Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu xây dựng phương pháp mới tổng hợp các dẫn xuất 5-aryliden-3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on

Dat van dé 1,3-thiazolidin-4-on và các dẫn xuất là lớp các hợp chat di vòng đóng vai trò quan trọng trong hóa học nghiên cứu lý thuyết tong hợp hữu cơ, mặt khác, do phô hoạt tính sinh họ

MỤC LỤC

BANG KÍ HIỆU VIET TAT 2< se +s££EseEss£zseExsevssezserssersee II

I THONG TIN CHUNG uu cessscssssssessssssesssessesssessssssesssessssscsssssscsessssesessesssssceansaseessessseseese 3

II TONG QUAN KET QUA NGHIÊN CUU 2- 5-5 s2 se se ssessesee 4

QL Dat VAN AG nn 4

2.2 Mục tiêu của để tài - St St 2E 121011211211 211 1121111111111 1111111 cre 7

2.3 Phương pháp nghién CỨU - - G52 3225832113313 E1 EEEEErrserrrsre 7

2.4 Tổng kết tóm tắt các kết quả nghiên cứu - 2 2 + s x+£++£++xezxerxsrxzrez 8 2.4.1 Tổng hợp tác nhân 1-aryl-3,3-dimetylthioure (]) - ¿5525522 8

2.4.2 Điều chế N-aryl-a-cloroacetamit (ÏÏ) - .- - c c1 sriirererre 8

2.4.3 Tổng hợp 2-arylimino-3-ary]-5-aryliden- I,3-thiazolidin-4-on 10 2.4.3.1 Tổng hợp các dẫn xuất 2-arylimino-3-aryl-5-aryliden- I,3-thiazolidin-4-on

bằng phương pháp truyền thống ¿- ¿22 £+SE+EE+EE+EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrkrre 10

2.4.3.2 Tổng hợp các dẫn xuất 2-arylimino-3-aryl-5-aryliden- I,3-thiazolidin-4-on

bằng phương pháp domino với sự hỗ trợ của lò Vi sóng -¿2s se: 19

2.4.4 Kết qua thử nghiệm hoạt tính sinh học 5 «+55 <£++£++ee+sseesseess 21 2.4.4.1 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư -22- 2 2 s+++£E+EE££EzEE+rxerxerxee 21

2.4.4.2 Hoạt tính chống oxi hóÓa 2- 2-52 2 SSE£EE2EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrkrrreg 23

2.5 Đánh giá kết quả đạt được và kết luận -¿- 2 ¿+ x+EE+EE+EerEerxerxerxrrees 24 2.6 Tóm tắt KẾt quả -+- 2 ©5£ + £2SE2EE£EEEEEEEEEEEE2112112112111171711211211 1111 E1 25

HI SAN PHAM, CÔNG BO VA KET QUÁ ĐÀO TẠO CUA DE TÀI 26

3.1 Kết qua nghiên CU eecceccecceccsccscsscsssessessesecsvcsvssesscssesucsvssesassuesuesvsstsatsssseesseass 26 3.2 Hình thức, cấp độ công bố kết qua 2 2 2 s+++£E+£E£+E+EE+rxerxerxee 26 3.3 Kết quả đào tạO -c-cc n1 TT 1111121111 11011211 1111111111111 1111k 27

IV TONG HOP KET QUÁ CAC SAN PHAM KH&CN - 5-5-5 5° ©s 27

VÀ ĐÀO TẠO CUA DE TÀI 5- << << SE E2 ESEEseEseEseEseEseEseessessersersre 27

V TINH HÌNH SỨ DỤNG KINH PHÍ - 2-2 s<ssssesssezssezssezssee 28

54000 — Ô 29

4895:0000 —~ ,ÔỎ 29

3:08099 0275 4‹€⁄£ŒÄdHằL H.H,H)HHHĂ ,., 30

BANG ki HIỆU VIET TAT

Chir viét tat Tiếng Việt/ tiếng Anh

3C-_NMR Phô cộng hưởng từ cacbon

IR Pho hong ngoai

KLPT Khôi lượng phan tử

m Multiplet

MS Phổ khối lượng

MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-

2,5-diphenyltetrazolium RSA Kha năng bat gôc tự do

I THONG TIN CHUNG

1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng phương pháp mới tổng hợp các dẫn xuất

TS Nguyén Thi Minh Thu 8 , anh viên chí

4 guyen 111 NH ĐHQG Hà Nội Thành viên chính

X X7/x Tx Trường ĐHKHTN ` an ¿

TS Đô Văn Đăn ?

5 g ĐHQG Ha Nội Thành viên chính

Học viên cao học: Trường ĐHKHTN, so SA

6- INguyễn Văn Đức ĐHQG Hà Nội Thành viên

1.4 Đơn vị chủ trì đề tài: Trường Dai học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội

1.5 Thời gian thực hiện đề tài: 24 tháng

: Từ tháng 04 năm 2021 đến hết tháng 04 năm 2023

: 12 tháng từ tháng 04/2023 đến hết tháng 7/2024

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 450 triệu đồng.

