Khóa luận tốt nghiệp Hóa hữu cơ: Tổng hợp và chuyển hoá 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ

ĐỀ TÀI

TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HOÁ 4-AMINO-5-{[(4,6-DIMETHYLPYRIMIDIN-2- YL)SULFANYL]METHYL} -1,2,4-TRIAZOLE-3-THIOL

Người hướng dẫn khoa học:Th.S LÊ THỊ THU HƯƠNG

TS. NGUYỄN TIẾN CÔNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THỤC OANH

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 5 NĂM 2013

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 5

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ......................................................................................... 7

I.1. Pyrimidine ............................................................................................................ 7

I.1.1. Cấu tạo ........................................................................................................... 7

I.1.2. Một số phương pháp tổng hợp dị vòng pyrimidine ....................................... 8

I.1.3. Các dẫn xuất sulfanyl của pyrimidine ......................................................... 10

I.1.4. Tính chất hóa học ......................................................................................... 11

I.1.5. Hoạt tính sinh học của vòng pyrimidine ...................................................... 13

I.2. Giới thiệu về 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione và dẫn xuất ....................... 15

I.2.1. Đặc điểm cấu tạo.......................................................................................... 15

I.2.2. Một số phương pháp tổng hợp 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione......... 16

I.2.3. Một số hoạt tính sinh học của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione .......... 19

I.3. Một số phản ứng chuyển hoá của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione .......... 21

I.3.1. Phản ứng ở nhóm -SH.................................................................................. 21

I.3.2. Phản ứng ở nhóm -NH2 ............................................................................... 22

I.3.3. Phản ứng đồng thời ở hai nhóm –NH2 và -SH ............................................ 23

CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 32

II.1. Sơ đồ thực nghiệm ............................................................................................ 32

II.2. Tổng hợp 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N1) ...................................... 32

II.3. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) ........ 33

II.3.1. Tổng hợp ethyl [(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetate (N2) ......... 33

II.3.2. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) . 35

II.4. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-1,2,4-

triazole-3-thiol (N4) .................................................................................................. 35

II.4.1. Tổng hợp kali thiosermicarbazate (N4’) ..................................................... 36

II.4.2. Tổng hợp 4-amino-5{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-

1,2,4-triazole-3-thiol (N4) ..................................................................................... 36

II.5. Tổng hợp các dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine (N5, N6, N7) .................... 37

II.5.1. Tổng hợp N5 (X:-H) ................................................................................... 37

II.5.2. Tổng hợp N6 (X:-Cl) .................................................................................. 38

II.5.3. Tổng hợp N7 (X:-CH3) ............................................................................... 39

II.6. Xác định tính chất ............................................................................................. 41

II.6.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy ...................................................................... 41

II.6.2. Phổ hồng ngoại (IR) ................................................................................... 41 II.6.3. Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) ........................................................ 41

II.6.4. Hoạt tính kháng khuẩn ............................................................................... 41

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 43

III.1. Tổng hợp 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N1) ..................................... 43

III.1.1. Cơ chế phản ứng ....................................................................................... 43

III.1.2. Phân tích phổ hồng ngoại .......................................................................... 44

III.2. Tổng hợp Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-

y)lsulfanyl]acetohydrazide (N3) ............................................................................... 44

III.2.1. Tổng hợp ethyl 2-(4,6-dimethylpyrimidin-2-ylsulfanyl)acetate (N2) ....... 44

III.2.2. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3) 46

III.3. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-

1,2,4-triazole-3-thiol/thione (N4) .............................................................................. 48

III.3.1. Tổng hợp kali thiosemicarbazate (N4’) ..................................................... 48

III.3.2. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-

1,2,4-triazole-3-thiol/thione (N4) .......................................................................... 48

III.4. Tổng hợp các hợp chất chứa dị vòng thiadiazepine N5, N6. N7 ...................... 52

III.4.1. Cơ chế phản ứng ....................................................................................... 52

III.4.2. Phân tích phổ hồng ngoại .......................................................................... 54 III.4.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ H1-NMR ..................................................... 55

III.4.4. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học .......................................................... 61

CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................. 62

CHƯƠNG V. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 64

DANH MỤC CÁC BẢNG



Bảng 1.1 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của hợp chất (25) ................. 20

Bảng 1.2 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của hợp chất

(26) ................................................................................................................................ 21

Bảng 1.3 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của hợp chất 3a-e, 4a-e ......... 27

Bảng 1.4 Kết quả khảo sát khả năng kháng nấm của hợp chất 3a-e, 4a-e ............ 28

Bảng 1.5 Kết quả khảo sát khả năng kháng nấm của các hợp chất tổng hợp ....... 29

Bảng 1.6 Khả năng kháng nấm của chất chất chuẩn (fluconazole) ........................ 29

Bảng 2.1: Tính chất vật lý các hợp chất trong quy trình thực nghiệm .................. 41

Bảng 3.1. Pic hấp thụ tiêu biểu trên phổ hồng ngoại của các hợp chất ................ 60 Bảng 3.2 Các tín hiệu trên phổ 1H-NMR của các hợp chất tổng hợp ................... 60

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học ......................................................... 61

DANH MỤC HÌNH VẼ



Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của hợp chất N1 ............................................................... 44

Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của hợp chất N3 ............................................................... 47

Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của hợp chất N4 ............................................................... 50 Hình 3.4: Phổ 1H-NMR của hợp chất N4 .................................................................. 51

Hình 3.5. Phổ IR của hợp chất N5, N6, N7 ............................................................... 54 Hình 3.6 Phổ 1H-NMR của hợp chất N5 ................................................................... 55 Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất N6 .................................................................. 57 Hình 3.8. Phổ 1H-NMR của hợp chất N7 .................................................................. 58

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ nói chung, từ lâu các hợp chất dị

vòng đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, mang

lại nhiều lợi ích cho con người. Nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố

chứng tỏ sự quan tâm của các nhà khoa học đối với hợp chất dị vòng. Nhờ đó mà

các hợp chất dị vòng ngày càng hiện diện nhiều hơn trong các lĩnh vực của đời

sống, góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống không ngừng tốt đẹp hơn.

Các dẫn xuất chứa dị vòng pyrimidine là những hợp chất quan trọng giữ vai trò

trong quá trình chuyển hóa sinh học trong cơ thể người. Bên cạnh đó, dị vòng

pyrimidine còn thể hiện khả năng kháng nấm, vi khuẩn, điều trị ung thư, hạ sốt…

Các dẫn xuất của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione thể hiện nhiều đặc tính

sinh học với phổ rộng, kháng được nhiều loại nấm, vi khuẩn; có khả năng chống

viêm, kích thích sinh trưởng….

Các dẫn xuất chứa dị vòng 1,3,4-thiadiazepine đã thể hiện tiềm năng to lớn đối

ngành y học với nhiều đặc tính sinh học quý báu, 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, kháng u, chống loạn nhịp tim, chống trầm

cảm, an thần ….

