Khóa luận Tổng hợp một số hợp chất Amide chứa dị vòng 1,3,4-Oxadiazole là dẫn xuất của acid Salicylic

O A B C D E a b cd e 1 2 34 5 Liên kết Độ dài liên kết (pm) Góc Góc liên kết (o) A 139.9 A 105.6 B 129.7 B 113.4 C 134.8 C 102.0 D 134.8 D 113.4 E 129.7 E 105.6 N N O 16 Dị vòng 1,3,4-oxadiazole đã được báo cáo đầu tiên vào năm 1955 bởi 2 thí nghiệm độc lập [23]. Từ đó, 1,3,4-oxadiazole đã thu hút được nhiều sự quan tâm của nhiều nhà khoa học bởi ứng dụng đa dạng của chúng trong sinh học và hóa dược như: chống viêm [24], kháng khuẩn [25], chống lao phổi [26] và gần đây đang được nghiên cứu để thay thế các thuốc có gốc nucleoside ức chế sự phát triển của khối u và virus HIV-I [27]. 2.2 Phương pháp tổng hợp dị vòng 1,3,4-oxadiazole Năm 1965, Ainsworth đã thu được 1,3,4-oxadiazole khi nhiệt phân ethylformate hydrazine ở áp suất khí quyển [23]. N N O C2H5OHHN NHC CHOC2H5 O +t o Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ rằng (11) có hiện tượng hỗ biến (tautomerization) thiol/thione. Bằng cách sử dụng phổ IR, 1H-NMR và 13C-NMR kết hợp với các phương pháp hóa tính toán (computational chemistry) các tác giả [7] đã khẳng định hiện tượng hỗ biến này diễn ra ở pha rắn, lỏng lẫn pha khí. NN OAr SH (11) NHN OAr S Các hợp chất 1,3,4-oxadiazole với hai nhóm thế ở các vị trí 2 và 5 có thể được tổng hợp bằng cách oxy hóa tạo vòng các hợp chất N-acylpyrazolylaldehyde hydrazone khi có mặt của xúc tác iodobenzene diacetate ở nhiệt độ phòng [23]. IPh(OAc)2, CH2Cl2N N Ar' N NH Ph O Ar N N O Ph N N Ar Ar' Thiosemicarbazide được tạo thành trong phản ứng của hydrazide với arylisothiocyanate là sản phẩm trung gian trong tổng hợp dị vòng oxadiazole. Theo tài liệu [23], N-4-(4-flourophenyl)thiosemicarbazide đã được chuyển hóa thành dị vòng 17 1,3,4-oxadiazole qua phản ứng với (a) Thủy ngân oxit (HgO) trong ethanol hoặc (b) I2/KI khi có mặt NaOH. FNCS C2H5OH RCONHNH2 F H NCS NHNHOCR (a) HgO/C2H5OH or (b) I2/KI/NaOH + F N N O R Phương pháp tổng hợp dị vòng 1,3,4-oxadiazole thuận tiện nhất là vòng hoá các dẫn xuất hydrazine với sự tách loại phân tử H2O trong sự có mặt của tác nhân dehydrate hóa. Chẳng hạn, tương tác của diacyl hydrazine với POCl3 hay SOCl2 hoặc H2SO4 khi đun nóng, tạo thành vòng 1,3,4-oxadiazole [29]. RCONHNHCOR' -H2O O NN R R' Gần đây, các dẫn xuất 2,5-diankyl-1,3,4-oxadiazole được tổng hợp theo phương pháp “một giai đoạn” bằng cách đun nóng acid carboxylic và hydrazine chlohydrate với POCl3; tiếp theo là chưng cất phân đoạn hỗn hợp phản ứng. Tuy nhiên, phương pháp này rất khó đạt được hiệu suất tốt [29]: O NN R R2RCOOH + N2H4.2HCl POCl3 Quá trình này có lẽ đã diễn ra qua giai đoạn tạo thành chloride acid của acid carboxylic, rồi acyl hóa hydrazin chlohydrate đến dẫn xuất diacylhidrazine. Sau đó phản ứng trở lại như được mô tả ở phương pháp trên. Phương pháp thông dụng để tổng hợp các hợp chất 5-aryl-1,3,4-oxadiazol-2-thiol là đun nóng hydrazide với carbon disunfide trong môi trường kiềm. Áp dụng phương pháp này, đi từ 2-hydroxybenzohydrazide các tác giả [30] đã thu được 5-(2- hydroxyphenyl)-2-mercapto-1,3,4-oxadiazole: 18 OH CONHNH2 OH O NN SHCS2 EtOH, KOH Năm 2012, Rahul V. Patel đã tổng hợp các dẫn xuất của benzimidazole chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole và chức amide theo sơ đồ sau [31]: NH2 NH2 N H N N N CH2COOC2H5 N N CH2CONHNH2 N N N N O SH NHCOCH2ClR N N N N O S CH2CONH R 90% HCOOH ClCH2COOOC2H5 NH2NH2.H2O CS2/KOH Những hợp chất amide tạo thành có khả năng kháng lại 8 loại vi khuẩn (Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiell pneumoniae, Salmonella typhi, Proteus vulgaris, Shigella flexneri) và 4 loại nấm (Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, Aspergillus clavatus, Candida albicans) [31]. Do carbon disunfide là một tác nhân dễ gây cháy nổ, độc hại và gây ô nhiễm môi trường, hơn nữa phản ứng lại phải qua hai giai đoạn, vì vậy Lưu Văn Bôi và cộng sự [32] đã tiến hành tổng hợp 5-(5-acetamido-2-hydroxyaryl)-1,3,4-oxadiazole bằng phản ứng thiocarbamoyl hóa 5-acetamido-2-hydroxybenzoylhydrazide với tác nhân tetramethylthiuram disunfide qua sơ đồ sau: 19 Tiếp theo đó, tác giả tiếp tục chuyển hóa chất trên để tạo thành các dẫn xuất S-thế của nó. Khi cho 5-(5-acetamidophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol phản ứng với N-α- chloroacetanilit trong môi trường NaOH 10%, ở nhiệt độ 800C và thời gian 2 giờ thì thu được sản phẩm 2-arylamino-5-(5-acetamido-2-hidroxyaryl)-1,3,4-oxadiazole: Theo tài liệu [32], do các yếu tố trong quá trình phản ứng như nồng độ kiềm, nhiệt độ, thời gian phản ứng, tỉ lệ chất tham gia phản ứng mà phản ứng cũng có thể xảy ra theo sơ đồ sau: Nhóm tác giả [32] cũng đã thử hoạt tính kháng vi sinh vật của các sản phẩm 2- arylamino-5-(5-acetamido-2-hidroxyaryl)-1,3,4-oxadiazole theo phương pháp của Vanden Berghen và Vlliet Linh (1994) tiến hành trên bản vi lượng 96 giếng có so sánh với các chất kháng sinh chuẩn: Amphoterilin B, Nystatin, Ampicyline, Teracyline. Các chủng vi sinh vật kiểm định bao gồm đại diện các nhóm: vi khuẩn Gram (-): E.coli, P.aereuginosa; O NN OH NHCOCH3 SH ClH2CCHN XO 800, NaOH 10% O NN OH NHCOCH3 H N X X= H, p-CH3, p-NO2, p-Cl, p-Br, p-COCH3, p-COOCH3 O NN OH NHCOCH3 SH ClH2CCHN X O 800, NaOH 10% O NN OH NHCOCH3 SCH2CONH X= H, p-CH3, p-NO2, p-Cl, p-Br, p-COCH3, p-COOCH3 X OH CONHNH2 NHCOCH3 OH NHCOCH3 O NN SH 3-4h -H2S, -S (CH3)2NCSSCN(CH3)2 S S + 20 vi khuẩn Gram (+): B.Subtillis, S.aureus; nấm mốc: A&P, niger, F.oxysprum và nấm men: C.albicans, S.cerevisiae. Kết quả thử nghiệm cho thấy, phần lớn các chất điều chế được đều có hoạt tính chống vi khuẩn Gram (+) ở nồng độ 12,5µg/ml. Việc nghiên cứu các hợp chất thiol đang thu hút sự quan tâm nhiều nhà khoa học do nhóm -SH có khả năng hoạt động hóa học cao được dùng làm phụ gia, chống lão hóa polime, ức chế oxy hóa dầu mỡ, chống ăn mòn kim loại [27] và các hợp chất này còn dùng làm nguyên liệu đầu trong tổng hợp hữu cơ [32]. Chính vì những tính năng hữu ích của acid salicylic và hợp chất aryl-1,3,4- oxadiazole mà chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài : ‘‘Tổng hợp một số hợp chất amide chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole là dẫn xuất của acid salicylic’’ 21 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 1. Sơ đồ tổng hợp OH COOH OH COOCH3 OH COOCH3 I OH CONHNH2 I OH I O N N SH OH I O N N SCH2CONH Y CH3OH/H2SO4 KI N2H4 TMTD , 3h -H2S , -S 1. NaOH 2% 2. ClCH2CONH-Ar , 60o , 2h (1) (2) (3) (4) (5)(6a-e) NaClO, 0-50C 2. Thực nghiệm 2.1 Tổng hợp methyl salicylate (2) 2.1.1 Phương trình phản ứng: 2.1.2 Hóa chất Acid salicylic: 60g Benzen: 100ml NaOH 2N CH3OH: 150 ml H2SO4 đậm đặc. 2.1.3 Cách tiến hành Cho 60g acid salicylic vào bình cầu 500ml, thêm tiếp 150 ml CH3OH rồi cho từ từ khoảng 8–10ml H2SO4 đậm đặc vào hỗn hợp phản ứng. Đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng từ 30-36 giờ. Sau đó cất bớt methanol ra đến khi hỗn hợp tách thành 2 lớp. Để nguội hỗn hợp phản ứng. Cho NaOH 2N vào (vừa cho vừa khuấy đến khi không còn chất rắn xuất hiện thêm nữa thì dừng lại). Lọc lấy chất rắn. Trung hòa chất rắn thu được và chuyển hết COOH OH + CH3HO OH + O O CH3 H2O 22 chất rắn thu được dưới dạng lỏng bằng acid HCl (1:1). Sau đó đổ hỗn hợp vào dung dịch NaCl bão hòa lạnh, chiết lấy lớp trên bằng diethyl ether thu được ester. Sản phẩm tạo thành được chuyển hóa ngay thành dẫn xuất chứa iod mà không tinh chế. 2.1.4 Kết quả Thu được 35,9 g ester, dạng lỏng, không màu, mùi dầu gió. Sản phẩm được dùng ngay để tổng hợp methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate mà không cần tinh chế. 2.2 Tổng hợp methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate (3) 2.2.1 Phương trình phản ứng 2 KI + NaClO + H2O → I2 + NaCl + 2KOH 2.2.2 Hóa chất Methyl salicylate (2) : 9,16 g CH3OH : 182 ml HCl 2N Nước Javen (NaClO 4%) khoảng 90 ml KI rắn: 9,96 g Na2S2O3 10% : khoảng 90 ml NaOH 2N 2.2.3 Cách tiến hành Cho 9,96 g (0,06 mol) (2) vào cốc 500ml, thêm tiếp 182 ml CH3OH vào đặt trên máy khuấy từ khuấy trong vài phút. Sau đó cho thêm từng lượng nhỏ 9,96g KI (0,06mol) vào hỗn hợp trên, khuấy cho đến khi KI tan hoàn toàn. Đặt cốc chứa hỗn hợp phản ứng vào thau đá và đặt trên máy khuấy từ, vừa khuấy vừa cho từng lượng nhỏ khoảng 90 ml nước Javen vào đến khi không thấy có sự chuyển màu của dung dịch nữa thì dừng lại. Tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng thêm 1 giờ nữa. Trong suốt quá trình phản ứng luôn giữ nhiệt độ ở 0oC. Loại bỏ NaClO dư bằng Na2S2O3 10% ( khoảng 90ml). Acid hóa hỗn hợp phản ứng bằng HCl 2N thu được chất rắn. Lọc và rửa sản phẩm bằng nước cất. Kết tinh lại bằng C2H5OH. 2.2.4 Kết quả Thu được 11,02g chất rắn, hình kim, màu vàng nhạt. Nhiệt độ nóng chảy: 73,2oC. (Theo tài liệu [10] thì t0nc= 73-740C). + OH + O O CH3 I2 OH O O CH3 I HI 23 Hiệu suất : 68,62 % 2.3 Tổng hợp 2-hydroxy-5-iodobenzohydrazide (4) 2.3.1 Phương trình phản ứng 2.3.2 Hóa chất Methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate (3): 5,84 g Hydrazine hydrate 50%: 12 ml C2H5OH: khoảng 15 ml 2.3.3 Cách tiến hành Cho 5,84g (0,02mol) chất (3) vào bình cầu 100 ml, hoà tan bằng lượng tối thiểu ethanol tuyệt đối cho đến khi thu được dung dịch đồng nhất. Thêm 4 ml dung dịch hydrazine hydrate 50%, đun hồi lưu trong 1 giờ. Trong hai giờ tiếp sau, cứ mỗi giờ đun lại thêm tiếp 4 ml hydrazine hydrate nữa. Sau khi thêm hết hydrazine, tiếp tục đun thêm 4 giờ nữa. Sau khi cất loại bớt dung môi, để nguội sẽ có kết tủa xuất hiện. Lọc lấy kết tủa và kết tinh lại bằng C2H5OH. 2.3.4 Kết quả Thu được 4,1g chất rắn, tinh thể hình kim, màu vàng. Nhiệt độ nóng chảy: 177,80C Hiệu suất: 70% 2.4 Tổng hợp 5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol (5) 2.4.1 Phương trình phản ứng 2.4.2 Hóa chất OH CONHNH2 I + (CH3)2NCSSCN(CH3)2 S OH I O N N SH + S + H2S + NH(CH3)2 S + OH + O H N NH2 OH O O CH3 I H2N NH2 I CH3 HO 24 2-Hydroxy-5-iodobenzohydrazide (4): 5,0 g Tetramethyl Thiuram Disulfile (TMTD): 11,4 g N,N-Dimethylfomamide: 8,0 ml HCl (2%) NaOH (2%) C2H5OH 2.4.3 Cách tiến hành Hỗn hợp gồm có 5,0 g ( 0,024 mol ) 2-hydroxy-5-iodobenzohydrazide (4) và 11,4g TMTD ( 0,048 mol) trong 8,0 ml N,N-Dimethylfomamide được đun hồi lưu cách thủy ở 90-100oC trong 3-4 giờ. Khí H2S thoát ra được kiểm tra bằng giấy lọc tẩm dung dịch Pb(CH3COO)2 (phản ứng kết thúc khi không còn khí H2S thoát ra). Để nguội hỗn hợp phản ứng, lọc hút thu kết tủa, phần nước lọc cho thêm vào đó một lít nước và acid hóa bằng dung dịch HCl 2% tới pH = 3-4 để thu thêm kết tủa. Sản phẩm sau khi lọc được làm khô rồi đem hòa tan trong dung dịch NaOH 2%, lọc bỏ lưu huỳnh không tan. Phần dung dịch được acid hóa bằng dung dịch HCl 2% đến pH = 3-4. Lọc thu kết tủa trên phễu, để khô và kết tinh lại trong ethanol. 2.4.4 Kết quả Thu được 5,76g chất rắn tinh thể hình kim, màu trắng. Nhiệt độ nóng chảy: 195 0C. Hiệu suất : 75% 2.5 Tổng hợp của một số amide chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole (6a-e) 2.5.1 Phương trình phản ứng: 2.5.2 Hóa chất 5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol (5): 1,5 mmol. Các chloroacetamide: 3 mmol. Dioxane: 20ml. NaOH (10%): 1,0 HCl (2%) N,N-Dimethylfomamide OH I O N N SH + NHCOCH2ClY OH I O N N SCH2CONH Y + HCl 25 2.5.3 Cách tiến hành Cho 0,48g (1,5mmol) 5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol (5) và 1,0 ml dung dịch NaOH 5% (1,5 mmol) vào 20 ml dioxane, khuấy cho tan hết rồi cho từ từ một lượng chloroacetamide thích hợp vào hỗn hợp phản ứng. Hỗn hợp được khuấy trong 3 giờ ở 60 oC. Phản ứng kết thúc, dùng dung dịch HCl 2% để acid hóa đến pH=5-6. Để hỗn hợp ở nhiệt độ phòng qua đêm. Sau đó lọc kết tủa, thu sản phẩm thô. Sấy khô và kết tinh lại trong DMF - H2O. 2.5.4 Kết quả 6a-e Kết quả tổng hợp và một số đặc tính vật lý của (6a,b) được tóm tắt trong bảng 2.1 Bảng 2.1: Kết quả tổng hợp và một số đặc tính vật lý của một số amide chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole. OH I O N N SCH2CONH 1 7 83 2 6 5 4 10 119 1617 15 14 12 2a 13 Y Hợp chất Y Dung môi kết tinh tnc (0C) Trạng thái-màu sắc Hiệu suất (%) 6a 4-CH3 DMF-nước 204 Tinh thể hình kim, màu trắng 65 6b 4-H DMF-nước 183 Tinh thể hình kim, màu trắng 68 6c 4-NO2 DMF-nước 211 Tinh thể hình kim, màu vàng nâu 70 6d 4- OC2H5 DMF-nước 234 Tinh thể hình kim, màu trắng 68 6e 2-CH3 DMF-nước 210 Tinh thể hình kim, màu trắng 67 3. Xác định cấu trúc và một số tính chất vật lý 26 3.1 Xác định nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy Gallenkamp tại Phòng thí nghiệm Hoá Đại Cương - Khoa Hoá - Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. 