Khóa luận Tổng hợp và chuyển hóa 4-Amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2-yl)sunfanyl]methyl}-1,2,4- triazole-3-thiol

ăng ức chế tế bào viêm nhiễm gây ra do vesicular stomatitis virus, Coxsackie virus B4 virus, respiratory syncytial virus, parainfluenza-3 virus, reovirus-1, ivirus, Punta Toro virus, herpes simplex virus-1 (KOS), herpes simplex virus-2 (G) và vaccinia virus. Theo tài liệu [7], Tiwari Nirupama và cộng sự đi từ 4-amino-5-mercapto-1,2,4- triazole (49) và acetylacetone thực hiện phản ứng đóng vòng thu được sản phẩm 1,2,4-triazolo [3,4-b][1,3,4]thiadiazepine (50). RN N N SH H2N + H3C O O CH3 R N N N N S CH3 CH3 (49) (50) Theo tài liệu [6], hợp chất 8-methyl-3,6,9-triphenyl-5,6-dihydro-9H- pyrazolo[3,4-e][1,2,4]triazole[3,4-b][1,3,4]thiadiazepine (53) được tổng hợp bằng cách cho (4E)-4-benzylidene-5-methyl-2-phenyl-3,4-dihydropyrazol-3-(2H)-one (51) tác dụng với 4-amino-5-phenyl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol (52). Hai chất được hòa trộn với khoáng montmorillonit, cho vào cốc. Hỗn hợp được đặt dưới sóng vi ba, thời gian chiếu xạ từ 15-20 phút. Dị vòng tạo thành do sự thế nucleophile giữa nhóm –SH vào vòng triazole, song song đó là sự ngưng tụ giữa nhóm –NH2 và nhóm C=O của vòng pyrazole dưới tách dụng của sóng vi ba. Sản phẩm tách ra đổ vào cốc đá, khuấy đều, lọc, làm khô. Sản phẩm kết tinh trong ethyl acetate. Quy trình được minh họa theo sơ đồ sau: N N H3C O R + N N N SH H2N R1 montorillonite K 10 15-20 min MW, P-2 N N H3C R HN N S N N R1 R=H, OH, NO2, OCH3, Cl, Br R1=H, Cl (51) (52) ( 53) Tương tự, tác giả ở tài liệu [12] cũng giới thiệu phương pháp tổng hợp dị vòng 1,3,4-thiadiazepine từ 1,2,4-triazole dưới tác dụng của vi sóng theo sơ đồ sau: N N R SH H2N + C C6H4-R'H HC C O C6H4-X MWI Basic Alumina N N N R HN S X-C6H4 C6H4-R' 1a-e 2a-b 3a-3 và 4a-e R= N N N N CH2 - N H H2C N CH3 OCH2 N OCH2 N S N H3C SCH2 R' X 4-OCH3 H 3,4-OCH2O- 4-Br a b c d e 2a, 3a-e 2b, 4a-e Các hợp chất tổng hợp theo quy trên được khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm. Kết quả cho thấy, các hợp chất đều thể hiện khả năng kháng tốt với các loại vi khuẩn và nấm được chọn làm thí nghiệm. Giá trị được trình bày ở bảng 1.3 và 1.4. Bảng 1.3 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của hợp chất 3a-e, 4a-e Hợp chất EC BS PA KA BB 3a ++ +++ +++ ++ ++++ 3b +++ + ++ ++ + 3c ++++ ++ ++ ++ +++ 3d - + + - ++ 3e ++ +++ + ++ +++ 4a ++ + ++++ ++ + 4b ++ ++ + ++ + 4c - + ++ + - 4d + + + - + 4e +++ + ++ + ++ Norfloxacin ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ + = 3-9 mm; ++ = 10-12 mm; +++ = 13-16; ++++ = 17-21 mm; ++++ =>21 mm Với: EC, E.coli K12; BS, B.subtilis; PA, P.aerogenosa; KA, K.aerogenes 2281; BB, B.bronchiseptica 2267. Bảng 1.4 Kết quả khảo sát khả năng kháng nấm của hợp chất 3a-e, 4a-e Hợp chất A.niger A.flavus 25𝜇g/ml 50 𝜇g/ml 25𝜇g/ml 50 𝜇g/ml 3a ++ ++++ +++ ++ 3b + ++ ++ ++ 3c ++ ++++ +++ ++ 3d + + +++ ++ 3e + + ++ + 4a +++ ++ ++ ++ 4b +++ +++ ++ +++ 4c + ++ + ++ 4d +++ ++++ +++ +++ 4e ++ ++ ++ ++ Salicylic acid ++++ ++++ ++++ +++ + = 3-9 mm; ++ = 10-12 mm; +++ = 13-16; ++++ = 17-21 mm; ++++ =>21 mm Theo tài liệu [13], dị vòng thiadiazepine được tổng hợp từ 1-amino-2-mercapto- 1,3,4-triazole và 5-chloro-4-formyl-1,2-pyrazoles. Phản ứng được tiến hành dưới tác dụng của vi sóng, kèm theo sự có mặt của các chất p-TsOH, nhôm oxit trong dung môi DMF. Quy trình được mô tả bằng sơ đồ sau: NN N H2N SHR + N N R'' Cl R' CHO MW, B.Al2O3 DMF/ p-TsOH N N N N S N N R'' R' R 3a: R=CH3, R'=CH, R''=H 3b: R=C2H5, R'=CH3, R''=H R=n-C3H7, R'=CH3, R''=H R=(4-MeO)C6H4, R'=CH3, R''=H R=CH3, R'=(4-NO2)C6H4, R''=C6H5 R=n-C3H7, R'=(4-NO2)C6H4, R''=C6H5 R=C6H5, R'=4-BrC6H4, R''=C6H5 R=(4-MeO0C6H4, R'=(4-NO2)C6H4, R''=C6H5 R=4-ClC6H4, R'=(4-NO2)C6H4, R''=C6H5 3c: 3d: 3e: 3f : 3g: 3h: 3i: 1 2 3a-i Tiến hành kiểm tra hoạt tính sinh học của sản phẩm. Thí nghiệm được tiến hành với ba loại nấm. Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 1.5. Bảng 1.5 Kết quả khảo sát khả năng kháng nấm của các hợp chất tổng hợp Hợp chất Vùng ức chế (mm, %) Aspergilus niger Aspergillus Flavus Rhizopus Species Pencillium species 500𝜇g 1000 𝜇g 500𝜇g 1000 𝜇g 500𝜇g 1000 𝜇g 500 𝜇g 1000 𝜇g 3a 22 36,66 32 53,33 20 33,33 24 40,00 32 53,33 40 60,66 06 10,00 08 13,33 3c 20 33,33 31 51,66 21 35,36 21 35,36 36 66,66 39 65,00 05 8,33 02 3,33 3h 02 3,33 14 23,33 20 33,33 08 13,33 28 46,66 24 40,00 - - 3i 08 13,33 15 25,00 03 5,00 09 15,00 18 30,00 23 38,33 - - Bảng 1.6 Khả năng kháng nấm của chất chất chuẩn (fluconazole) (fluconazole - thuốc kháng nấm) 500𝜇g 1000 𝜇g Aspergillus niger 42 (70,00) 48 (80,00) Aspergillus.Flavus 35 (58,33) 42 (70,00) Rhizopus Species 38 (63,33) 42 (70,00) Pencillium species 52 (86,66) 54 (90,00) Các kết quả thu được thể hiện bốn hợp chất chứa dị vòng thiadiazepine đều kháng tốt với các loại nấm được chọn trong thí nghiệm. Qua một số khảo sát hoạt tính sinh học, dị vòng 1,3,4-thiadiazepine đã cho thấy khả năng kháng mạnh với nhiều loại vi trùng, nấm. Ngoài ra, dị vòng này còn thể hiện nhiều đặc tính dược lí, là một thành phần quan trọng để điều chế những loại thuốc chống những căn bệnh nguy hiểm: chống HIV, chống co giật, kháng siêu vi, thuốc chống loạn nhịp tim, thuốc an thần, kháng u, chống trầm cảm Do đó dị vòng 1,3,4-thiadiazepine là đối tượng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu với mong muốn tìm ra nhiều phương pháp tổng hợp mang lại hiệu suất cao và khám phá thêm những đặc tính quý báu của dị vòng này. Dị vòng 1,3,4-thiadiazepine có thể được tổng hợp không xuất phát từ dị vòng 1,2,4-triazole. Một số kết quả tổng hợp như vậy đã được đề cập đến trong tài liệu [7]. Dị vòng quinoline thiadiazepine (53) được tổng hợp bởi R.Gururaja và cộng sự bằng phản ứng ngưng tụ giữa 2-chloro-6-quinoline-3-carboxalhehyde với thiocarbohydrazide với dung môi pyridine. N CHO Cl R + NH2 NH HN NH2 S pyridine (53) R S NH H2N 2-amino-4-phenyl1-6H,7H-1,3,4-thiadiazepine-5-one (54) được tổng hợp từ phản ứng đòng vòng ClCH2CH2COOH và PhNHCSNH2 trong AcOH chứa NaOH/t0 PhHNNH NH2 S + ClCH2CH2COOH NaOH S N N O CH3 NH2 (54) Tương