Vì những đặc tính sinh học quý báu kể trên chúng tôi chọn đề tài “Tổng hợp và

chuyển hóa 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2-yl)sunfanyl]methyl}-1,2,4-

triazole-3-thiol”

Mục tiêu đề tài:

1. Tiến hành tổng hợp hợp chất 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2-

yl)sunfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol.

2. Chuyển hóa 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2-

yl)sunfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol với các dẫn xuất 2-chloroquinoline-3-

carbandehyde để tạo thành các dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine.

3. Xác định tính chất vật lý và phân tích cấu trúc phân tử bằng các phương

pháp phổ IR, 1H-NMR của các hợp chất đã tổng hợp.

4. Thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất chứa dị vòng thiadiazepine

đã tổng hợp được.

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

I.1. Pyrimidine

I.1.1. Cấu tạo

Khi thay thế hai nhóm CH ở vị trí số 1 và số 3 trong phân tử benzene bằng các

nguyên tử N ta được dị vòng pyrimidin:

Pyrimidine đơn giản nhất có công thức phân tử: C4H4N2 và có công thức cấu

4

3

5

NN

N

6

2

NN

N 1

tạo:

Pyrimidine là một trong ba đồng phân diazine-piridazine, pyrimidine và

pirazine. Pyrimidine than gia vào các hợp chất giữ vai trò quan trọng trong quá trình

chuyển hóa sinh học. Nó cũng là bộ khung của phân tử uracil, thymine và cytosine.

Những phân tử này nằm trong thành phần các nucleotide và acid nucleic.

Tính đối xứng phân tử, độ dài và góc của các liên kết, mật độ electron trên mỗi

nguyên tử trong dị vòng pyrimidine thay đổi nhiều so với vòng benzene. Tuy nhiên,

trong dị vòng pyrimidine vẫn có trục đối xứng qua hai nguyên tử C số 2 và số 5

(trục đối xứng 2,5). Phân tử 4,6-dimethylpyrimidine cũng vẫn chứa trục đối xứng

2,5. Phân tử pyrimidine có chứa hệ thống 6 electron π trong vòng, nhưng được phân

bố không đều trên các đỉnh, các giá trị về độ dài các liên kết C-C và C-N, góc hóa

3

4

N

1,36Ao N

1,33Ao

2

5

1,38Ao

1,34Ao

1,41Ao

6

N 1

trị và mật độ electron trên các nguyên tử C và N như sau [23]:

N 1,35Ao Độ dài các liên kết

-0,095

+0,054

123,1o

115o

N

N

118,6o

129,7o

+0,075

+0,007

N

N 115o

-0,095

+0,054

123,1o

Trục đối xứng 2,5

Góc liên kết Mật độ electron

Trên phổ tử ngoại của vòng pyrimidine có hai cực đại hấp thụ tại các bước sóng

243 và 298nm [35]. Trên phổ hồng ngoại, pic đặc trưng cho vòng pyrimidine thường xuất hiện ở 1570, 1467, 1402cm-1. Trong khi đó, trên phổ cộng hưởng từ hạt

156,4

8,6

N

N

158,0

121,4

9,2

7,1

N

N

156,4

8,6

nhân giá trị độ chuyển dịch hóa học (δ, ppm) của các proton và carbon như sau [16]:

Độ chuyển dịch hóa học của Độ chuyển dịch hóa học

các nguyên tử cacbon của các proton

Về mặt cấu trúc, pyrimidine giống pyridine nên có nhiều tính chất giống

pyridine nhưng do sự hiện diện của hai dị tố âm điện nên phân tử có tính phân cực

hơn pyridine. Chẳng hạn, pyrimidine có momen lưỡng cực là 2.42D (so với momen

6

6

5

5

1

N

N

N

N

N 1

4

2

2

4

N

N

N

N 3

N 3

lưỡng cực của pyridine là 2,2D) có cấu trúc cộng hưởng như sau:

Từ các công thức cộng hưởng trên, chúng ta thấy rằng sự thế electrophile xảy ra

ở vị trí số 5 do vị trí số 5 có mật độ e cao.

I.1.2. Một số phương pháp tổng hợp dị vòng pyrimidine

Phương pháp được ứng dụng thông thường và phổ biến trong quá trình tổng

hợp vòng pyrimidine là cho nóng chảy hỗn hợp của hai cấu phần sau: một hợp phần

chứa bộ khung ba nguyên tử carbon, thường là hợp chất 1,3-dicarbonyl như -

dialdehyde, -keto ester, -keto nitrile hay ester của acid malonic…. Hợp phần thứ 𝛽

hai là các hợp chất kiểu diamine (chứa nhóm –N-C-N ) như urea, thiourea, amidine 𝛽 𝛽

hay guanidine [17]

O

COOH

OH

H

NH

CH2

H2SO4 d -H2O,-CO2

CHOH

O

O

NH2-CO-NH2 H2SO4, 900C, -H2O

N H

COOH

O 55%

acid malic

uracil

acid f romyl acetic

Cl

N

N

H2/Pd-C

POCl3 C2H5N(CH3)2

MgO

N

N

Cl

Cl

O

COOEt

H2N

N

-2EtOH

NH

POCl3

H2C

O

C

+

H2N

N

Cl

Cl

COOEt

O

O

N H

N

3H2/Pd-C

N

OH

COOEt

HN

N

-H2O,-C2H5OH

H2C

+

C

CH3

C

N

H2N

CH3

H3C

O

H3C

etylacetoacetate

Tổng hợp vòng pyrimidine theo phương pháp này bao gồm hai giai đoạn: cộng hợp

nucleophile và tách nước (hay ancol). Trong đa số các trường hợp, sự liên tục giữa

hai giai đoạn không được xác định một cách chính xác. Riêng trường hợp sự tương

tác của dialdehyde với urea là ngoại lệ: ở đây có thể tách ra được chất trung gian tạo

thành do kết quả của một phản ứng ngưng tụ [17].

H

O

C6H5

N

H2N

N

+

O

C6H5

600C -H2O

C6H5 O 1200C H2O

H2N

O

O

H2N

H

O

H

N H

Gần đây, dựa trên phương pháp này người ta đề nghị một cách tổng hợp

pyrimidine không chứa nhóm thế rất đơn giản và thuận tiện theo sơ đồ dưới đây

H

NH2

N

O

+

H

O

60%

piperidinaxetat t0C

NH2

N

[17].

Phương pháp thứ hai dùng tổng hợp vòng pyrimidine là sự tương tác của hợp

N

CH=CH-CH2(OC2H5)2 +

2NH2-CHO

HCOONH4/H2O 180-1900C, 2h

N

65%

chất β-dicarbonyl với formamide ở nhiệt độ cao[17]:

Theo phương pháp này cho phép nhận được vòng pyrimidine không chứa nhóm thế

ở vị trí 2. Nhưng cơ chế của phản ứng này hoàn toàn không rõ ràng.