- Theo hợp đồng

- Thời gian được gia hạn

- Thực tế thực hiện: Từ tháng 04 năm 2021 đến tháng 07 năm 2024

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu: Không có

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

II TONG QUAN KET QUÁ NGHIÊN CUU

2.1 Dat van dé

1,3-thiazolidin-4-on và các dẫn xuất là lớp các hợp chat di vòng đóng vai trò quan trọng trong hóa học nghiên cứu lý thuyết tong hợp hữu cơ, mặt khác, do phô hoạt tính sinh học rộng, tính chất dược lý thé hiện chọn lọc nên rất nhiều các hợp chất chứa khung 1,3-

thiazolidin-4-on đã được sử dụng làm thuốc điều trị bệnh Các dẫn xuất thiazolidin-4-on khác nhau thé hiện hoạt tính sinh học và được lý khác nhau, các hoạt tính này phụ thuộc rất nhiều vào nhóm thế ở vị trí C-2, C-5 và N-3 Bằng cách thay các nhóm

5-aryliden-1,3-thế khác nhau vào các vị trí này, các nhà khoa học đã nghiên cứu được rất nhiều hoạt tính

thú vị của các dẫn xuất 1,3-thiazolidin-4-on Trong đó, các hợp chất chứa khung 2-(ary])imino-1,3-thiazolidin-4-on thể hiện hoạt tính dược lý đặc biệt lý thú khi có khả

5-aryliden-năng kháng viêm và ức chế sự phát triển của tế bào ung thư trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau như ung thư phổi, ung thư biểu mô [1] Do có nhiều ứng dụng trong thực tế

cũng như có thé trở thành các được phẩm tiềm năng trong tương lai, các dẫn xuất

5-arylidenthiazolidinon đã thu hút được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu tổng

hợp Có nhiều phương cách tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidenthiazolidinon đã được công

bó, trong đó có 2 phương pháp phô biến.

Phương pháp thứ nhất [2-5] bắt đầu bằng phản ứng giữa arylthiocyanat với dẫn xuấtanilin để tổng hợp các chất đầu 1,3-diarylthioure Sau đó, tông hợp 3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on bằng cách đóng vòng 1,3-diarylthioure với cloroacetyl clorua hoặc axit

cloroacetic Cuối cùng, tổng hợp dẫn xuất 5- aryliden-3-aryl-2-arylimino- |

,3-thiazolidin-4-on bằng cách ngưng tu Knoevenagel giữa các dẫn xuất thiazolidin-4-,3-thiazolidin-4-on với các andehitthơm, như mô tả trên sơ đô 1

Sơ đồ 1: Phương pháp truyền thống tổng hợp

Phương pháp này có 2 nhược điểm lớn Một là, việc điều chế arylisothiocyanat qua

nhiều giai đoạn, tốn thời gian, hiệu suất thấp, phải dùng các tác nhân độc hai, dễ cháy nô,

clorua hoặc axit cloroacetic thường tạo ra 2 đồng phân (I &II), và do đó sẽ là 2 sản phẩm

(HI&TV) rat khó tách khỏi nhau

Phương pháp thứ hai (sƠ đồ 2)[6- 8] bắt đầu tổng hợp dẫn xuất N-

aryl-2-cloroacetamit bang phản ứng của các dẫn xuất anilin với cloroacetyl clorua Sau đó, tổng

hợp 2-aryl-2-oxoetylthiocyanat bằng phản ứng của N-aryl-2-cloroace tamit với KSCN

hoặc NHuSCN Tiếp tục, là đóng, vòng aryl-oxoetylthiocyanat thành dẫn xuất

2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on Cuối cùng, điều chế sản phẩm mục tiêu bằng ngưng tụ Knoevenagel với các andehit tương ứng (sơ đồ 2) Có thé thay, phương pháp nay qua rất

nhiều giai đoạn, tốn thời gian Hơn nữa, việc thiếu hụt nhóm ankyl hoặc aryl vào vị trí số

3 sẽ hạn chế sự đa dạng về hoạt tính sinh học của sản phẩm.

Sơ đồ 2 Tổng hợp 5-aryliden-2-(arylimino)-1,3-thiazolidin-4-on qua thiocyanat:

Phương pháp thứ ba (Sơ đô 3) [9]sử dụng phản ứng đa tác nhân với chất đầu là

rhodanine thực hiện ngưng tụ với andehit và amin bậc 2 Chât xúc tác dùng là nano MgO

trong dung môi nước hoặc etanol đã thu được các dân xuât

2-amino-5-arylidenthiazol-4-on Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế là không được nhóm thế gan với N ở vị trí thứ

3 và sử dụng chất đầu là rhodanine và chất xúc tác nano tương đối đắt tiền

Sơ đồ 3 Tống hợp 2-amino-5-arylidenthiazol-4-on qua rhodanine

Cũng sử dung xúc tac di thé với sự hỗ trợ của lò vi sóng trong phản ứng đa tác nhân

giữa andehit, thiosemicarbazid va maleic anhydrid [10] đã tông hợp được thiazolidin-4-on

theo so đô 4 như sau:

Sơ đồ 4 Tổng hợp thiazolidin-4-on từ imin và axit mecaptoacetic.

Nhược điểm của phương pháp này là sử dụng chất xúc tác đắt tiền và khó kiếm, mặt

khác, phản ứng cũng chỉ đưa được hai nhóm thê vào vòng thiazolindin-4-on

Phương pháp khác dé tổng hợp 2-amino-5-arylidenthiazol-4-on di từ phản ứng

mecaptoacetic [11, 12] Qua trình được thực hiện băng cách đun sôi hồi lưu hỗn hợp các

chat tham gia phản ứng trong dung môi toluen theo sơ đô 5 như sau:

Sơ đồ 5 Tổng hợp thiazolidin-4-on từ imin và axit mecaptoacetic.

CHO HC N-À Ồ es

Cy S Toluen N Oe

N lư„ ——~*„ằ SHCH,COOH S Ay

R Toluen \ /

Phuong phap nay co han ché la phan ứng trải qua nhiều giai đoạn, thời gian kéo dai

và hiệu suât chỉ đạt mức trung bình.

