NH  C=C N=N λmax Pmax 1 A1 3484 3360 1505 1434 1571 391,0 243,5 1,618 0,559 2 A2 3431 1621 1456 1525 1573 336,4 275,0 0,388 0,263 3 A3 3475 3326 1625 1515 1569 - - 4 A4 3401 1621 1504 1564 - - 5 A5 3469 3383 1514 1497 1579 494,5 276,0 214,0 0,256 0,270 1,228 6 A6 3384 3477 1612 1509 1565 463,5 266,5 245,5 1,748 1,257 1,560 7 A7 3449 3384 1618 1508 1566 466,0 344,0 213,5 0,257 0,120 0,788 8 A8 3471 3371 1518 1461 1573 467,5 266,5 211,5 0,761 0,554 1,099 9 A9 3404 3321 1626 1507 1566 - - Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 Từ kết quả phân tích phổ IR và phổ UV các aminoazoaren chúng tôi đã xác định đƣợc sự có mặt của các nhóm chức, các nhóm nguyên tử và liên kết trong từng chất, phù hợp với công thức cấu tạo dự kiến và góp phần xác định cấu trúc phân tử. 3.1.3 Phổ khối (MS) của một số aminoazoaren Sau khi phân tích phổ MS của aminoazoaren chúng tôi nhận thấy đều thấy xuất hiện các pic ion phân tử (M+) phù hợp với kết quả tính phân tử khối theo công thức dự kiến và phù hợp với quy tắc nitơ (xem bảng 3.3). Hƣớng phân mảnh ion phân tử theo những quy luật nhất định nhƣ cắt nhóm liên kết - N=N- (của nhóm azo), nhóm amin NH2, nhóm HCN (giữa nhóm azo với vòng thơm), nhóm -C6H4NH2 sau đó mới phá vỡ vòng thơm. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 Bảng 3.3: Phổ MS của một số hợp chất aminoazoaren Kí hiệu CTPT [M] + Phổ khối lƣợng (MS) m/z (I%) A1 C12H10N4O2 242 242(45, M + ); 212(7); 184( 2); 167(3); 150(26); 122(34); 120(32); 105(17); 92(100); 77(74); 75(13); 65(40); 51(12)… A2 C12H10N4O2 242 242(2, M + ); 212(1); 182(3); 166(3); 150(65); 122(100); 92(28); 76(32); 75(38); 64(13)… A3 C17H15N3 261 261(56, M + ); 245(2); 232(1); 217(2); 170(8); 142(100); 115(40); 91(16); 77(3); 65(11)… A4 C17H15N3 261 261(74, M + ); 246(5); 232(14); 217(11); 170(5); 142(74); 115(100); 91(32); 77(11); 65(27)… A5 C16H13N3 247 247(7)(M + ), 171(8), 156(7), 149(10), 143(47), 127(53), 115(37), 77(7)… A6 C20H15N3 297 297(40, M + ); 268(39); 252(5); 142(51); 127(40); 115(100); 101(9); 89(12); 77(11)… A7 C20H15N3 297 297(80, M + ); 268(20); 142(100); 127(50); 115(60); 77(10)… A8 C20H15N3 297 297(53, M + ); 268(13); 142(100); 127(46); 115(57); 77(10)… A9 C20H15N3 297 297(40, M + ); 282(5); 268(39); 252(5); 142(50) 127(39); 115(100); 101(9); 89(12); 77(11)… Hai đồng phân A1 và A2 đều xuất hiện ion phân tử M + = 242 nhƣng có tín hiệu cƣờng độ phổ khác nhau khá nhiều (45% ở A1 và 2% ở A2). Trong Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 quá trình phân mảnh thì ở A1 tần suất lớn nhất là tạo ion có m/z = 92(100%), còn đồng phân A2 thì có xu hƣớng lớn nhất là cho mảnh có m/z = 122 (100%) nhƣ sau: NH2+ m/z = 92 m/z = 122O2N +; Trên phổ khối của A3 và A4 đều cho ion phân tử M + = 261 có cƣờng độ tƣơng đối mạnh (56% ở A3 và 74% ở A4) và có các pic ion mảnh có m/z tƣơng đối giống nhau. Cơ chế phân mảnh ƣu tiên theo hƣớng cắt gốc phenyl, nhóm N2 và NH2 cho các ion mảnh có m/z là 170, 142, 115, 91 và 77. Ở A3 tần suất lớn nhất là tạo ion có m/z = 142(100%), còn đồng phân A4 thì xu hƣớng lớn nhất là cho mảnh có m/z = 150 (100%). Nhƣ vậy mặc dù cùng cho các ion mảnh tƣơng tự nhau nhƣng ở đây ta thấy cƣờng độ của chúng khác nhau, có lẽ so ảnh hƣởng của hiệu ứng ortho đến sự ƣu tiên phân cắt liên kết. Sơ đồ phân mảnh nêu ở hình 3.3. NH2 NNH3C .+ - N 3 H 2 . . H3C + + CH3 + - N 2 NH2 + - HCN + M = 2 6 m/z = 217 m/z = 91 m/z = 170 m/z = 142 m/z = 115 N N + NH2 Hình 3.3: Sơ đồ phân mảnh của 2-amino-1-[(4’- metylphenyl)diazenyl] naphtalen (A4) Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 Trên phổ khối của các hợp chất A6 ÷ A9 đều cho ion phân tử M + = 297 có cƣờng độ tƣơng đối mạnh, nhƣng các pic ion mảnh có m/z và cƣờng độ khác nhau. Sự phá vỡ phân tử chịu ảnh hƣởng của hiệu ứng thế ortho đƣợc thể hiện rõ rệt. Ở đồng phân A6 và A9 tần suất lớn nhất là tạo ion m/z = 115 (100%), nhƣng chúng có sự khác nhau về các ion gốc. Chẳng hạn ở đồng phân A9 xuất hiện ion m/z = 282 (5%), trong khi đó đồng phân A6 không có. Ngƣợc lại đồng phân A7 và A8 thì tần suất lớn nhất lại cho ion có m/z = 142 (100%). Hình 3.4: Phổ MS của 2-amino-1-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen (A9) Trên phổ MS của A9 (hình 3.4) có pic ion phân tử M + = 297 phù hợp với kết quả tính phân tử khối theo công thức dự kiến. Sự phân cắt các liên kết tạo ra các pic ion dƣơng mảnh phù hợp với quy luật trên. Phân cắt nhóm nguyên tử )( 2HN cho pic ion phân tử có m/z = 268, phân cắt liên kết giữa azo với vòng thơm cho pic ion C10H8N + có m/z =142, hoặc ion (C10H7 + ) có m/z =127... Trong các ion phân mảnh, pic ion (C9H7 + ) có m/z = 115 cho cƣờng độ cao nhất chứng tỏ ion C9H7 + tồn tại bền vững nên trong quá trình phân cắt chủ yếu tạo ion này. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 .+ N N H2N . NH2 + +. - N3H3 . + NH2 + + + - N2H N2 . - M = 297m/z = 127 m/z = 268 m/z = 142 m/z = 115 m/z = 89 m/z = 252 - HCN - m/z = 170 N N + NH2 .+ Hình 3.5: Sơ đồ phân mảnh của 2-amino-1-(napht-2’-yldiazenyl) naphtalen (A9) Nhƣ vậy, trên cơ sở phân tích phổ IR, phổ UV và phổ MS chúng tôi đã xác định đƣợc cấu tạo của các chất tổng hợp phù hợp với công thức cấu tạo dự kiến. Những aminoazoaren này có thể sử dụng làm chất đầu chuyển hóa tạo tetrazol. 3.2 TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT 1-ARYLTETRAZOL Công thức tổng quát của dẫn xuất 1-arytetrazol: N N NCH N Ar Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để tổng hợp tetrazol. Chúng tôi đã chọn phƣơng pháp [10,11] đi từ các amin thơm sẵn có và một số aminoazoaren đã tổng hợp đƣợc ở trên, phản ứng với natriazit (NaN3) theo tỷ lệ 1:1 trong dung môi trietylorthofomiat HC(OC2H5)3 với sự có mặt của axit Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 axetic CH3COOH. Bởi vì theo phƣơng pháp này chỉ cần qua một giai đoạn từ chất đầu sẽ cho ra tetrazol. Sơ đồ tồng hợp nhƣ sau: N N NCH N Ar Ar NH2 + NaN3 + HC(OC2H5)3 CH3COOH Trong đó Ar – NH2 là: 1 anilin 2 3-nitroanilin 3 4-nitroanilin 4 2-aminobenzoic 5 p-toludin 6 4-clolanilin 7 2-aminopiridin 8 4-aminobiphenyl 9 2-aminonaphtalen 10 4-(phenyldiazenyl)anilin 11 2-amino-1-[(4’-metylphenyl)diazenyl]naphtalen (A4) 12 1-amino-4-[(4’-metylphenyl)diazenyl]naphtalen (A3) 13 4-(napht-2’-yldiazenyl)anilin (A5) 14 1-amino-4-(napht-1’-yldiazenyl)naphtalen (A6) 15 2-amino-1-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen (A9) 16 1-amino-4-(napht-2’-yldiazenyl)naphtalen (A8) Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 Hỗn hợp phản ứng đƣợc cho vào bình cầu, đun hồi lƣu trong khoảng 4 – 5h ở nhiệt độ 75 – 80oC. Tùy theo bản chất của chất phản ứng mà có thể tăng thêm thời gian hoặc dung môi. Các tetrazol sẽ đƣợc tách ra khi để nguội bình phản ứng có sử lý bằng axit HCl và H2O. Lọc kết tủa, sản phẩm thu đƣợc kết tinh lại trong dung môi thích hợp, chủ yếu là dùng etanol. Cơ chế của phản ứng trên đến nay chƣa tìm thấy trong tài liệu nhƣng chúng tôi cho rằng phản ứng chạy theo các bƣớc sau: trƣớc tiên tạo ra liên kết azometin, sau đó ion N3 − tấn công vào liên kết C=N rồi đồng phân hoá đóng vòng theo cơ chế sau: Ar NH2 HC OC2H5 OC2H5 OC2H5 .. δ δ + Ar N CH OC2H5 + - N N + N - Na + .. Ar N CH OC2H5 N N + N.. .. .. : Na + - - Ar .. CH N N N N ..- : : .. + Ar N CH N N N - NaOC2H5 - 2HOC2H5 + Sơ đồ: Cơ chế của phản ứng tổng hợp tetrazol Chúng tôi đã tổng hợp đƣợc 16 dẫn xuất 1-aryltetrazol, các hợp chất đƣợc tổng hợp đều ở dạng rắn, đa số không tan trong nƣớc, tan tốt trong Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 axeton, DMF…, có nhiệt độ nóng chảy xác định, hiệu xuất đạt từ 20 – 74%. (xem bảng 3.4). Cấu trúc của các tetrazol đƣợc xác định bằng các phƣơng pháp phổ IR, UV-VIS,MS và một số đại diện đã đƣợc khảo sát kỹ về phổ 1H – NMR, 13 C – NMR, HSQC và HMBC. Bảng 3.4: Kết quả tổng hợp các dẫn xuất 1-aryltetrazol N N NCH N Ar STT Kí hiệu Ar Màu sắc t o nc ( o C) Hiệu suất (%) 1 T1 Trắng 66-67 54 2 T2 O2N Vàng 91-92 65 3 T3 O2N Vàng nhạt 197-198 62 4 T4 COOH Tím nhạt 198-199 40 5 T5 CH3 Trắng sữa 90-91 64 6 T6 Cl Trắng 127-128 70 7 T7 N Trắng 129-130 63 8 T8 Vàng nhạt 160-161 50 Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 9 T9 Vàng 190-191 59 10 T10 N N Vàng đậm 189- 190 74 11 T11 N NCH3 Nâu đỏ 130 20 12 T12 N NCH3 