I.1.3. Các dẫn xuất sulfanyl của pyrimidine

Dẫn xuất sulfanyl của vòng pyrimidine là một trong các dẫn xuất quan trọng do

khả năng tạo phức tốt với nhiều ion kim loại, có khá nhiều phương pháp để tổng

hợp dẫn xuất này. Hiện tượng tautomer hóa đối với các dẫn xuất sulfanyl cũng là

vấn đề được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Năm 1990, S. Stoyanov đã nghiên cứu

quá trình tautomer hóa của 2-sulfanylpyrimidine. Trong đó, tác giả đã nghiên cứu

tính chất phổ của các dạng tautomer. Đồng thời cũng nghiên cứu sự ảnh hưởng của

dung môi (ethanol, nước và dioxane), ảnh hưởng của nhiệt độ, quá trình cô cạn cũng

như bức xạ của ánh sáng mặt trời tới cân bằng tautomer [32]. Năm 2003, Raul

Martos đã nghiên cứu quá trình tautomer hóa của 2-sulfanyl-4,6-

dimethylpyrimidine nhờ lý thuyết lượng tử. Kết quả tính toán khá phù hợp với số

liệu mà các tác giả trước đó đưa ra [31]. Cũng trong năm 2003, M. S. Masoud đã

H3C

H3C

H3C

N

N

N

pKa 3,5

pKa 8,1

SH

SH

+

S

H

+

HCl

N

N

N

HCl

H3C

H3C

H3C

nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến quá trình ion hóa của phân tử [11]:

Trong số các phương pháp điều chế dẫn xuất sulfanyl của pyrimidine, phương

pháp tổng hợp đi từ thiourea với hợp phần 1,3-dicarbonyl có thuận lợi vì các

nguyên liệu ban đầu dễ kiếm, tương đối bền vững. Tuy nhiên, theo tài liệu mà các

tác giả đã nêu chúng tôi thấy về phương pháp có một số hạn chế đó là: thời gian

phản ứng khá lâu (tài liệu [27] thực hiện phản ứng trong 16 ngày), khi chuyển từ

muối chlorohydrate sang dạng tự do nếu dùng KOH (hoặc NaOH) rắn sẽ làm biến

chất sản phẩm do phản ứng tỏa nhiệt mạnh. Theo tài liệu [35], các tác giả Trần

Quốc Sơn và Phạm Quốc Toản đã cải tiến bằng cách sử dụng xúc tác Al2O3 và

dùng K2CO3 rắn để trung hòa HCl khi chuyển hóa từ dạng muối sang dạng tự do

nhằm làm giảm thời gian phản ứng và tăng hiệu suất. Vì vậy, đây là phương pháp

được chọn khi thực hiện tổng hợp 4,6-dimethypyrimidine-2-thiol trong quá trình

thực nghiệm.

I.1.4. Tính chất hóa học

Pyrimidine có tính base yếu do ảnh hưởng hút electron của của dị tố thứ hai

trong vòng.

N

N

+ HCl

N

N

.HCl

Trong dung dịch acid, dị vòng pyrimidine bị proton hóa.

Vòng pyrimidine tác dụng với tác nhân alkyl hóa để tạo muối base nitơ bậc bốn,

phản ứng phụ thuộc khá nhiều vào hiệu ứng electron của các nhóm thế của phân tử.

NH2

NH2

N

N

+

CH3I

(R=CH3, Cl)

C2H5OCH2CH2OH 1000C, 6h

R

N

R

N

I

CH3

I.1.4.1. Phản ứng oxi hóa

Dị vòng pyrimidine khá bền vững với tác dụng của các chất oxi hóa. Tuy nhiên,

dưới tác dụng của các chất oxi hóa mạnh nó có thể chuyển thành mono- hoặc di-N-

H3C

H3C

O

N

H3C

N

N

+

H2O2/CH3OH toC

N

CH3

N

N

CH3

CH3

O

O

oxide.

Phản ứng của N-oxide pyrimidine rất giống với các phản ứng của N-oxide

pyridine hay N-oxide quinoline.

I.1.4.2. Phản ứng thế electrophile (SE)

Trong phản ứng thế electrophile (SE), khả năng phản ứng của pyrimidine kém

hơn pyridine và nhất là so với benzene. Nguyên nhân do sự có mặt của hai nguyên tử N lai hóa sp2. Nhưng nếu trên vòng có gắn các nhóm hoạt hóa mạnh như hydroxy

O

O

OH

O2N

NH

NH

N

+

H2O

HNO3/CH3COOH 15-20oC

N

O

H3C

N

O

N

OH

H3C

H3C

H

H

hay amino thì lúc đó có thể thực hiện sự thế electrophile.

I.1.4.3. Phản ứng thế nucleophile (SN)

Phản ứng nucleophile có thể xảy ra ở các vị trí ortho hay para đối với dị tố nitơ

trong vòng. Nhưng các dữ kiện thực nghiệm cho thấy sự thế nucleophile các nguyên

tử halogen liên kết trực tiếp với vòng pyrimidine ở vị trí para dễ dàng hơn ở vị trí

Cl

NH2

(Sản phẩm thế

N

N

ở vị trí số 4)

NaNH2

N

là chủ yếu)

+ Cl

N

Cl

ortho.

Các nguyên tử halogen, nhóm methylsulfonyl gắn vào các vị trí 2 và 4 dễ dàng

Cl

OCH3

N

N

CH3OH

+

CH3ONa

20oC

N

N

Cl

Cl

được thay thế bởi các tác nhân nucleophile.

Hydro của nhóm methyl có trên vòng pyrimidine ở các vị trí 2 và 4 có tính acid

H3C

N

N

ZnCl2

C6H5CHO

CH=CH-C6H5

N

N

+ CH3

và nhóm này dễ ngưng tụ với các chất có nhóm carbonyl. H3C

I.1.5. Hoạt tính sinh học của vòng pyrimidine

Vòng pyrimidine có trong thành phần của nhiều hợp chất thiên nhiên, đặc biệt

N

H N

N

N

N

N

nó tham gia vào thành phần các hệ thống hai vòng loại purine và pteridine.[17]

N Prine

N Pteridine

Trong thiên nhiên cũng thường gặp các hợp chất chứa vòng pyrimidine không

ngưng tụ như axit orotic (vitamin B13), thiamine (vitamin B1), hay một vài chất

kháng sinh…

NH2

O

OH

N

S

HN

N

H3C

H3C

O

COOH

N

OH

COOH

N H

thiamine

acid orotic

HO

Đáng chú ý hơn, dẫn xuất của vòng pyrimidine tham gia vào thành phần các acid

O

O

NH2

H3C

NH

N

NH

O

O

O

N H

N H

N H

nucleic: uracil, thymine và cytosine.

Cytosine

Uracil

Thymine

Vòng pyrimidine còn có mặt trong hợp chất 5-bromouracil, một tác nhân hóa

học gây đột biến mạnh và được sử dụng trong lĩnh vực đột biến tế bào. Ví dụ, khi

thay thế một base nitơ nào đó trong acid nucleic mẫu thì gây ra sự thay đổi các tính

chất di truyền. Giá trị của những đột biến đó khó mà đánh giá hết được. Bên cạnh

đó, 5-florouracil được dùng làm chất chống ung thư mà không gây phản ứng phụ.