Phương pháp một noi da tác nhân

Một số tác giả đã cải thiện phương pháp tổng hợp

5-aryliden-3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on băng cách ngưng tụ đa tác nhân giữa andehit, thioure và 2-cloroacetichoặc 2-cloroacetyl clorua theo sơ đô 6 [13, 14]

Sơ đồ 6 Tổng hợp 5-aryliden-3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on theo

phương pháp một noi da tác nhân

Ra 4 RˆCHO + CICH,COOH ——> R-NAy O + R-N~A\y*O

Một số tác giả trong nước cũng đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất của

1,3-thiazolidin-4-on [15] như miêu tả trong sơ đồ 7 Về căn bản, đây là phương pháp thứ hai đã

được miêu tả phía trên và áp dụng đối với amin dị vòng dé thu được 1,3-thiazolidin-4-on.

Sau đó cho dẫn xuất này thực hiện phản ứng ngưng tụ Knoevenagel với andehit tương ứng.

Sơ đỗ 7 Tổng hợp một số dẫn xuất thiazolidin-4-on chứa dị vòng benzothiazol

Rõ ràng, những khó khăn trong việc tong hợp đã ảnh hưởng đáng kê đến giá thành

và việc ứng dụng các thuôc chứa khung 5-arylidenthiazolidinon

Do đó, nghiên cứu phát triển phương pháp mới, đơn giản, hiệu quả cao dé tổng hop

các dẫn xuất 5- -aryliden-3-aryl-2-(arylimino)-1,3-thiazolidin-4-on là đề tài có ý nghĩa khoa

học và thực tiễn cấp thiết

2.2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu tông hợp các hợp chất 5-aryliden-3-aryl-2- arylimino- |

,3-thiazolidin-4-on có kha năng kháng viêm, chống oxy hóa và chống ung thư phối bang phương pháp

domino (một nồi, đa tác nhân) với sự hỗ trợ của lò vi sóng Cu thé như sau:

a) Tổng hợp thành công 10-15 hợp chất là dẫn xuất của

5-aryliden-3-aryl-2-arylimino-1,3-thazolidin-4-on thuộc 3-4 dãy hợp chất (X= H; Cl; NO›; CH) hiệu suất cao bằng

phương pháp domino với sự hỗ trợ của lò VI song;

b) Thử hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng hợp được dé tìm các chế phẩm có khả

năng kháng khuân, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư

Các nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Tổng hợp thành công 10-15 hợp chất là dẫn xuất của 5-aryliden-3- thazolidin-4-on thuộc 3-4 dãy hợp chat (X= H; Cl; NO»: CHs) hiệu suất cao bằng phương

-aryl-2-arylimino-1,3-pháp domino với sự hỗ trợ của lò vi sóng;

- Thử hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng hợp được để tìm các chế phẩm có khả năng

kháng khuẩn, ức chế sự phát triển của tế bao ung thư

2.3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tông hợp hữu cơ theo phương pháp truyền thống;

- Sử dụng kỹ thuật lò vi sóng trong tong hop hitu co;

- Két hop phuong phap tong hợp hữu CƠ truyền thống dưới sự hỗ trợ của lò vi sóng nhằm

rút ngắn thời gian va nâng cao hiệu suất trong quá trình tổng hợp các dẫn xuất

5-aryliden-3-aryl-2-arylimino- 1,3-thiazolidin-4-on

- Phuong phap xac dinh cầu trúc dựa vào các dữ kiện phô IR, NMR, MS;

- Các kĩ thuật sắc kí ban mỏng và sắc kí cột được áp dung dé xác định tiến trình phan ứng

và độ tinh khiết cũng như tinh chế sản phẩm

- Phương pháp thử hoạt tính chống oxi hóa.

2.4 Tổng kết tóm tắt các kết quả nghiên cứu

2.4.1 Tổng hợp tác nhân 1-aryl-3,3- -dimetylthioure (ID

Trong các phương pháp kinh điển, 1-aryl-3,3-dimetylthioure được tổng hợp qua

nhiều giai doa n; hiệu suất thấp; phải sử dụng các tác nhân độc hại như CSCh, hoặc dễ cháy

nỗ như CS» (Sơ dé 8) Do đó, sản pham 1-aryl-3,3-dimetylthioure thường có giá thành cao

Sơ đồ 8 Tống hợp 1-aryl-3,3-diankyl/arylthioure bằng phương pháp truyền thống

tetrametylthiuram disulfur (TMTD), công bố trong tài liệu [16] (Sơ đồ 9).

Sơ đồ 9 Tổng hợp 1-aryl-3,3-dimetylthioure bằng phản ứng thiocacbamoyl hóa

= H đI.1), 4-CI (11.2); 4-OCH3 (1-3)

Đối với các ankylamin và arylamin chứa nhóm thế đây electron, tỉ lệ mol giữa

arylamin : TMTD là 2:1; phản ứng thường được thực hiện trong các dung môi không phan

cực, như benzen, hoặc toluen; ở nhiệt độ sôi của hỗn hop; trong thời gian lh đến 1,5h Đối với arylamin chứa nhóm thé hút electron, tỉ lệ mol giữa các tác nhân tương ứng là 1:1; phản

ứng thường được thực hiện trong dung môi phân cực aproton, nhu dioxan, DMF, DMSO;

ở 100°C trong thời gian 2h dén 3h Sau khi phan ứng kết thúc, sau khi xử ly như mô tả

trong phụ lục 1 Kết quả đã tổng hợp được 3 dẫn xuất 1-aryl-3,3-dimetylthioure

Y 1,1-dimetyl-3-phenylthioure (I.1) dạng ran màu trang, H: 92% T°nc = 132-134°C

2.4.2 Điều chế N-aryl-a-cloroacetamit (II)