Đỏ 139-140 26 13 T13 N N Nâu 174 24 14 T14 N N Vàng nhạt 160-161 25 15 T15 N N Nâu đen 90- 91 20 16 T16 N N Vàng đậm 130- 131 30 Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 3.2.1. Phổ hồng ngoại (IR) của các dẫn xuất 1-arytetrazol So sánh phổ IR của các tetrazol với các chất đầu thấy sự biến mất pic hấp thụ đặc trƣng của NH2 (amin bậc 1) ở vùng 3500 – 3300cm -1. Đó là cơ sở ban đầu khẳng định sự tạo thành các tetrazol. Ngoài ra, trên phổ hồng ngoại của tetrazol có các pic hấp thụ đặc trƣng cho nhóm nguyên tử và các liên kết cơ bản trong phân tử nhƣ: ở vùng 3110 –3060cm-1 ứng với dao động hóa trị của liên kết C-H thơm, liên kết N=N ở 1536 – 1578cm-1, các dao động hóa trị trong vùng từ 1470-1600cm-1 đặc trƣng cho liên kết C=C của nhân thơm. Cƣờng độ các vùng hấp thụ này tuy có sự thay đổi so với vùng hấp phụ của aminoazoaren, nhƣng không thấy biểu hiện quy luật nào cụ thể (xem bảng 3.5). Trên phổ IR của T16 (hình 3.6) thấy sự biến mất của pic đặc trƣng cho dao động hóa trị của amin bậc 1 ở 3371 – 3471 cm-1. Ngoài ra trên phổ xuất hiện pic đặc trƣng cho dao động hóa trị của liên kết C-H thơm ở 3110- 3060cm -1, dao động hóa trị liên kết C=N của tetrazol ở 1685,03cm-1, dao động hóa trị của liên kết N=N (nhóm azo) ở 1577cm-1, dao động hóa trị của liên kết C=C thơm ở 1508cm-1 và 1470cm-1, dao động hóa trị của liên kết C-N ở 1350cm -1, dao động hóa trị của liên kết N=N ở 1631cm-1. Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 Hình 3.6: Phổ IR của 1-[4’-(napht-2’’-yldiazenyl)napht-1’- yl]tetrazol (T16) Trong quá trình phân tích phổ IR, chúng tôi đặc biệt quan tâm sự xuất hiện các pic ở vùng 900 – 1300cm-1 đặc trƣng cho dao động của tổ hợp 1- aryltetrazol với 4 pic hấp phụ: 1210cm-1, 1090cm-1, 1000cm-1 và 960cm-1. Đây chính là cơ sở quan trọng chứng minh sự có mặt vòng 1-aryltetrazol, nhƣ hợp chất 1-(napht-2’-yl)tetrazol (T9) có 4 pic hấp thụ ở 1210, 1091, 1006, 961cm -1 còn đối với hợp chất 1-(4’-(phenyldiazenyl)phenyltetrazol (T10) có 4 pic hấp thụ ở 1208, 1085, 994, 960cm-1 (xem bảng 3.5). Khi so sánh cƣờng độ của 4 pic hấp thụ chúng tôi còn nhận thấy: hầu hết các trƣờng hợp 3 pic hấp thụ đầu tiên (1210, 1090, 1000cm-1) có cƣờng độ tƣơng đối mạnh, trong khi pic hấp thụ cuối cùng (960cm-1) có cƣờng độ yếu. Điều này thể hiện rất rõ trên phổ đồ của 1-(4’-(phenyldiazenyl)phenyltetrazol (T10) (hình 3.7). Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Hình 3.7: Phổ IR của 1-[4’-(phenyldiazenyl)phenyl]tetrazol (T10) Luận văn tốt nghiệp Vũ Kim Liên – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 Bảng 3.5: Phổ IR của các dẫn xuất 1-aryltetrazol STT Kí hiệu Phổ IR (KBr) cm-1 υC=N υC=C υN=N 4 pic đặc trƣng của vòng tetrazol 1 T1 1593 1462 1390 1501 1210; 1094 994