Ngoài ra, nó còn được dùng đồng thời với sự chiếu xạ các khối u trong cơ thể. Các

dẫn xuất 5-hidroximethyl-4-methyluracil (pentoxyl) và 4-methyluracil (metaxyl) có

tác dụng chống sốt mạnh. Ngoài ra, các thuốc gây ngủ có cấu tạo là dẫn xuất của dị

O

O

O

O

Br

F

HN

HN

HN

C6H5

C2H5

HN

O

O

C2H5

C2H5

HN

HN

O

O

N H

O

O

N H

vòng pyrimidine, chẳng hạn “Veronal”, “Liuminal”.[17]

5-florouracil

5-bromouracil

Luminal

Veronal

Đặc biệt, pyrimidine còn được dùng để tổng hợp nên nhiều loại dược phẩm,

nông dược…[23]

O

O

H3C

I

NH

NH

N

O

N

O

O

O

N3

OH

CH2OH

 Idoxuridine dùng làm thuốc chữa bệnh đau mắt, AZT dùng chữa bệnh AIDS

AZT

CH2OH idoxuridine

 Các sulfamethazine, dẫn xuất của pyridine, là sunfamid có đặc tính kháng

H3C

N

N

SO2NH

NH2

NHSO2

H2N

N

N

khuẩn mạnh, được dùng phổ biến trong điều trị nhiễm khuẩn.

sulfadimerazine

sulfadiazine

H3C

I.2. Giới thiệu về 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione và dẫn xuất

I.2.1. Đặc điểm cấu tạo

Hợp chất 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol (3) và 4-amino-1,2,4-triazole-3-thione (4) là

hai dẫn xuất của dị vòng 1,2,4-triazole. Chúng cũng là hai dạng hỗ biến và có thể chuyển

N

N

N

NH

SH

S

N

N

hóa lẫn nhau. [24]

(3)

(4)

H2N

H2N

Tác giả [9, 21] cũng đã chứng minh được sự hỗ biến xảy ra ở các dẫn xuất 4-amino-3-

NN

N

NH

Ar

Ar

SH

N

S

N

NH2

NH2

CH2 -

N

OCH2 -

N

OCH2 -

aryl-1,2,4-triazole-5-thione:

Ar =

CH3

CH3

NO2

Phổ hồng ngoại của 4-amino-3-[3,5-dimethyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-4-yl)]

methylen-1,2,4-triazole-5-thiol có vân hấp thụ đặc trưng cho liên kết N – H ( ở vùng 3350- 3450 cm-1) và C=S (ở 1180 cm-1). Đồng thời, trên phổ 1H-NMR cũng xuất hiện tín hiệu

rộng của proton trong nhóm SH tại 10,9-11,1 ppm. Điều này chứng tỏ sự tồn tại đồng thời

của hai dạng hỗ biến trên.

Trên phổ hồng ngoại của 4-amino-3-tolyloximethyl-1,2,4-triazole-5-thione, sự có mặt của các vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H ở 3152 và 3150 cm-1, các vân có cường độ khá mạnh ở vùng 1319-1290 cm-1 của nhóm C=S cùng với những vân hấp thụ cường độ yếu ở vùng tần số 2600-2500 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị

của nhóm –SH chứng tỏ có hai dạng hỗ biến cùng tồn tại.

I.2.2. Một số phương pháp tổng hợp 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione

I.2.2.1. Từ thiocarbohydrazide

Một số dẫn xuất 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione được tổng hợp bằng cách

đun hồi lưu hoặc đun nóng chảy acid carboxylic với thiocarbohydrazide (5) theo sơ

đồ sau [4]:

S

NN

H2N

NH2

RCOOH +

R

SH

N

N H

N H

NH2

(5)

R = H, CH3, CH3CH2CH2, CH3(CH2)2CH2, CF3, C6H5

Tương tự, 1-(6-methoxy-2-napthyl)-1-(5’-amino-s-triazole-3-yl)ethane-4’-thione

được điều chế bằng cách đun nóng chảy (5) với acid 2-(6-methoxy-2-napthyl)-

CH3

CH3

N

COOH

propanoic [4]

+ 5

N

N

H3COC

H3COC

H2N

SH

Cũng dùng phương pháp tương tự, các tác giả N.Demirbas, A.Demirbas,

S.A.Karaoglu và E.Celik dùng ester thay cho acid carboxylic. Đun hồi lưu ester với

(5) thì thu được 5-alkyl-4-amino-2-[4-amino-4H-3-oxo-1,2,4-triazole-3-yl]-2,4-

NN

COOEt

SH

N

NN

N

N

dihidro-3H-1,2,4-triazole-5-thione [15].

+ (5)

NH2

O

R

O

R

N

N

NH2

NH2

R = H, CH3, CH3CH2, C3H7,CH2C6H5, C6H5

I.2.2.2. Từ hydrazide của acid carboxylic

Phương pháp tổng hợp Hoggarth: đi từ chất đầu là hydrazide của acid

carboxylic, sau đó tác dụng với carbon disulfide trong EtOH/KOH để chuyển thành

dithiocarbazate. Từ dithiocarbazate có thể ngưng tụ vòng trực tiếp bằng cách cho

tác dụng với hydrazine hoặc gián tiếp tác dụng với CH3I rồi đóng vòng. Hydrazine

được sử dụng để đóng vòng 1,2,4-triazole do tính đơn giản, nguyên liệu dễ tìm, hiệu

suất cao nên phương pháp này được nhiều tác giả sử dụng. Phương pháp này được

NH

N

O

O

NH2NH2

H N

SK

NH2

R

S

CS2,KOH EtOH

R

R

N H

N H

S

NH2

NH2NH2

CHI3

O

H N

SCH3

R

CC66HH55,, HH44,,

44--FFCC66HH44,, 33--CCHH33OOCC66

22--CCHH33CC66HH44,, 33--CCllCC66 HH44,, HH44,,

N H 44--BBrrCC66HH44,, 44--CCllCC66 HH44,,

S 22--CCHH33CC66HH44,, 44--CC33 HH77CC66 HH44,,

44--CCHH33CC66HH44,, 44--CC66 HH55CC66 HH44,,

RR== CC66HH1111,, 22--CCHH33OOCC66 44--CC66HH55OOCCHH22CC66HH44,,

22--BBrrCC66HH44,, 22--CCllCC66 HH44,, 44--CC66HH55SSOO22CC66HH44

thực hiện theo sơ đồ sau [10,34,36]:

Adamantane-1-carbohydrazide (6) được ngưng tụ với carbon disulfide trong

ethanol và KOH cho ngay sản phẩm kali acylhydrazine dithioformate (7). Sau đó,

O

O

N

NH2-NH2

KS

NH

CS2, KOH EtOH

S

HN

NH-NH2

đóng vòng (7) với hydrazine hydrate (dư) cho hợp chất sản phẩm (8) [20].

