TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 5ARYLIĐEN3N(4METYLPHENYL)2THIOXOTHIAZOLIĐIN4ONTỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 5ARYLIĐEN3N(4METYLPHENYL)2THIOXOTHIAZOLIĐIN4ONTỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 5ARYLIĐEN3N(4METYLPHENYL)2THIOXOTHIAZOLIĐIN4ONTỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 5ARYLIĐEN3N(4METYLPHENYL)2THIOXOTHIAZOLIĐIN4ON
Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 5-ARYLIĐEN-3-N-(4-METYLPHENYL)-2-THIOXOTHIAZOLIĐIN-4-ON Lê Trọng Đức, Nguyễn Trần Thanh Trúc (Sinh viên năm 3, Khoa Hóa học) GVHD: TS Nguyễn Tiến Công Đặt vấn đề Các hợp chất 2-thioxothiazoliđin-4-on dẫn xuất 5-aryliđen chúng nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu dược tính quý báu chúng kháng khuẩn [1,3], kháng ung thư [1,4], kháng virut [1], kháng viêm [1]… Các nghiên cứu cho thấy việc có hay chất nhóm vị trí số ảnh hưởng lớn tới hoạt tính hợp chất [2] Từ đó, tổng hợp 3-N-(4metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on ngưng tụ chất với anđehit thơm để tạo thành dẫn xuất 5-aryliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on thu hút ý Thực nghiệm Các hợp chất 5-aryliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on tổng hợp theo sơ đồ tổng hợp biểu diễn hình S S N N NH2 O 1) CS2, NH4OH C6H4X S S O XC6H4CHO 2) ClCH2COOH CH3 (1) CH3 (2) CH3 (3a-d) X = H (3a), 4-Br (3b), 2-NO2 (3c), 4-NO2 (3d) Hình Sơ đồ tổng hợp Tổng hợp 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on (2): Hợp chất (2) tổng hợp qua hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Vừa khuấy vừa cho từ từ dung dịch 25,68g (0,24 mol) p-toluiđin 25ml etanol vào hỗn hợp 17,2 ml cacbon đisunfua 36 ml dung dịch amoniac 35% 0-10oC thời gian khoảng 20 phút Tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng sau để yên hỗn hợp phản ứng 30 phút nhiệt độ 10-150C xuất tinh thể màu vàng (muối amoni p-tolylđithiocacbamat) Lọc tinh thể tạo ra, rửa ete dùng muối cho phản ứng tiếp sau để tổng hợp chất (2) 46 Năm học 2012 - 2013 Giai đoạn 2: Vừa khuấy vừa thêm từ từ 23,3 g (0,2 mol) muối natri cloroaxetat vào dung dịch chứa 38 g (0,19 mol) kết tủa vàng thu 100 ml nước lạnh Tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng giờ, sau axit hóa hỗn hợp phản ứng axit clohiđric đặc Lọc lấy kết tủa màu trắng tách ra, rửa nước kết tinh lại etanol thu 24,21 g tinh thể hình vảy, màu vàng xanh có nhiệt độ nóng chảy 167oC Hiệu suất chung qua hai giai đoạn 45,3% Quy trình chung tổng hợp dẫn xuất 5-aryliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2thioxothiazoliđin-4-on (3a-d): Hòa tan 0,01 mol hợp chất (2) 0,01 mol anđehit thơm 30ml axit axetic băng, thêm 0,015 mol natri axetat đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng khoảng - (tùy vào loại anđehit) Để nguội đổ hỗn hợp phản ứng vào nước đá vụn Lọc lấy chất rắn, rửa nước kết tinh lại dung môi thích hợp Phổ hồng ngoại (IR) chất đo máy Shimadzu FTIR-8400S theo phương pháp ép viên với KBr Khoa Hóa học, Trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh Phổ 1H-NMR chất đo máy Bruker Avance 500MHz (dung môi DMSO) Viện Hóa học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Phổ HR-MS chất đo máy Bruker micrOTOF-Q 10187 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Hoạt tính kháng khuẩn chất thử nghiệm phòng thí nghiệm Vi sinh vật, Khoa Sinh học, Trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh Kết thảo luận Hợp chất 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on tổng hợp từ ptoluiđin sở quy trình tổng hợp hợp chất 3-N-(2-ankyloxyaryl)-2thioxothiazoliđin-4-on mô tả tài liệu [2] Phản ứng xảy theo hai giai đoạn [2,5]: trước tiên, p-toluiđin tác dụng với CS2 có mặt amoniac để tạo thành muối amoni p-tolylđithiocacbamat; sau muối đóng vai trò tác nhân nucleophin thay nguyên tử clo axit monocloaxetic vòng hóa để tạo thành sản phẩm (2) Do tài liệu [2] không mô tả cụ thể quy trình tổng hợp muối amoni ptolylđithiocacbamat nên điều chế muối theo quy trình tổng hợp muối amoni phenylđithiocacbamat mô tả tài liệu [6] Tuy nhiên, ptoluiđin chất rắn, tan nước nên thay cho trực tiếp chất vào dung dịch CS2 amoniac, hòa tan chất etanol nhỏ từ từ vào hỗn hợp phản ứng để phản ứng xảy thuận lợi Trên phổ IR (2) không thấy hấp thụ liên kết N-H 3100cm-1 đồng thời xuất pic hấp thụ đặc trưng liên kết C=O 1719 1701 cm-1 47 Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH Bảng Kết tổng hợp hợp chất (3a- d) Hợp chất X Dung môi kết tinh tnc O ( C) 3a H Etanol 184 3b 4-Br Axeton – etanol 213 3c 2-NO2 Etanol 205,6 3d 4-NO2 Axeton – dioxan (1:1) 283 Trạng thái – màu sắc Chất rắn, màu vàng Chất rắn, màu vàng Hình kim, màu vàng cam Hình kim, màu vàng cam Khối lượng thu (g) Hiệu suất 2,01 64,7% 2,79 71,8% 2,80 78,7% 2,73 76,8% Bảng Một số hấp thụ tiêu biểu phổ hồng ngoại hợp chất 5-aryliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on Hợp (cm-1) X chất Csp 2-H Csp 3-H C=O C=S 3a H 3015 2918 1717 1248 3b 4-Br 3075 3015 2918 1717 1246 3c 2-NO2 3065 2920 2849 1723 1254 3d 4-NO2 3072 2930 1715 1260 Các dẫn xuất 5-aryliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on (3a-d) tổng hợp qua phản ứng ngưng tụ Knoevenagel (2) với anđehit thơm khác Trên phổ IR sản phẩm tạo thành, liên kết đôi C=O cho tín hiệu 17151723cm-1 Ngoài ra, liên kết C=S thấy xuất 1246-1260 cm-1 Bên cạnh đó, thấy xuất pic hấp thụ vùng 3000 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị Csp – H, đồng thời có pic hấp thụ đặc trưng C = C khoảng 1600 cm-1 Số liệu tổng hợp số pic hấp thụ tiêu biểu phổ IR hợp chất (3) tóm tắt bảng bảng Trên phổ 1H-NMR (2), proton vị trí vòng thiazoliđin cho tín hiệu singlet với cường độ tương đối 4,37ppm, phù hợp với độ chuyển dịch proton hợp chất 2-thioxothiazoliđin-4-on tổng hợp trước [2,3,4] 48 Năm học 2012 - 2013 Bảng Các tín hiệu phổ 1H-NMR (, ppm J, Hz) hợp chất 5-aryliđen3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on S 4a CH3 Chất X H2, H6 H3, H5 H7 H9 10 H H11 H12 N 12 11 C H O 3a H 7,36 (d) J=8,5 7,28 (d) J=8,5 7,84 (s) 7,70 (d) J=7,5 3b 4-Br 7,36 (d) J=8,0 7,28 (d) J=8,0 7,81 (s) 7,78 (d) J=8,0 7,59 (dd) J1= J2=7,5 7,62 (d) J=8,0 7,56 (t) J=7,5 7,59 (dd) J1= J2=7,5 13 S 7,62 (d) J=8,0 H13 7,70 (d) J=7,5 7,78 (d) J=8,0 H4a H khác 2,39 (s) - 2,39 (s) - X 10 3c 2-NO2 7,37 (d) J=8,0 7,31 (d) J=8,0 8,06 (s) 8,25 (dd) J1=8,0 J2=1,0 7,78 (dd) J1= J2=8,0 7,94 (dd) J1=J2=8,0 7,79 (dd) J1=8,0 J2=1,0 2,39 (s) - 3d 4-NO2 7,37 (d) J=8,5 7,30 (d) J=8,5 7,95 (s) 7,96 (d) J=9,0 8,38 (d) J=9,0 8,38 (d) J=9,0 7,96 (d) J=9,0 2,39 (s) - Phổ 1H-NMR hợp chất (3a-d) xuất đầy đủ tín hiệu với cường độ dự kiến Cùng với xuất thêm tín hiệu proton vùng thơm, điều đáng ý biến tín hiệu đặc trưng hai proton vòng thiazolidin 4,37ppm Dựa vào đặc điểm tín hiệu (cường độ tách spin-spin) đặc điểm