3.2 Phổ hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại của tất cả các hợp chất đã tổng hợp được ghi trên máy đo Shimadzu FTIR 8400S dưới dạng viên nén KBr, được thực hiện tại Khoa Hoá - Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. 3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR và 2D NMR) Phổ NMR của các hợp chất được ghi trên máy Bruker Avance (500MHz đối với phổ 1H-NMR, 125MHz với các phổ 13C-NMR và 2D NMR) trong dung môi DMSO, được thực hiện tại Phòng NMR – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội. Phổ khối lượng của các hợp chất được đo Bruker micrOTOF-Q 10187 tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. 3.4 Hoạt tính kháng khuẩn Hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole được khảo sát tại Phòng Sinh học thực nghiệm, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Tổng hợp methyl salicylate (2) Phản ứng tổng hợp methyl salicylate từ acid salicylic và methanol được chúng tôi tiến hành theo quy trình được mô tả trong tài liệu [33]. Cơ chế phản ứng OH C OH O H OH C OH OH OH C OH OH CH3 HO OH C OH OH O H CH3 OH C OH2 OH O CH3 OH C OH O CH3 - H2O OH C OH O CH3 - H+ OH C O O CH3 Đây là phản ứng ester hoá xảy ra theo cơ chế SN2(CO) và là phản ứng thuận nghịch. Ở nhiệt độ thường, phản ứng ester hoá xảy ra rất chậm, để tăng tốc độ phản ứng cần phải đun nóng. Phản ứng được xúc tác bởi acid: H+ hoạt hoá nhóm carbonyl của acid làm tăng tốc độ phản ứng. Khi có mặt H+ thì điện tích dương của carbon carbonyl trong acid tăng lên, tạo điều kiện cho sự tấn công nucleophile của ancol được dễ dàng hơn. Acid thường dùng nhất là H2SO4 đậm đặc, vì nó vừa cung cấp H+, vừa hút nước sau phản ứng. Tuy nhiên, lượng acid phải vừa phải, không dùng quá nhiều vì nếu dư acid, H+ sẽ kết hợp với cặp electron của ancol làm giảm thậm chí làm mất tính nucleophile. CH3OH + H+ → 3 2CH O H + Khi đó, 3 2CH O H + không có khả năng kết hợp với carbon trong nhóm carbonyl nên hiệu suất giảm. 28 Để tăng hiệu suất phản ứng, chúng ta có thể dùng các biện pháp như dùng dư methanol so với acid, tách nước ra khỏi hỗn hợp phản ứng, .. Sản phẩm được tạo thành sau phản ứng là chất lỏng, không màu, mùi dầu gió và có nhiệt độ sôi là 217 0C (phù hợp với nhiệt độ sôi của ester methyl salicylate trong tài liệu [29]). Dựa vào các tính chất vật lý như dạng tồn tại, màu sắc, mùi, nhiệt độ sôi cho phép chúng tôi kết luận đã tổng hợp thành công ester methyl salicylate. 2. Tổng hợp methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate (3) Phản ứng tổng hợp 2-hydroxy-5-iodobenzoate từ methyl salicylate được chúng tôi tiến hành theo quy trình được mô tả trong tài liệu [9]. 2.1 Cơ chế phản ứng 2 KI + NaClO + H2O → I2 + NaCl + 2KOH C OH + I I C OHδ+ δ− H I + Ichâm O O CH3 O O CH3 C OH H I + I C OH I + HInhanh O O CH3 O O CH3 Phản ứng tổng hợp methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate là phản ứng thế electrophile vào nhân thơm (SEAr), trong đó iod đóng vai trò là tác nhân electrophile. Nếu dùng I2 để iod hoá trực tiếp nhân benzene thì hiệu suất rất thấp, cân bằng dễ chuyển dịch về hỗn hợp đầu, do iod hoạt động kém. Để cân bằng chuyển dịch sang phải, thường phải loại HI bằng phản ứng trung hoà hoặc bởi chất oxy hoá hoặc tạo kết tủa AgI bởi AgClO4 hay Ag2SO4/H2SO4.[34] Thực nghiệm cho thấy nếu điều chế methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate bằng phản ứng của ester methyl salicylate với iod trong môi trường trung tính hoặc kiềm (NH3) để loại HI thì hiệu suất không cao. Từ đó, người ta đã điều chế methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate bằng phản ứng của ester methyl salicylate và iodide với sự hiện diện của tác nhân oxy hoá 29 (HClO3, HIO3, HBrO3, CaOCl2, KMnO4, H2O2, NaClO) trong môi trường rượu – kiềm (NaOH, KOH,...). Ester methyl salicylate tan được trong rượu và dễ tan trong natri hydroxit (NaOH) nên chọn môi trường phản ứng methanol – natri hydroxit. Trong quá trình điều chế nên cho từ từ NaClO vào vì NaClO dễ bị phân hủy tạo thành oxy nguyên tử: NaClO → NaCl + O Phản ứng được duy trì ở 0 oC để vừa tránh sự phân hủy của NaClO và vừa tránh sự tạo thành sản phẩm thế iod ở hai vị trí. Tuy nhiên, trong quá trình phản ứng khi cho NaClO vào nếu thấy dung dịch lâu mất màu thì ta có thể thêm từng giọt NaOH 2N vào để tạo môi trường đủ kiềm hoặc tăng nhiệt độ phản ứng lên trong khoảng từ 0-5 oC giúp phản ứng xảy ra nhanh hơn. Trong phản ứng này, NaClO đóng vai trò là chất oxy hóa, tạo I2 cung cấp cho phản ứng: 2 I- + ClO- + H2O → Cl- + I2 + 2OH- Hỗn hợp sau khi ngừng khuấy được thêm Na2S2O3 vào để loại bỏ I2 và NaClO dư. 2.2 Phân tích cấu trúc  Phổ hồng ngoại (IR) Trên phổ IR của sản phẩm (xem hình 1) ta thấy có các vân hấp thụ đặc trưng cho các dao động của các liên kết có trong phân tử như:  Vân phổ sắc nhọn có đỉnh hấp thụ ở 1674 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C=O trong phân tử ester. Hình 1: Phổ IR của methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate (3) 30  Vùng hấp thụ từ 1203 – 1288 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-O trong phân tử ester.  Các vân hấp thụ ở 2855 – 2947 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C–H no.  Trên phổ IR còn xuất hiện vân phổ ở 1605 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C=C thơm.  Ở vùng gần 3080 cm-1 xuất hiện vân phổ có cường độ yếu, đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C–H thơm.  Vân phổ ở 525 cm-1 có cường độ yếu, đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C–I.  