(6)

(8)

S

(7)

H2N

N H

Đặc biệt, theo tài liệu [29], sau khi đun hồi lưu kali dithiocarbazate (9) với

hydrazine trong dung môi ethanol người ta thu được một hỗn hợp sản phẩm gồm 4-

O

O2N

O2N

NH

N

NH

N

H N

SK

O2N

amino-1,2,4-triazole-5-thione (10) và 1,3,4-oxadiazoline-5-thione (11).

+

N H

S

S

N

O

NH2NH2 EtOH

S

NH2

(11)

(9)

(10)

Tổng quát, theo tài liệu [29], khi đi từ hydrazide của acid carboxylic người ta đã

tổng hợp được các dẫn xuất aminotriazole sau (12÷22):

H2N

N

H2N

H2N

S

NH

N

S

S

N

N

N

O

O

N

N

NH

S

NH

N

NH

N

HN N

N

H2N

(13)

(14)

(12b)

(12a)

CH3 H2N

H H2N

S

N

N

S

N

N

N

N

N

NH

N

N

N

NH

NH

N

N

N

Ar

S

C2H5

H3C

CH3

(16)

X (15)

H2N (17)

X = H, Cl

Ar = C6H5, 4-CH3C6H4, 4-ClC6H4

X

N

N

O

H2N

NH

S

Y

N

R = H, NO2

X = Cl Y = Cl, H

N

S

R

S

NH

N

H2N

N

(19)

Et

(18)

N

NH

N

N

NH

N

H2N

S

N

N

N

N

S

SH

N

NH2

O

NH2

N N

(20)

(21)

O

Ph

(22)

I.2.2.3. Từ 1,3,4-oxadiazol-5-thione

Trong nghiên cứu, một phương pháp có hiệu suất cao để tổng hợp dẫn xuấ 4-

amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione (24) là đi từ 1,3,4-oxadiazole-5-thione (23), qua

N

N

NH

NH

NH2NH2

Ar

Ar

S

S

N

phản ứng với hydrazine hydrat [2].

O (23)

(24)

H2N

I.2.3. Một số hoạt tính sinh học của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione

Hợp chất 4-amion-1,2,4-triazole-3-thiol/thione và dẫn xuất đều mang đặc tính

sinh học thể hiện ở diện rộng bao gồm kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus,

kháng viêm, chống co giật, chống trầm cảm, hạ huyết áp, giảm đau và hạ đường

huyết [28]. Nhiều nghiên cứu hiện nay về hợp chất 4-amino-1,2,4-triazole-3-

thiol/thione và dẫn xuất của nó được tiến hành nhằm hướng đến các cách tổng hợp

với hiệu suất cao và phát hiện thêm nhiều đặc tính mới của dị vòng quan trọng này

cùng với dẫn xuất của chúng.

Theo tài liệu [33], hợp chất (25) được tổng hợp theo sơ đồ bên dưới và tìm hiểu

về hoạt tính sinh học. Thí nghiệm được tiến hành với năm loại vi khuẩn, chất chuẩn

O

O

O

O

NH-NH2

H2N-HN

K

S-HN-C=HN-HN

NH-NH=C-NH-S K

CS2/KOH/EtOH

stirring

NO2

NO2

ref lux

NH2-NH2 H2O

N

N

N

N

HS

SH

N

N

NH2

H2N

được chọn để so sánh là kháng sinh Ciproflaxin. Kết quả trình bày ở bảng 1.1.

(25)

NO2

Bảng 1.1 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của hợp chất (25)

Vùng ức chế (mm) Hợp chất

S. aureus E.coli (25) 35 P. aeruginosa 27 Klebsiella pneumoniae 29 Salmonella typhi 24 Salmonella paratyphi 25 31

37 35 44 34 35 36

Cipro flaxin Từ bảng số liệu ta thấy, so với chất chuẩn là kháng sinh Ciproflaxin thì hợp chất

(25) đều kháng tốt (trên 70%) với các vi khuẩn thử nghiệm.

Theo tài liệu [3], hợp chất (26) được tổng hợp và khảo sát hoạt tính sinh học.

N

N

SH

N

Kết quả được thể hiện ở bảng sau:

(26)

H2N

Bảng 1.2 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của hợp chất (26)

Vùng ức chế (mm)

Hợp chất Nồng độ Vi khuẩn Gram dương Vi khuẩn Gram âm

E.coli

(26)

25mg/ml Cerftriaxon 25mg/ml Amoxicilline 25mg/ml

- E.faecalis 15,5 18,2 14.1 - 16,22 20,28 15.11 - K.pneumonia 15,9 20,93 12.9 -

DMSO (26)

25mg/ml Fluconazole 25mg/ml

DMSO - S.aureus 17,9 21,3 13.4 - Candida Albicans 22,73 17,58 -

(Cerftriaxon, Amoxicilline-thuốc kháng sinh; Fluconazole-thuốc kháng nấm)

Từ bảng số liệu ta thấy hợp chất khảo sát (26) có khả năng kháng tốt hơn kháng

sinh Amoxciline trên cả bốn loại vi khuẩn. So với kháng sinh Cerftriaxon, hợp chất

(26) thể hiện khả năng kháng đạt trên 80%. Với khả năng kháng tốt như thế, hợp

chất (26) là một đối tượng nhiều triển vọng để điều chế thuốc.

I.3. Một số phản ứng chuyển hoá của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione

I.3.1. Phản ứng ở nhóm -SH

Theo tài liệu [22], các giả Trần Quốc Sơn, Lê Thanh Sơn, Ngô Đại Quang,

Nguyễn Tiến Công cho (27) phản ứng với C2H5I thì thu được (28).

CH3

CH3

NN

NN

C2H5I

SH

SC2H5

N

O

N

O

NH2

NH2

H3C

CH3

H3C

CH3

(27)

(28)

Theo tài liệu [1], tác giả đã tổng hợp được các dẫn xuất thế trên lưu huỳnh bằng

cách cho (29) tác dụng với ClCOOEt và ClCOOH thu được hai sản phẩm (30) và

NN

NN

NN

Ph

SCOOEt

Ph

Ph

SCH2COOH

N

N

N

ClCOOEt

SH ClCH2COOH

N

NH2

N

N

NH2

NH2

N

N

N

Ph

Ph

Ph

(31)

(29)

(31)

(30)

I.3.2. Phản ứng ở nhóm -NH2

I.3.2.1. Phản ứng thế

Chế hoá các aminotriazothione với halonitrile, acrylonitrile trong dung môi

Ph

CN

N

NH

N

N

NC

S

ethanol với sự có mặt của trimethyl amine và K2CO3 thu được sản phẩm N-thế sau:

I.3.2.2. Phản ứng acyl hoá

Theo tác giả [1, 5], khi acyl hoá các hợp chất (32), (34) thu được các sản phẩm

NN

NN

N

N

SH

SH

N

N

N

+ (CH3CO)2O CH3COOH (glacial)

N NH

CH3

CH3

NH2

COCH3

N-thế (33), (35) tương ứng:

(32)

(33)

NHN

NHN

Ph

S

Ph

S

R = Me, Ph

N

N HN

N NH2

N

RCOCl Dioxane

COR

N Ph

N Ph

(35)

(34)

I.3.2.3. Phản ứng ngưng tụ

Theo tài liệu [18] tác giả Nguyễn Tiến Công, Bùi Thị Thùy Linh đã thu được

NN

NN

SCH2

SCH2

SH

SH

N

ArCHO

N

N

N

N

N N CH-Ar

NH2

H3C

H3C

CH3

sản phẩm ngưng tụ (36) theo sơ đồ sau:

CH3 (36)

Ar = 4-ClC6H4, 4-CH3O C6H4, 4-NO2C6H4, 2-HO-5-BrC6H3, 2-HO-5-IC6H3.