Cac tác nhân N-aryl-a-cloroace tamit it được bán trên thị trường vì khó bảo quản

cách cho a-cloroacetyl clorua tác dụng với các dẫn xuất arylamin trong dung môi dioxan,

ở nhiệt độ < 50°C như trong sơ đô 10 sau:

Sơ đô 10 Điêu chê N-aryl-a-cloroacetamit

Đây là phản ứng thế nucleophin giữa nhóm amino của dẫn xuất anilin với nguyên tử Cl của

nhóm acyl clorua theo cơ chế cộng tách, như biểu diễn trên sơ đồ 11 sau:

Sơ đồ 11 Cơ chế phản ứng điều chế N-aryl-a-cloroace tamit

œ-Cloroacetyl clorua có 2 trung tâm phản ứng, một là Csp? liên kết với a-Cl và Csp2

của nhóm C=O Nếu nhóm amin tan công vào Csp, thì phản ứng sẽ xảy ra theo cơ chế thế

nucleophin lưỡng phân tử (Sx2) Tuy nhiên, {rong phan ứng này, nhóm amin của dẫn xuất

arylamin tan công vào Csp* của C=O vì Csp? có hàm lượng điện tích đương lớn hơn Phan

ứng được thực hiện bang cách nhỏ giọt từ từ ø-cloroacetyl clorua vào dung dich arylamin,

tỷ lệ mol tương ứng 1,0: 1,2, trong dung môi dioxan, ở nhiệt độ phòng Sau khi cho hết

a-cloroacetyl clorua, hỗn hợp được khuấy tiếp trong 30 phút ở 50°C cho phản ứng kết thúc

hoàn toàn; thêm nước lạnh; lọc lay sản phâm thô; sấy khô và kết tinh lại trong etanol

Trong phản ứng sinh ra axit HCI, có thể tác dụng với arylamin ban đầu tạo muối

amoni clorua, dẫn đến mất tác nhân, làm giảm hiệu suất sản phẩm Tuy nhiên, khi thực

hiện phản ứng trong dioxan, đây là dung môi có khả năng proton hóa cao, sẽ tác dụng với

proton tao cation oxoni, giải phóng arylamin cho phan ứng thé được tiếp tục Hiệu suất

N-aryl-a-cloroace tamit đạt đến 87% đã chứng minh điều đó Có thé cho thêm EtaN làm bazơ bắt HCI; nhưng một mặt, hiệu suất sản pham được cải thiện không nhiều (~88-89%); mặt

khác, việc thu héi EtsN sau phản ứng cũng gay tốn kém, không hiệu quả.

Bằng phương pháp này đã tông hop được 5 dẫn xuất N-a-cloroace tanilid (II).

- N-phenyl-o-cloacetamid (II.1) dạng rắn mau trang, H: 2,72 g (80%), T°nc= 136-137°C

2.4.3 Tổng hợp 2- -arylimino- -3-aryl-5-aryliden-1,3-thiazolidin-4-on

2.4.3.1 Tổng hợp các dẫn xuất 2-arylimino-3-aryl-5-aryliden-1,3-thiazolidin-4-on bằng phương pháp truyền thống.

Theo phương pháp truyền thống, phản ứng phải trải qua hai giai đoạn Đầu tiên, thực

hiện vòng giữa (I) và (II) tạo thành hợp chat trung gian 3-aryl-2-arylimino-

1,3-thiazolidin-4-on (IID, sau đó tiến hành ngưng tu Knoevenagel giữa (II) và các andehit (IV)tu1,3-thiazolidin-4-ong ứng thu được sản phẩm 2-arylimino-3-aryl-5-aryliden-1,3-thiazolidin-4-on (V) Phản ứng trải qua

hai giai đoạn theo sơ đồ 12 như sau:

Sơ đồ 12 Điều chế 2-arylimino-3- aryl-5-aryliden-1,3-thiazolidin-4-on theo

phương pháp truyền thống hai giai đoạn

Ri dioxan a CHạCOOH Z

(II) Rạ (V) SX

Giai đoạn I Tổng hop các dẫn xuất 3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on (II)

Trong nghiên cứu nay, dé điều chế các 3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on, hợp

chất (I) va (I) được lấy theo tỷ lệ mol 1:1, đun hồi lưu trong dioxane trong 2h, sau khi xử

lý đã thu được sản phẩm (IIT) Day là phương pháp mới dé tổng hợp các hợp chat (III) mà

không tạo thành đồng phân khó tách, thời gian phan ứng ngắn và hiệu suất cao

Cơ chế của phản ứng này được đề nghị như sau: Cặp electron không chia của nguyên

tử S trong phan tử 1,1-dimetyl-3-phenylthioure tan công nucleophin vào nguyên tử Csps

liên kết với Cl của a-cloroace tamit theo cơ chế Sn2, tạo thành muối isothiouroni A Sau

đó muối isothiouroni A đóng vòng nội phân tử do nguyên tử nito nhóm amit tấn công

nucleophin vào nguyên tử cacbon imino, đồng thời nhóm dimetylamino tách ra dưới dang muối dimetylamoni hydroclorua, tạo ra thiazolidin-4-on.