Dao động của liên kết O-H trong phân tử có thể nằm trong vùng từ 3000 - 3300 cm-1. Ngoài ra, các dữ liệu về phổ thu được trùng khớp với các giá trị vân phổ trong tài liệu tham khảo [7]. Điều đó cho phép chúng tôi có thể kết luận phản ứng đã xảy ra và chất (3) đã được tổng hợp thành công. 3. Tổng hợp 2-hydroxy-5-iodobenzohydrazide (4) Phản ứng chuyển hóa ester thành hydrazide là phản ứng chuyển hóa thường gặp trong hóa hữu cơ. 3.1 Cơ chế phản ứng Phản ứng xảy ra theo cơ chế thế nucleophile vào carbon carbonyl SN2(CO), tác nhân nucleophile là hydrazine NH2–NH2 với đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitơ: C OCH3 O δ+ δ− H2N NH2 OH I C OCH3 OOH I H2N NH2 C OCH3 OH OH I HN NH2 C O OH I HN NH2 H C O OH I HN NH2 - CH3O 31 Đây là phản ứng thuận nghịch, xảy ra qua hai giai đoạn:  Giai đoạn đầu là giai đoạn thế nucleophile của NH2–NH2 vào nguyên tử carbon carbonyl, đây là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng.  Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn tách nhóm OCH3 Phản ứng xảy ra thuận lợi trong môi trường kiềm yếu. Vì trong môi trường acid thì hydrazine sẽ bị proton hoá làm giảm tính nucleophile và ester sẽ bị thuỷ phân làm giảm hiệu suất phản ứng. Nhưng nếu là môi trường phản ứng kiềm mạnh thì ester sẽ bị thuỷ phân làm mất một lượng lớn ester, giảm hiệu suất phản ứng. Dùng lượng dư hydrazine (gấp 3 lần) so với lượng cần thiết để tăng hiệu suất chuyển hoá ester thành hydrazide. Tuy nhiên, để duy trì môi trường kiềm yếu của phản ứng, cần cho hydrazine vào từ từ (chia làm 3 đợt) để tránh môi trường quá kiềm. 3.2 Phân tích cấu trúc  Phổ hồng ngoại (IR) Hình 2: Phổ IR của hợp chất (4) Phổ IR của sản phẩm thu được có các vân hấp thụ phù hợp với đặc trưng cho dao động của các liên kết trong phân tử một hydrazide thơm:  Vân hấp thụ ở 1626 cm-1 đặc trưng cho dao động của liên kết C=O trong phân tử hydrazide. So với tần số dao động hoá trị của liên kết C=O trong phân tử ester tương ứng (xuất hiện ở 1676 cm-1), tín hiệu này xuất hiện ở tần số thấp hơn. Nguyên nhân 32 là do đôi điện tử trên N tham gia liên hợp với nhóm >C=O mạnh hơn so với đôi điện tử của O trong phân tử ester; điều này làm giảm bậc của liên kết C=O (liên kết C=O tồn tại nhiều hơn ở dạng C+–O-) và làm giảm năng lượng liên kết của liên kết này.  Vân phổ sắc nhọn có cường độ mạnh ở 3405 cm-1 ứng với dao động hoá trị của liên kết N–H trong nhóm –NH2 và vân phổ ở 3322 cm-1 ứng với dao động hoá trị của liên kết N–H trong nhóm >NH. Còn dao động hóa trị của liên kết O-H trong phân tử thì nằm lẫn trong vùng từ 3200 - 3400 cm-1.  Các hấp thụ có đỉnh ở 1468 cm-1, 1508 cm-1, 1574 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C=C thơm trong phân tử.  Vân hấp thụ có cường độ yếu ở 529 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C–I trong phân tử. Ngoài ra, các dữ liệu về phổ thu được trùng khớp với các giá trị vân phổ trong tài liệu tham khảo [7]. Điều đó cho phép chúng tôi có thể kết luận phản ứng đã xảy ra và chất (4) đã được tổng hợp thành công. 4. Tổng hợp 5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol (5) Hợp chất (5) được tổng hợp từ hydrazide (4) với TMTD trong môi trường kiềm. Quy trình phản ứng được thực hiện phỏng theo quy trình tổng hợp dị vòng 1,3,4- oxadiazole của tác giả [32]. 4.1 Cơ chế phản ứng Sự tạo thành dị vòng 1,3,4-oxadiazole từ hydrazide và TMTD có lẽ đã xảy ra như sau: Ar C O NH NH2 + CH3 N CH3 CSSC S N CH3 CH3 Ar C O NH NH C N CH3 CH3 S + S + H2S 2 2 S 33 Ar C O NH NH C S N CH3 CH3 C O NH NA r S (H3C)2N O NH NA r S (H3C)2HN O NH NA r S O N NA r SH H Phân tích cấu trúc: 4.2.1 Phổ hồng ngoại (IR) Hình 3: Phổ IR của hợp chất (5) So sánh với phổ IR của hợp chất (4), phổ IR của hợp chất (5) không còn xuất hiện vân phổ sắc nhọn có cường độ mạnh ở 3405 cm-1 và ở 3322 cm-1 ứng với dao động hoá trị của các liên kết N–H trong nhóm –NHNH2; đồng thời cũng không xuất hiện vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O ở 1626 cm-1 như ở hydrazide, xuất hiện vân phổ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm-SH ở 2774 cm-1. Bên cạnh đó, trên phổ IR của chất (4) cũng thấy xuất hiện dao động ở 1609 cm-1 đặc trưng cho C=C của vòng thơm, dao động của nhóm O-H ở 3441cm-1. 34 Kết quả phổ IR bước đầu cho thấy hợp chất đã đóng vòng. Để có kết luận chính xác và thuyết phục hơn về cấu tạo của các sản phẩm này, chúng tôi khảo sát phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR của chúng. 4.2.2 Phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR. Hình 4: Phổ 1H-NMR của hợp chất (5) Về cường độ tín hiệu, phổ 1H-NMR của hợp chất (5) (xem hình 4) cho thấy có tổng cộng 4 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đối 1: 1 : 1 : 1, các tín hiệu này phù hợp với công thức dự kiến của hợp chất (5). Dựa vào độ chuyển dịch hoá học, sự tách spin-spin của các tín hiệu, chúng tôi quy kết các tín hiệu trong phổ cộng hưởng từ proton như sau: Tín hiệu ở vùng trường yếu δ = 10,79 ppm không có hiện tượng tách spin – spin ứng với proton H9 của nhóm –SH. OH I O N N SH 2 1 6 3 9 2a 4 5 7 8 35 Hình 5: Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất (5) Trong vùng thơm có sự xuất hiện của các tín hiệu proton của vòng benzene. • Tín hiệu doublet ở δ = 6,88 ppm với cường độ tương đối là 1 được quy kết cho proton H3. Tín hiệu này bị tách doublet với hằng số tách 3J = 8,5 Hz do sự tương tác với proton của H4. • Tín hiệu doublet - doublet ở δ = 7,71 ppm với cường độ tương đối là 1 được quy kết cho proton H4. Tín hiệu này tham gia tương tác spin – spin đồng thời với 2 proton H3 và H6 nên bị tách thành dạng doublet- doublet, trong đó H3 ở vị trí ortho so với H4 tách mạnh hơn (3J = 8,5 Hz ), còn H6 ở vị trí meta thì tách yếu hơn (4J = 2,5 Hz). • Tín hiệu doublet ở δ = 7,87 ppm với cường độ tương đối là 1 được quy kết cho proton H6. Tín hiệu này bị tách doublet với hằng số tách 4J = 2,5 Hz do sự tương tác với proton H4 ở vị trí meta với nó. Các dữ kiện này cũng chứng tỏ chỉ có một nguyên tử iod gắn vào vòng benzene trong phản ứng thế iod vào vòng thơm, đồng thời iod nằm ở vị trí para chứ không ở vị trí ortho với nhóm OH. 4.2.3 Phổ cộng hưởng từ proton 13C-NMR Trên phổ 13C-NMR của hợp chất (5) thể hiện đầy đủ 8 peak của 8 carbon trong hợp chất (5). OH I O N N SH 2 1 6 3 9 2a 4 5 7 8 36 Hình 6: Phổ 13C-NMR của hợp chất (5) Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của hợp chất (5) được tóm tắt trong bảng 2 dưới đây: 13C-NMR