I.3.3. Phản ứng đồng thời ở hai nhóm –NH2 và -SH

I.3.3.1. Phản ứng tạo thành dị vòng 1,3,4-thiadiazine

Theo tài liệu [15], dị vòng 1,3,4-thiadiazine (38) đươc tổng hợp từ 5-alkyl-4-

amino-2-[4-amino-5-mercapto-4H-1,2,4-triazol-3-yl)methyl]-2,4-dihydro-3H-1,2,4-

N

N

H2C

N

N

N

BrCH2COC6H5

S

H2C

SH

N

R

O

N

N

N

NH2

H2N

O

R

triazol-3-ones (37) qua phản ứng với bromoacetophenone.

(38)

(37)

-CH2C6H5

R=

NH2 -CH3

-CH2C6H4Cl(p) -C6H5

Theo tài liệu [18], Nguyễn Tiến Công và cộng sự cũng thu được các

NN

H3C

O

R2

N

O

O

SH

CH2Br

N

SCH2

S

O O

N

NH2

N

N

N

N

R2

N

H3C

N

CH3

CH3

S

O

[1,2,4]triazolo[3,4- b][1,3,4]thiadiazine (39), (40) theo sơ đồ sau:

(39)

CH2Br

R1

H3C

R1= 3-NO2, 4-NO2, 4-H, 4-Br R2= H, Br

N

S

N

N

(40)

N

R1

N

H3C

N

S

Theo tài liệu [1], khi thực hiện phản ứng giữa (41) với chloro acetonitrile và

natri acetat trong ethanol thu được sản phẩm 6-amino-3-(1,3-diphenyl-1H-pyrazol-

4-yl)-7H-[1,2,4]triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazine (42) với hiệu suất 90%. Trong khi

đó, cho (50) tác dụng với chloroacetone và α–bromoacetophenone trong dung môi

H N

H N

H N

S

N

N

N

S

Ph

S

Ph

N

N

Ph

N

N

NH2

N

ClCH2CN NaOAc/EtOH N

N

N

RCOCH2X NaOAc/EtOH N

NH2

N

N

Ph

etanol thu được triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazines (43)

(42)

Ph

(41)

Ph

R R=CH3, X=Cl R=C6H5, X=Br

(43)

I.3.3.2. Phản ứng tạo dị vòng 1,3,4- thiadiazepine

Theo tài liệu [20], tách HBr của RCOCHBrCHBrR1 thu được các α-

bromochalcone, tiếp tục cho tham gia phản ứng với triazole tương ứng trong dung

môi ethanol/KOH cho ra sản phẩm là triazolothiadiazepine (44).

R1

S

N

N

N

N

R

R = Ph; R1 = 4-MeOC6H4NH; R2 = H, Me, Et, Pr, 4-MeC6H4OCH2, 4- ClC6H4OCH2, 2-MeC6H4OCH2, 2-ClC6H4OCH2; R = R1 = 4-MeOC6H4NH; R2 = Et, 2-MeC6H4OCH2; R = Ph; R1 = 4-MeC6H4; R2 = Et, Ph.

R2

(44)

Tác giả ở tài liệu [1] đã giới thiệu ba sản phẩm chứa dị vòng 1,3,4-

thiadiazepine (46)-(48). Sản phẩm được tổng hợp khi thực hiện phản ứng giữa dẫn

xuất của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thione (45) với ethoxymethylenemalonitrile, ethyl

N

N

H N

S

S

S

N

N

N

N

Ph

N

N

Ph

CN

CO2Et

Ph EtOCH=C(CN)2

N

N

NH2

EtOH

N

N

Ph

N

NH2

EtOCH=CCN(CO2Et) EtOH

N

N

N

ethoxymethylenecyanoacetate và benzoyl acetonitrile trong ethanol.

(45)

(47)

(46)

Ph

Ph

Ph

PhCOCH2CN EtOH

N

S

NH2

N

N

Ph

N

N

Ph

N

(48)

Ph Các hợp chất (46), (47), (48) được khảo sát khả năng kháng virus trên cytotoxicy (tế

bào bị viêm nhiễm). Kết quả cho thấy ba hợp chất đều có khả năng 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).

CH3

S

N

N

O

CH3

N

N

+

R

N

N

O

H3C

SH

N

(49)

H2N

CH3

(50)

R

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

R

R

SH

N

N

+

H3C

H3C

N

montorillonite K 10 15-20 min MW, P-2

H2N

S

N

N

N

N

N

N

HN

O

N

trình được minh họa theo sơ đồ sau:

(53)

(52)

R1

(51)

R=H, OH, NO2, OCH3, Cl, Br R1=H, Cl

R1

Tương tự, tác giả ở tài liệu [12] cũng giới thiệu phương pháp tổng hợp dị vòng

N

N

H

C6H4-R'

N

N

C

+

S

R

MWI Basic Alumina

N

R

HC

C6H4-X

SH

C6H4-R'

C

HN

H2N

1,3,4-thiadiazepine từ 1,2,4-triazole dưới tác dụng của vi sóng theo sơ đồ sau:

3a-3 và 4a-e

O 2a-b

1a-e

X-C6H4

H2C

c

b

a

CH3

N

R=

N

N

- CH2

N

N H

d

e

N

OCH2

N

N

X

H

H3C

N

SCH2

S

2a, 3a-e 2b, 4a-e

4-Br

R' 4-OCH3 3,4-OCH2O-

OCH2

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

25 g/ml 50 g/ml 25 g/ml 50 g/ml

3a

++ 𝜇 + ++++ 𝜇 ++ +++ 𝜇 ++ ++ 𝜇 ++ 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:

N

N

R'

CHO

N

N

S

N

R''

+

N

N

R MW, B.Al2O3 DMF/ p-TsOH

R

Cl

SH

N

N

N

N

2

R''

H2N

3a-i

1

R'

3e:

3a: R=CH3, R'=CH, R''=H 3b: R=C2H5, R'=CH3, R''=H 3c: 3d:

R=n-C3H7, R'=CH3, R''=H R=(4-MeO)C6H4, R'=CH3, R''=H

3f : 3g: 3h: 3i:

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

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

Vùng ức chế (mm, %)