tự, Brukstus A đã tổng hợp được benzimidazo [2,1-b] pyrimido [5,4- f][1,34] thiadiazepine (55) N N Cl CHO ClSMe + N N H H2N S N N Cl SMe N N S (55)  Thực hiện phản ứng giữa ClCH2CH2COOH và PhNHNHCSNH2 trong AcOH chứa NaOH đun hồi lưu xảy ra sự đóng vòng tạo thành sản phẩm 2-amino-4- phenyl-6H, 7H-1,3,4-thiadiazepin-5-one (56). PhHNHN S H2N + ClCH2CH2COOH NaOH N N S O H3C H2N (56) CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM II.1. Sơ đồ thực nghiệm Hợp chất 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2-yl)sulfanyl]methyl}-1,2,4- triazole-3-thiol/thione và các dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine được tổng hợp theo sơ đồ sau: N N H3C CH3 SH 1. ClCH2COOC2H5 2. N2H4 N N H3C CH3 SCH2CONHNH2 1.CS2.KOH 2. N2H4 N N CH3H3C S CH2 N N N H2N SH N CHO Cl X N N CH3H3C S CH2 N N N N S N X N5-6-7 CH3COONa CH3 CH3 O O NH2 NH2 S + 1. HCl/C2H5OH, to 2. K2CO3 3. CH3COOH N1 N3 N4X= N5: -H N6: -Cl N7: -CH3 II.2. Tổng hợp 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N1) a) Phương trình phản ứng H2N NH2 S H3C O O CH3 + + HCl N NH H3C CH3 S N N H3C CH3 SH .HCl + 2H2O (N1.HCl) 2 N1.HCl + K2CO3 2N1 + 2KCl + H2O + CO2 b) Hóa chất - 38 gam thiourea - 61 ml acetylacetone (d = 0,97g/ml) - 75 ml HCl đặc - Ethanol tuyệt đối - K2CO3 - 1 gam Al2O3 c) Cách tiến hành Hòa tan 38 gam thioure (0,5 mol) vào 125 ml etanol, thêm 75 ml HCl đặc và 1,0 gam Al2O3, sử dụng máy khuấy để tăng quá trình hòa tan thioure. Cho thêm 61 ml acetylcacetone, nâng nhiệt độ máy khuấy lên khoảng 150°C, khuấy trong thời gian 2 giờ. Để nguội, lọc tinh thể tạo ra và rửa với ethanol lạnh (chất rắn ở dạng tinh thể màu vàng thu được là muối của N1 với HCl). Hòa tan lượng muối N1 thu được vào nước nóng (khoảng 100ml), để nguội, thêm dần từng lượng nhỏ K2CO3 dạng bột (pH ~ 7-8) thấy xuất hiện lại kết tủa. Lọc kết tủa, kết tinh trong nước. d) Kết quả Thu được 53,2g tinh thể hình kim, màu vàng sáng, hiệu suất 76%, có nhiệt độ nóng chảy 213oC. Các giá trị phù hợp với tài liệu [19] đã công bố (212-214oC). II.3. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) II.3.1. Tổng hợp ethyl [(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetate (N2) II.3.1.1. Tổng hợp ester ethyl chloroacetate a) Phương trình phản ứng: C2H5OH + ClCH2COOH ClCH2COOC2H5 + H2O b) Hóa chất: - 100 gam acid chloroacetic (rắn) - 200 ml ethanol - 12 ml acid sulfuric đặc - 20 gam NaHCO3 rắn - Dung dịch NaCl bão hòa lạnh - Diethyl ether - benzene c) Cách tiến hành H2SO4 đ Cho 100 gam ClCH2COOH rắn vào bình cầu 500 ml, thêm tiếp 150 ml C2H5OH, rồi cho từ từ khoảng 12 – 15 ml H2SO4 đặc vào hỗn hợp phản ứng. Lắp hệ cất thủy phân (dùng benzene làm chất lôi cuốn hơi nước) đun hỗn hợp phản ứng đến khi không còn nước tách ra thì ngừng (thời gian phản ứng ít nhất khoảng 8 giờ). Để nguội hỗn hợp phản ứng, đổ hỗn hợp vào dung dịch NaCl bão hòa lạnh. Trung hòa acid dư bằng NaHCO3 (khuấy đều cho đến khi không còn bọt khí tách ra). Sau đó, chiết lấy lớp trên bằng diethyl ether. Tiếp tục rửa lại một vài lần bằng dung dịch NaCl bão hòa để loại bớt rượu và kiềm (dư) có trong hỗn hợp sau phản ứng. Làm khan hỗn hợp vừa chiết bằng CaCl2 khan, lọc lấy chất lỏng chưng cất thu ester tạo thành ở 142 – 1440C. d) Kết quả Kết quả thu được 47,96 gam ester ở dạng lỏng, không màu và dễ gây kích ứng giác mạc mắt. II.3.1.2. Tổng hợp ethyl [(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetate (N2) a) Phương trình phản ứng N N SH CH3H3C N N SCH2COOC2H5 CH3H3C KClClCH2COOC2H5 K2CO3 (N2) KHCO3 Acetone (N1) b) Hóa chất - 7 gam N1 - 6,3 ml ethyl monochloroacetate (d = 1,15g/ml) - 6,9 gam K2CO3 - 150 ml acetone c) Tiến hành Hòa tan 7 gam N1 (0,05 mol) và 6,9 gam K2CO3 (0,05 mol) vào 150 ml acetone, khuấy ở 100°C khoảng 30 phút. Cho thêm 6,3 ml ethyl monochloroacetate, khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ 150 oC trong 12 giờ. Lọc bỏ phần chất rắn không tan. Dung dịch còn lại đổ vào nước muối bão hòa lạnh. Sau đó, cho hỗn hợp thu được vào phễu chiết cùng với diethyl ether, chiết lấy lớp trên (khoảng 25 ml), cô đuổi bới dung môi. Sản phẩm là một chất lỏng màu vàng. d) Kết quả Thu được 9,05 gam chất N2 là chất lỏng, sánh màu vàng, hiệu suất 80%. II.3.2. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) a) Phương trình phản ứng N N H3C CH3 SCH2COOC2H5 N N H3C CH3 SCH2CONHNH2 N2H4+ + C2H5OH (N3)(N2) toC b) Hóa chất - 14,15 gam N2 - 21 gam hydrazine 50% (d = 1,03g/ml) - Ethanol tuyệt đối c) Cách tiến hành Hòa tan 14,15 gam (0,07 mol) N2 vào 25 ml ethanol và thêm vào 21 gam (khoảng 24 ml) hydrazine 50% (lượng hidrazine gấp 3 lần lượng ester ở trên) vào bình cầu dung tích 100 ml. Đun sôi hồi lưu hỗn hợp trong 6 giờ. Lượng hydrazine được chia thành từng đợt cho vào hỗn hợp (3 lần). Cất bớt dung môi, để nguội. Sản phẩm kết tinh dạng bột màu trắng. Lọc lấy sản phẩm và rửa với ethanol lạnh. Nước lọc đem cô đuổi bớt dung môi, làm lạnh thu được sản phẩm. Gộp sản phẩm thu được cả 2 lần. Để khô ở nhiệt độ phòng. Kết tinh chất rắn thu được trong ethanol. d) Kết quả Thu được 8,36 gam hợp chất N3 (hiệu suất 63%), dạng bột màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 168-169oC, giá trị phù hợp với tài liệu [19] đã công bố (167-168oC). II.4. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}- 1,2,4-triazole-3-thiol (N4) II.4.1. Tổng hợp kali thiosermicarbazate (N4’) a) Phương trình phản ứng CS2+N N H3C CH3 S NH O NH2 N N H3C CH3 S NH O NH S S K + KOH + H2O (N3) (N4') b) Hóa chất - 4 gam N3 (0,02 mol) - 1,12 gam KOH khan - 1,2 ml CS2 (d = 1,266g/ml) - 50 ml ethanol - Diethyl ether c) Cách tiến hành Hòa tan 4 gam N3 (0,02 mol) vào 50 ml ethanol. Cho 1,12 gam KOH khan vào hỗn hợp và khuấy liên tục đến tan. Cho từ từ 1,2 ml CS2 vào hỗn hợp trên. Khuấy liên tục trong 1 giờ. Lọc chất rắn và rửa lại bằng diethyl ether. d) Kết quả Thu được 2,9 gam N4’ là chất rắn màu vàng nhạt, dễ chảy rữa trong không khí. II.4.2. Tổng hợp 4-amino-5{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}- 1,2,4-triazole-3-thiol (N4) a) Phương trình phản ứng N N H3C CH3 S NH O NH S S K + 2N2H4 N N CH3 CH3 SCH2 N NN S NH2 K (N4') + N2H5+HS- + H2O N N CH3 CH3 SCH2 N