TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HIĐRAZIT N THẾ CỦA (4,6 ĐIMETYLPYRIMIĐIN 2 YLSUNFANYL)AXETOHIĐRAZIT VỚI CÁC XETON THƠM HOẶC DỊ VÒNG THƠM NGUYỄN TIẾN CÔNG*, ĐỖ VĂN HUÊ**, VÕ THỊ HỒNG THƠM***, ĐẶNG HÀ X[.]
Nguyễn Tiến Cơng tgk Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HIĐRAZIT N-THẾ CỦA (4,6-ĐIMETYLPYRIMIĐIN -2-YLSUNFANYL)AXETOHIĐRAZIT VỚI CÁC XETON THƠM HOẶC DỊ VÒNG THƠM NGUYỄN TIẾN CÔNG*, ĐỖ VĂN HUÊ**, VÕ THỊ HỒNG THƠM***, ĐẶNG HÀ XUYÊN**** TÓM TẮT Tám hợp chất chứa dị vòng pyrimiđin tổng hợp từ thioure axetyl axeton (hay pentan-2,4đion) Sáu số chất hiđrazit N-thế tạo (4,6- đimetylpirimiđin-2-ylsunfanyl ) axetohiđrazit với xeton thơm hay xeton chứa dị vòng thơm Các hiđrazit N-thế chưa thấy tài liệu tham khảo; cấu trúc chúng xác nhận qua phương pháp phổ IR phổ H-NMR ABSTRACT Synthesizing and determining the structures of some N-substituted hydrazides from (4,6dimethylpyrimidin-2-ylsulfanyl) acetohydrazide with aromatic ketones or aromatic heterocyclic ketones From thiourea and pentan-2,4-dione, eight compounds containing pyrimidine heterocycle are synthesized Six of them are the N-substituted hydrazides from (4,6- dimethylpyrimidine-2-ylsulfanyl) acetohydrazides with the aromatic or heterocyclic ketones The N-substituted hydrazides haven’t been found in the references Their structures are determined by IR and 1H-NMR spectra Mở đầu Pyrimiđin hai loại dị vòng tạo nên bazơ hữu có thành phần axit nucleic Nhiều dẫn xuất khác chứa dị vòng pyrimiđin có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm [2,4,5] Axit (4,6-đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetic dẫn xuất dạng este, hiđrazit hiđrazit N-thế bắt đầu quan tâm nghiên cứu gần [6] Đối tượng nghiên cứu báo cáo hiđrazit N-thế axit (4,6-đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetic với xeton (thơm dị vòng thơm) Thực nghiệm Các hiđrazit N-thế chứa dị vòng pyrimiđin tổng hợp từ axetylaxeton (hay pentan-2,4-đion) thioure theo sơ đồ tổng hợp sau: * TS, Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm TP HCM TS, Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm TP HCM *** SV, Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm TP HCM **** SV, Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm TP HCM ** SCH2C NHNH2 SH O O N (NH2)2S CH3 CH3 1) N N N O ClCH2COOC2H5 2)N2H4 CH3 (1) CH3 CH3 (2) CH3 (Hr)ArC(O)CH3 Ar = 3-H2NC6H4 (3a), 4-BrC6H4 (3b), 3-O2NC6H4 (3c), 4-O2NC6H4 (3d), C6H5 (3e) SCH2C Hr = C5H4N (4-Pyridyl - 3f) N CH N NHN C Ar(Hr) (3a- CH3 f) CH3 O Tổng hợp 4,6-dimetylpyrimiđin-2-thiol (1): Hợp chất (1) tổng hợp theo quy trình mơ tả tài liệu [6] Quy trình cụ thể sau: Hòa tan 38 g thioure (0,5 mol) vào 50 ml etanol, thêm 75 ml HCl đặc 1,0g Al 2O3, lắc cho thioure tan hết Cho thêm 60 g axetylaxeton (0,6 mol), đun hồi lưu 20 phút Để nguội, lọc tinh thể tạo rửa với etanol lạnh (chất rắn dạng tinh thể màu vàng thu muối (1) với HCl) Hịa tan lượng muối thu vào nước nóng (khoảng 100 ml) Để nguội thêm dần lượng nhỏ K2CO3 bột, khuấy kĩ không thấy bọt khí (pH ~ 7-8, lượng K 2CO3 tiêu tốn khoảng 55 g) Lọc kết tủa, rửa nước lạnh kết tinh lại nước thu 32,4 g tinh thể hình kim, màu vàng sáng có nhiệt độ nóng chảy 213oC Hiệu suất 58% Tổng hợp (4,6-đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetohidrazit (2): thực qua hai giai đoạn: Cho 7,05 g (0,05 mol) (1) với 6,9 g K2CO3 6,13 g etyl cloroaxetat vào bình cầu dung tích 500 ml chứa sẵn 100 ml axeton Khuấy đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng Để nguội, lọc bỏ phần không tan, cho hỗn hợp vào cốc nước muối lạnh, chiết lấy lớp Phần nước tiếp tục chiết đietyl ete gộp với phần hữu vừa chiết Sau đem quay loại dung mơi để thu este etyl (4,6-đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetat (8,83 gam) Este dùng để tổng hợp hiđrazit mà không qua tinh chế Quy trình cụ thể sau: Hịa tan 8,83g este vào 30 ml etanol, thêm 26,49 g hyđrazin 50% (lượng hiđrazin gấp lần lượng este trên) đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng Để nguội, lọc lấy chất rắn, rửa etanol lạnh, kết tinh lại etanol thu 4,8 g sản phẩm (2) dạng tinh thể màu trắng, nóng chảy 166-167oC Hiệu suất 56% Tổng hợp hiđrazit N-thế (3a-f): Hòa tan 0,424 g (0,002 mol) hợp chất (2) lượng etanol tối thiểu (khoảng 10 ml) Thêm 0,002 mol xeton thơm, lắc cho tan hết đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng Để nguội, lọc lấy chất rắn, kết tinh lại dung mơi thích hợp đến nhiệt độ nóng chảy ổn định Phổ hồng ngoại (IR) chất đo máy Shimadzu FTIR-8400S theo phương pháp ép viên với KBr Khoa Hóa Trường ĐHSP TP HCM Phổ 1H-NMR chất đo máy Bruker Avance 500MHz (dung môi MeOD) Viện Hóa học, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Kết thảo luận Trong môi trường axit có mặt xúc tác AlCl 3, phản ứng axetylaxeton với thioure xảy dễ dàng để tạo thành 4,6-đimetylpyrimiđin-2-thiol (1) Sản phẩm mà thu có nhiệt độ nóng chảy phổ IR trùng khớp với nhiệt độ nóng chảy liệu phổ IR hợp chất 4,6-đimetylpyrimiđin-2-thiol mà tài liệu [6] mô tả Dữ liệu phổ IR sản phẩm cho thấy sản phẩm (1) tồn hai dạng đồng phân hỗ biến thiol (đám hấp thụ tù rộng 2500÷3000 cm -1 đặc trưng cho dao động liên kết S-H tham gia vào liên kết hiđro) thion (các pic hấp thụ 3188 cm-1 3166 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết N-H; pic hấp thụ ứng với dao động liên kết C=S 1221 cm-1) Ngoài ra, pic hấp thụ đặc trưng cho liên kết đơn vị cấu trúc khác phân tử thấy xuất phổ pic 3036 cm -1 (ν C-H thơm); 2915 cm-1 2837 cm-1 (ν C–H no); 1620 cm-1, 1566 cm-1 1362 cm-1 (ν C=C, ν C=N ν C-N) Việc tổng hợp (4,6-đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetohiđrazit tiến hành tương tự tổng hợp hợp chất hetarylsunfanylaxetohyđrazit mà mơ tả trước [1] Hiđrazit thu có nhiệt độ nóng chảy phổ hồng ngoại phù hợp với số liệu mô tả tài liệu [6] Thay đổi rõ phổ IR sản phẩm (2) so với (1) xuất pic hấp thụ có cường độ mạnh 1690 cm -1 (đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm C=O), đám pic hấp thụ tù rộng (của liên kết S-H) vùng 