Sơ đồ 13 Cơ chế phản ứng đóng vòng 3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on

rex: (II) ơn ơn

OL Ì ols s)aNHạCI s)aNHạCl

H_ CHạ A

(I) - (CH3)NH.HCI

(II) OC}

Có hai yếu tố ảnh hưởng đến khả năng đóng vòng muối isothiouroni Một là khả

năng hút electron của nhóm dimetylamino liên kết với nguyên tử C-imin Khi bị proton

hóa thì nhóm dimetylamoni hydroclorua tạo thành sẽ hút electron mạnh hơn, do đó sự đóng

vòng sẽ xảy ra thuận lợi hơn Dé khang định ảnh hưởng của nhóm dietylamoni, đã thử

nghiệm phản ứng trong môi trường axit Tuy nhiên, việc tăng pH của môi trường đã làmgiảm đáng ké hiệu suất thiazolidinon do sự nhựa hóa sản phẩm Yếu tố thứ hai, là lựcnucleophin của N amit Có thể mong đợi, trong môi trường bazo, anion amidat tạo ra sẽkích thích sự đóng vòng Tuy nhiên, tiền hành phản ứng trong môi trường kiềm, hiệu suất

thiazolidinon giảm hắn Điều đó có thê giải thích là do cation dimetylamoni đã bị trung hòa

và khả năng hút electron của nhóm dimetylamino giảm, dẫn dén sự đóng vòng giảm Kết

quả nghiên cứu cho thấy, trong dioxan trung tính, hiệu suất thiazolidinon (III) đạt cao nhất.

Bằng phương pháp này đã tổng hợp được hai hợp chất có cấu trúc II Cau trúc, hiệu suất

và nhiệt độ nóng chảy của chất III được trình bày trên bảng 1

Bang 1 Cấu trúc, hiệu suất và nhiệt độ nóng chảy của các hợp chat (II)

OCH;

HIL3 TII.4H: 85%: Tne: 162-163°C (162°C [19]) H: 74%; Tne: 160-162°C

Phân tích phổ đại diện của hop chất III.1.

Trên phổ IR (Hình 4.1.) xuất hiện các băng sóng đặc trưng cho dao động hóa trị của các liên kết =CH, Ar ở 3074 cm’; của liên kết H-Csp*: 2995-2951 cm'!; C=O: 1724 cm; C=N:1643 cm'!; C=C, Ar: 1589 cm!: C-O-CH3:1293-1153 cm.

Trên phố ‘H-NMR (Hình 4.2) xuất hiện tin hiệu ở vùng trường yếu nhất 7,53 (t; 2H,

37 = 7,5) đặc trưng cho cộng hưởng của các proton Hs: của gốc phenyl Tín hiệu ở 7,44 (t; 1H, ?J = 7,5) là cộng hưởng của proton H4”; tín hiệu ở 7,39 (d; 2H, ỶJ = 7,5) là cộng

H::s: Tín hiệu ở 7,12 (t; 1H, *J = 7,5) là cộng hưởng của proton Ha; tín hiệu ở 6,92 (d; 2H, ŸJ = 7,5) là cộng hưởng của các proton H›:ø: Tín hiệu xuất hiện ở trường mạnh 3,99

(s; 2H) là cộng hưởng của 2 proton nhóm CH: ở vị trí số 5 của vòng 5 cạnh.

Trên phé HRMS (Hình 4.3), xuất hiện pic ion giả phân tử m/z 268 [M]*(98) phù hợp với công thức phân tử của chất là: CisHi2N2OS Ngoài ra, còn một số các pic ion mảnh được

đề xuất như sau: 194 [M-SCH;COJ' (35); 149 [M-CsHsNCO]* (100); 104

Bảng 2 Dữ kiện pho IR, NMR và MS của các hợp chat (IID)

HL2 C¡zH¡oClaN¿OS 337 C=O), 1628 (C=N), 1584 | 7,39 (d; 2H, Hes); J = 8,5); | Œ7CD].

C=C, Ar), 1273-1152 C-O- | 6,91 (d; 2H, He); J = 8,5);

C), 725 C-Cl) 4,17 (s; 2H, CHD)

3084-3049 (=CH, An, | 789 a nen

2982-2926 C-Hatipha), 1722 Bod, PN NS, Ah, ĐHL 2/6),

HI3 CisHisCIN2OS 316 C=O), 1626 Cony i584 7.27 (d, J = 8.3 Hz, 2H, | 316 [M CCI}, 318

C=C An, 1273-1152 C-O- HC vy), 6.87 (d, 3J = 8.6 Hz, | [M (7CD)].

» At) 2H, HCasy), 4.01 (s, 2H,

C), 613 C-Cl) CH), 2.42 (s, 3H, CHỊ).

3000C-H), 3091C=H), 1585- | 6 7.72 (d, J = 8.7 Hz, 2H),

1485C=C), 1631(C=N), | 7.39 (t, J = 8.6 Hz, 4H), 6.91 HI4 CisHioCIN303S 337 1718C=O), 1510-1340 | (d, J = 8.7 Hz, 2H), 4.17 (s, | 347 (M*, 57.5),

(NO;), 1252-1146 C-O-C),

671 C-Cl)

2H)

Giai đoạn II Thực hiện phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa các dẫn xuất (II) với andehit (IV) tương ứng (Sơ do 14).

Sơ đồ 14 Phan ứng ngưng tụ Knoevangel giữa thiazolidin-4-on và andehit

Phương pháp thông thường dé tổng hợp các hợp chat (V) dựa vào phản ứng ngưng tụ

giữa (HD và các andehit (IV) tương ứng trong dung môi CH3COOH, xúc tác bazo

CH3COONa Thời gian phan ứng kéo dài từ 18-20 h Cơ chế phản ứng xảy ra được mô ta

trong sơ đồ 15 như sau:

Sơ đồ 15 Cơ chế phản ứng ngưng tụ Knoevanagel xúc tác CH3 COONa

- CH;COỐ - HạO HạO

Đầu tiên bazơ acetat tách proton linh động nhóm CH) ở vị trí số 5 của vòng

thiazolidin-4-on tạo ra cacbanion A, được bền hóa bởi sự cộng hưởng với anion enolat

B Sau đó cacbanion B cộng nucleophin vào nguyên tử Csp* nhóm carbonyl của phân tử

axit acetic để tạo ancol trung gian D Trong điều kiện tiến hành phản ứng (môi trường

axit, nhiệt độ cao), phân tử nước được tach ra để tạo thành sản phẩm cuối cùng V.1.