C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 112,0 156,1 119,6 141,5 80,7 136,7 158,3 177,1 4.2.4 Phổ khối lượng MS Hình 7: Phổ MS của hợp chất (5) OH I O N N SH 2 1 6 3 9 2a 4 5 7 8 OH I O N N SH 2 1 6 3 9 2a 4 5 7 8 OH I O N N SH 2 1 6 3 9 2a 4 5 7 8 37 Cấu trúc của sản phẩm còn được chúng tôi xác định qua phổ HR-MS (xem hình 5). Phổ MS của hợp chất (5) C8H5O2N2SI (M=319,9116) xuất hiện pic ion phân tử (M + H)+ = 320,9186. Như vậy, hợp chất (5) có cấu trúc phù hợp với công thức dự kiến. 5. Tổng hợp N-aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2- yl]thio}acetamide (6a-f) Các dẫn xuất dẫn xuất N-aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2- yl]thio}acetamide (6a-f) được tổng hợp qua phản ứng thế nucleophile của (5) với các chloroacetamide khác nhau. Việc tổng hợp được thực hiện phỏng theo quy trình tổng hợp các amide chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole được mô tả trong tài liệu [32]. 5.1 Cơ chế phản ứng Trong môi trường kiềm, phản ứng giữa thiol với dẫn xuất halogen xảy ra theo cơ chế SN2: N O N SH NaOH OH I N O N SNa OH I H2O N O N SNa OH I C NHAr C H H Cl O N O N S OH I C C H Cl H NHAr O N O N S OH I H2 C C NHAr O Châm Phân tích cấu trúc 38 5.2.1 Phổ hồng ngoại (IR) Hình 8: Phổ IR của hợp chất (6a) So với phổ IR của hợp chất (5), phổ IR của các hợp chất (6a-f) không còn xuất hiện vân phổ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm -SH ở 2774 cm-1 đồng thời xuất hiện thêm vân phổ ở vùng 1659 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O trong nhóm amide. Ngoài ra, các tần số hấp thụ của các liên kết C-H thơm, C-H no cũng được thấy trên phổ (xem ví dụ ở hình 6). Kết quả phân tích phổ IR của các chất (6a-f) được tóm tắt trong bảng 2 dưới đây: Bảng 2: Kết quả phân tích phổ IR của các hợp chất (6a-f) Hợp chất Y ν (cm-1) NH Csp2-H C=O C=N và C=C C-I 6a 4-CH3 3309 3063 1658 1543 1613 517 6b 4-H 3317 3060 1658 1551 1604 547 6c 4-NO2 3387 3016 1697 1566 1620 501 6d 4-OC2H5 3279 3050 1658 1535 1612 548 6e 2-CH3 3235 3039 1658 1573 1612 540 OH I O N N SCH2CONH CH3 39 Kết quả phổ IR bước đầu cho thấy sự tạo thành các amide (6a-f). Để có kết luận chính xác và thuyết phục hơn về cấu tạo của các sản phẩm này, chúng tôi khảo sát phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR, 13C-NMR, HMBC, HSQC của chúng. 5 .2.2 Phổ 1H-NMR,13C-NMR, HMBC, HSQC của hợp chất (6a-e) Các nhóm OH và nhóm SH trong phân tử hợp chất (5) đều có thể đóng vai trò tác nhân nucleophile cho phản ứng thế Cl trong phân tử chloroacetamide song nhóm SH có tính acid và tính nucleophile mạnh hơn nên sẽ dễ dàng tham gia phản ứng và tạo thành sản phẩm S-thế. Để xác nhận cấu trúc của sản phẩm, ngoài phổ 1H-NMR,13C-NMR của hợp chất (6a-e) chúng tôi còn ghi phổ HMBC và HSQC của hợp chất (6a,c) (xem phụ lục 1 đến 14). Để tiện cho việc quy kết các tín hiệu, chúng tôi quy ước đánh số vị trí của các nguyên tử như sau: OH I O N N SCH2CONH 1 7 83 2 6 5 4 10 119 1617 15 14 12 2a 13 Y Trên phổ cộng hưởng từ proton của các hợp chất (6a-f) đều xuất hiện đầy đủ các tín hiệu với cường độ như dự kiến Xét phổ của hợp chất (6a) làm đại diện. Tín hiệu singlet xuất hiện trong vùng trường trung bình δ = 4,32 ppm có cường độ bằng 2 được quy kết cho H9, từ đó dựa vào phổ HSQC xác định được tín hiệu trên phổ 13C-NMR của C9 ở δ = 36,8 ppm. Dựa vào phổ HMBC xác định carbon tạo tín hiệu giao với tín hiệu của H9 và vừa giao với tín hiệu của H11 là của carbon carbonyl (C10), có độ dịch chuyển là δ = 164,5 ppm trên phổ 13C-NMR. Ngoài ra trên phổ HMBC xác định carbon tạo tín hiệu giao với tín hiệu của H9 là C8 có độ dịch chuyển là δ = 163,2 ppm trên phổ 13C-NMR. Trên phổ 1H-NMR, hai tín hiệu singlet đều có cường độ bằng 1 xuất hiện trong vùng trường yếu nhất với độ dịch chuyển là δ = 10,56 ppm và δ = 10,33 ppm là của các proton linh động H2a, H11. Trên phổ HMBC, tín hiệu ở δ = 10,33 ppm tạo tín hiệu giao với tín hiệu nằm ở trường yếu nhất (δ = 164,5 ppm) trên phổ 13C-NMR có δ = 10,33 ppm trên 40 phổ 1H-NMR là của H11 và tín hiệu có δ = 10,56 ppm trên phổ trên phổ 1H-NMR là của H2a. Dựa vào phổ HMBC xác định carbon tạo tín hiệu giao với tín hiệu của H2a là C2 có độ dịch chuyển là δ = 163,0 ppm trên phổ 13C-NMR. Tín hiệu doublet (3J = 8,5 Hz) có cường độ bằng 1 với độ dịch chuyển δ = 6,9 ppm được quy kết cho H3. Dựa vào phổ HMBC xác định được tín hiệu carbon C3 tương ứng ở δ = 119,6 ppm. Trên phổ 1H-NMR, tín hiệu doublet-doublet (3J = 8,5 Hz, 4J = 2,5 Hz) có cường độ bằng 1 ở δ = 7,7 ppm được quy kết cho H4. Từ đó, dựa vào phổ HSQC, xác định được C4 ở độ dịch chuyển δ = 141,4 ppm trên phổ 13C-NMR. Trên phổ 1H-NMR, tín hiệu doublet (4J= 2,5 ppm) có cường độ bằng 1 được quy kết cho H6 với độ dịch chuyển δ = 7,98 ppm. Trên phổ HSQC, tín hiệu này tương tác với carbon gắn trực tiếp với nó là C6 có δ = 136,5 ppm. Do các hợp chất 6a đến 6e có sự tương đồng về cấu trúc nên dựa vào tín hiệu của 6a, chúng tôi cũng xác định các tín hiệu của proton và carbon từ vị trí 1 đến vị trí 11 của các hợp chất còn lại trên các phổ 1H-NMR và 13C-NMR với các đặc điểm tương tự về cường độ tín hiệu, hình dạng và độ chuyển dịch hóa học. Kết quả được biểu diễn ở bảng 3, 4. Hình 9: Phổ 1H-NMR của hợp chất (6a) Ở vùng trường mạnh trên phổ 1H-NMR của hợp chất 6a có tín hiệu singlet có cường độ tương đối bẳng 3 có độ dịch chuyển ở δ = 2,25 ppm được quy kết cho H15a; tín OH I O N N SCH2CONH CH3 1 7 83 2 6 5 4 10 119 1617 15 14 12 2a 13 15a 41 hiệu này cũng tạo tín hiệu giao với tín hiệu của carbon C15a ở vùng no (có δ = 20,4 ppm) trên phổ HSQC. Trên phổ 1H-NMR của hợp chất 6a còn xuất hiện tín hiệu doublet (3J = 8,5 Hz) có cường độ tương đối là 2 ở δ =7,45 ppm. Tín hiệu này tạo peak giao với tín hiệu của carbon có độ dịch chuyển là δ =119,2 ppm trên phổ HSQC mà tín hiệu của carbon này lại tạo peak giao với tín hiệu của H11 trên phổ HMBC. Như vậy, các tín hiệu vừa nêu phải là của các proton H13,17 và C13,17 tương ứng. Tín hiệu doublet (3J = 8,5 Hz), cường độ tương đối là 2 còn lại có độ dịch chuyển δ = 7,12 ppm vì thế phải là của các proton H14,16. Dựa vào phổ HSQC xác định được tín hiệu của C14,16 với độ dịch chuyển là δ =129,2 ppm. Việc quy kết này là hợp lí vì trên phổ HMBC ta còn thấy có sự tương tác giữa tín hiệu của C14,16 với các proton H15a (3H, singlet) ở cách 3 liên kết. Hình 10: Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất (6a). 