NN S NH2 K + CH3COOH N N CH3 CH3 SCH2 N NN SH NH2 + CH3COOK (N4) b) Hóa chất - 2,9 gam N4’ - 2,5 ml hydrazine 50% (d = 1,03 g/ml) - Acid acetic - Ethanol c) Cách tiến hành Hòa tan 2,9 gam N4’ vào nước trong bình cầu 100 ml. Sau đó cho thêm 2,5 ml hydrazine 50% vào bình cầu và đun hồi lưu trong 4 giờ. Hỗn hợp thu để nguội ở nhiệt độ phòng. Sau đó, trung hòa bằng acid CH3COOH đến pH ~ 6-7. Làm lạnh, chất rắn tách ra khỏi dung dịch. Lọc lấy phần rắn. Để khô ở nhiệt độ phòng, kết tinh lại bằng ethanol. d) Kết quả Thu được 1,1 gam hợp chất N4 chất rắn, màu trắng, nóng chảy ở 197 – 198 oC. Hiệu suất 21%, phù hợp tài liệu [19] (197-198oC.) II.5. Tổng hợp các dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine (N5, N6, N7) II.5.1. Tổng hợp N5 (X:-H) a) Phương trình phản ứng SCH2 NN N NH2 SH N OHC Cl + SCH2 NN N N S N + HCl + H2OCH3COONaR Ar N N H3C CH3 R= b) Hóa chất - 0,268 gam N4 (0,001 mol) - 0,191 gam 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde (0,001 mol) - 0,082 gam natri acetate (0,001 mol) - Ethanol - 1,4-dioxane c) Cách tiến hành Hòa tan 0,191 gam 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde vào bình cầu 100 ml chứa 50 ml ethanol. Sau đó hòa tan 0,268 gam N4 và 0,082 gam natri acetate vào bình cầu, đun đến tan. Đun hồi lưu hỗn hợp trong 8 giờ. Dung dịch thu được để nguội ở nhiệt độ phòng. Lọc và kết tinh phần chất rắn sinh ra bằng 1,4-dioxane và ethanol (tỉ lệ 1:1). d) Kết quả Thu được 0,105 gam chất rắn màu vàng N6. Hiệu suất 26%. Nhiệt độ nóng chảy 2370C. II.5.2. Tổng hợp N6 (X:-Cl) a) Phương trình phản ứng SCH2 NN N NH2 SH N OHC Cl Cl + SCH2 NN N N S N CH3COONa + HCl +H2O Cl R Ar N N CH3H3C R= b) Hóa chất - 0,268 gam N4 (0,001 mol) - 0,226 gam 2,6-dichloroquinoline-3-carbaldehyde (0,001 mol) - 0,082 gam natri acetate (0,001 mol) - Ethanol - 1,4-dioxane c) Cách tiến hành Hòa tan 0,226 gam 2,6-dichloroquinoline-3-carbaldehyde vào bình cầu 100 ml chứa 50 ml ethanol. Sau đó hòa tan 0,268 gam N4 và 0,082 gam natri acetate vào bình cầu, đun đến tan. Đun hồi lưu trong 8 giờ. Dung dịch thu được để nguội ở nhiệt độ phòng. Sản phẩm tách ra dạng rắn, lọc và kết tinh phần chất rắn sinh ra bằng 1,4-dioxane và ethanol (tỉ lệ 1:1). d) Kết quả Thu được 0,126 gam chất rắn màu vàng nâu N5. Hiệu suất 30% Nhiệt độ nóng chảy 2400C II.5.3. Tổng hợp N7 (X:-CH3) a) Phương trình phản ứng SCH2 NN N NH2 SH N OHC Cl + SCH2 NN N N S N + HCl + H2O CH3 CH3COONa CH3 R Ar N N CH3H3C R= b) Hóa chất - 0,268 gam N4 (0,001 mol) - 0,205 gam 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde (0,001 mol) - 0,082 gam natri acetate (0,001 mol) - Ethanol - 1,4-dioxane c) Cách tiến hành Hòa tan 0,205 gam 2-chloro-6-methylquinoline-3-carbaldehyde vào bình cầu 100 ml chứa 50 ml ethanol. Sau đó hòa tan 0,268 gam N4 và 0,082 gam natri acetate vào bình cầu, đun đến tan. Đun hồi lưu trong 8 giờ. Dung dịch thu được để nguội ở nhiệt độ phòng. Lọc và kết tinh phần chất rắn sinh ra bằng 1,4-dioxane và ethanol (tỉ lệ 1:1). d) Kết quả Thu được 0,092 gam chất rắn màu vàng N7. Hiệu suất 22%, nhiệt độ nóng chảy 245,85°C. Bảng 2.1: Tính chất vật lý các hợp chất trong quy trình thực nghiệm Chất Trạng thái Dung môi kết tinh Hiệu suất (%) Nhiệt độ nóng chảy (°C) N1 Tinh thể hình kim, màu vàng H2O 76% 213 N3 Dạng bột, màu trắng Ethanol 63% 168,5 N4 Dạng rắn,màu trắng Ethanol 21% 197,5 N5 Dạng bột, màu vàng Dioxan:ethanol 26% 237 N6 Dạng bột, màu vàng Dioxan:ethanol 30% 240 N7 Dạng bột, vàng nhạt Dioxan:ethanol 22% 245 II.6. Xác định tính chất II.6.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy Các hợp chất đã tổng hợp đều là chất rắn. Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy FP62 Mettler Toledo tại phòng thí nghiệm Hoá hữu cơ – Khoa Hoá – Trường ĐH Sư phạm TP Hồ Chí Minh. II.6.2. Phổ hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại của tất cả các hợp chất đã tổng hợp được ghi trên máy FTIR- 8400S SHIMADZU dưới dạng viên nén KBr, được thực hiện tại Khoa Hóa – Trường ĐH Sư phạm TP Hồ Chí Minh. II.6.3. Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) Phổ 1H-NMR của các chất được ghi trên máy Bruker AC 500MHz trong dung môi DMSO được thực hiện tại Phòng cộng hưởng từ hạt nhân – Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội. II.6.4. Hoạt tính kháng khuẩn Việc thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của các chất N5, N6, N7 được thực hiện tại phòng thí nghiệm Vi sinh, khoa Sinh học, trường ĐH Sư phạm TP Hồ Chí Minh. Các thí nghiệm khảo sát tính kháng khuẩn N5, N6, N7 với 2 loại khuẩn Escherichia coli và Bacillus subtilis được tiến hành như sau:  Nấu môi trường MPA với thành phần như sau: 5 g cao thịt, 5 g Peptone, 5 g NaCl khan, 20 g Agar, 1000 ml nước cất. Khuấy đều hỗn hợp đến khi hoà tan hoàn toàn, hấp hỗn hợp trong nồi hấp áp suất. Đổ hỗn hợp lần lượt lên các đĩa petri trong tủ cấy vô trùng, để yên trong 24 giờ.  Cấy trải vi khuẩn Bacillus subtilis và Escherichia coli lên môi trường MPA trong đĩa petri. Dùng khoan nút chai khoan một lỗ giữa đĩa.  Hút 0,1ml chất ở các nồng độ với nồng độ 1% cho vào lỗ khoan.  Đặt mẫu trong tủ lạnh từ 4-8 giờ, ủ ở nhiệt độ phòng 12 giờ, sau đó đo đường kính vòng vô khuẩn. (lưu ý: trừ đi đường kính kháng khuẩn của dung môi hòa tan chất) CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN III.1. Tổng hợp 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N1) III.1.1. Cơ chế phản ứng Theo tài liệu [19, 20] phản ứng khép vòng pyrimidine xảy ra như sau: O H3C O H3C OH H3C OH H3C C H2N H2N S NH2 H3C OH NH2 H3C S OH NH H3C OH2 NH H3C S OH2 NH H3C NH H3C S N H3C NH H3C S N H3C N H3C S +2H+ -2H2O -2H + N H3C N H3C SH Phản ứng tạo vòng pyrimidine ở trên gồm hai giai đoạn: cộng hợp nucleophile và tách loại nước. Trong đó, tác nhân nucleophile là phân tử thiourea với hai đôi điện tử trên hai nguyên tử nitơ tấn công vào hai carbon của nhóm carbonyl, sau đó loại hai phân tử nước. Hợp chất N1 có nhiệt độ nóng chảy 213oC, phù hợp với số liệu mà tài liệu [19] đã công bố. III.1.2. Phân tích phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại (IR) của hợp chất N1 (xem hình 3.1) xuất hiện đầy đủ các hấp thụ giống như