cấu trúc phân tử, quy kết tín hiệu biểu diễn kết bảng Cấu trúc sản phẩm xác nhận qua phổ MS chúng Chúng tiến hành đo phổ HR-MS chất 3a 3c Với hai hợp chất này, 3a (C17H13NOS2, M = 311,4212) 3c (C17H12N2O3S2, M = 356,4188), phổ HR-ESI MS xuất pic ion phân tử (M + 23) dự kiến, cụ thể sau: (3a): 334,0331 (100%), 335,0360 (20,55%), 336,0308 (11,29%); (3c): 379,0182 (100%), 380,0210 (20,98%), 381,0162 (11,75%) 49 Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH Hoạt tính kháng khuẩn hợp chất (3a-d) thực phương pháp “khoan lỗ thạch” Các thí nghiệm khảo sát tính kháng khuẩn với loại khuẩn Bacillus subtilis Echerichia coli tiến hành sau: Nấu môi trường MPA với thành phần sau: g cao thịt, g pepton, g NaCl khan, 20 g agar, 1000 ml nước cất Khuấy hỗn hợp đến hoà tan hoàn toàn, hấp vô trùng hỗn hợp nồi hấp áp suất Đổ hỗn hợp lên đĩa petri tủ cấy vô trùng, để yên 24 o Cấy trải vi khuẩn Bacillus subtilis Escherichia coli lên môi trường MPA đĩa petri Dùng khoan nút chai khoan lỗ đĩa o Hút 0,1ml chất nồng độ với nồng độ 1%, 2% cho vào lỗ khoan o Đặt mẫu tủ lạnh từ – giờ, ủ nhiệt độ phòng 12 – 24 giờ, sau đo đường kính vòng vô khuẩn D-d (mm) Trong đó: D đường kính vòng vô khuẩn (mm), d đường kính khối thạch (mm) o Một số tiêu chuẩn đường kính vòng vô khuẩn D-d ≥ 25 mm: chất kháng khuẩn mạnh D-d ≥ 20 mm: chất kháng khuẩn mạnh D-d ≥ 15 mm: chất kháng khuẩn trung bình D-d ≤ 15 mm: chất kháng khuẩn yếu D-d = 0: chất không kháng khuẩn Kết đường kính vô khuẩn ghi bảng sau: Bảng Đường kính vô khuẩn hợp chất Vi khuẩn Escherichia coli Bacillus subtilis Chất 1% 2% 1% 2% cm 1,5 cm 0,8 cm 1,4 cm 3a 1,2 cm 1,5 cm 1,3 cm 1,7 cm 3b cm 1,2 cm 1,3 cm 1,6 cm 3c 1,1 cm 1,3 cm 1,6 cm 1,9 cm 3d Dựa vào tiêu chuẩn đường kính vòng vô khuẩn, kết thăm dò hoạt tính kháng khuẩn cho thấy chất tổng hợp (3a-d) với nồng độ 1% 2% thể hoạt tính kháng khuẩn trung bình với chủng vi khuẩn khảo sát gram (+) Bacillus subtilis gram (-) Escherichia coli Kết luận Đã tổng hợp 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on 04 hợp chất 5-aryliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on Cấu trúc hợp chất xác nhận qua phổ IR, 1H-NMR phổ HR-MS chúng Tất hợp chất tổng hợp chưa tìm thấy tài liệu tham khảo khác Các hợp chất 5- 50 Năm học 2012 - 2013 aryliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on thể hoạt tính kháng khuẩn trung bình nồng độ 1% 2% với chủng vi khuẩn khảo sát gram (+) Bacillus subtilis gram (-) Escherichia coli TÀI LIỆU THAM KHẢO Abhishek Kumar Jain et al (2012), Recent developments and biological activities of thiazolidinone derivatives: A review, Bioorganic & Medicinal Chemistry, Vol 20, p 3378-3395 Khaled Toubal et al (2012), Synthesis and Structural Determination of Novel 5Arylidene-3-N(2-alkyloxyaryl)-2-thioxothiazolidin-4-ones, Molecules, Vol 17, p 3501-3509 Fatehia K Mohamed (2010), Synthesis, reactions and antimicrobial activity on some novel phthalazinones derivatives, Der Chemica Sinica, Vol 1(1), p 20-31 Ludmyna Mosula et al (2009), Synthesis and antitumor activity of novel 2-thioxo4-thiazolidinones with benzothiazole moieties, Farmacia, Vol 57(3), p 321-330 Mohammad Ali Jalili, Kamran Mousavi Hosseini (2009), New synthesis of aminorhodanin and condensed derivatives, Pak J Pharm Sci., Vol.22(1), p 5357 F B Dains, R Q Brewster, and C P Olander (1941), Phenyl isothiocyanate, Organic Syntheses, Coll Vol 1, p.447 51