Hợp chất Aspergilus niger Aspergillus Flavus Pencillium species

500 g 1000 g 500 g 1000 g 500 Rhizopus Species g

3a

3c 500 g 06 𝜇 10,00 05 8,33 1000 g 08 𝜇 13,33 02 3,33

- - 3h

- - 3i 𝜇 22 36,66 20 33,33 02 3,33 08 13,33 𝜇 32 53,33 31 51,66 14 23,33 15 25,00 𝜇 20 33,33 21 35,36 20 33,33 03 5,00 𝜇 24 40,00 21 35,36 08 13,33 09 15,00 𝜇 32 53,33 36 66,66 28 46,66 18 30,00 1000 g 40 𝜇 60,66 39 65,00 24 40,00 23 38,33

Bảng 1.6 Khả năng kháng nấm của chất chất chuẩn (fluconazole)

(fluconazole - thuốc kháng nấm)

500 g 1000 g

Aspergillus niger

42 (70,00) 𝜇 35 (58,33) 48 (80,00) 𝜇 42 (70,00) Aspergillus.Flavus

38 (63,33) 42 (70,00) Rhizopus Species

52 (86,66) 54 (90,00) Pencillium species

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

NH2

R

R

CHO

NH

pyridine

+

S

N

Cl

S

HN

NH

thiocarbohydrazide với dung môi pyridine.

(53)

NH2

H2N

2-amino-4-phenyl1-6H,7H-1,3,4-thiadiazepine-5-one (54) được tổng hợp từ

O

CH3

N

PhHNNH

NH2

NaOH

N

+

ClCH2CH2COOH

S

S

phản ứng đòng vòng ClCH2CH2COOH và PhNHCSNH2 trong AcOH chứa NaOH/t0

(54)

NH2

Tương tự, Brukstus A đã tổng hợp được benzimidazo [2,1-b] pyrimido [5,4-

Cl

SMe

H2N

CHO

N

N

N

S

+

N

N H

S

N

SMe

Cl

N

N

f][1,34] thiadiazepine (55)

Cl (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-

S

H2N

PhHNHN

H2N

NaOH

+ ClCH2CH2COOH

N

S

N

phenyl-6H, 7H-1,3,4-thiadiazepin-5-one (56).

(56)

O

H3C

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

S

SCH2CONHNH2

SH

N

N

N

N

NH2

NH2

+

1. ClCH2COOC2H5 2. N2H4

1. HCl/C2H5OH, to 2. K2CO3

O

O

H3C

H3C

CH3

theo sơ đồ sau:

N3

N1

CH3 1.CS2.KOH 2. N2H4

N

N

CH3

CH3

3. CH3COOH

S

CH2

N

N

S

N

X

CHO

N

N

S

CH2

N

N

N

SH

N

Cl

H3C

CH3

N

N

H2N

CH3COONa

N5-6-7

H3C

CH3 N4

X

X= N5: -H N6: -Cl N7: -CH3

II.2. Tổng hợp 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N1)

S

S

SH

H2N

NH2

N

NH

N

N

a) Phương trình phản ứng

+

+ HCl

.HCl

+ 2H2O

O

O

H3C

CH3

H3C

CH3

CH3

H3C

(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:

H2SO4 đ 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

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)

SH

SCH2COOC2H5

N

N

N

N

Acetone

KCl

KHCO3

K2CO3

ClCH2COOC2H5

H3C

CH3

H3C

CH3

a) Phương trình phản ứng

(N1)

(N2)

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)

SCH2COOC2H5

SCH2CONHNH2

N

N

N

N

toC

a) Phương trình phản ứng

+

+

C2H5OH

N2H4

H3C

CH3

H3C

CH3

(N3)

(N2)

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’)

S

NH

NH

NH2

S

K

NH

S

S

O

O

a) Phương trình phản ứng

+ H2O

+ KOH

+

N

N

CS2

N

N

H3C

CH3

H3C

CH3

(N4')

(N3)

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)

NN

S

NH

S

K

SCH2

N

K

NH

S

S

NH2

O

a) Phương trình phản ứng

+

2N2H4

N

N

N

N

+ N2H5

+HS- + H2O

CH3

CH3

H3C

CH3

(N4')

NN

NN

S

SH

K

SCH2

N

SCH2

N

+ CH3COOH

+

CH3COOK

NH2

NH2

N

N

N

N

CH3

CH3

CH3

CH3

(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

N

N

N

N

OHC

Ar

SCH2

S

+ HCl + H2O

R

CH3COONa

N

SCH2

+

SH

N

N

N

N

Cl

NH2

N

N

R=

H3C

CH3

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

N

N

N

N

Ar

R

Cl

OHC

SCH2

SCH2

S

SH

CH3COONa

N

N

N

+

+ HCl +H2O

N

NH2

N

Cl

R=

N

N

Cl

H3C

CH3

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

N

N

N

N

R

OHC

CH3

Ar

SCH2

SCH2

S

SH

N

N

CH3COONa

+

N

+ HCl + H2O

N

NH2

N

Cl

R=

N

N

CH3

H3C

CH3

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 Hiệu suất (%) Dung môi kết tinh Nhiệt độ nóng chảy (°C)

76% 213 H2O N1 Tinh thể hình kim, màu vàng

Ethanol 63% 168,5 N3 Dạng bột, màu trắng

Ethanol 21% 197,5 N4 Dạng rắn,màu trắng

Dioxan:ethanol 26% 237 N5 Dạng bột, màu vàng

Dioxan:ethanol 30% 240 N6 Dạng bột, màu vàng

Dioxan:ethanol 22% 245 N7 Dạng bột, vàng nhạt

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

H2N

OH

H3C

H3C

H3C

S

C

OH

O

NH2

+2H+

H2N

S

OH

O

NH2

OH

H3C

H3C

H3C

H3C

H3C

OH2

H3C

N

NH

NH

-2H+

-2H2O

S

S

S

N

NH

NH

H3C

H3C

OH2

H3C

H3C

H3C

N

N

S

SH

NH

N

H3C

H3C

Theo tài liệu [19, 20] phản ứng khép vòng pyrimidine xảy ra như sau:

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.

S

SH

N

NH

N

N

H3C

CH3

H3C

CH3

III.1.2. Phân tích phổ hồng ngoại

Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của hợp chất N1

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

Cơ chế phản ứng ester hóa bao gồm proton hóa và loại proton. Đầu tiên, nhóm

OH

OH

HOC2H5

H+

C

ClH2C

C

ClH2C

OH

C

Cl

ClCH2COH

H2C

O C2H5 H

OH

OH

OH

O

O

OH

OH

OH

-H+

-H2O

C

C

C

ClH2C

C2H5

ClH2C

C2H5

C

ClH2C

C2H5

ClH2C

O C2H5

OH2

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.

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.

H3C

H3C

N

N

SH

+ K2CO3

SK

+ KHCO3

N

N

H3C

H3C

H3C

CH3

H

H

N

N

H

OC2H5

δ− S

δ− Cl

δ+ C

S

+

N

N

C

C

Cl

OC2H5

H3C

O

CH3

O

H

Trạng thái chuyển tiếp

H3C

O

N

- Cl

C

H2 C

S

N

OC2H5

H3C

III.2.2. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3)

H3C

H3C

NH NH2

H2N NH2

N

N

OC2H5

SCH2 C

SCH2 C OC2H5

N

N

-H

O

O

H3C

H3C

- OC2H5

H3C

N

H N

NH2

SCH2 C

N

O

H3C

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.