hợp chất 4,6-dimethylpyrimidine-2-thiol mà tài liệu [18] giới thiệu: đám hấp thụ tù, rộng ở 2548 – 3188 cm-1, các hấp thụ ở 3034cm-1, 2914cm-1; 1624 cm-1, 1570 cm-1. Điều đó chứng tỏ hợp chất mong muốn được tạo ra. Đám hấp thụ trong khoảng tần số 2548 – 3188 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết S-H và N-H tham gia vào liên kết hidro. Các hấp thụ ở gần 2548cm-1 ứng với dao động của liên kết S-H trong khi các hấp thụ ở gần 3188 cm-1 ứng với dao động của liên kết N-H. Sự xuất hiện của đám hấp thụ trên được giải thích bằng hiện tượng tautomer hóa giữa hai dạng thiol (S-H) và thione (N-H) như các tài liệu [11, 31, 32] đã đề cập. III.2. Tổng hợp Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2- y)lsulfanyl]acetohydrazide (N3) III.2.1. Tổng hợp ethyl 2-(4,6-dimethylpyrimidin-2-ylsulfanyl)acetate (N2) III.2.1.1. Tổng hợp ethyl chloroacetate Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của hợp chất N1 N NH H3C CH3 S N N H3C CH3 SH Cơ chế phản ứng ester hóa bao gồm proton hóa và loại proton. Đầu tiên, nhóm carbonyl bị proton hóa bởi xúc tác acid. Tác nhân nucleophile C2H5OH tấn công vào carbon carbonyl, tách nước và loại H+ để thu được ester. C O OHH2CCl H+ OH ClCH2COH C OH OH ClH2C HOC2H5 C OH OH O C2H5 H ClH2C C OH2 OH O C2H5ClH2C -H2O C C2H5 OH ClH2CC C2H5 OH ClH2C -H+ C C2H5 O ClH2C Do phản ứng thuận nghịch nên việc loại bỏ nước bằng ống tách nước (dùng benzene làm dung môi lôi kéo hơi nước khỏi hỗn hợp phản ứng) sẽ tăng hiệu suất. Trước khi chiết, phải trung hòa lượng acid H2SO4 và ClCH2COOH dư bằng NaHCO3, đeo dụng cụ bảo hộ vì ester sinh ra gây dị ứng cho giác mạc. III.2.1.2. Tổng hợp ethyl 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetate (N2) Phản ứng xảy ra theo cơ chế thế lưỡng phân tử (SN2) với tác nhân nucleophile là anion 4,6-dimethylpyrimidine-2-thiolate. Trong quá trình thực hiện, K2CO3 được thêm vào với mục đích chuyển các phân tử 4,6-dimethylpyrimidine-2-thiol thành dạng ion. Ở đây chúng tôi chọn K2CO3 thay cho Na2CO3 vì cation Na+ và K+ có cùng điện tích nhưng bán kính nguyên tử của K+ lớn hơn Na+ nên mật độ điện tích trên K+ nhỏ hơn làm liên kết giữa K+ và anion (4,6-dimethylpyrimidine-2-thiolate) càng kém bền, dễ phân ly và làm tăng nồng độ của tác nhân nucleophile. Vì K2CO3 tan tốt trong nước tạo môi trường kiềm tương đối mạnh sẽ thủy phân ester tạo thành và ester tham gia phản ứng làm cho hiệu suất tổng hợp giảm nên chúng tôi chọn dung môi là acetone – một dung môi aprotic, thuận lợi cho phản ứng SN2. Ngoài ra dung môi acetone dễ bay hơi có thể loại khỏi sản phẩm dễ dàng. NN H3C H3C SH N N H3C H3C SK N N CH3 CH3 S N N H3C H3C S + K2CO3 + KHCO3 C Cl H C H O OC2H5 N N H3C H3C S C HH δ+δ− - Cl H2 C C O OC2H5 O OC2H5 Cl δ− + III.2.2. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) III.2.2.1. Cơ chế phản ứng Phản ứng xảy ra theo cơ chế cộng nucleophile (AN), tương tự như phản ứng tạo amide từ ester với tác nhân nucleophile là phân tử hydrazine qua hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Nitơ trong phân tử hidrazine có đôi điện tử tự do đóng vai trò tác nhân nucleophile tấn công vào nguyên tử carbon của nhóm carbonyl mang một phần điện tích dương. Trạng thái chuyển tiếp N N H3C H3C SCH2 C O OC2H5 N N H3C H3C SCH2 C OC2H5 N N H3C H3C SCH2 C O H N O NH NH2 NH2 H2N NH2 -H - OC2H5 Giai đoạn 2: Tách anion -OC2H5 tạo sản phẩm hydrazide. Hydrazine dễ tan trong dung môi nên trong quá trình đun chúng tôi cho lượng hydrazine gấp 3-4 lần so với ester nhằm chuyển hóa hoàn toàn thành hydrazide. Hydrazine được cho vào từ từ tránh làm môi trường quá kiềm sẽ thủy phân ester III.2.2.2. Phân tích phổ hồng ngoại Trên phổ IR của hợp chất N3 (xem hình 3.2) xuất hiện hai pic hấp thụ ở 3277 cm-1 và 3161 cm-1 với cường độ mạnh, đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H. Pic hấp thụ với cường độ mạnh ở tần số 1690 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C=O trong nhóm hydrazide. Ngoài ra, trên phổ IR của N3 còn các pic hấp thụ tiêu biểu:  Pic hấp thụ ở 2999cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-H thơm.  Pic hấp thụ ở 2911cm-1, 2870 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-H no.  Các pic hấp thụ ở 1586, 1537cm-1 đặc trưng cho dao động của liên kết C=C và liên kết C=N. Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của hợp chất N3 N N H3C CH3 SCH2CONHNH2 Kết quả phổ IR của hợp chất N3 phù hợp với các giá trị trong tài liệu tham khảo [19, 20]. Do đó chúng tôi có thể kết luận hợp chất N3 được tổng hợp thành công. III.3. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}- 1,2,4-triazole-3-thiol/thione (N4) III.3.1. Tổng hợp kali thiosemicarbazate (N4’) III.3.1.1. Cơ chế phản ứng: N N S H2 C C H N NH2 O H3C CH3 + N N S H2 C C H N N H2 O H3C CH3 S S N N S H2 C C H N N H O H3C CH3 SH S N N S H2 C C H N N H O H3C CH3 SK S KOH CS S Do phản ứng xảy ra rất nhanh và tạo thành hỗn hợp đặc quánh nên cần được khuấy mạnh, trong trường hợp cần thiết có thể thêm một lượng dung môi ethanol. Lượng ethanol không nên dùng quá dư vì sản phẩm có thể bị hoà tan một phần. Do sản phẩm dễ tan trong nước nên dùng KOH và ethanol thật khan để không bị mất sản phẩm. Khi lọc sản phẩm cần dùng diethyl ether rửa sản phẩm loại hết CS2 dư để phản ứng chuyển hoá kế tiếp được thuận lợi. Sản phẩm thu được ít tan trong ethanol, tan tốt trong nước. Sự thay đổi độ tan chứng tỏ muối N4’ đã được tạo thành. Muối này được dùng ngay để tổng hợp dị vòng triazole mà không qua tinh chế. III.3.2. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}- 1,2,4-triazole-3-thiol/thione (N4) III.3.2.1. Cơ chế phản ứng Theo tài liệu [19, 20] cơ chế đóng vòng 1,2,4-triazole-3-thiol được trình bày như sau: Ar S O H2N NH2 H N H N S SK + Ar S O H N H N SK S Ar S NH NHHN H2N S Ar S N NHN H2N SH Ar S N NHN H2N SK HO Ar S N NHHN H2N S HO N N H3C CH3 Ar = NH2 H2N Ar S OH H N H N S K SNH H2N SK-KHS HO +KHS -H2S +H - K - H2OHO Ar S N NN H2N SH Do hydrazine dễ bay hơi và xảy ra hiện tượng lưu huỳnh hoá nên tránh thực hiện phản ứng ở nhiệt độ quá cao (đun sát bếp điện). Sau khi acid hoá dung dịch sau phản ứng, cần có thời gian làm lạnh để sản phẩm tách ra hoàn toàn. Do sản phẩm có nhóm -NH2 và -SH nên dễ tan trong môi trường quá acid hay kiềm vì vậy sau khi lọc cần kiểm tra pH của môi trường để thu hết lượng sản phẩm sinh ra. Sản phẩm thu được có nhiệt độ nóng chảy tăng cao (197°C), điều này giúp kết luận sơ bộ N4 được tạo thành. III.3.2.2. Phân tích phổ hồng ngoại Trên phổ IR của hợp chất N4 (xem hình 3.3) xuất hiên hai pic hấp thụ có tần số 3238 cm-1 và 3120 cm-1 cường độ mạnh đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H. So với phổ IR của hợp chất N3, dao động hóa trị của liên kết C=O đã mất, đồng thời xuất hiện pic có tần số 2773 cm-1 cường độ trung bình, đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết S-H. Ngoài ra, trên phổ IR của N4 còn các hấp thụ đặc trưng:  Pic hấp thụ ở 2951cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C-H no.  Pic hấp thụ ở 3053 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-H thơm  Hai pic hấp thụ ở khoảng 1653cm-1 – 1575cm-1 đặc trưng cho liên kết C=C và C=N. Kết quả phổ IR của N4 phù hợp với tài liệu [19]. Chúng tôi tiếp tục khảo sát phổ 1H- NMR của hợp chất N4. III.3.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng tử proton (1H-NMR) N N CH3 CH3 SCH2 N NN SH NH2 Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của hợp chất N4 Quan sát trên phổ 1H-NMR của hợp chất N4 (xem hình 3.4 và phụ lục 4) xuất hiện 5 tín hiệu ứng với 5 loại proton theo công thức dự kiến với cường độ tương đối là 6:2:2:1:1. Tín hiệu singlet có cường độ tương đối là 6, độ dịch chuyển hóa học δ =2,35 ppm được quy kết cho H2 (H2’). Do 6 proton này giống nhau về cấu tạo hóa học và vị trí không gian nên thuộc loại proton tương đương về độ dịch chuyển hóa học do đó có cùng độ dịch chuyển. Tín hiệu singlet có cường độ tương đối là 2 ở vùng 4,45 ppm được quy kết cho proton H3. Tín hiệu singlet có cường độ tương đối là 2 ở vùng 5,60 ppm được quy kết cho proton H4 (trong nhóm –NH2). Tín hiệu singlet có cường độ tương đối là 1 ở vùng 6,98 ppm, là của proton H1, phù hợp với giá trị độ dịch chuyển của proton N N CH3 CH3 SCH2 N NHN S NH2 N N CH3 CH3 SCH2 N NN SH NH2 2 2' 3 4 1 5 Hình 3.4: Phổ 1H-NMR của hợp chất N4 trong dị vòng pyrimidine mà tài liệu [16] đã mô tả. Tín hiệu singlet cuối cùng có cường độ tương đối là 1 ở vùng trường yếu 13,57 ppm ta quy kết cho proton H5 gắn trên dị tố lưu huỳnh/ nitơ. Kết quả phổ 1H-NMR của N4 phù hợp với công thức dự kiến. Từ đây, có thể kết luận chúng tôi đã tổng hợp được N4. Chúng tôi tiếp tục chuyển hóa N4 với các dẫn xuất của 2-chloroquinoline-3-carbandehyde để tạo thành các dẫn xuất chứa dị vòng 1,3,4-thiadiazepine. III.4. Tổng hợp các hợp chất chứa dị vòng thiadiazepine N5, N6. N7 III.4.1. Cơ chế phản ứng Phỏng theo tài liệu [6, 25, 26] có thể phản ứng gồm hai quá trình diễn ra đồng thời: thế nucleophile (SNAr) vào vòng thơm và ngưng tụ giữa nhóm –NH2 và – CHO. Quá trình 1: Thế nucleophile SNAr Do dị vòng thơm được hoạt hóa bởi nhóm rút electron nên có thể xảy ra phản ứng thế nucleophile SNAr. Tác nhân nucleophile tấn công vào hệ dị vòng được hoạt hóa tạo hợp chất trung gian sau đó tách nhóm –Cl hình thành liên kết với với lưu huỳnh. SCH2 NN N NH2 SH + CH3COO- SCH2 NN N NH2 S R R -CH3COOH NCHO Cl X + N N N S H2N CH2S N X CHO Nu Cl Nu -Cl N N N SN CHO H2N CH2S R R N N H3C CH3 R= Quá trình 2: phản ứng ngưng tụ giữa –NH2 và –CHO. Nitơ trong nhóm -NH2 đóng vai trò là tác nhân nucleophile tấn công vào carbon carbonyl rồi chuyển hóa proton nhanh tạo sản phẩm bền hơn. Trong môi trường base, hợp chất này tiếp tục tách nước để tạo sản phẩm cuối cho quá trình ngưng tụ. SCH2 NN N NH2 S N O SCH2 NN N H2N S N X O R X R SCH2 NN N HN S N HO R X -H2OSCH2 NN N N S N X R III.4.2. Phân tích phổ hồng ngoại Hình 3.5. Phổ IR của hợp chất N5, N6, N7 Quan sát kết quả phổ IR của hợp chất N5, N6, N7 ( xem hình 3.5) cho thấy: so với phổ của hợp chất N4 ta thấy có nhiều sự thay đổi, minh chứng cho phản ứng đóng vòng đã thực hiện thành công:  Không còn pic đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết S-H ở 2773 cm-1 và liên kết N-H ở 3238 cm-1 và 3120 cm-1  Trên phổ xuất hiện các pic hấp thụ ở 2916 cm-1 đặc trưng cho liên kết C-H no. Hai pic hấp thụ ở 1620 cm-1, 1589 cm-1 đặc trưng cho hấp thụ của liên kết C=Cthơm, C=N. Kết quả phổ IR phù hợp với công thức dự kiến cho ba hợp chất N5, N6, N7. (kết quả tóm tắt thể hiện oĐể chính xác hơn chúng tôi khảo sát phổ H1-NMR của ba hợp chất N5, N6, N7 N N CH3H3C S CH2 N N N N S N X N5: X= -H N6: X=-Cl N7: X=-CH3 III.4.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ H1-NMR  Hợp chất N5 (X: -H) Hình 3.6 Phổ 1H-NMR của hợp chất N5 Trên phổ 1H-NMR ta thấy có 9 tín hiệu ứng với 9 loại proton có cường độ tương đối là 6: 2: 1: 1: 1: 1: 1: 1:1 phù hợp với cấu trúc dự kiến của hợp chất N5. Tín hiệu singlet có cường độ tương đối là 6, độ dịch chuyển hóa học δ=2,29 ppm được quy kết cho H2 và H2’. Do 6 proton này giống nhau về cấu tạo hóa học và vị trí không gian nên thuộc loại proton tương đương về độ dịch chuyển hóa học vì thế chúng có cùng độ dịch chuyển hóa học. N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 Quan sát trên phổ giãn rộng (phụ lục 8) ta thấy tín hiệu singlet, cường độ tương đối là 2, độ dịch chuyển δ=4,63 ppm được quy kết cho proton H3. Tín hiệu singlet, cường độ là 1, độ dịch chuyển hóa học δ =6,96 ppm được quy kết cho proton H1, đây là độ dịch chuyển đặc trưng cho proton trong dị vòng pyrimidine. Trong vùng 8,8 ppm đến 9,0 ppm xuất hiện hai tín hiệu có cường độ tương đối bằng 1 đều ở dạng singlet. Hai tín hiệu này ứng với các proton không tương tác với các proton ở cạnh chúng. Như vậy đây phải là các tín hiệu thuộc về H4 và H5. H4 nằm gần dị tố nitơ, chịu ảnh hưởng của hiệu ứng –I của nitơ nên mật độ electron giảm do đó tín hiệu của H4 dịch chuyển về trường yếu hơn so với tín hiệu của H5. Từ đó, ta có thể quy kết pic singlet cường độ là 1 tại độ dịch chuyển hóa học δ=8,89 ppm cho proton H4; pic singlet có cường độ tương đối là 1, độ dịch chuyển hóa học 8,86 ppm cho proton H5. Trong vùng 7,8 ppm đến 8,2 ppm, xuất hiện hiện hai pic dạng doublet cường độ là 1 có hằng số tương tác spin-spin lần lượt là 3J=8,0 Hz và 3J=8,5 Hz ứng proton có sự ghép spin-spin với proton khác ở vị trí ortho. Vì vậy, hai tín hiệu đó thuộc về hai proton H6, H9. Do H9 gần dị tố nitơ, chịu ảnh hưởng của hiệu ứng –I nhiều nên tín hiệu sẽ dịch chuyển về vùng trường yếu. Ta có thể quy kết pic doublet tại δ = 8,16 ppm có 3J=8,0 cho H9 và pic doulet tại δ=8,08 ppm có hằng số tách 3J=8,5 cho H6. Tín hiệu của proton H8 trên vòng quinoline thường xuất hiện ở trường yếu hơn hơn so với tín hiệu của proton H7 [16]. Do đó, tín hiệu ở vùng δ=7,78 có sự tương tác spin-spin với hằng số ghép spin-spin 3J1=8,0 Hz, 3J2=7,5 Hz tạo thành dạng doublet-doublet quy kết cho proton H7 (tương tác đồng thời với H6 và H8 ). Tín hệu ở vùng δ=7,98 ppm có sự tương tác spin-spin với hằng số ghép spin-spin 3J1=8,5Hz, 3J2=8,5Hz tạo dạng doublet-doublet được quy kết cho proton H8 (tương tác đồng thời H7 và H9).  