Ap dụng phan ứng này đã tổng hợp được 6 hợp chất V Kết quả tông hợp được trình

bày trong Bảng 3

Bảng 3 Cấu trúc, kí hiệu chất, hiệu suất và nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất V

tông hợp bằng phương pháp truyền thống

(V.b-1); H: 85%; Tne: 202-203 °C | (V.b-2); H: 81%; Tne: 176-177 °C | (V.e-1), H: 59%; Tne: 180-181 °C

Phân tích pho của chat dai diện V.a-1

Trên phố 'H-NMR (Hình 4.4) xuất hiện các tín hiệu ở vùng trường yếu nhất 7,82

(s; 1H), đặc trưng cho cộng hưởng cua proton =CH Cac tín hiệu ở 7,58-7,56 (m; 6H) là

cộng hưởng của các proton Ha3s,øy*2,6››, tín hiệu ở 7,49-7,52 (m; 3H) là tín hiệu cộng

hưởng của các proton H4:/ss::, tín hiệu ở 7,44 (t; 1H, *J = 7,5 Hz) là tín hiệu cộng hưởng của proton Hy», tín hiệu ở 7,39 (t; 2H, ?J = 7,5 Hz) là tín hiệu cộng hưởng của các proton

Hạ s; Tín hiệu ở 7,18 (t; 1H, ỶJ = 7,5 Hz) là tín hiệu cộng hưởng của proton Hz: Tín hiệu

ở 6,98 (d; 2H, °J = 7,5 Hz) là tín hiệu cộng hưởng của proton H›:ø-.

Duc - HHB

F34000 F32000

C:ø: xuất hiện tại 120,77 ppm, ngay cạnh đó là tín hiệu cộng hưởng cacbon của C-S tại

121,34 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon cua C4 xuất hiện tại 124,80 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C26) xuất hiện tại 128,53 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C4” xuất hiện tại 128,74 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C5): xuất hiện đồng thời tại

129,05 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C›:s: xuất hiện đồng thời tại 129,31 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C2.) xuất hiện tai 129,46 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon

của Ces)” xuất hiện tại 129,79 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C4» xuất hiện tại

130,05 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của =CH xuất hiện tại 130,46 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C1» xuất hiện tại 133,34 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của Ci:: xuất

hiện tại 134,98 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C¡: xuất hiện tại 147,87 ppm, tín hiệu cộng hưởng cacbon của C=N xuất hiện tại 150,40 ppm và tín hiệu cộng hưởng cacbon của

C=O xuất hiện tại 165,55 ppm.

Hình 4.5 Pho 'C-NMR của hợp chất V.a-1

Trên phố MS (hình 4.6), có xuất hiện các pic ion giả phân tử 6 m/z 357 [M+H]* (100%) phù hợp với khối lượng phân tử của chất là C›zHieNaOS (M=356) Ngoài ra, còn một số các pic ion mảnh được đề xuất như sau: 195 [M+H-CsHsCHCSCO]* (43); 135

Như vậy, bang cac phuong phap phố NMR và MS da chứng minh tong hop thanh

công các hợp chat V Ket qua đã tông hợp được 6 hợp chat V lam chat đôi chứng bangphương pháp truyền thông hai giai đoạn

2.4.3.2 Tổng hợp các dẫn xuất 2-arylimino-3-aryl-5-aryliden-1,3-thiazolidin-4-on bằng phương pháp domino với sự hỗ trợ của lò vi sóng.

Hỗn hợp 3 tác nhân thioure (I), N-aryl-a-cloroacetamit (II) va andehit (IV) tuong

ứng vào bình phan ứng, rồi đun hồi lưu trong lò vi sóng công suất lò 200 W, nhiệt độ lò

119 °C, dung môi axit acetic băng, xúc tác CH3COONa khan Phản ứng kết thúc sau 30

phút (Sơ đồ 16) So sánh nhiệt độ nóng chảy va Rr với chất tổng hợp băng phương pháp

truyền thống hai giai đoạn cho giá trị băng nhau Mặt khác các dit kiện pho NMR và MSphù hợp với câu trúc dự kiến

Sơ đồ 16 Tổng hợp 2-arylimino-3-aryl-5-aryliden-1,3-thiazolidin-4-on bằng phương

Kết quả tong hợp theo phương pháp truyền thống hai giai đoạn và phương pháp

one-pot dưới sự ho trợ lò vi sóng được trình bày trong Bảng 4 dưới đây.

Bảng 4 So sánh hiệu suât của phản ứng hai giai đoạn và phương pháp lò vỉ sóng

Mẫu | Ri R2 R3 Phương pháp truyền | Phương pháp lò vi

thống 2 giai đoạn sóng

H (%) Tne (°C) H (%) Tne (°C)

(TLTK)V.Ị H H H 56 201-203 76 | 201-202

(204[20])

V.2 H H Cl 77 184-185 82 184-185

V.3 H H NO? 78 190-192 83 190-191

(195 [20])V.4 Cl Cl H 73 202-203 78 203-204

V.5 Cl CH3 H 69 176-177 81 176-177

V.6 OCH:a CH3 H 57 180-181 72 180-182

Như vậy bang phương pháp một noi đa tác nhân dưới sự hỗ trợ của lò vi sóng đã rút

aryliden-3-aryl-2-(arylimino)-1,3-thiazolidin-4-on (V) khi rút ngắn các bước tiến hành, đặc biệt giảm thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất sản phẩm.Áp dụng điều kiện trên, đã

tổng hợp được 10 hợp chất V, cau trúc và hiệu suất và các dữ kiện phô của các hợp chất V

được trình bày trong phụ luc 1 bảng 2PL, bảng 3PL

Mở rộng phạm vi nghiên cứu với thioure chứa di vòng thio/morpholin, khảo sát phản

ứng trong lò vi sóng với một số xúc tác và dung môi khác nhau Đối tượng và điều kiện khảo sát được mô tả trong sơ đồ 17 và bảng 6.