42  Hợp chất 6b: . Hình 11: Phổ 1H-NMR của hợp chất (6b). Với hợp chất 6b, trong vùng thơm của phổ 1H-NMR còn có sự xuất hiện của tín hiệu doublet (3J = 8,0 Hz) với cường độ tương đối là 2 ở δ = 7,58 ppm. Chúng tôi quy kết tín hiệu này cho các proton H13,17 (chỉ tương tác spin – spin với H14 hay H16 tương ứng). Với phổ carbon 13, tín hiệu của C13,17 xuất hiện ở δ =119,18 ppm. Tín hiệu có cường độ tương đối là 2, dạng doublet - doublet (3J1 = 8,0 Hz, 3J2 = 7,5 Hz) ở vùng thơm trên phổ 1H-NMR của hợp chất 6b với δ = 7,32 ppm được chúng tôi quy kết cho các proton H14,16 – các proton tương tác đồng thời với 2 proton không tương đương ở vị trí ortho với chúng. Trên phổ 13C-NMR tín hiệu của C14,16 có độ dịch chuyển δ = 123,65 ppm. Tín hiệu doublet ở δ = 7,07 ppm với cường độ tương đối là 1 được quy kết cho proton H15.. Tín hiệu này bị proton H14,16 tách thành dạng doublet với hằng số tách 3J = 7,5 Hz. Trên phổ carbon 13, C15 có độ dịch chuyển δ = 128,81 ppm. Kết quả quy kết phổ NMR được biểu diễn ở bảng 3. OH I O N N SCH2CONH 43 Hình 12: Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất (6b)  Hợp chất 6c: Với hợp chất 6c, trong vùng thơm của phổ 1H-NMR còn có sự xuất hiện của tín hiệu doublet (3J = 9,0 Hz) với cường độ tương đối là 2 ở δ = 7,83 ppm. Chúng tôi quy kết tín hiệu này cho các proton H13,17 (chỉ tương tác spin – spin với H14 hay H16 tương ứng). Dựa vào phổ HSQC xác định được tín hiệu của C13,17 với độ dịch chuyển là δ =118,96 ppm. Việc quy kết này là hợp lí vì trên phổ HMBC ta còn thấy có sự tương tác giữa tín hiệu của C13,17 với các proton H11 (1H, singlet) ở cách 3 liên kết. Tín hiệu có cường độ tương đối là 2, dạng doublet (3J = 9,0 Hz) ở vùng thơm trên phổ 1H- NMR của hợp chất 6c với δ = 8,22 ppm được chúng tôi quy kết cho các proton H14,16. Trên phổ HSQC xác định tín hiệu của C14,16 có độ dịch chuyển δ = 125,03 ppm. OH I O N N SCH2CONH 44 Trên phổ 1H-NMR, hai tín hiệu singlet đều có cường độ bằng 1 xuất hiện trong vùng trường yếu nhất với độ dịch chuyển là δ = 10,54 ppm và δ = 11,02 ppm là của các proton linh động H2a, H11. Trên phổ HMBC, tín hiệu ở δ = 11,02 ppm tạo tín hiệu giao với tín hiệu nằm ở trường yếu nhất (δ = 165,93 ppm) trên phổ 13C-NMR có δ = 11,02 ppm trên phổ 1H-NMR là của H11 và tín hiệu có δ = 10,54 ppm trên phổ trên phổ 1H-NMR là của H2a. Kết quả quy kết phổ NMR được biểu diễn ở bảng 3. Hình 13: Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất (6c). OH I O N N SCH2CONH NO2 45  Hợp chất 6d: Hình 14: Phổ 1H-NMR của hợp chất (6d). Với hợp chất 6d, trong vùng thơm của phổ 1H-NMR còn có sự xuất hiện của tín hiệu doublet (3J = 9,0 Hz) với cường độ tương đối là 2 ở δ = 7,49 ppm. Chúng tôi quy kết tín hiệu này cho các proton H13,17 (chỉ tương tác spin – spin với H14 hay H16 tương ứng). Với phổ carbon 13, tín hiệu của C13,17 xuất hiện ở δ =114,47 ppm. Tín hiệu có cường độ tương đối là 3, gồm hai tín hiệu, dạng doublet (3J = 8,0 Hz) ở vùng thơm trên phổ 1H-NMR của hợp chất 6d với δ = 6,89 ppm được chúng tôi quy kết cho các proton H14,16. Trên phổ 13C-NMR tín hiệu của C14,16 có độ dịch chuyển δ = 120,74 ppm. Tín hiệu còn lại dạng doublet (3J = 8,5 Hz) ở vùng thơm trên phổ 1H-NMR của hợp chất 6d với δ = 6,91 ppm được chúng tôi quy kết cho các proton H3. Tín hiệu quatert ở δ = 3,99 ppm với cường độ tương đối là 2 được quy kết cho proton H15a.. Tín hiệu này bị proton H15b tách thành dạng quatert với hằng số tách 3J = 7 Hz. Trên phổ carbon 13, C15a có độ dịch chuyển δ = 63,08 ppm. OH I O N N SCH2CONH OCH2CH3 46 Tín hiệu triplet ở δ = 1,31 ppm với cường độ tương đối là 3 được quy kết cho proton H15b.. Tín hiệu này bị proton H15b tách thành dạng triplet với hằng số tách 3J = 7 Hz. Trên phổ carbon 13, C15b có độ dịch chuyển δ = 14,65 ppm. Hình 15: Phổ 1H-NMR giản rộng của hợp chất (6d)  Hợp chất (6e). Hình 16: Phổ 1H-NMR của hợp chất (6e). OH I O N N SCH2CONH OCH2CH3 OH I O N N SCH2CONH H3C 47 Với hợp chất 6e, trong vùng thơm của phổ 1H-NMR còn có sự xuất hiện của tín hiệu doublet (3J = 7,5 Hz) với cường độ tương đối là 1 ở δ = 7,23 ppm. Chúng tôi quy kết tín hiệu này cho các proton H14 (tương tác spin – spin với H15 tương ứng). Với phổ carbon, tín hiệu của C14 xuất hiện ở δ =124,81 ppm. Tín hiệu có cường độ tương đối là 1, dạng doublet- doublet (3J1 = 7,0 Hz; 3J2 = 7,5 Hz) ở vùng thơm trên phổ 1H-NMR của hợp chất 6e với δ = 7,18 ppm được chúng tôi quy kết cho proton H15. Trên phổ 13C-NMR tín hiệu của C15 có độ dịch chuyển δ = 125,49 ppm. Tín hiệu doublet (3J = 7,5 Hz) với cường độ tương đối là 1 ở δ = 7,41 ppm. Chúng tôi quy kết tín hiệu này cho các proton H17. Với phổ carbon, tín hiệu của C17 xuất hiện ở δ =131,69 ppm. Tín hiệu còn lại dạng doublet - doublet (3J = 8,5 Hz) ở vùng thơm trên phổ 1H-NMR của hợp chất 6e với δ = 7,11 ppm được chúng tôi quy kết cho các proton H16. Với phổ carbon, tín hiệu của C16 xuất hiện ở δ =126 ppm. Tín hiệu singglet ở δ = 2,21 ppm với cường độ tương đối là 2 được quy kết cho proton H13a.Trên phổ carbon 13, C13a có độ dịch chuyển δ = 17,73 ppm. Như vậy, qua việc xác định tính chất và phân tích phổ IR cũng như phổ 1H- NMR, 13C-NMR, HSQC và HMBC cho phép chúng tôi khẳng định đã tổng hợp thành công hợp chất (6a-e). Bảng 3: Số liệu về phổ 1H-NMR (δ, ppm và J, Hz) của các amide có chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole (6a-f) OH I O N N SCH2CONH 1 7 83 2 6 5 4 10 119 1617 15 14 12 2a 13 Y Hợp chất (Y) H2a H3 H4 H6 H9 H11 H13 [H13a] H14 H15 [H15a] H15b H16 H17 6a (4-CH3) 10,56 (s) 6,9 (d) 3J=8,5 7,72 (dd) 3J=8,5 4J=2,0 7,98 (d) 4J=2,0 4,32 (s) 10,32 (s) 7,45 (d) 3J=8,5 7,12 (d) 3J=8,0 [2,25, (s)] - 7,12 (d) 3J=8,0 7,45 (d) 3J=8,5 6b (4-H) 10,56 (s) 6,9 (d) 3J=9,0 7,7 (dd) 3J=9,0 3J=2,0 7,98 (d) 3J=2,0 4,34 (s) 10,41 (s) 7,58 (d) 3J=8,0 7,32 (dd) 3J=8,0 3J=7,5 7,07 (d) 3J=7,5 - 7,32 (dd) 3J=8,0 3J=7,5 7,58 (d) 3J=8,0 6c (4-NO2) 10,54 (s) 6,81 (d) 3J=8,5 7,69 (dd) 3J=8,5 3J=2,0 7,95 (d) 3J=2,0 4,40 (s) 11,02 (s) 7,83 (d) 3J=9,0 8,22 (d) 3J=9,0 - - 8,22 (d) 3J=9,0 7,83 (d) 3J=9,0 6d (4-OC2H5) 10,57 (s) 6,91 (d) 3J=8,5 7,73 (dd) 3J=8,5 3J=2,0 7,99 (d) 3J=2,0 4,32 (s) 10,28 (s) 7,49 (d) 3J=9.0 6,89 (d) 3J=9,0 [3,99, (q)] 1,31 (t) 6,89 (d) 3J=9,0 7,49 (d) 3J=9,0 6e (2-CH3) 10,59 (s) 6,92 (d) 3J=8,5 7,73 (dd) 3J=8,5 3J=2,0 8,01 (d) 3J=2,0 4,38 (s) 9,77 (s) - 7,23 (d) 3J=7,5 7,18 (dd) 3J=7,5 3J=7,0 - 7,11 (dd) 3J=7,5 3J=7,0 7,41 (d) 3J=7,5 50 Bảng 4: Số liệu về phổ 13C-NMR(δ, ppm) của các amide chứa dị vòng 1,3,4- oxadiazole (6a,b) (xem công thức ở bảng 3). Carbon 6a (4- CH3) 6b (4-H) 6c (4-NO2) 6d (4-OC2H5) 6e (2-CH3) C1 112,2 112,2 112,1 112,2 112,2 C2 163,0 163,0 163,0 163,0 163,0 C3 119,6 119,6 119,6 119,7 119,6 C4 141,4 141,4 141,4 141,4 141,4 C5 81,0 81,0 81,0 81,0 81,0 C6 136,5 135,6 136,5 136,5 135,8 C7 155,9 155,9 155,9 155,9 155,9 C8 163,2 163,2 163,1 163,2 163,20 C9 36,7 36,8 36,9 36,7 36,2 C10 164,5 164,8 165,9 164,2 165,0 C12 136,1 136,5 142,5 131,6 136,6 C13 119,2 119,2 119 114,5 130,4 C14 129,2 123,7 125,0 120,7 124,8 C15 132,6 128,8 144,7 154,8 125,5 C15a[C13a] 20,4 - - 63,1 [17,7] C15b - - - 14,7 - C16 129,2 123,7 125,0 120,7 126,0 C17 119,2 119,2 119,0 114,5 131,7 51 5.5.3 Phổ MS của hợp chất (6a-e) Cấu trúc của sản phẩm còn được chúng tôi xác định qua phổ MS. Kết quả cho thấy các hợp chất (6a-e) có cấu trúc phù hợp với công thức dự kiến. Hợp chất 6a (4-CH3) 6b (4-H) 6d (4-NO2) 6e (4-OC2H5) 6f (2-CH3) Mdự kiến 466,9801 452,9644 497,9495 496,9906 466,9801 Kết quả đo 489,9699 (M+Na)+ 475,9532 (M+Na)+ 496,9437 (M-H)+ 495,9933 (M-H)+ 489,9694 (M+Na)+ Kết quả tra cứu từ phần mềm ScienFinder ngày 22 tháng 4 năm 2015 cho thấy các hợp chất (5), (6a-e) chưa thấy trong các tài liệu tham khảo. Hình 17: Phổ MS của hợp chất (6a ) 6. Thăm đó hoạt tính sinh học Hoạt tính kháng vi sinh vật của các hợp chất (5), (6a-b), được thử nghiệm trên các chủng vi sinh vật sau: 52 • Vi khuẩn Gram (-): Echerichia coli (EC) Pseudomonas aeruginosa (PA) • Vi khuẩn Gram (+): Bacillus subtilis (BS) Staphylococcus aureus (SA) • Nấm sợi: Aspergillus niger (AN) Fusarium oxysporum (FO) • Nấm men: Candida albicans (CA) Saccharomyces cerevisiae (SC) Kết quả thử nghiệm được biểu diễn ở bảng 5. Bảng 5: Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các hợp chất chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole. Ký hiệu mẫu Nồng độ mẫu (µg/ml) Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC: µg/ml) Vi khuẩn Gr(-) Vi khuẩn Gr(+) Nấm mốc Nấm men E.C P.A B.S S.A A.N F.O S.C C.A 5 50 (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) 6a 50 25 (-) (-) 25 (-) (-) (-) (-) 6b 50 (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) Kết quả cho thấy mẫu (6a) biểu hiện khả năng kháng 2 vi khuẩn E.coli và S.aureus ở mức độ trung bình với giá trị MIC là 25µg/ml. Khả năng kháng vi sinh vật của các chất 6c-e đang được khảo sát. 53 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 1. Kết luận Qua đề tài: “TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT CHỨA AMIDE DỊ VÒNG 1,3,4-OXADIAZOLE LÀ DẪN XUẤT CỦA ACID SALICYLIC” Chúng tôi đã tổng hợp được 06 chất:  Methyl salicylate (2)  Methyl 5-iodosalicylate (3)  2-hydroxy-5-iodobenzohydrazide (4)  5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol (5)  Các dẫn xuất N-aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2- yl]thio}acetamide là :  2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}-N-(p-tolyl) acetamide (6a).  2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}-N-phenylacetamide (6b).  2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}-N-(p-nitrophenyl) acetamide. (6c).  2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}-N-(4-ethoxyphenyl) acetamide (6d).  2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}-N-(o-tolyl) acetamide. (6e). Trong đó 06 hợp chất (5, 6a-e) là các chất mới, chưa được tìm thấy trong các tài liệu tham khảo. Tính chất vật lí (trạng thái, dung môi kết tinh, nhiệt độ nóng chảy, màu sắc) và cấu trúc phân tử của các hợp chất đã được khảo sát và xác nhận qua các phương pháp phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR, HMBC, HSQC và MS. Dựa vào việc xác định cấu trúc của các dẫn xuất Các dẫn xuất N-aryl-2-{[5-(2- hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}acetamide thông qua các phương pháp 54 đo phổ hiện đại IR, 1H-NMR, 13C-NMR, HMBC, HSQC và MS có thể khẳng định sản phẩm tạo thành thế ở vị trí của nhóm –SH mà không hình thành sản phẩm thế ở vị trí nhóm –OH. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng vi sinh vật cho thấy hợp chất 2-{[5-(2-hydroxy-5- iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}-N-(p-tolyl)acetamide (6a) biểu hiện khả năng kháng 2 chủng vi khuẩn là E.coli và S.aureus với giá trị MIC là 25µg/ml. 2. Đề xuất  Tiếp tục phản ứng với các cloroacetamide khác để tạo thêm một số hợp chất N- aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}acetamide.  Thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng hợp được. 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Madhukar S. Chande, Kiran A. Puthamane, Pravin A. Barve, Rahul R. Khanwelkar, Deepak S. Venkataraman. Chemoselective Synthesis of Novel Thiatriazolophanes. Journal of the Brazilian Chemical Society, Vol. 19, No. 1, pp. 42-52 (2008). [2] S. J. Wadher, N. A. Karande, S. D. Sonawane and P. G. Yeole. Synthesis and biological evaluation of Schiff base and 4-thiazolidinones of aminosalicylic acid and their derivatives as an antimicrobial agent. International Journal of ChemTech Research. Vol.1, No.4, pp. 1303-1307 (2009). [3] Trương Phương, Trần Thành Đạo. Tổng hợp và thử hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn của các dẫn chất iodosalicylanilid, Tạp chí dược học, số 10, trang 7-10 (1997). [4] M. Kidwai, R. Mohand, Ecofrendly. Synthesis of Antifugal Azoles, Journal of The Korean chemical Society, Vol. 48, No. 2, pp. 177 (2003). [5] P.H. Sarh, J.J. Bhau. Synthesis of 2,5-disutituted1,3,4-oxadiazole as potential antimicrobial, anticancer anh anti-HIV agents, Indian journal of chemistry, Vol. 37B, pp. 180 (1998). [6] Siegfried