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

SCH2CONHNH2

N

N

H3C

CH3

III.2.2.2. Phân tích phổ hồng ngoại

Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của hợp chất N3

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.

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’)

S

H N

H2 C

H N

S

H2 C

C

S

C

S

NH2

N H2

O

O

S

C

S

N

N

+

N

N

CH3

H3C

H3C

CH3

S

S

H N

H N

H2 C

H2 C

SK

SH

S

C

C

S

N H

N H

KOH

O

O

N

N

N

N

CH3

H3C

H3C

CH3

III.3.1.1. Cơ chế phản ứng:

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

O

SK

H N

H N

H N

H N

SK

S

S

+

H2N NH2

Ar

S

Ar

O

S

NH2

H2N

HN

NH

HN

NH

SK

OH

-KHS

SK

H N

H N

S

S

S

N

NH

S

HO

S

HO

Ar

Ar

S

H2N

H2N

Ar

NH

H2N

NN

HN

N

HN

N

+KHS

+H

SH

S

N

SK

SH

-H2S

S

S

N

N

- K - H2O

HO

HO

Ar

H2N

Ar

Ar

H2N

H2N

N

N

như sau:

Ar =

CH3

H3C

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

N

N

SH

SCH2

N

NH2

N

N

CH3

CH3

Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của hợp chất N4

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

NH

N

N

S

SCH2

N

3 SCH2

N

SH 5

NH2

N

N

N

N

NH2 4

CH3

CH3

2 CH3

2' CH3

1

Hình 3.4: Phổ 1H-NMR 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

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.

N

N

N

N

R

SCH2

S

+ CH3COO-

R

N

SCH2

SH

-CH3COOH

N

NH2

NH2

R

CH2S

X

CHO

H2N

X

CHO

N

Cl

+

N

N

Nu

N

N

Cl

S

Nu

-Cl

R=

N

N

R

CH2S

CHO

CH3

H3C

H2N

N

N

N

N

S

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.

N

N

N

N

R

SCH2

S

R

SCH2

S

N

N

N

H2N

NH2

X

N

O

O

X

N

N

R

SCH2

N

N

S

N

-H2O

N

R

SCH2

S

HN

N

N

HO

X

N

X

III.4.2. Phân tích phổ hồng ngoại

N

N

S

CH2

N

S

N

N

N

N

H3C

CH3

N5: X= -H N6: X=-Cl N7: X=-CH3

X

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

III.4.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ H1-NMR

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

H3C

2' CH3

1

7

6

 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.

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)

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

2' CH3

H3C

1

7

6

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.

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.

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

2' CH3

H3C

1

7

6

10 CH3

 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.

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

S-H N-H C=O Liên kết Chất

2548 cm-1 N1

1689 cm-1 N3

2773 cm-1 N4 3277 cm-1 3161 cm-1 3238 cm-1 3120 cm-1

N5, N6, N7 C=Cthơm C=N 1628 cm-1 1570 cm-1 1614 cm-1 1585 cm-1 1614 cm-1 1585 cm-1 1620 cm-1 1589 cm-1

N

N

NN

X=Cl, H, CH3

S

3 SCH2

3 SCH2

N

N

N

SH 5

9

N

N

N

N

N

8

2

NH2 4

4

5

2' CH3

H3C

1

7

10

6

X

2' CH3

2 CH3

1

Bảng 3.2 Các tín hiệu trên phổ 1H-NMR của các hợp chất tổng hợp

Proton Tín hiệu (δ, ppm và J,Hz)

Chất N4

1 2,2’ 3 4 5 6,99 (s) 2,35 (s) 4,44 (s) 5,60 (s) 13,47 (s) -CH3 6,96 (s) 2,28 (s) 4,62 (s) 8,88 (s) 8,75 (s)

6 -- 7,9 (s)

7 -- Ba dẫn xuất dị vòng thiadiazepine -Cl 6,96 (s) 2,29 (s) 4,63 (s) 8,89 (s) 8,80 (s) 8,31 (d) 3J=2,5 -- --

4J2=2

3J1=8,5 ;

7,81 (d-d) 8 --

9 --

10 -- -H 6,96 (s) 2,28 (s) 4,63 (s) 8,89 (s) 8,86 (s) 8,08 (d) 3J=8,5 7,78 (d-d) 3J1=8Hz, 3J2=7,5 7,98 (d-d) 3J1=8,5, 3J2=8,5; 8,15 (d) 3J=8,5 -- 7,9 (d-d) 3J1=8,5; 4J2=2,5 8,1 (d) 3J=9 -- 7,98 (d) 3J=8,5 2,53 (s)

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

Đường kính kháng khuẩn (cm) Nồng độ 1% Escherichia coli Bacillus subtilis

1,1 1,3 N5

1,4 0,8 N6

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

0,7 1,1 N7

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 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2- (N1),

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.

SH

S

N

N

NH

N

CH3

H3C

CH3

H3C

Phụ lục 1: Phổ IR hợp chất 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N1)

SCH2CONHNH2

N

N

H3C

CH3

Phụ lục 2: Phổ IR hợp chất 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N3)

N

N

SH

SCH2

N

NH2

N

N

CH3

CH3

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

NH

N

N

S

SCH2

N

3 SCH2

N

SH 5

NH2

N

N

N

N

NH2 4

2

2'

CH3

CH3

CH3

CH3

1

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

NH

N

N

S

SCH2

N

3 SCH2

N

SH 5

NH2

N

N

N

N

NH2 4

2

2'

CH3

CH3

CH3

CH3

1

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)

NN

X=Cl, H, CH3

S

SCH2

N

N

N

N

N

H3C

CH3

X

Hình 6: Phổ IR ba dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine N5, N6, N7

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

H3C

2' CH3

1

7

6

Phụ lục 7: Phổ 1H-NMR dẫn xuất dị vòng thiadizepine N5

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

2' CH3

H3C

1

7

6

Phụ lục 8: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N5

NN

S

3 SCH2

N

N

9

NN

N

N

S

8

2

4

N

5

9

3 N SCH2 2' CH3

H3C

1

N 7

6

N

N

N

Cl

8

2

4

5

H3C

2' CH3

1

7

6

Cl

Phụ lục 9: Phổ 1H-NMR dẫn xuất dị vòng thiadizepine N6

Phụ lục: 10: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N6

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

H3C

2' CH3

1

7

6

10 CH3

Phụ lục 11: Phổ 1H-NMR dẫn xuất dị vòng thiadizepine N7

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

H3C

2' CH3

1

7

6

10 CH3

Phụ lục 12: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N7

NN

S

3 SCH2

N

N

9

N

N

N

8

2

4

5

2' CH3

H3C

1

7

6

10 CH3

Phụ lục 13: Phổ 1H-NMR giãn rộng dẫn xuất dị vòng thiadizepine N7