2500÷3000 cm-1 khơng Các hấp thụ tiêu biểu khác phổ IR (2) gồm: 3279 cm-1, 3161 cm-1 (ν N-H); 2999 cm-1, 2911 cm-1 2888 cm-1 (ν C-H thơm no); 1586 cm-1, 1535 cm-1 (ν C=C, ν C=N) Các hiđrazit N-thế tổng hợp qua phản ứng hiđrazit với xeton thơm hay xeton chứa dị vòng thơm với hiệu suất cao (57÷82%), phần hiđrazit Nthế có khối lượng phân tử tương đối lớn có nhiệt độ nóng chảy cao Dữ liệu tổng hợp số pic hấp thụ tiêu biểu phổ IR hiđrazit N-thế tóm tắt bảng Bảng Kết tổng hợp phổ hồng ngoại hiđrazit N-thế CH3 N N SCH2 C O CH3 NHN C Ar(Hr) CH3 Phổ IR (ν, cm-1) Dung môi kết tinh Hs (%) Hợp chất Ar (Hr) tnc ( C) 3a 3-H2NC6H4 137-8 etanol 57 3b 3c 3d 3e 3f 4-BrC6H4 3-O2NC6H4 4-O2NC6H4 C6H5 C5H4N 198-9 216 218 156-7 161-2 etanol đioxan đioxan etanol etanol 61 79 82 82 58 o N-H 3426 3187 3188 3177 3190 3187 3167 C-Hthơm C-Hno 3099 3090 3077 3096 3082 3053 2922 2849 2922 2920 2963 2918 2928 C=O C=C C=N 1676 1587 1674 1671 1674 1678 1694 1587 1582 1585 1582 1585 Ngoại trừ tín hiệu proton linh động nhóm –NH- (proton vị trí số 9) khơng xuất phổ trao đổi proton với dung môi, phổ 1H-NMR hiđrazit N-thế xuất đầy đủ tín hiệu proton lại phân tử với cường độ tương đối phù hợp dự kiến Cũng với hiđrazit N-thế tạo (4,6đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetohyđrazit với anđehit thơm [6], hiđrazit Nthế tạo (2) với xeton thơm (hay xeton chứa dị vòng thơm) cho hai tín hiệu phổ 1H-NMR Đây đặc điểm thường thấy phổ NMR hợp chất hiđrazit N-thế dẫn xuất axit aryl/hetarylsunfanylaxetic mà số tài liệu [1,3] mô tả Hai tín hiệu ứng với hai đồng phân cấu dạng syn-anti tạo thành phân bố nhóm quanh liên kết –C(O)–NH- Căn vào đặc điểm tín hiệu (cường độ tương đối, độ chuyển dịch hình dạng tín hiệu có tương tác spin-spin) kết hợp với kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân dãy hiđrazit N-thế tạo (4,6-đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetohyđrazit với anđehit thơm tác giả [6] công bố, tiến hành quy kết tín hiệu Kết quy kết biểu diễn bảng Bảng Tín hiệu phổ 1H-NMR hiđrazit N-thế (δ, ppm J, Hz) CH3 4a 6a CH3 N N 10 SCH2 C NHN C Ar(Hr) O 10a CH3 Ar/Hr Vị trí 12 13aNH2 12 13 Br 14 15 16 NO2 12 16 15 14 16 15 12 13 12 13 14 NO2 16 15 13 12 16 15 N 15 16 4a, 6a 2,38 (s) 2,44 (s) 2,38 (s) 2,44 (s) 2,44 (s) 2,45 (s) 2,42 (s) 2,45 (s) 2,39 (s) 2,45 (s) 2,34 (s) 2,39 (s) 6,90 (s) 6,97 (s) 6,91 (s) 6,97 (s) 6,94 (s) 7,00 (s) 6,94 (s) 6,99 (s) 6,93 (s) 6,99 (s) 6,92 (s) 6,97 (s) 4,08 (s) 4,53 (s) 4,09 (s) 4,53 (s) 4,14 (s) 4,44 (s) 4,13 (s) 4,46 (s) 4,10 (s) 4,45 (s) 4,12 (s) 4,56 (s) 10a Không xuất trao đổi proton với dung môi MeOD 2,27 (s) 2,29 (s) 2,31 (s) 2,33 (s) 7,78 (d) 12 7,25 (s) 7,81 (d) J=9,0 2,40 (s) 2,41 (s) 8,72 (s) 8,75 (s) 7,56 (s) 2,39 (s) 2,42 (s) 2,33 (s) 2,36 (s) 8,11 (d) 8,15 (d) J=9,0 7,86 (d) 7,43 (m) 8,29 (d) 13 - 7,57 (s) J=9,0 - 8,30 (d) J=8,5 7,88 (m) 14 7,14 (m) - 8,30 (m) - 7,43 (m) 7,56 (s) 15 16 6,78 7,14 (m) 7,57 (s) J=9,0 7,78 (d) 7,81 (d) J=9,0 8,29 (d) 7,71 (m) 8,30 (m) 8,30 (d) J=8,5 8,11 (d) 8,15 (d) J=9,0 2,36 (s) 2,43 (s) 7,88 (m) 7,43 (m) 7,90 (d) J=6,0 8,58 (d) J=6,0 8,58 (d) J=6,0 7,86 (d) 7,90 (d) J=6,0 Khác biệt rõ phổ 1H-NMR hiđrazit N-thế tạo xeton thơm (hay xeton chứa dị vòng thơm) so với hiđrazit N-thế tạo anđehit thơm [6] xuất tín hiệu (3H, singlet, δ = 2,27÷2,43 ppm) ứng với proton nhóm metyl vị trí số 10a phân tử (xem cách đánh số hình bảng 2) thay cho tín hiệu proton (1H, singlet, δ = 7,65÷8,65 ppm) gắn trực tiếp vào vị trí Trên phổ 1H-NMR, tín hiệu proton vịng thơm pyrimiđin (proton vị trí số phân tử hiđrazit N-thế) xuất dạng singlet vùng trường mạnh (6,90÷7,00 ppm) so với tín hiệu proton thơm hợp phần aryliđen/ hetaryliđen hiđrazit N-thế Điều hoàn toàn phù hợp với cấu trúc dị vịng thơm pyrimiđin: vị trí số vị trí giàu mật độ electron 4 Kết luận Tám hợp chất chứa dị vòng pyrimiđin tổng hợp từ thioure axetyl axeton (hay pentan-2,4-dion) Sáu số chất hiđrazit N-thế tạo (4,6-đimetylpyrimiđin-2-ylsunfanyl)axetohiđrazit với xeton thơm hay xeton chứa dị vòng thơm Các hiđrazit N-thế chưa thấy tài liệu tham khảo Cấu trúc chúng xác nhận qua phương pháp phổ IR phổ 1H-NMR TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tiến Công, Trần Quốc Sơn, Đinh Thị Xuân Mai (2009), “Tổng hợp phân tích cấu trúc số N-aryliđen[4-amino-5-(tolyloximetyl)-1,2,4-triazole-3ylsunfanyl]axetohiđrazit”, Tạp chí Hóa học, t.47(4A), tr 33-38 O A Fathalla, S M Awad1, and M S Mohamed (2005), “Synthesis of New 2Thiouracil-5-Sulphonamide Derivatives with Antibacterial and Antifungal Activity”, Arch Pharm Res., vol 28, no 11, pp.1205-1212 Panagiotis Marakos, Nicole Pouli, Spyroula Papakonstantinou-Garoufalias, Emmanuel Mikros (2003), “Structural characteristics of some mercaptoacetic acid hydrazides”, Journal of Molecular structure, no 650, pp 213-221 J.A.A Micky, N.M Saleh, S.M Mohamed, S.A Mohamed, M.M Salem (2006), “Reaction and antimicrobial activity of 1-arylethylene benzofuranyl ketone derivatives”, Indian Journal of Chemistry, vol 45B, pp 1579-1583 Munawar Ali Munawar, Muhammad Azad, Hamid Latif Siddiquia and Faiz-ulHassan Nasim (2008), “Synthesis and Antimicrobial Studies of Some Quinolinylpyrimidine Derivatives”, Journal of the Chinese Chemical Society, vol 55, pp 394-400 Trần Quốc Sơn, Phạm Quốc Toản (2005), “Tổng hợp nghiên cứu số Naryliđen (4,6-đimetylpirimiđin-2-ylsunfanyl)axetohiđrazit”, Tạp chí Hóa học, t43(1), tr 27-31 ... ph? ?n tử hiđrazit N- thế) xuất dạng singlet vùng trường mạnh (6,90÷7,00 ppm) so với t? ?n hiệu proton thơm hợp ph? ?n aryliđen/ hetaryliđen hiđrazit N- thế Điều ho? ?n to? ?n phù hợp với cấu trúc dị vịng thơm. .. 1H-NMR hiđrazit N- thế tạo xeton thơm (hay xeton chứa dị vòng thơm) so với hiđrazit N- thế tạo anđehit thơm [6] xuất t? ?n hiệu (3H, singlet, δ = 2, 27? ?2, 43 ppm) ứng với proton nhóm metyl vị trí số 10a... cm-1 (ν N- H); 29 99 cm-1, 29 11 cm-1 28 88 cm-1 (ν C-H thơm no); 1586 cm-1, 1535 cm-1 (ν C=C, ν C =N) Các hiđrazit N- thế tổng hợp qua ph? ?n ứng hiđrazit với xeton thơm hay xeton chứa dị vòng thơm với