Sơ đồ 17 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng

Các điều kiện khảo sát được thể hiện trên Bảng 6.

Bảng 6 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng sử dụng

TT Xúc tác Dung môi | T°(C) T MW Không H(%)

(%mol so với I’) (phút) (W) vỉ sóng

Trong khảo sát này thioure (I’) và cloroacetyl clorua (II”) và 3-nitrobenzandehit (TV”)được lẫy theo ty lệ 1:1.5:1 về số mol, dung môi etanol; phản ứng được thực hiện trong lò

vi sóng ở các điều kiện khảo sát khác nhau Sau khi khảo sát các xúc tác có bản chất bazơ

hữu cơ, oxit bazơ kết quả cho thấy MgO-B cho hiệu suất cao nhất (53%) Tiếp tục khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác khi thay đổi hàm lượng xúc tác MgO-B từ 15-

200% mol mol so với I’, kết quả cho thấy với hàm lượng MgO-B (100% mol) cho hiệu suất cao nhất (64%) Tiếp tục khảo sát sự ảnh hưởng của dung môi và thời gian phản ứng,

kết quả với MgO-B (100% mol), thời gian 60 phút; nhiệt độ 80 °C, công suất lò 200W đã

thu được sản phẩm V' với hiệu suất cao nhất (73%).

Dé so sánh với phương pháp thông thường, không sử dụng vi sóng sau 10 h, hiệu suất

đạt 65% Như vậy, có thê thây với phương pháp sử dụng xúc tác MgO-B trong lò vi sóng

đã rút ngắn được thời gian phản ứng từ hơn 10 h xuống còn 1 h đồng thời cho hiệu suất cao hơn.

Áp dụng điều kiện tối ưu đã khảo sát phía trên, thực hiện phản ứng với

thiomorpholinthoamit với các dẫn xuất andehit khác nhau đã tổng hợp được 18 hợp chất (V’) như sơ đồ 18 phản ứng sau:

Sơ đồ 18 Tổng hợp 2-arylimino-5-aryliden-1,3-thiazolidin-4-on xúc tác MgO

R = 3-CICgHu(IV.1); 3-NOzCaH„(IV.2); 2-HOCgH,(IV.3); 2-Naphthyl(IV.4); 3-HO-4-CHzOCsHa(IV.5);

4-CH30CgH,(IV.6 ); 3,4,5-(CH30)3CgH,(IV.7 ); 3-BrCgH,(IV.8); 4-CH3CgH,(IV.9); CgHs(IV.10);

3.5-(di-t-Bu)-4-OHCH3CgH,(IV.11 ) n-C;H;z(IV.12)

Cac san phẩm đều được chứng minh cầu trúc bằng các phương pháp phổ NMR, MS.Kết qua tong hợp và các dit kiện phé được trình bày trong phụ lục 1, bảng 4PL 5PL

2.4.4 Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học

2.4.4.1 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư

Đã tiến hành thử hoạt tính sinh học với 6 hợp chất (V) theo phương pháp MTT với dòng tế bào ung thư phổi A549, H358 Day là phương pháp thử độ độc tế bào in vitro được

Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ (National Cancer Institute - NCI) xác nhận là phép thử độ

độc tế bào chuẩn nhằm sàng lọc, phát hiện các chất có khả năng gây độc tế bào ở điều kiện

in vitro [21] Sử dụng muôi tetrazolium (MTT-(3-(4,5-dimetylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl

tetrazolium)) làm thuốc thử trong phép so màu qua đó đánh giá vê sự sông sót và khả năng

phát triển của tế bào Vòng tetrazolium của thuốc thử bám chặt vào ti thê của tế bào hoạt

động Dưới tác dụng của enzym dehydrogenase trong tế bào màu vàng của MTT biến đổi

thành màu tím formazan Các giá trị OD được đo trên máy quang phổ.

Tế bào được nuôi cấy trong đĩa petri 100 mm đến khi đạt mật độ che phủ khoảng 70-80% và được hoạt hóa trước khi tiến hành thử nghiệm 48 giờ Mẫu thử được hòa tan

và chụp ảnh tế bào dưới kính hién vi, tiến hành đánh giá độc tính bằng phương pháp MTT

assay (kit Promega) Sau đó, đo mat độ quang bang máy doc Elisa ở bước sóng 570 nm vàtinh giá tri ức chê IC50

Tính toán kết qua: Giá trị CS (Cell Survival): là khả năng sống sót của tế bào ở nông độ nào đó của chất thử tính theo % so với đối chứng Dựa trên kết quả đo được của

chứng OD (ngày 0), DMSO 10% và so sánh với giá trị OD khi trộn mẫu dé tìm giá trị CS

(%) theo công thức:

OD (mẫu) — OD (ngày 0

CS% = OD (mau) ~ OD (ngày 0)_ x 100

OD (DMSO) — OD (ngay 0)

Giá trị CS% sau khi tinh theo công thức trên, đựơc đưa vào tính toán Excel dé tìm

ra % trung bình + độ lệch tiêu chuân của phép thử được lặp lại 3 lân theo công thức củaDucan như sau: Độ lệch tiêu chuân o

= J ai — *)^2)/(m — 1)