Hợp chất N6 (X: -Cl) Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất N6 Trên phổ 1H-NMR của N6 (hình 3.6 và phụ lục 9) thu được 8 tín hiệu ứng với 8 loại proton trên công thức dự kiến với cường độ tương đối là 6:2:1:1:1:1:1:1. Tương tự như phổ của N5, pic singlet có cường độ tương đối bằng 6, độ dịch chuyển hóa học δ=2,29 ppm được quy kết cho các proton H2,2’, pic singlet có cường độ bằng 2 với độ dịch chuyển hóa học δ=4,63 ppm được quy kết cho proton H3, pic singlet có cường độ tương đối là 1 với độ dịch chuyển hóa học δ=6,97 ppm được quy kết cho proton H1. Hai pic singlet có cường độ tương đối là 1 trong vùng 8,8 ppm đến 8,9 ppm được quy kết cho proton H4 và H5. Trong đó, H4 gần dị tố nitơ bị ảnh hưởng hiệu ứng –I nhiều hơn H5 nên dịch chuyển về trường yếu hơn vì thế ta quy kết pic singlet có cường độ là 1 với độ dịch chuyển δ=8,92 ppm cho H4 và pic singlet có cường độ tương đối là 1 với độ dịch chuyển δ=8,8 ppm được quy kết cho proton H5. N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 Cl Trong vùng 8,0 ppm đến 8,3 ppm ta thấy có 3 tín hiệu với cường độ tương đối 1:1:1 thuộc về 3 proton trên vòng quinoline. Xét tại độ dịch chuyển δ=8,3 ppm, xuất hiện pic doublet với 3J=2,5 Hz (hai proton tương tác spin-spin ở vị trí meta) được quy kết cho proton H6. Xét tại độ dịch chuyển δ=8,1 ppm xuất hiện tín hiệu doublet với hằng số tách 3J=9,0 Hz (hai proton tương tác spin-spin ở vị trí ortho) được quy kết cho proton H9. Xét tại độ dịch chuyển δ=7,9 ppm xuất hiện tín hiệu doublet- doublet với hằng số tách 3J1=8,5 Hz, 4J2=2,5 Hz (ứng với proton có sự tương tác spin-spin đồng thời với một proton ở vị trí ortho và một proton ở vị trí meta) được quy kết cho proton H8.  Hơp chất N7 (X:-CH3) Hình 3.8. Phổ 1H-NMR của hợp chất N7 Trên phổ 1H-NMR của hợp chất N7 (phụ lục 11) ta quan sát thấy có 9 tín hiệu proton theo công thức dự kiến (9 loại proton) với cường độ tương đối là 6:3:2:1: 1: 1: 1: 1: 1. N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 CH3 10 Trên phổ ta vẫn quan sát thấy những tín hiệu tương tự với phổ của hợp chất N5, N6. Về phía trường mạnh vẫn thấy xuất hiện pic singlet có cường độ tương đối là 6 với độ dịch chuyển δ=2,28 ppm được quy kết cho các proton H2,2’, pic singlet có cường độ tương đối là 2 với độ dịch chuyển δ=4,62 ppm được quy kết cho proton H3. Tại độ dịch chuyển δ=6,96 ppm xuất hiện tín hiệu singlet có cường độ tương đối là 1 được quy kết cho proton H1 (proton thuộc vòng pyrimidine). Trong vùng 2,4 ppm đến 3,8 ppm ta thấy xuất hiện pic singlet có cường độ tương đối là 3, độ dịch chuyển δ=2,53 ppm được quy kết cho proton H10 (proton nhóm metyl nối với vòng thơm). Ở vùng trường yếu (8,8 ppm đến 9,0 ppm) xuất hiện hai tín hiệu singlet được quy kết cho hai proton H4 và H5. Trong đó, tín hiệu singlet xuất hiện tại độ dịch chuyển δ=8,88 ppm có cường độ tương đối là 1 được quy kết cho H4 (chịu ảnh hưởng của hiệu ứng –I từ dị tố nitơ nhiều hơn H5); tín hiệu singlet có cường độ tương đối là 1 còn lại, tại độ dịch chuyển δ=8,75 ppm được quy kết cho H5. Vòng quinoline cho 3 tín hiệu đều có cường độ tương đối là 1. Trong đó, pic doublet-doublet (3J1=8,5 Hz và 4J2=2,0 Hz) có độ dịch chuyển hóa học δ =7,8 ppm ứng với proton có sự tương tác spin-spin đồng thời với một proton ở vị trí ortho và một proton ở vị trí meta với nó. Vì thế ta quy kết pic dạng doublet-doublet có độ dịch chuyển hóa học δ=7,8 ppm cho H8. Pic tại độ dịch chuyển δ=7,98 ppm ở dạng doublet (với 3J=8,5 Hz) ứng với sự tương tác spin-spin giữa hai proton ở vị trí ortho được quy kết cho H9. Pic có hình dạng singlet tại độ dịch chuyển δ=7,91 ppm được quy kết cho proton H6. Lẽ ra, H6 phải có dạng doublet do tương tác spin-spin với H8 ở vị trí meta với nó nhưng trong trường hợp này tín hiệu thu ở dạng singlet có thể do máy không ghi nhận sự tách tín hiệu. Kết quả quy kết phổ 1H-NMR của các hợp chất thiadiazepine N5, N6, N7 được tóm tắt ở bảng 3.2. Bảng 3.1. Pic hấp thụ tiêu biểu trên phổ hồng ngoại của các hợp chất Liên kết Chất S-H N-H C=O C=Cthơm C=N N1 2548 cm-1 1628 cm-1 1570 cm-1 N3 3277 cm-1 3161 cm-1 1689 cm -1 1614 cm -1 1585 cm-1 N4 2773 cm-1 3238 cm-1 3120 cm-1 1614 cm-1 1585 cm-1 N5, N6, N7 1620 cm-1 1589 cm-1 Bảng 3.2 Các tín hiệu trên phổ 1H-NMR của các hợp chất tổng hợp N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 X 10 X=Cl, H, CH3 Proton Tín hiệu (δ, ppm và J,Hz) Chất N4 Ba dẫn xuất dị vòng thiadiazepine -H -Cl -CH3 1 6,99 (s) 6,96 (s) 6,96 (s) 6,96 (s) 2,2’ 2,35 (s) 2,28 (s) 2,29 (s) 2,28 (s) 3 4,44 (s) 4,63 (s) 4,63 (s) 4,62 (s) 4 5,60 (s) 8,89 (s) 8,89 (s) 8,88 (s) 5 13,47 (s) 8,86 (s) 8,80 (s) 8,75 (s) 6 -- 8,08 (d) 3J=8,5 8,31 (d) 3J=2,5 7,9 (s) 7 -- 7,78 (d-d) 3J1=8Hz, 3J2=7,5 -- -- 8 -- 7,98 (d-d) 3J1=8,5, 3J2=8,5; 7,9 (d-d) 3J1=8,5; 4J2=2,5 7,81 (d-d) 3J1=8,5 ; 4J2=2 9 -- 8,15 (d) 3J=8,5 8,1 (d) 3J=9 7,98 (d) 3J=8,5 10 -- -- -- 2,53 (s) N N CH3 CH3 SCH2 N NN SH NH2 2 2' 3 4 1 5 III.4.4. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học Hoạt tính sinh học bước đầu được khảo sát với hai loại vi khuẩn Escherichia coli và Bacillus subtilis. Các chất N5, N6, N7 được lấy cùng nồng độ (1%). Kết quả thu được được trình bày ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học Nồng độ 1% Đường kính kháng khuẩn (cm) Escherichia coli Bacillus subtilis N5 1,1 1,3 N6 1,4 0,8 N7 0,7 1,1 Kết quả ở bảng 3.3 cho thấy: ba dẫn xuất N5, N6, N7 đều thể hiện hoạt tính kháng hai loại vi khuẩn thử nghiệm, trong đó cả ba dẫn xuất đều kháng Bacillus subtilis tốt hơn Escherichia coli. CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Qua đề tài: “TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HÓA 4-AMINO-5-{[(4,6- DIMETHYLPYRIMIDIN-2-YL)SULFANYL]METHYL}-1,2,4-TRIAZOLE-3- THIOL” 1. Chúng tôi đã tổng hợp được hợp chất 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin- 2-yl)sulfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol (N4)  Tiếp tục chuyển hóa N4 với các dẫn xuất 2-chloroquinoline-3-carbandehyde đã tạo thành ba dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine: • 3-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-[1,2,4]- triazolo[3’,4’:2,3][1,3,4]thiadiazepino[7,6-b]quinoline. (N5) • 9-chloro-3-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-[1,2,4]- triazolo[3’,4’:2,3][1,3,4]thiadiazepino[7,6-b]quinoline. (N6) • 3-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-9-methyl-[1,2,4]- triazolo[3’,4’:2,3][1,3,4]thiadiazepino[7,6-b]quinoline. (N7)  Trong đó ba dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine chưa tìm thấy trong các tài liệu tham khảo. Ngoài ra, chúng tôi đã tổng hợp được hai hợp chất trung gian: 4,6- dimethylpyrimidin-2-thiol (N1), 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2- yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) 2. Các chất N4, N5, N6, N7 đều đã được xác định các tính chất vật lý (nhiệt độ nóng chảy, trạng thái, màu sắc, dung môi kết tinh,...) và phân tích cấu trúc phân tử bằng các phương pháp phổ IR, 1H-NMR. Từ đó cho phép chúng tôi kết luận đã tổng hợp thành công bốn chất N4, N5, N6, N7. 3. Kết quả thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của ba dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine cho thấy các hợp này đều có khả năng kháng Escherichia coli và Bacillus subtilis. Như vậy, chúng tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra. Đề xuất: nghiên cứu cải thiện quy trình thực hiện phản ứng đóng vòng 1,2,4- triazole cũng như vòng 1,3,4-thiadiazepine để thu được hiệu suất cao hơn. Tiến hành khảo sát hoạt tính sinh học ba chất tổng hợp được với một số loại vị khuẩn và nấm khác. CHƯƠNG V. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Abdel-Rahman Farghaly, Erik De Clercq, and Hussein El-Kashef (2006), “Synthesis and antiviral activity of novel [1,2,4]triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazoles, [1,2,4]triazolo[3,4-b] [1,3,4]thiadiazines and [1,2,4]triazolo[3,4-b][1,3,4] thiadiazepines”, ARKIVOC, pp.137-151 [2] Afaf H. El-masry, H. H. Fahmy and S. H. Ali Abdelwahed (2000), “Synthesis and Antimicrobial Activity of Some New Benzimidazole Derivatives”, Molecules, vol 5, pp.1429–1438. [3] Alaa H Jawad, Jawad K Shneine, Ahmed Ahmed and Mustafa M Abdulrasool, “synthesis, characterization and evaluation of biological activity of some heterocyclic compounds containing 1,2,4- triazole ring”, international journal of research in pharmacy and chemistry, IJRPC 2012, 2(4),page 1121. [4] Ashraf A. Aly, Alan B. Brown, Talaatt I. El-Emary, Ashraf M. Mohamed Ewas and Mohamed Ramadan (2009), “Hydrazinecarbothioamide group in the synthesis of heterocycles”, ARKIVOC, pp.150-197. [5] Asif Husain, Mohammad A. Naseer and Mohammad Sarafroz (2009), “Synthesis And Anticonvulsant Activity Of Some Novel Fused Heterocyclic 1,2,4- Triazolo-[3,4-B]-1,3,4-Thiadiazole Derivatives”, Acta Poloniae Pharmaceutica - Drug Research, Vol. 66, pp.135-140. [6] B P Nandeshwarappa, D B Aruna Kumar, H S Bhoiya Naik, V P Vaidaya, K M Mahadevan, “Microwave assisted one pot synthesis of 8-methyl-3,6,9-triphenyl-5,6- dihydro-9H-pyrazolo[3,4-e][1,2,4]triazole[3,4-b][1,3,4]thiadiazepine”, India Journal of Chemistry, Vol.44B, October 2005, pp 2155-2157. [7] Dushyant H.Purohit, “studies on medicinally interesting chemical entities”, department of chemistry saurashtra university rajkot - 360 005 India 2006, trang 98, 110. [8] Fisher Karl J., Felix Ray A.; Oliver, Robert M. ACS Symposium Series, 800, 9- 15 (2002). Chem. Abstr., 136, (13), 200148 (2002). [9] Himatkumar V Patel, P S Fernandes and Kavita A Vyas (1990), “A novel synthesis of a few substituted s-triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazoles and evaluation of their antibacterial activity”, Indian Journal of Chemistry, vol. 29B, pp.135-141. [10] K. Subrahmanya Bhat, Boja Poojary, D. Jagadeesh Prasad, Prashantha Naik, B. Shivarama Holla (2009), “Synthesis and antitumor activity studies of some new fused 1,2,4-triazole derivatives carrying 2,4-dichloro-5-fluorophenyl moiety”, European Journal of Medicinal Chemistry, vol 44, pp.5066–5070. [11] M. S. Masoud, M. Abd El Zaher Mostafa, R. H. Ahmed and N. H. Abd El Moneim (2003), “Structures and Chemical Equilibria of Some N-Heterocycles Containing Amide Linkages”, Molecules, vol 8, pp.430-438. [12] M.Kidwai, P. Sapra, P.Misra, R.K.Saxena, M.Singh (2001), “ Microwave assisted soild support synthesis of novel 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine as potent antimicrobial agent”, Biooraganic & Medicinal Chemistry, vol 9, trang 217- 220. [13] Monika Gupta, Satya Paul, Rajive Gupta (2009), “ Microwave-assisted one-pot synthesis of antifungal active 1-substituted-3-7-dialkyl/aryl-4H-pyrazolo[4,5-f]- [1,2,4]triazolo[3,4-b]thiadiazepines using soild support”, Indian Journal of chemistry, Vol.48B, March, pp 460-466. [14] Natalya N. Volkova, Evgeniy V. Tarasov, Mikhail I. Kodess, Wim Dehaen and Vasiliy A. Bakulev (2002), “Ring opening in de [1,2,3]triazolo- [1,3,6]thiadiazepine and –[3,1,5]benzothiadiazepine in reactions with butyllithium”, Mendeleevcoomun, pp. 131. [15] Neslihan Demirbas, Ahmet Demirbas, Sengül Alpay Karaoglu and Elif Çelik (2005), “Synthesis and antimicrobial activities ofsome new [1,2,4]triazolo[3,4- b][1,3,4]thiadiazolesand [1,2,4]triazolo[3,4-b] [1,3,4]thiadiazines”, Arkivoc (I), 75- 91, page 15. [16] Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục, tr. 221-227. [17] Nguyễn Minh Thảo (2001), Hóa học các hợp chất dị vòng, NXB Giáo dục, tr. 158-172. [18] Nguyễn Tiến Công, Đỗ Văn Huê, Võ Thị Hồng Thơm, Đặng Hà Xuyên, “Synthesis and structure of some N-substituted hydrazides of (4,6- dimethylpyrimidin-2-ylsulfanyl)acetohydrazide with aromatic ketones or aromatic heterocyclic ketones”, Tạp chí khoa học trường ĐHSP Tp HCM, T.27(61), trang 94-99. [19] Nguyễn Tiến Công, Lê Thanh Sơn, Nguyễn Đình Triệu, Lê Thị Hồng Nhung, Bùi Thị Thùy Linh (2011), “Tổng hợp và chuyển hóa 4-amino-5-[(4,6-đimetyl pyrimidin-2-ylthio)metyl]-1,2,4-triazole-3-thiol”, Tạp chí Hóa học, T.49 (2ABC), tr. 66-71. [20] Nguyễn Tiến Công, Lê Thị Thu Hương, Trần Thị Hạnh, “tổng hợp một số N- aryl/hetaryl 2-{4-amino-5[(4,6-dimethylpyrimidine-2-yl-thiol)methyl]-4H-1,2,4- triazole-3-ylthiol}acetamid”, khóa luận tốt nghiệp, trường ĐH Sư Phạm TPHCM, trang 18,22,31. [21] Nguyễn Tiến Công, Mai Anh Hùng (2007), “Tổng hợp một số dẫn xuất của dị vòng pirazole và 1,2,4-triazole từ meta-crezol và para-crezol”, Tạp chí khoa học ĐH Sư phạm TP. Hồ Chí Minh, No. 10(44), tr. 52-61. [22] Nguyễn Tiến Công, Ngô Đại Quang, Trần Quốc Sơn (2007), “Nghiên cứu cấu trúc của các aryloxiaxetohyđrazit N-thế”, Tạp chí Hóa học và ứng dụng, No.5(65), tr. 46-49 [23] Nguyễn Tiến Công, Trương Ngọc Thạch, “tổng hợp một số hợp chất 4-aryl-5- etoxicacbonyl-6-metyl-3,4-dihdropyrimidin-2(1H)-on/thion”, luận văn tốt nghiệp, trương ĐH Sư Phạm TPHCM, trang 17,18. [24] Nguyễn Tiến Công, Vũ Thị Hải Yến, “tổng hợp một số dẫn xuất của 4-amino- 5-(p-tolyloxymethyl)-1,2,4-triazole-3-thiol”, khóa luận tốt nghiệp, trường ĐH Sư Phạm TPHCM, trang 3. [25] PGS.TS Đỗ Đình Rãng, PGS.TS Đặng Đình Bạch, TS Nguyễn Thị Thanh Phong, “ Hóa học hữu cơ 2”, nhà xuất bản, tập 2, trang 216. [26] PGS.TS Thái Doãn Tĩnh, “cơ chế và phản ứng hóa học hữu cơ”, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, tập 2-trang 125. [27] Phạm Quốc Toản (2004), Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. [28] Priyanka P. Gadhave, Nachiket S. Dighe, Shashikant R. Pattan, Pravin Deotarse, Deepak S. Musmade and R. V. Shete (2010), “Current biological and synthetic profile of Triazoles: A review”, Annals of Biological Research, 1(1):82-89 [29] Raafat M. Shaker, Ashraf A. Aly (2006), “Recent Trends in the Chemistry of 4-Amino-1,2,4-triazole-3-thiones”, Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, vol 181, Issue 11, pp.2577 – 2613. [30] Raul Martos Calvente, Victor. A. de la Pena O’Shea, Fose M. Campos Martin and Jose L. G. Fierro (2003), “The Usefulness of Density Functional Theory To Describe theTautomeric Equilibrium of 4,6-Dimethyl-2-mercapto pyrimidine in Solution”, Journal of Physical Chemistry A, vol 107, pp.7490-7495. [31] Raul Martos Calvente, Victor. A. de la Pena O’Shea, Fose M. Campos Martin and Jose L. G. Fierro (2003), “The Usefulness of Density Functional Theory To Describe theTautomeric Equilibrium of 4,6-Dimethyl-2-mercapto pyrimidine in Solution”, Journal of Physical Chemistry A, vol 107, pp.7490-7495. [32] S. Stoyanov, I. Petkov, L. Antonov, T. S. Stoyanova, P. Karagiannidis and P. Aslanidis (199j0), “Thione–thiol tautomerism and stability of 2- and 4- mercaptopyridines and 2-mercaptopyrimidines”, Canadian Journal of Chemistry, vol 68, pp.1482-1489. [33] Shridhar. A. H, J. Keshavayya and Joy Hoskeri. H,” Synthesis, characterization and pharmacological studies of novel bis 1,3,4-oxadiazole and 1, 2,4-triazole derivatives”, Pelagia Research Library, Der Chemica Sinica, 2011, 2 (4):106-114. [34] T. Karabasanagoudaa, Airody Vasudeva Adhikarib, N. Suchetha Shetty (2007), “Synthesis and antimicrobial activities of some novel 1,2,4-triazolo [3,4-b]-1,3,4- thiadiazoles and 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazines carrying thioalkyl and sulphonyl phenoxy moieties”, European Journal of Medicinal Chemistry, vol 42, pp. 521–529 [35] Trần Quốc Sơn, Phạm Quốc Toản (2005), “Tổng hợp và nghiên cứu một số N- aryliđen(4,6-đimetylpirimiđin-2-ylsunfanyl)axetohiđrazit”, Tạp chí hóa học, tr. 27- 31. [36] Zou Kai-Huang, Zhang Li-Xue, Zhang An-jiang, Lei Xing-xiang, Huang Hui- Hua, and Zang Zi-yi (2005), “Preparation and Crytal Structure of 3-(2- hydroxyphenyl)-6-(4-nitrophenyl)-7H-1,2,4-triazolo[3,4-b][1,2,4]-thiadiazine”, Chemical. Chinese Universities, vol 21, pp.69-72. N NH H3C CH3 S N N H3C CH3 SH Phụ lục 1: Phổ IR hợp chất 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N1) Phụ lục 2: Phổ IR hợp chất 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) N N H3C CH3 SCH2CONHNH2 Phụ lục 3: Phổ IR hợp chất 4-amino-5-{[(4,6-dimethyprymidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol (N4) N N CH3 CH3 SCH2 N NN SH NH2 N N CH3 CH3 SCH2 N NHN S NH2 N N CH3 CH3 SCH2 N NN SH NH2 2 2' 3 4 1 5 Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR của 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-4H-1,2,4-triazole-3- thi l (N ) N N CH3 CH3 SCH2 N NHN S NH2 N N CH3 CH3 SCH2 N NN SH NH2 2 2' 3 4 1 5 Phụ lục 5: Phổ 1H-NMR giãn rộng của 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-4H-1,2,4-triazole- 3-thiol (N4) N N SCH2 CH3H3C N NN N S N X X=Cl, H, CH3 Hình 6: Phổ IR ba dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine N5, N6, N7 N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 Phụ lục 7: Phổ 1H-NMR dẫn xuất dị vòng thiadizepine N5 Phụ lục 8: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N5 N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 Cl Phụ lục 9: Phổ 1H-NMR dẫn xuất dị vòng thiadizepine N6 N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 Cl Phụ lục: 10: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N6 N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 CH3 10 Phụ lục 11: Phổ 1H-NMR dẫn xuất dị vòng thiadizepine N7 N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 CH3 10 Phụ lục 12: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N7 N N SCH2 CH3H3C N NN N S N 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 CH3 10 Phụ lục 13: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N7