Rosenberger, Kurt Schwarzenbach - US Patent, 3.948.854 , R. Siegfried, S. Kurt. Salicylic acid hydrazide stablizers for polimers (1976). [7] A. Feray, T. Zuhan, et al. Synthesis and electronic structure of new aryl- and ankyl- subsstituted 1,3,4-oxadiazol -2-thione derrivatives, Turkish Journal of Chemistry, Vol. 26, pp.159 (2002). [8] Fr. Pat., 70.04582 , Cabinet Lavoix. De mande de brevet d’invention (1970). [9] Nguyen Tien Cong, Nguyen Quang Tung, Nguyen Thụy Minh Nguyen, Nguyen Thi Chi. Synthesis of some derivatives of salicylic acid containing 1,3,4-oxadiazoline heterocycle, Tạp chí Hóa học, T.50 (4A), trang 12-15 (2012). [10] Nguyễn Quang Tùng, Nguyễn Tiến Công, Châu Thị Thanh Thảo, Nguyễn Thị Chi, Nguyễn Thụy Minh Nguyên. Tổng hợp và cấu trúc một số N-aryliden-2-hydroxy-5- iodobenzohiđrazit, Tạp chí Hóa học, T.49 (3), trang 361-364 (2011). [11] K. C. Bergmann, J. Ring, Karger. Medical and Scientific Publishers, History of allergy, vol 100, pp. 132-133. (2014). 56 [12]. R. W. Sabnis, Handbook of Acid-Base Indicators, CRC Press, pp 351 (2007). [13] Robin H. Stokes Festschrift. Solubilities of Salicylic Acid in Pure Solvents and Binary Mixtures Containing Cosolvent, Chemical Engineering Journal 54 (2), pp. 480- 484 (2009). [14] [15] Thái Doãn Tĩnh. Cơ sở hóa học hữu cơ 2, NXB Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội, trang 182 - 412 (2008). [16] Phạm Hữu Điển- Nguyễn Quyết Tiến. Giáo trình hóa dược, NXB Đại học Sư Phạm, trang 85-86 (2008). [17] Trương Phương, Trần Thành Đạo. Tổng hợp và thử hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn của các dẫn chất nitrosalicylanilid, Tạp chí dược học, số 9, trang 10-13 (1997) [18] Sabir Hussain, Jyoti Sharama and Mohd Amir. Synthesis and Antimicrobial Activities of 1,2,4-triazole, E-Journal of Chemistry, vol 53, pp. 963-968 (2008). [19] Lưu Văn Bôi, Đào Thị Nhung, Nguyễn Thị Sơn, Hoàng Đức Quang. Điều chế và tính chất của 5-[(4-axetamido-2-hidroxy)phenyl]-1,3,4-oxadiazol-2-thiol, Tạp chí Khoa học Khoa học Tự Nhiên và Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, trang 12-17 (2008) [20] Trương Phương, Trần Thành Đạo. Tổng hợp và thử hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn của các dẫn chất nitrosalicylanilid, Tạp chí dược học, số 9, trang 10-13 (1997). [21] Trương Phương, Trần Thành Đạo. Tổng hợp và thử hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn của các dẫn chất iodosalicylanilid, Tạp chí dược học, số 10, trang 7-10 (1997). [22] Trương Phương, Trần Phúc Yên. Tổng hợp và hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn của các dẫn chất chlorothioure, Tạp chí dược học, số 10 trang 14-17 (2001). [23] Shivi Bhatia and Monika Gupta. 1,3,4-Oxadiazole as antimicrobial agents: An overview, Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, Vol. 3(3), pp.137-147 (2011). [24] Peddakotla Venkata Ramana, Dasampalli Nese Satyanarayana, Karnatakam Doraswamy and Laxmanarao Krishnarao Ravindranath. Design, practical synthesis and biological evaluation of novel 1,3,4-oxadiazole derivatives incorporated with quinolone moiety as microbial agents, Der Pharma Chemica, Vol. 5(4), pp. 126-130 (2013). [25] Afaf H. El-masry, H. H. Fahmy and S. H. Ali Abdelwahed. Synthesis and Antimicrobial Activity of Some New Benzimidazole Derivatives, Molecules, 5, pp. 1429- 57 1438 (2000). [26] Weiming Xu, Jiang He, Ming He, Feifei Han, Xuehai Chen, Zhaoxi Pan, Jian Wang and Maoguo Tong. Synthesis and antifungal activity of novel sulfone derivatives containing 1,3,4-oxadiazole moieties, Molecules, pp. 9129-9141 (2011). [27] Nguyễn Thị Sơn. Tổng hợp và tính chất của một số axetamidoaryl-1,3,4-oxadiazol-2- thiol, Luận án Tiến Sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, trang 1-35 (2012). [28] Sharma S., Sharma P. K, Kumar N, Dudhe R. A Review: Oxadiazole Their Chemistry and Pharmacological Potentials, Der Pharma Chemical, Vol. 2(4), pp. 253-263 (2010). [29] Nguyễn Minh Thảo. Hoá học các hợp chất dị vòng, NXB Giáo dục, trang 83 (2004). [30] K. Ajay Kumar, P. Jayaroopa, G. Vasanth Kumar .Comprehensive Review On The Chemistry Of 1,3,4- Oxadiazoles And Their Applications, International Journal of Chem Tech Research, Vol.4, No.4, pp. 1782-1791 (2012). [31] Rahul V. Patel, PareshK. Patel, Premlata Kumari, DhanjiP. Rajani KishorH. Chikhalia. Synthesis of benzimidazolyl-1,3,4-oxadiazol-2-ylthio-N-phenyl (benzothiazolyl) acetamides as antibacterial, antifungal and antituberculosis agents, European Journal of Medicinal Chemistry, vol 53, pp. 1-11 (2012). [32] Lưu Văn Bôi, Nguyễn Thị Sơn, Đào Thị Nhung. Điều chế và tính chất của 5-(5- Axetamido-2-Hidroxiphenyl)-1,3,4-Oxadiazol-2-Thiol, Tạp chí Khoa học Khoa học Tự Nhiên và Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, số 24, trang 1-8 (2008). [33] Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận (dịch). Tổng hợp hóa học hữu cơ. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, trang 312-314 (1982). [34] Từ Minh Thạnh. Giáo trình hóa học hữu cơ 1, Trường ĐHSP TP. Hồ Chí Minh, trang 76-77 (2006). 58 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 13C-NMR của hợp chất (6a) OH I O N N SCH2CONH CH3 59 Phụ lục 2 : Phổ 13C-NMR giãn rộng của hợp chất (6a). OH I O N N SCH2CONH CH3 60 Phụ lục 3: Phổ 13C-NMR của hợp chất (6b). OH I O N N SCH2CONH 61 Phụ lục 4: Phổ 13C-NMR giãn rộng của hợp chất (6b) OH I O N N SCH2CONH 62 Phụ lục 5 : Phổ 13C-NMR của hợp chất (6c) OH I O N N SCH2CONH NO2 63 Phụ lục 6 : Phổ 13C-NMR giãn rộng của hợp chất (6c) OH I O N N SCH2CONH NO2 64 Phụ lục 7: Phổ 13C-NMR của hợp chất (6e) OH I O N N SCH2CONH OCH2CH3 65 Phụ lục 8 : Phổ 13C-NMR giãn rộng của hợp chất (6e) OH I O N N SCH2CONH OCH2CH3 66 Phụ lục 9: Phổ 13C-NMR của hợp chất (6f) OH I O N N SCH2CONH 1 7 83 2 6 5 4 10 119 1617 15 14 12 2a 13 H3C 67 Phụ lục 10 : Phổ 13C-NMR giãn rộng của hợp chất (6f) OH I O N N SCH2CONH 1 7 83 2 6 5 4 10 119 1617 15 14 12 2a 13 H3C 68 Phụ lục 11 : Phổ HSQC của hợp chất (6a) 69 Phụ lục 12 : Phổ HMBC của hợp chất (6a) 70 Phụ lục 13 : Phổ HSQC của hợp chất (6c) OH I O N N SCH2CONH NO2 71 Phụ lục 14 : Phổ HMBC của hợp chất (6c)