Các mẫu có biểu hiện hoạt tính (CS < 50%) sẽ được chon ra dé thử nghiệm tiếp đề

tim giá tri ICso Giá tri ICso (50% Inhibitory Concentration) là nông độ của mau thử mà tại

đó ức chê được 50% sô lượng tê bào nghiên cứu

Cách tính giá trị ICso:

Dùng giá trị CS của 10 thang nông độ, dựa vào chương trình Table curve theo thang giá tri

logarit của đường cong phát triển tế bào và nồng độ chat thử dé tính giá trị ICso Công thức:

(-) Không có giá trị ICso trong khoảng nông độ này

Tiến hành thử nghiệm 5 hợp chấy có cấu trúc V trên hai dòng tế bào ung thư phổi A549 và H358 Kết quả cho thay các hợp chất (V.a-5) (ICso=29,24 ug/mL); có hoạt tính cao nhất, Chat (V.e-1) có hoạt tính trên cả hai dong tế bào ICso=47.86 g/mL đối với A549

và ICso=46.77 ug/mL với dòng tế bào H358 Từ kết quả thử nghiệm và các tài liệu tham

tăng hoạt tính sinh học gây độc, tế bào Từ đó có thé định hướng việc đưa thêm các nhóm

ưa nước như COOH; OH vào cấu trúc của chất từ đó tăng hoạt tính của chất

2.4.4.2 Hoạt tính chống oxi hóa

Nguyên tắc: Khả năng chống oxy hoá của các dịch chiết được đánh giá bằng phương

pháp quét gôc tự do DPPH (2,2-diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl)hydrazyl)[22] Axit

ascorbic được sử dụng làm chất đối chứng dương Phương pháp bắt gốc tự do DPPH thường

được sử dụng dé đánh giá tương đối nhanh hoạt tính chồng oxy hóa DPPH là một gôc tự

do ôn định ngay cả ở nhiệt độ phòng và cho thấy độ hấp thụ mạnh ở bước sóng 517nm

Gốc DPPH nhận electron hoặc gôc hydro dé trở thành phân tử nghịch từ 6n định có màu khác ban dau Do đó, mức độ đổi màu của nó từ màu tím sang màu vàng được cho là do

khả năng nhận H*, điều này cho thấy khả năng bắt gốc tự do trong phản ứng chống oxy

hóa Cường độ màu tím của DPPH ty lệ nghịch với hoạt tính chống oxy hóa của các mau

Quy trình thực hiện như sau:

Pha mẫu đối chứng axit ascorbic bang dung môi metanol dé đạt nồng độ gốc 0,5 mg/mL.

Mau phan tích được pha loãng thành các nồng độ từ 50 đến 500 pg/mL trong metanol Tại môi

nồng độ khảo sát, 4 mL DPPH 0,1 mM được thêm vào 2 mL mẫu Sau khi ủ 40 phút trong bóng

tối ở nhiệt độ phòng, độ hấp thụ quang được xác định ở bước sóng 517 nm bằng máy quang phô

UV/Vis Mẫu trang được sử dụng trong thí nghiệm chỉ bao gồm 2 mL metanol, 4 mL DPPH 0,1

mM và cũng được xác định độ hấp thụ quang tại bước sóng 517 nm.

Phương pháp phân tích số liệu:

Kha năng bắt gốc tự do DPPH (%RSA) được tinh toán theo công thức sau:

%RSA = x 100

Trong đó: Ao: độ hấp thụ quang của mẫu trắng;

A: độ hấp thụ quang của các mâu phân tích

IC50 được xác định là nồng độ tối thiểu của dịch chiết dé ức chế 50% lượng DPPH

và được tính dựa trên phương trình hồi quy tuyến tính giữa nồng độ dịch chiết và % DPPH

bị ức chê.

Bảng 8 Kết quả đo độ hấp thụ quang của axit ascorbic

C(mg/mL) % RSA Abs IC50 (ug/mL)

axit ascobic

90

80

70 60

Chất đối chứng dương axit ascorbic 56.55

Kết quả thử hoạt tính chống oxi hóa 5 hợp chất cho thấy 4/5 hợp chất có hoạt tính

oxi hóa, trong đó hợp chất V.c-3 có chứa nhóm OH phenol và hai nhóm í- -butyl có khả

năng bắt gốc tự do cao hơn cả (ICso= 303.16 g/ml) Đánh giá chung: Các hợp chất có hoạt

tính chống oix hóa mức trung bình

2.5 Đánh giá kết quả đạt được và kết luận

Bằng việc sử dụng chất đầu mới 1,1-dimetyl-3-arylthioure (I) thay thé cho

diarylthioure trong phản ứng với các dẫn xuất N-aryl-a-cloroace tamit (II) và các andehit

(IV) tương ứng xúc tác CH3COONa, trong lò vi sóng đã có những ưu điểm vượt trội so với

phương pháp truyền thống cụ thé : Rút ngắn các bước phản ứng; giảm thời gian từ >20h

xuống còn 30 phút; tăng hiệu suất quá trình chung và đặc biệt không tạo thành các đồng

phân khó tách mà tạo thành các sản phẩm có định hướng nhóm chức như ban đầu Áp dụng

quy trình trên đã tông hợp được 10 hợp chất

5-aryliden-3-aryl-2-arylimino-1,3-thiazolidin-4-on (V)

Mở rộng phạm vi nghiên cứu với các thioure chứa di vòng thio/morpholin, khảo sát

tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng tổng hợp các dẫn xuất thiazolidin-4-on đã tìm được điều

kiện tối ưu cụ thê như sau: Xúc tác MgO-B; Thời gian: | h; Công sat lò: 200 W; Dung môi: