Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất của một số dị vòng imidazol 5 one, thiazolidin 2,4 dione và 1,3,4 oxadiazoline tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN VĂN THÌN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ DỊ VỊNG IMIDAZOL-5(4H)ONE, THIAZOLIDIN-2,4-DIONE VÀ 1,3,4-OXADIAZOLINE Chuyên ngành: Hóa học Hữu Mã số: 9440114 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN, 2020 Luận án hoàn thành Trường Đại học Vinh Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Tiến Công PGS.TS Lê Đức Giang Phản biện Phản biện Phản biện Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường Địa điểm: Trường Đại học Vinh Thời gian: Vào hồi giờ, ngày tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia - Trung tâm Thông tin - Thư viện Nguyễn Thúc Hào, Trường Đại học Vinh MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, hóa học hợp chất dị vòng phát triển cách mạnh mẽ Số lượng hợp chất dị vòng phát hợp chất thiên nhiên tổng hợp ngày nhiều, tính chất, phương pháp tổng hợp chúng nghiên cứu ngày đầy đủ hệ thống Cùng với đó, hoạt tính sinh học hợp chất dị vòng quan tâm nghiên cứu chúng ứng dụng ngày rộng rãi Các hợp chất chứa dị vòng cạnh chứa nitơ (azole) bao gồm: Loại có dị tố nitơ pyrrole loại chứa nhiều dị tố, có dị tố nitơ imidazole hay có nitơ dị tố khác 1,3,4-oxadiazole, thiazolidine Các dị vòng nhận nhiều quan tâm nghiên cứu ứng dụng chúng lĩnh vực khác đời sống, đặc biệt hóa dược Các dị vịng thơm imidazole, thiazole, 1,3,4-oxadiazole biết đến trung tâm mang hoạt tính sinh học cho hợp chất chất trung gian điều chế hợp chất hoạt tính sinh học Nhiều nhà hóa học nước quan tâm nghiên cứu phát số lượng lớn hợp chất chứa dị vịng có hoạt tính kháng khuẩn, kháng vi-rút, kháng viêm, chống ung thư, chống đái tháo đường, chống co giật, chống oxi hóa Các dẫn xuất chứa dị vịng imidazole-5-one (dẫn xuất imidazole); thiazolidine-2,4-dione (dẫn xuất thiazole); 1,3,4-oxadiazoline (dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole) phát nhóm chất có hoạt tính sinh học, dược tính Từ mở thêm hướng nghiên cứu nhằm tổng hợp, chuyển hóa ứng dụng chất lĩnh vực đời sống, đặc biệt sản xuất thuốc chữa bệnh Hiện Việt Nam số lượng cơng trình nghiên cứu chất chứa dị vịng chứa dị vịng imidazole-5-one; thiazolidine-2,4-dione; hay 1,3,4-oxadiazoline cơng bố khiêm tốn so với phong phú hướng tổng hợp dãy chất Theo tìm hiểu chúng tơi, có số cơng trình nghiên cứu hướng dị vịng 2thiazolidine-4-one, thiazolidine-2,4-dione Các cơng trình nghiên cứu liên quan 1,3,4oxadiazoline chúng tơi gặp số báo cáo vài nhóm tác giả Trên giới nay, có nhiều nghiên cứu dẫn xuất chứa dị vòng thơm imidazole, thiazolidine 1,3,4-oxadiazole công bố Nhưng hướng nghiên cứu dẫn xuất chứa dị vòng imidazoline-5-one; thiazolidine-2,4-dione (TZD) 1,3,4-oxadiazoline có nhiều nhóm chưa nhiều Các nghiên cứu công bố gần cho thấy hợp chất có chứa có dị vịng có hoạt tính sinh học kháng khuẩn, kháng snấm, kháng ung thư, hạ đường huyết, v.v nên chúng thu hút quan tâm nghiên cứu, đặc biệt lĩnh vực hóa dược Trên sở đó, chúng tơi chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc tính chất số dị vòng imidazol-5-one, thiazolidin-2,4-dione 1,3,4-oxadiazoline” Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án 2.1 Mục tiêu Tổng hợp chất hữu (chất đích) chứa dị vòng imidazole-5-one; dị vòng thiazolidine-2,4-dione hay dị vòng 1,3,4-oxadiazoline với nhóm khác điều kiện sở vật chất Việt Nam nghiên cứu tính chất, cấu trúc, hoạt chất sinh học chúng nhằm góp phần vào việc nghiên cứu lý thuyết ứng dụng dị vòng 2.2 Nội dung nghiên cứu * Tổng hợp dãy chất đích (mới) chứa dị vòng: Dãy A gồm 14 chất chứa nhân imidazole-5-one gồm loại 1-arylideneamino-4-(4-methoxybenzylidene)-2methyl-1H-imidazolin-5(4H)-one (8 chất) 1-arylideneamino-4-(4-chlorobenzylidene) -2methyl-1H-imidazolin-5(4H)-one (6 chất); dãy B gồm 10 chất đích dạng diester dẫn xuất hợp chất 5-(2/3/4-hydroxybenzylidene)thiazolidine-2,4-dione; dãy C gồm 12 chất đích chứa dị vịng 1,3,4-oxadiazoline, loại 2-(4-acetyl-5-aryl-5methyl-4,5-dihydro-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-4-bromophenyl acetate (3 chất) loại 2-(4acetyl-5-methyl-5-aryl-4,5-dihydro-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-4-iodophenyl acetate (9 chất) * Nghiên cứu cấu trúc tính chất chất tổng hợp phương pháp xác định nhiệt độ nóng chảy, xác định dung môi kết tinh; phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), số chất sử dụng phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể tia X để xác định cấu trúc thực * Thử hoạt tính sinh học (hoạt tính kháng khuẩn Escherichia coli, Pseudomonas aeruginous, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus; kháng nấm Aspergillus niger, Fusarium oxysporum, Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans; gây độc tế bào ung thư dòng tế bào ung thư vú MCF-7, ung thư biểu mô (KB), ung thư gan (HepG2) chất đích tổng hợp Ý nghĩa khoa học, thực tiễn đóng góp luận án - Tổng hợp thành công 68 hợp chất 36 hợp chất đích chất thuộc nhóm chất chứa dị vịng cạnh nitơ (dị vòng imidazol-5-one, thiazolidine-2,4-dione 1,3,4-oxadiazoline) 32 hợp chất trung gian - Luận án cung cấp thông tin, liệu khoa, cấu trúc (đặc biệt cấu trúc tinh thể chất (C5b3), (C5b4) (C5b5)), tính chất dung mơi kết tinh, hoạt tính sinh học ([kháng khuẩn nấm với dãy (A4b1-6)], [kháng ung thư vú MCF-7 với dãy (A4b1-6), (B3a-e) (B4a-e)], [kháng ung thư gan HepG2 ung thư biểu mô KB với dãy (C5b1-9)]) 33 chất đích Bố cục Bố cục luận án gồm 154 trang, mở đầu trang; tổng quan 27 trang; thực nghiệm 32 trang; kết thảo luận 76 trang; kết luận trang Luận án có 56 sơ đồ, 49 hình 27 bảng; tài liệu tham khảo 17 trang với 139 tài liệu tiếng Việt tiếng Anh Ngồi cịn có Phụ lục gồm 211 hình phổ bảng Chương 1: TỔNG QUAN Đã tổng quan tài liệu ngồi nước tình hình nghiên cứu tổng hợp, hoạt tính sinh học chất chứa dị vịng vịng 1H-imidazol-5(4H)-one; thiazolidine-2,4-dione (TZD); 1,3,4-oxadiazoline Việt Nam Thế giới Kết tổng quan tài liệu nêu phương pháp tổng hợp, cho thấy hợp chất chứa dị vịng nói có hoạt tính sinh học kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao, kháng ung thư, kháng viêm, hạ đường huyết, v.v ; đồng thời nghiên cứu dị vòng xu hướng mới, quan tâm nhiều phát triển nhanh; số cơng trình cơng bố giới phong phú Việt Nam không nhiều Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT Các hợp chất tổng hợp được xác định tính chất cấu trúc thơng qua số phương pháp sau: Nhiệt độ nóng chảy (đo phương pháp mao quản), phổ hồng ngoại (FT-IR, đo theo phương pháp ép viên với KBr), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR, HMBC, HSQC đo máy Bruker Avance (Đức) dung môi DMSO-d6), phổ khối lượng (HR-MS, đo theo phương pháp ESI, máy đo phổ Bruker micrOTOF-Q 10187 (Đức), phổ nhiễu xạ đơn tinh thể tia X (đo máy nhiễu xạ tia X Bruker APEXII CCD (Đức) nhiệt độ 100 K, Sử dụng kiểu tia âm cực Mo Kα (λ=0,71073 Å)) 2.2 TỔNG HỢP CÁC CHẤT Các chất hữu chứa dị vòng năm cạnh có nittrogen chúng tơi tổng hợp gồm dãy chất theo sơ đồ tổng hợp mơ tả Hình 2.1, Hình 2.2 Hình 2.3 O X (CH3CO)2O (A1a,b) O O CH3CONHCH2COOH X X = Cl(a), CH3O(b) O N (A2a,b) NH2NH2 CH3 N NH2 N X (A3a,b) X = Cl(a), CH3O(b) CH3 X = Cl(a), CH3O(b) R - C6H4-CHO (A4a1-8): X = Cl; R= 4-OCH3 (a1), 4-CH3 (a2), 2-F (a3), 4-F (a4), H (a5), O 2-NO2 (a6), 3-NO2 (a7), 4-NO2 (a8) N X (A4b1-6): X= OCH3 ; R= 4-Cl(b1), 2-NO2(b2), 3-NO2(b3), 4-NO2(b4), 3-CH3-4-OH (b5), 3,4-(-OCH2O-) (b6) N N R CH3 (A4a1-8) & (A4b1-6) Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp hợp chất chứa dị vòng imidazol-5(4H)-one (A4a1-8) (A4b1-6) Cl O H2N HCl O NH2 R S O S OH R H (B1a-e) O NH O O O OH OH S R O N H S O N O H O O (B3a-e) 2-OCO2Et, R = H (3a); 2-OCO2Et, R = 5-Br (3b) 3-OCO2Et, R = H (3c); 4-OCO2Et, R = H (3b) 4-OCO2Et, R = 3-OMe (3e) O O H (B2a-e) O 2-OH, R = H (a); 2-OH, R = 5-Br (b); 3-OH, R = H (c); 4-OH, R = H (d); 4-OH, R = 3-OMe (e) R O S H O N O O O (B4a-e) 2-OCH2CO2Et, R = H (4a); 2-OCH2CO2Et, R = 5-Br (4b) 3-OCH2CO2Et, R = H (4c); 4-OCH2CO2Et, R = H (4d); 4-OCH2CO2Et, R = 3-OMe (4e) Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp diester chứa dị vòng TZD (B3a-e) (B4a-e) O O OH OH C4a/C5a C4b/C5b OCH3 a) Br2/CCl4 CH3OH H2SO4 (C1) OH b) NaOCl, KI O X OCH3 OH (C2a-b): X = Br (a), I (b) O X = Br R = 3-Br (a1), 3-OCH3 (a2),3-NO2 (a3) CH3 N N CH3 N2H4 X O NHNH2 OH (C3a-b) X = Br (a), I (b) R-C6H4COCH3 O X (CH3CO)2O X O X=I N N R = 3-NO2 (b1), 4-NO2 (b2), H(b3), 4-F (b4), R O CH3 OHH 4-Cl (b5), 3-Br (b6), 4-Br (b7), 4-CH3 (b8), O CH3 4-NH2 (C4b9); 4-NH-CO-CH3 (C5b9) (C5a1-3) & (C5b1-9) (C4a1-3) &(C4b1-9) R Hình 2.3: Sơ đồ tổng hợp hợp chất chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazoline (C5a1-3) (C5b1-9) 2.3 THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC 2.3.1 Hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn Hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn chất (A4a1-8) thử phịng Sinh học thực nghiệm, Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam theo phương pháp Vander Bergher & Vlietlinck (1991) MCKane L, & Kandel (1996) Các chủng vi sinh vật kiểm định: vi khuẩn Gram (+) B subtilis, Staphylococcus aureus; vi khuẩn Gram (-) E coli, P aeruginosa; nấm men S cerevisiae, C albicans nấm mốc A niger, F oxysporum Các chứng dương tính là: Ampicilin cho vi khuẩn Gram (+); Tetracylin cho vi khuẩn Gram (-); Nystatin cho nấm sợi nấm men 2.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư Các thí nghiệm thử hoạt tính gây độc tế bào tiến hành phòng Thử nghiệm sinh học, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Các chất (A4b1-6) (B3a-e, B4a-e) khảo sát hoạt tính gây độc tế bào với dòng tế bào ung thư vú MCF-7 theo phương pháp Sulforhodamine B (in vitro) với chất đối chứng thí nghiệm Camptothecine Các chất (C5b1-9) thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro với dịng tế bào ung thư biểu mơ (KB), dịng tế bào ung thư gan (HepG2), chất đối chứng sử dụng Ellipticine Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 KẾT QUẢ TỔNG HỢP , CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CÁC HỢP CHẤT DÃY A 3.1.1 Tổng hợp Các hợp chất đích (A4a1-8) (A4b1-6) tổng hợp từ acetylglycine 4chlorobenzaldehyde (A1a) 4-methoxybenzaldehyde (A1b) theo sơ đồ Hình 2.1 3.1.1.1 Các quy trình tổng hợp * Tổng hợp acetylglycine: Trình bày Mục 2.2.1.1 luận văn * Tổng hợp chất (A2a) (A2b): Trình bày Mục 2.2.1.2 luận văn * Tổng hợp chất (A3a) (A3b): Nêu Mục 2.2.1.3 luận văn * Tổng hợp hợp chất (A4a1-8) (A4b1-6): Đun hồi lưu hợp chất (A3a) (A3b) với aldehyde thơm định ethanol tạo thành dãy (A4a1-8) (A4b1-6) 3.1.1.2 Kết * Chất (A2a) (A2b): Trình bày Mục 2.2.1.2 * Chất (A3a) (A3b): Kết tổng hợp, IR, MS, H-NMR, C-NMR nêu Mục 2.2.1.3 luận văn * Các chất (A4a1-8) (A4b1-6): Phản ứng tổng hợp xảy theo chế phản ứng ngưng tụ amine bậc với hợp chất carbonyl Kết tổng hợp số tính chất vật lý, số liệu phổ IR, HR-MS hợp chất (A4a1-8) (A4b16) tóm tắt Bảng 3.1 Bảng 3.1: Tính chất vật lý, hiệu suất tổng hợp, liệu phổ IR HR-MS azomethine (A4a1-8) (A4b1-6) (M+H)+ IR (, cm-1) Nhiệt độ Hiệu Thực NO2 suất TT R/Chất nóng C=C nghiệm C-H C=O chảy (oC) (%) C=N [lý thuyết] 1678 3060 4-CH3O 354,1051 176-178 80 1717 1605 (A4a1) 2930 [354,0931] 1561 1651 - 360,0867 * 2924 4-CH3 (A4a2) 182-184 66 1705 1589 2855 [360.0982] 1651 342,0824 2-F (A4a3) 196-197 78 1717 1591 [342,0731] 1651 342,0818 4-F (A4a4) 184-185 74 1713 1589 [342,0731] H (A4a5) 173-174 68 2960 1713 2-NO2 (A4a6) 175-177 77 2847 1705 3-NO2 (A4a7) 181-182 81 3079 1713 1651 1589 1643 1582 1589 1520 1342 1536 1350 1538 1342 - 324,0928 [324,0825] 369,0751 [369,0676] 369,0746 [369,0676] 369,0783 [369,0676] 354,1002 [354,1009] 387,1077* [387,1069] 365,1235 [365,1250] 365,1245 [365,1250] 366,1452 [366,1454] 364,1264 [364,1297] 1643 1582 1649 4-Cl (A4b1) 192-193 64 2945 1708 1599 1643 1544 10 2-NO2 (A4b2) 234-235 74 1713 1597 1320 1643 1536 11 3-NO2 (A4b3) 219-220 43 3018 1697 1597 1350 3001 1667 1512 12 4-NO2 (A4b4) 245-246 58 1698 2855 1597 1342 1645 3-CH3O-42970 1688 13 235-236 61 ** 1601 2924 OH(A4b5) 3,4-(CH2O2) 1649 14 179-180 56 2918 1688 (A4b6) 1603 + ** Chú ý : * (A4a2), (A4b2): [M+Na] ; (A4b5) : OH = 3441cm-1 3.1.2 Xác định cấu trúc * Cấu trúc (A3a), (A3b): Xác nhận thông qua liệu phổ IR, HR-MS, H-NMR, 13C-NMR * Cấu trúc chất (A4a1-8), (A4b1-6): Xác nhận thông qua liệu phổ IR, HR-MS, 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC Các số liệu phổ tóm tắt Bảng 3.2, Bảng 3.3, Bảng 3.4 Bảng 3.5 luận án Kết cho thấy cho thấy phù hợp tính chất phổ với cấu trúc dự kiến chúng Dưới liệu chất (A4a7) (A4b3) lấy làm đại diện *(4Z)-1-(3-nitrobenzylideneamino)-4-(4-chlorobenzylidene) 10 -2-methyl-1H-imidazol-5(4H)-one (A4a7): 1H-NMR O Cl 17 16 11 (δ, ppm J, Hz): 2,48 (3H, singlet, H-2a, s); 7,06 N N 12 N 15 14 (1H, singlet, H-6); 8,20 (2H, doublet, 3J=8,5, H-8); 13 2a CH3 (A4a7) NO2 7,47 (2H, doublet, 3J=8,5, H-9); 9,70 (1H, singlet, H11); 8,57 (1H, singlet, H-13); 8,29 (1H, doublet, 3J =8,0, H-15); 7,77 (1H, doubletdoublet, 3J 1=3J =8,0, H-16); 8,23 (1H, doublet,3J =8,0, H-17) 13C-NMR (δ, ppm): 162,6 (C-2); 14,5 (C-2a); 136,6 (C-4); 165,4 (C-5); 125,0 (C-6); 132,1 (C-7); 133,3 (C-8); 128,3 (C-9); 134,8 (C-C-10); 151,1 (C-11); 135,2 (C-12); 121,3 (C-13); 148,1 (C-14); 124,9 (C-15); 130,1(C-16); 133,2 (C-17) 4-NO2 (A4a8) 213-214 84 2924 1705 Hình 3.1 Phổ 1H-NMR chất Hình 3.2 Phổ 13C-NMR chất (A4a7) (A4a7) So với phổ IR hợp chất (A3a), phổ IR (A4a7) dải tín hiệu hấp thụ đặc trưng cho liên kết N-H nhóm amino vùng 3200-3424 cm-1 Phổ IR (A4a7) có hấp thụ đặc trưng 1713 cm-1) (C=O), 1589 cm-1 (C=N); cịn xuất băng sóng hấp thụ mạnh 1536 cm-1 1350 cm-1 đặc trưng cho nhóm NO2 nhân thơm Trên phổ 1H-NMR (A4a7), tín hiệu singlet với cường độ tích phân 3H vùng trường mạnh (2,48 ppm) quy kết cho proton (H-2a) nhóm 2-methyl dị vịng Ở vùng thơm có tín hiệu singlet với cường độ tích phân 1H 7,06 ppm 8,57 ppm quy kết cho H-6 H-13 Hai tín hiệu dạng doublet với cường độ tích phân 2H, số tách spin-spin 3J = 8,5 Hz xuất 7,47 ppm 8,20 ppm phù hợp với tín hiệu cộng hưởng proton vịng benzene có hai nhóm vị trí 1,4 quy kết cho proton H-9, H-8 Proton H9 gần với nhóm hút electron (Cl) hơn, tín hiệu cộng hưởng chuyển vùng trường yếu nên tín hiệu cộng hưởng 8,20 ppm quy kết cho H-9 tín hiệu 7,47 ppm quy kết cho H-8 Proton H-16 nằm H-15 H-17 nên có tương tác với hai proton H-15 H-17; tín hiệu cộng hưởng 7,77 ppm có dạng doublet-doublet với số tách spin-spin 3J1 = 3J2 = 8,0 Hz phải ứng với H-16 Hai tín hiệu cộng hưởng dạng doublet có tích phân 1H 8,23 ppm 8,29 ppm ứng với proton H-17, H-15 Proton H-15 có vị trí ortho với nhóm -NO2 hút electron bị giảm chắn nhiều so với H-17 vị trí para so với -NO2 H-15 phải cho tín hiệu cộng hưởng vùng trường yếu so với H-17 Từ đó, chúng tơi quy kết tín hiệu δ 8,29 cho H-15 tín hiệu δ 8,23 cho H-17 Phổ 13C-NMR (A4a7), cho thấy đủ 16 tín hiệu tương thích với cấu trúc phân tử Trong đó, tín hiệu carbon no C-2a xuất vùng trường mạnh (14,5 ppm); tín hiệu carbon C=O (C-5) 165,4 ppm; hai tín hiệu carbon CH=N (C-2 C-11 nhóm Các hợp chất (A4b1-6) thể hoạt tính gây độc tế bào ung thư vú MCF-7 không đáng kể Tuy nhiên, hợp chất (A4b5) thể hoạt tính rõ chất lại So sánh cấu trúc hợp chất (A4b5) với chất lại, bước đầu chúng tơi nhận định nhóm −CH3 −OH vị trí meta, para vịng benzene làm tăng hoạt tính gây độc tế bào 3.2 KẾT QUẢ TỔNG HỢP, CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CÁC HỢP CHẤT DÃY B 3.2.1 Tổng hợp Các hợp chất đích 10 diester chứa dị vòng thiazoline-2,4-dione (B3a-e) (B4a-e) tổng hợp từ chất ban đầu thiourea, acid chloroacetic hydroxybenzaldehyde xác định, với ethyl chloroformate ethyl chloroacetate theo sơ đồ Hình 2.2 3.2.1.1 Các quy trình tổng hợp * Thiazolidine-2,4-dione (TZD): Mục 2.2.2.1 luận văn * Các chất (B2a-e): Từ TZD (B1a-e): Mục 2.2.2.2 luận văn * Các chất (B3a-e) (B4a-e): Đun hồi lưu hỗn hợp chất (B2a-e) với ethyl chloroformate ethyl chloroaetate lấy theo tỉ lệ mol 1: acetone có mặt base K2CO3 khoảng 10 3.2.1.2 Kết tổng hợp * Kết tổng hợp số tính chất vật lý, số liệu phổ IR, HR-MS hợp chất (B2a-e) tóm tắt Bảng 3.4 Bảng 3.4: Tính chất vật lý kiện phổ IR hợp chất (B2a-e) Hiệu Nhiệt độ IR (cm-1) suất Chất nóng chảy O-H N-H C-H C=C C=O o (%) ( C) (B2a) 278 - 280 3426 3032 2810 1589 1728, 1667 58,0 (B2b) 256 - 258 3449 3094 2905 1589 1728, 1636 57,0 (B2c) 290 - 293 3302 3163 3063 1589 1751, 1690 51,0 (B2d) 318 - 320 3403 3133 2903 1574 1728, 1682 56,0 (B2e) 242 - 245 3464 3186 1574 1728, 1682 54,0 * Phản ứng chất (B2a-e) với ethyl chloroformate xảy theo chế SN2(CO) tạo (B3a-e), với ethyl chloroacetate xảy theo chế SN2 tạo (B4a-e) Kết tổng hợp số tính chất vật lý, liệu phổ IR, HR-MS diester (B3a-e), (B4a-e) tóm tắt Bảng 3.5 11 Bảng 3.5: Tính chất vật lý, kiện phổ IR, HR-MS chất (B3a-e) (B4a-e) Nhiệt Phổ IR (, cm-1) Hiệu (M+Na)+ Hợp nóng suất Thực nghiệm chất chảy C-H C=C C=O C-O (%) lý thuyết] (0C) 388,0426 1222986 1790, 1759 1319 (B3a) 63,0 1249 [388,0467] 123 3032 1705 2924 1759, 1705 1489 465,9566 1489 (B3b) 126-127 73,0 2986 1612 1319 [465,9572] 2986 1798, 1780, 1312 (388,0448 (B3c) 131-132 62,0 1613 3063 1759 1235 [388,0467] 2986 1798, 1751 1304 388,0451 1697 (B3d) 139-140 66,0 3090 1705 1234 [388,0467] 2986 1790, 1751 1312 418,1560 (B3e) 127-128 70,0 1605 3180 1705 1257 [418,0573] 1750 1372 416,0757 2986 1597 (B4a) 111-112 50,0 1797 1220 [416,0780] 2890 2986 1736 1381 472,0065* (B4b) 118-119 51,0 1597 2924 1690 1219 [472,0060] 2986 1744 1373 416,0745 (B4c) 96-97 57,0 1605 2916 1697 1211 [416,0780] 1744 1381 416,0762 (B4d) 125-126 62,0 2978 1589 1690 1211 [416,0780] 1728 1373 446,0867 2986 1589 (B4e) 95-96 54,0 2909 1690 1211 [446,0886] + * (B4b): (M + H ) 3.2.2 Cấu trúc * Cấu trúc hợp chất (B2a-e) xác nhận qua Br O 11 phổ IR, 1H-NMR so sánh với tính chất đẫ mơ 10 12 HN tả tài liệu tham khảo Dữ liệu phổ 1H-NMR O S hợp chất biểu diễn Bảng 3.10 Luận án Riêng (B2b) OH hợp chất (B2b) hợp chất có đặc trưng phổ sau: -1 IR (ν, cm ): 3449 (O-H), 3094 (N-H), 1728 (C=O), 1636 (C=O), 1589 (C=C), 1498, 1281, 602 (C-Br); 1H-NMR (δ ppm J Hz): 12,63 (1H, singlet, H-3), 10,89 (1H, singlet, -OH), 7,89 (1H, singlet, H-6), 7,49 (1H, doublet-doublet, 3J = 8,5, 4J = 2,5, H-10), 7,41 (1H, doublet, 4J = 2,5, H-12), 6,95 (1H, doublet, 3J = 8,5, H-9) 12 * Cấu trúc phân tử chất (B3a-e), (B4a-e) xác định thông qua kiện phổ IR, HR-MS, 1H-NMR, 13C-NMR chúng Kết quy kết phổ 1HNMR, 13C-NMR hợp chất dãy (B3a-e) trình bày Bảng 3.11 Bảng 3.12; hợp chất dãy (B4a-e) trình bày Bảng 3.13 Bảng 3.14 luận án Kết cho thấy cho thấy phù hợp tính chất phổ với cấu trúc chúng Dưới liệu hợp chất (B3d) (B4d) lấy làm đại diện * Chất Ethyl 5-(4-((ethoxycarbonyl)oxy)benzylidene)-2,4-dioxothiazolidine-3carboxylate (B3d): 1H-NMR (δ ppm J Hz): 8,0 (1H, singlet, H-6); 7,72 (2H, doublet, J = 8,5, H-8), 7,45 (2H, doublet, 3J = 8,5, H-9); 4,46 (2H, quartet, 3J = 7,0, H-10b); 4,29 (2H, quartet, 3J = 7,0, H-3y); 1,33 (3H, triplet, 3J = 7,0, H-10c); 1,31 (3H, triplet, 3J = 7,0, H-3z); 13C-NMR (δ ppm): 163,9 (C-2); 162,2 (C4); 120,2 (C-5); 133,3 (C-6); 130,6 (C-7); 131,8 (C-8); 122,4 (C-9); 147,2 (C-10); 122,4 (C-11); 131,8 (C-12); 152,2 (C10a); 65,6 (C-10b); 13,9 (C-10c); 152,5 (C-3x); 65,0 (C-3y); 13,7 (C-3z) Trên phổ 1H-NMR (B3d) có tổng cộng 15 proton với tỉ lệ tích phân 1: 2: 2: 2: 2: 3: phù hợp với cơng thức C16H15NO7S Tín hiệu H-3z H-10c dạng triplet (3H) 1,34 ppm 1,31 ppm, có tương tác spin-spin với proton methylene bên cạnh Các proton H-3y (ở 4,28 y z O H3C ppm) nhóm CH3CH2OC (O)-N liên kết c O x O 12 11 10O a O CH N với nitơ cho tín hiệu vùng trường mạnh b O O S1 so với tín hiệu proton H-10b (4,46 (B3d) ppm) nhóm CH3CH2OC (O)-O- liên kết với oxy có độ âm điện lớn Tín hiệu proton H-10b H-3y (methylene) dạng quartet có tích phân 2H 4,46 ppm 4,29 ppm Trong vùng δ=7,458,00 ppm xuất tổng cộng tín hiệu, có tín hiệu dạng singlet 8,00 ppm ứng với H-6 (khơng có tương tác spin-spin); cịn tín hiệu (tích phân 2H) dạng doublet có số ghép lớn (3J = 8,5 Hz) quy kết cho proton H-8, H-12 H-9, H-11 thuộc vòng benzene có nhóm vị trí para Do hiệu ứng cộng hưởng +C từ nhóm -O-(CO)O- làm tăng mật độ electron quanh H-9, H-11 nên proton cho tín hiệu vùng trường mạnh so với cặp H-8 H-12 Từ đó, tín hiệu 7,72 ppm phải ứng với proton H-8, H-12 cịn tín hiệu 7,45 ppm cặp proton H-9, H-11 Phổ 13C-NMR có đủ 16 tín hiệu tương ứng với 16 carbon Trong có tín hiệu khoảng 147,2 - 163,3 ppm tương ứng với nhóm C=O nhóm =CH-Ar; có tín hiệu vùng 13,7 - 14,0 tín hiệu vùng 65,0 - 65,5 ppm carbon no gốc ethyl ester Cịn lại tín hiệu đặc trưng carbon vòng thơm Tất dấu hiệu cho phép khẳng định tồn hợp chất (B3d) 13 Hình 3.5: Phổ H-NMR giãn rộng Hình 3.6: Phổ C-NMR chất (B3d) chất (B3d) * Chất Ethyl 2-(5-(4-(2-ethoxy-2-oxoethoxy)benzylidene)-2,4dioxothiazolidin-3-yl)acetate (B4d): 1H-NMR (δ ppm J Hz): 7,88 (1H, t singlet, H-6), 7,49 (2H, doublet, 3J = 9,0, H-8); O H3C Oy O c O z x a b 7,00 (2H, doublet, 3J =9,0, H-9), 4,67 (2H, d O N CH3 O singlet, H-10a), 4,46 (2H, singlet, H-3x), 4,28 (B4d) O S (2H, quartet, 3J = 7,0, H-3z), 4,23 (2H, quartet, 3J = 7,0, H-3c), 1,31 (6H, multiplet, H-3t, H-10d); 13C-NMR (δ, ppm): 168,2 (C-2); 165,7 (C-4); 118,8 (C-5); 134,1 (C-6); 132,3 (C-7); 126,8 (C-8); 115,4 (C-9); 159,7 (C-10); 115,4 (C-11); 126,8 (C-12); 65,2 (C-10a); 166,3 (C-10b); 62,2 (C-10c); 14,2 (C-10d); 42,1 (C-3x); 67,5 (C-3y); 61,6 (C-3z); 14,1 (C-3t) 12 11 10 Hình 3.8: Phổ 13C-NMR chất (B4d) Hình 7: Phổ 1H-NMR chất (B4d) Trên phổ H-NMR (B4d) (C18H19NO7S), có tổng cộng 19 proton (H) ứng với tín hiệu có tỉ lệ tích phân 1: 2: 2: 2: 2: 4: (thứ tự trường mạnh dần) Tín hiệu có cường độ tích phân 6H 1,31 ppm (multiplet) ứng với 6H nhóm methyl (H-10d 14 H-3t) có ghép spin-spin với proton nhóm -CH2- liền kề Hai tín hiệu có tích phân 2H, dạng quartet 4,23 ppm 4,28 ppm H-3z H-3c gốc ethyl Hai tín hiệu singlet (2H) 4,67 ppm 4,46 ppm H-10a H-3x (khơng có tương tác ghép cặp spin-spin) Trong vùng thơm xuất tín hiệu, tương tự với hợp chất (3a-e), tín hiệu singlet 7,80 ppm ứng với H-6; tín hiệu 7,00 ppm proton H-9, H-11 vị trí ortho với nhóm -OCH2- (có hiệu ứng +C đẩy electron vào vịng thơm) tín hiệu 7,49 ppm proton H-8, H-12 Phổ 13C-NMR (B4d) có 16 tín hiệu tương ứng với 18 carbon có phân tử Trong có tín hiệu trường yếu (165,7 - 168,2 ppm) ứng với carbon nhóm C=O; tín hiệu vùng trường yếu ứng (159,7 ppm) carbon C-10 liên kết trực tiếp với nguyên tử oxygen có độ âm điện lớn; tín hiệu ứng với cặp nguyên tử carbon vòng benzene C-8, C-12 (ở 126,8 ppm) C-9, C-11 (ở 118,8 ppm); tín hiệu 132,3 carbon thơm C7 cịn tín hiệu 115,4 ppm carbon C-5 Tín hiệu cịn lại vùng trường yếu (134,1 ppm) thuộc carbon methine C-6 hợp phần =CH-Ar Các tín hiệu cịn lại vùng trường mạnh nguyên tử carbon no gồm tín hiệu 65,2; 62,2; 61,6 ppm ứng với C-10a, C-10c, C-3z (liên kết trực tiếp với nguyên tử oxygen); tín hiệu 41,2 ppm thuộc C-3x (liên kết trược tiếp với nguyên tử nitơ); tín hiệu 14,2 14,1 ppm tương ứng carbon methyl C-10d C-3t Các tính chất phổ hoàn toàn phù hợp với cấu trúc dự kiến hợp chất (B4d) 3.2.3 Hoạt tính sinh học chất (B3a-e) (B4a-e) Kết thử nghiệm in vitro hoạt tính gây độc tế bào ung thư vú người với dòng tế bào MCF-7 cho hợp chất (B3a-c), (B3e) (B4a-e) trình bày Bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết thử hoạt tính gây độc tế bào MFC-7 hợp chất (B3a-e) (B4a-e) Phần trăm gây độc tế bào (%) TT Hợp chất Lần Lần Lần TB ± ĐLC (B3a) 24,43 10,58 16,77 17,26 ± 6,94 (B3b) 27,58 27,25 25,63 26,82 ± 1,04 (B3c) 18,39 13,36 14,57 15,44 ± 2,63 (B3d)* (B3e) 27,71 24,34 24,93 25,66 ± 1,80 (B4a) 7,18 1,98 -1,40 2,59 ± 4,32 (B4b) 5,54 5,69 -2,52 2,90 ± 4,70 (B4c) 2,90 5,16 -0,28 2,59 ± 2,73 (B4d) 4,03 5,16 -1,12 2,69 ± 3,35 10 (B4e) 1,13 -1,72 2,52 0,64 ± 2,16 53,84 50,64 54,46 52,98 ± 3,81 Camptothecin Các hợp chất thử nghiệm có hoạt tính gây độc tế bào thấp mong đợi Các hợp chất (B3a-c, B3e) có hoạt tính gây độc tế bào dòng tế bào ung thư MCF-7 mạnh hợp chất (B4a-e) nhiều, mức độ thấp so với chất tiêu chuẩn Camptothecine 15 C 3.3 KẾT QUẢ TỔNG HỢP, CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CÁC HỢP CHẤT DÃY 3.3.1 Tổng hợp Các hợp chất (C5a1-3, C5b1-9) dẫn xuất methyl 5-bromo/iodo-2hydroxybenzoate tổng hợp từ chất đầu methyl salicylate Sơ đồ tổng hợp mơ tả Hình 2.1 3.3.1.1 Các quy trình tổng hợp * Tổng hợp (C2a) (C2b): Nêu Mục 2.2.3.1 luận văn * Tổng hợp (C3a) (C3b): Nêu Mục 2.2.3.2 luận văn * Tổng hợp hợp chất (C4a1-3) (C4b1-10): Nêu Mục 2.2.3.3 luận văn * Tổng hợp (C5a1-3) (C5b1-10): Đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng gồm mmol (C4a1-3) (C4b1-10) 10 mL anhydride acetic vào bình cầu đáy trịn 50 mL Để nguội, đổ vào nước đá Lọc kết tủa kết tinh lại từ hỗn hợp ethanol nước thu (C5a1-3) (C5b1-10) 3.3.1.2 Kết * Chất (C2a) (C2b): Dữ kiện phổ IR, H-NMR nêu Mục 2.2.3.1 luận văn * Chất (C3a) (C3b): Dữ kiện phổ IR, H-NMR nêu Mục 2.2.3.2 luận văn * Các chất (C4a1-3) (C4b1-9): Kết tổng hợp, hiệu suất, tính chất vật lý liệu phổ IR, HR-MS thể Bảng 3.7 Bảng 3.7: Tính chất vật lý, hiệu suất tổng hợp, liệu phổ IR hydrazide N-thế (C4a1-3) (C4b1-9) Nhiệt (M+H)+ IR (, cm-1) Hiệu nóng Dung môi Thực suất Chất O-H C=O chảy kết tinh NO2 nghiệm [lý (%) N-H C=N o ( C) thuyết] 3271 1641 434,9154* DMF: (C4a1) 247 64 3059 1599 [434,9163] H2O DMF: 3354 1622 387,0176 (C4a2) 222,5 73 H2O 3256 1597 [387,0164] 3283 1636 1520 399,9939* (C4a3) 258,3 69 dioxane 3092 1599 1354 399,9909 3217 1636 1520 425,9924 (C4b1) 235-236 88 dioxane 3217 1599 1350 [425,9951] 3094 1643 1535 447,9718* (C4b2) 259-260 82 dioxane 3094 1600 1342 [447,9770] DMF: 380,9992 3295 1643 (C4b3) 179-180 84 H2O 381,0100 3040 1566 DMF: 399,0007 3295 1643 (C4b4) 234-235 77 H2O [399,0006] 3102 1605 (C4b5) 269-270 85 DMF: 3287 1643 414,9674 16 (C4b6) 272-273 82 (C4b7) 282-283 86 (C4b8) 228-229 76 (C4b9) 242-243 78 H2O DMF: H2O DMF: H2O DMF: H2O 3088 3412 3034 3285 3034 3279 3035 3440 dioxane 3928 3201 * [M+Na]+ 1550 1644 1556 1647 1593 1645 1606 - 1634 1577 - [414,9710] 480,9023* [480,9127] 458,8999 [458,9205] 395,0247 [395,0256] 396,0069 [396,0209] * Các hợp chất (C5a1-3) (C5b1-9): Phản ứng xảy theo chế Sơ đồ 3.1 H X N N O OH R C -H+ R N N X O CH3 N N X CH3 OH (CH3CO)2O X O +H+ CH3 R CH3 OCOCH3 CH3 OCOCH3 O N N O (CH3CO)2O SN(CO) N N X O H R CH3 OCOCH3 Sơ đồ 3.1: Cơ chế đóng vịng 1,3,4-oxadiazoline Kết tổng hợp, tính chất vật lý, phổ IR, phổ HR-MS chất (C5a1-3) (C5b1-9) tóm tắt Bảng 3.8 Bảng 3.8: Tính chất vật lý, phổ IR, phổ MS hợp chất (C5a1-3) (C5b1-10) IR ( cm-1) Nhiệt MS Hiệu Csp2nóng + (M+Na) suất Chất C=N H chảy C=O NO2 (%) Csp3[lý thuyết] C=C (OC) H 3078 1626 518,9360 (C5a1) 148-149 52 1765 2984 1568 [518,9375] 140,53072 1659 469,0379 (C5a2) 61 1765 141,5 2985 1580 [469,0375] 1661 1528 484,0123 3076 1765 (C5a3) 121-122 51 1528 1347 [484,1120] 2950 3079 1659 1527 532,0008 (C5b1) 188-189 56 1751 2986 1589 1357 [531,9991] 3055 1667 1528 531,9991 (C5b2) 204-205 58 1759 2940 1605 1358 [531,9981] (C5b3) 153-154 53 3075 1767 1667 487,0126* 17 2950 1604 [487,0131] 3094 1659 505,0044 (C5b4) 158-160 54 1759 2940 1605 [505,0036] 520,9743 1667 3094 1767 (C5b5) 198-199 58 [520.9741] 1597 2930 3071 1651 564,9230 (C5b6) 202-203 53 1767 2932 1598 [564,9236] 3094 1620 564,9244 (C5b7) 201-202 55 1767 2928 1589 [564,9236] 3009 1667 501,0261 (C5b8) 199-200 62 1767 2924 1620 [501,0267] (C5b9) 3070 1655 544,0173 200-201 56 1763 ** 2934 1601 [544,0345] + -1 Chú ý: * (M+H) ** νNH = 3320 cm 3.3.2 Cấu trúc * Cấu trúc hợp chất dãy (C4a1-3, C4b1-9): Xác định thông qua phổ IR, HR-MS, 1H-NMR 13C-NMR Phân tích kết phổ 1H-NMR 13 C-NMR (C4a1-3, C4b1-9) cho kết số liệu phổ trình bày Bảng 3.18, Bảng 3.19 Bảng 3.20 luận án Số liệu phổ xác nhận phù hợp cấu trúc chất (C4a1-3, C4b1-9) dự kiến tổng hợp * Cấu trúc hợp chất (C5a1-3, C5b1-9): Xác định thông qua số liệu phổ IR, HR-MS, 1H-NMR 13C-NMR Phân tích phổ 1H-NMR 13C-NMR chất (C5a1-3) (C5b1-9) cho số liệu trình bày Bảng 3.21; Bảng 3.22 Bảng 3.23 luận án Số liệu phổ HR-MS, IR, 1H-NMR,13C-NMR hợp chất dãy (C5a1-3) (C5b1-9), cho phép kết luận cấu trúc chất (C5a1-3) (C5b1-9) phù hợp dự kiến Sau số liệu phổ chất (C5a3) (C5b3) làm đại diện cho chất dãy C O CH * Chất 2-(4-acetyl-5-methyl-5-(3-nitrophenyl)-4,5N N CH dihydro-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-4-bromophenyl acetate Br O (C5a3): H-NMR (δ ppm j Hz): 8,32 (2H, multiplet, O 11a ON H-12, H-10), 8,02 (1H, doublet, 3J=8,0 Hz, H-14), 7,96 HC O (C5a3) (1H, doublet, 4J=2,5 Hz, H-2), 7,87 (1H, doublet-doublet, J=8,5 Hz, 4J=2,0 Hz, H-6), 7,77 (1H, doublet-doublet, 3J1=3J2=8,0 Hz, H-13), 7,32 (1H, doublet, 3J=8,5 Hz, H-5), 2,28 (3H, singlet, H-16), 2,27 (3H, singlet, H-19), 2,26 (3H, singlet, H-17); 13C-NMR δ ppm): 169,2 (C-15); 166,9 (C-18); 149,5 (C-7); 148,4 (C-4); 148,2 (C-11); 141,0 (C-9); 136,2 (C-3); 132,9 (C-6); 131,6 (C-2); 130,9 (C-12); 127,0 (C-13); 124,8 (C-5); 121,1 (C-10); 120,0 (C-1); 119,2 (C-14); 99,5 (C8); 22,7 (C-17); 22,6 (C-19); 21,1 (C-16) 19 18 17 16 3 14 13 10 15 11 12 18 Hình 3.10: Phổ 13C-NMR chất Hình 3.9: Phổ 1H-NMR chất (C5a3) (C5a3) Trên phổ H-NMR (Hình 3.9) (C5a3) có đủ tín hiệu tương ứng với 16 proton Trong có tín hiệu dạng singlet có cường độ tương đối 9H ba nhóm methyl (khơng có tương tác ghép cặp spin-spin) δ 2,28 (H16); δ 2,27 (H-17) δ 2,26 (H-19) Các proton vòng benzene thứ (C1-C6) tạo ba tín hiệu có tích phân 1H vùng thơm Proton H-2 có tương tác ghép spin-spin xa với H-6 nên tạo tín hiệu doublet 7,96 ppm với số ghép 4J=2,5 Hz; cịn H-6 có tương tác ghép cặp spin-spin đồng thời với H-5 (gần) H-2 (xa) nên tạo tín hiệu doublet-doublet 7,87 ppm với số ghép 3J=8,5 Hz, 4J=2,0 Hz Proton H-5 tương tác spin-spin với H-6 cho tín hiệu doublet 7,32 ppm với số ghép 3J=8,5 Hz Các proton vòng benzene lại (C9- C14) cho tín hiệu vùng 7,77 - 8,32ppm; H-13 có tương tác spin-spin gần với H-12 H-14 cho tín hiệu doublet-doublet 7,77 ppm với số ghép 3J1=3J2=8,0 Hz; H-14 cho tín hiệu doublet 8,02 ppm với số ghép 3J=8,0 Do ảnh hưởng nhóm 3NO2, H-10 H-12 cho tín hiệu gần Tuy nhiên, H-10 có tương tác spin-spin xa với H-12 nên cho tín hiệu doublet 8,32 ppm với số ghép 4J = 2,0 Hz; cịn H-12 có tương tác spin-spin gần với H-13 tương tác xa với H-14 H-10 cho tín hiệu doublet-doublet 8,31 ppm với số ghép 3J = 8,0 Hz, 4J = 2,0 Hz Quan sát phổ 13C-NMR (Hình 3.10) (C5a3) thấy đầy đủ tín hiệu 19 nguyên tử carbon tín hiệu vùng no tương ứng với ba carbon methyl 22,7 ppm (C-17), 22,6 ppm (C-19) 21,1 ppm (C-16) Bên cạnh đó, hai tín hiệu carbon nhóm C=O 169,2 ppm (C-15) 166,9 ppm (C-18) Trong vòng 1,3,4-oxadiazoline, C-7 (Csp2) C-8 (Csp3 liên kết với nguyên tử oxygen nitơ có độ âm điện lớn) cho tín hiệu ở 149,5 ppm 99,5 ppm Do C-4 liên kết với dị tố oxygen; C-11 liên kết với nhóm nitro nên cho tín hiệu tương ứng trường yếu (148,4 ppm 148,2 ppm) Các nguyên tử carbon thơm lại cho tín hiệu vùng 141,0 - 119,2 ppm Với đặc điểm phổ nói cho thấy chất (C5a3) có cấu trúc dự kiến Tương tự với chất (C5a3) cấu trúc chất lại nhóm (C5a1-3) xác định 19 * Chất 2-(4-Acetyl-5-methyl-5-phenyl-4,5-dihydro-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-4iodophenyl acetate (C5b3): 1H-NMR (δ ppm j Hz) : 8,05 (1H, doublet, 4J = 2,0, O H-2); 7,98 (1H, doublet-doublet, 3J = 8,5, 4J = 2,0, H18 19 CH3 6); 7,51 (2H, doublet, 3J = 7,0, H-11,H-13), 7.44 (3H, 17 N N CH3 multiplet, H-10,14,12), 7,13 (1H, doublet, 3J = 8,5, H14 I O 13 5), 2,25 (3H, singlet, H-16), 2,24 (3H, singlet, H-19), 10 O 12 2,20 (3H, singlet, H-17); 13C-NMR (δ ppm): 169,2 (C5 11 15 16 15); 166,5 (; 149,3 (C-7); 148,7 (C-4); 141,9 (C-9); H 3C O (C5b3) 139,1 (C-6);137,2 (C-2); 129,8 (C-3); 129,0 (C-11,C13); 126,9 (C-10, C-14); 126,1 (C-5); 120,3 (C-12); 100,4 (C-1); 91,7 (C-8); 22,8 (C17); 22,7 (C-19); 21,1 (C-16) Số liệu phổ chất (C5b3) phân tích qui kết tương tự với chất (C5a3), qua cho phép khẳng định cấu trúc phân tử hợp chất (C5b3) nhóm chất (C5b1-9) dãy C 3.3.3 Cấu trúc tinh thể hợp chất (C5b3-5) Dữ liệu tinh thể, thu thập liệu chi tiết hiệu chỉnh cấu trúc cho (C5b3), (C5b4) (C5b5) tóm tắt Bảng 3.9 Bảng 3.9: Các thông số ô mạng tinh thể chất (C5b3), (C5b4) (C5b5) C5b3 C5b4 C5b5 C19H17IN2O4 C19H16FIN2O4 C19H16ClN2O4 Công thức phân tử 464,24 482,24 498,69 Mr Monoclinic Monoclinic Monoclinic Hệ tinh thể P21/c P21/c P21/c Kiểu mạng không gian a (Å) 8,8370 (1) 9,1241 (4) 11,703 (2) b (Å) 20,0560 (1) 20,0980 (9) 22,037 (4) Thông số c (Å) 11,0150 (1) 10,7456 7,4073 (12) ô mạng β (0) 110,18 (1) 110.224 (2) 92,888 (8) tinh thể α=γ ( ) 90,0 90,0 90,0 V (Å ) 1832,4 (3) 1849,00 (15) 1907,9 (5) Kích thước mẫu (mm) 0,42×0,20×0,16 0,60×0,37×0,29 0,22×0,12×0,12 Kết phân tích nhiễu xạ đơn tinh thể phân tử chất (C5b3-5) tham số tọa độ nguyên tử, độ dài liên kết (Å) góc liên kết (0) quan trọng phân tử, liên kết hydro khối tinh thể phân tử (C5b3-5) trình bày phụ lục từ Phụ lục 2.11, đến Phụ lục 221 luận văn Bảng 3.24, Bảng 3.25 Bảng 3.26 luận văn a) Cấu trúc tinh thể hợp chất (C5b3) Vòng 1,3,4-oxadiazoline trung tâm phân tử (C5b3) có cấu trúc dạng hình bao thư với ngun tử C8 đóng vai trị nắp (Hình 3.11) Mặt phẳng chứa vịng 1,3,4-oxadiazoline (mặt phẳng bao phủ phần lớn vòng) tạo với mặt phẳng chứa vịng 4-iodophenyl (C1−C6) vịng phenyl (C9−C14) góc 7,84(8)0 78,48(8)0 Hai vòng phenyl (C1−C6) (C9−C14) nghiêng với góc 82,11 (8)0 phía với vịng 1,3,4−oxadiazoline Trong vịng phenyl (C1−C6) có góc 20 C6−C1−C2−C3 0,0 (2)0 nên gần đồng phẳng, nhiên ảnh hưởng nhóm góc C2−C1−C6, C6−C1−I, C1−C2−C3, C1−C2−H, có thay đổi nhẹ khoảng từ 0,1−1,20 so với nhân benzene Hình 3.11: Cấu trúc phân tử Hình 3.12: Hình ảnh đóng gói tế bào sở (C5b3) tinh thể (C5b3) Cg2 tâm vòng (C1-C6), Cg3 tâm vòng (C9-C14); *Mã đối xứng: (i) -x + 1, y - 1/2, -z + 1/2; (ii) x, -y + 3/2, z - 1/2; (iii) x, -y + 3/2, z + ½ ** Cg3 tâm vòng (C9-C14)] Trong tinh thể, phân tử (C5b3) liên kết với liên kết hydro hình thành nhờ tương tác C-H…O C-H…π, tạo thành chuỗi truyền dọc theo hướng trục b (Hình 3.12, Bảng 3.10) Các phân tử chuỗi song song hình thành dime đảo ngược tương tác I…π Các nguyên tử I, O, hệ π vịng phenyl đóng vai trị định tạo liên kết hydro liên phân tử khối tinh thể Bảng 3.10: Độ dài góc liên kết hydro tế bào sở tinh thể phân tử (C5b3) Liên kết Độ dài (Å) Góc (0) D-H…A D-H H…A D…A D-H…A i C5-H5…O4 0,95 2,51 3,2828 (19) 139 ii C16-H16B…O4 0,98 2,55 3,529 (2) 177 iii C17-H17C…Cg3 0,98 2,70 3,5766 (17) 150 * Mã đối xứng: (i) -x + 1, y - 1/2, -z + 1/2; (ii) x, -y + 3/2, z + 1/2; (iii) x, -y + 3/2, z - 1/2 Cg3 tâm vòng (C9-C14) b) Cấu trúc đơn tinh thể hợp chất (C5b4) Các cấu trúc tinh thể (C5b3) (C5b4) (Hình 3.13) đẳng cấu (isomorphous) với độ lệch bình phương trung bình phù hợp 0,0438 Å nguyên tử không liên kết hydro Trong tinh thể (C5b4), khối đơn vị tinh thể xây dựng tương tác C-H…O, C-H…π C-I…π như (C5b3) [Bảng 3.11: I…Cg2i = 3,7807 (8) Å; Cg2 tâm vòng (C1-C6); mã đối xứng: (i) -x + 2, -y + 1, -z + 1] Ngoài ra, tương tác C14-H14…O2ii [mã đối xứng: (ii) x, -y + 3/2, z + 1/2] quan sát với tương tác C16-H16…O4 dẫn đến hình thành dạng dime vịng kiểu R22 (Hình 3.14) 21 Hình 3.13: Cấu trúc phân tử Hình 3.14: Hình ảnh đóng gói tế bào sở hợp chất (C5b4) tinh thể (C5b4) Bảng 3.11: Bảng độ dài góc liên kết hydro tế bào sở tinh thể phân tử (C5b4) Liên kết H Độ dài liên kết (Å) Góc (o) D-H…A D-H H…A D…A D-H…A i C5-H5…O4 0,95 2,53 3,331 (2) 142 ii C14-H14…O2 0,95 2,51 3,335 (2) 145 C16-H16A…O4iii 0,98 2,54 3,513 (2) 174 C17-H17C…Cg3ii 0,98 2,50 3,407 (2) 154 * Mã đối xứng: (i) -x + 1, y - 1/2, -z + 1/2; (ii) x, -y + 3/2, z + 1/2; (iii) x, -y + 3/2, z - 1/2 Cg3 tâm vòng (C9-C14) c) Cấu trúc đơn tinh thể hợp chất (C5b5) Vòng 1,3,4-oxadiazoline hợp chất gần phẳng (độ lệch bình phương trung bình nguyên tử 0,024 (Å) nghiêng vòng thơm (vòng C1−C6) (vòng C9−C14) 11,9 (8)o 78,28 (8)o Sự định hướng nhóm acetate (C5b5) khác so với hợp chất (C5b3) (C5b4) minh họa góc xoắn C3−C4−O1−C15 có giá trị - 83,55 (18)o; 81,17 (17)o 81,5 (2)o (C5b5); (C5b3) (C5b4) Hình 3.15: Cấu trúc phân tử hợp Hình 3.16: Hình ảnh đóng gói tế chất (C5b5) bào sở tinh thể (C5b5) Trong tinh thể (C5b5), tương tác C11−H11…O1 nhóm dime phân tử đảo ngược hình thành dime tương tác xa liên kết hỗ trợ C6H6…O2 C19−H19B… với vòng phenyl chứa nhóm iodo (Bảng 3.12, Hình 3.16) kết dẫn đến chuỗi phân tử chạy theo hướng c Các chuỗi song song tương tác xa cách liên hệ Cl…π trở lại với vòng phenyl iodo Trái 22 ngược với gói tinh thể hai chất tương tự trước đó, khối tinh thể (C5b5) không hiển thị tương tác I…π Nguyên tử bên cạnh gần với I1 nguyên tử H17B [I1…H17Bi = 3.13 Å; mã đối xứng: (i) x, y, + z] Khoảng cách I…Cl ngắn gói tinh thể I1…Cl1ii = 3.850 (2) Å Bảng 3.12: Bảng độ dài góc liên kết hydro tinh thể phân tử (C5b5) Liên kết H Độ dài liên kết (Å) Góc (o) D-H…A D-H H…A D…A D-H…A i C6-H6…O2 0,95 2,47 3,258 (2) 140 ii C11-H11…O1 0,95 2,55 3,435 (2) 155 C19-H19B…Cg2iii 0,98 2,75 3,649 (2) 153 * Cg2 tâm vòng (C1-C6); mã đối xứng: (i): x, y, z+1; (ii): -x+1, -y+1, z+1; (iii): x, y, z-1 Như vậy, nhiễu xạ tia X đơn tinh thể với chất (C5b3), (C5b4) (C5b5) hợp chất (C5b3) (C5b4) có cấu trúc đồng hình tương tự nhau, với vịng 1,3,4-oxadiazoline có cấu tạo hình bao thư với ngun tử C8 vị trí nắp Nhưng hợp chất (C5b5) có cấu trúc khơng đồng hình hợp chất (C5b3) (C5b4) mà có vịng 1,3,4-oxadiazoline gần phẳng Trong tế bào sở tinh thể phân tử chất (C5b3) (C5b4), phân tử gắn kết với nhờ hình thành liên kết hydro C−H…O, C−H…π tương tác I π Nhưng khối tinh thể hợp chất (C5b5) liên kết hydro C−H…O, C−H…π (C5b3) (C5b4) thấy có tương tác Cl…π khơng tìm thấy tương tác I…π 3.3.4 Hoạt tính sinh học dãy chất (C5b1-9) Bảng 3.13: Hoạt tính độc tế bào hợp chất (C5b1-9) (IC50 µM) HepG2 (IC50 µM) Chất R KB (IC50 µM) 3-NO2 C5b1 3,733  0,472 12,574  0,766 4-NO2 C5b2 14,735  0,727 9,214  0,884 H C5b3 5,280  0,819 12,284  0,625 C5b4 4-F 1,867  0,568 4,564  0,539 C5b5 4-Cl 4,012  0,622 3,811  0,822 C5b6 3-Br 3,315  0,552 0,921  0,360 4-Br C5b7 6,262  0,645 13,260  0,866 C5b8 4-CH3 3,166  0,398 3,983  0,482 4-NH-CO-CH3 C5b9 12,476  0,979 11,900  1,036 2,3580,407 Ellipticine 1,260  0,528 Các hợp chất (C5b4), (C5b6), (C5b7) (C5b8) có khả ức chế tốt tế bào ung thư dòng KB HepG2 người với IC50 khoảng giá trị từ 0,9-4,5 µM Bước đầu thấy nhóm R vị trí meta vịng phenyl (C9-C14) làm tăng hoạt tính hợp chất vị trí para Đặc biệt hợp chất (C5b6) với nhóm Br vị trí meta vịng benzene có hoạt tính mạnh có khả phát triển thành thuốc chữa bệnh ung thư 23 KẾT LUẬN Tổng hợp thành cơng 36 hợp chất đích chất thuộc nhóm chất chứa dị vịng cạnh nitơ (dị vòng imidazole-5-one, thiazolidine-2,4-dione 1,3,4oxadiazoline) 32 hợp chất trung gian Trong 36 chất đích, có 14 chất chứa nhân imidazole-5-one (gồm hợp chất loại 1-arylideneamino-4-(4-methoxybenzylidene) -2-methyl-1H-imidazolin-5(4H)-one hợp chất loại 1-arylideneamino-4-(4chlorobenzylidene)-2-methyl-1H-imidazolin-5(4H)-one); nhóm chứa nhân thiazolidine2,4 -dione gồm 10 hợp chất dẫn xuất dạng diester 12 chất chứa nhân 1,3,4oxadiazoline (gồm 03 chất thuộc loại 2-(4-acetyl-5-aryl-5-methyl-4,5-dihydro-1,3,4oxadiazol-2-yl)-4-bromophenyl acetate 09 chất thuộc loại 2-(4-acetyl-5-methyl-5aryl-4,5-dihydro-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-4-iodophenyl acetate) Đã nghiên cứu cấu trúc tính chất 34 chất đích 32 chất trung gian phương pháp xác định nhiệt độ nóng chảy, xác định dung môi kết tinh; phổ hồng ngoại IR, phổ khối lượng HR-MS, phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR; bên cạnh cịn khảo sát cấu trúc tinh thể qua phổ nhiễu xạ đơn tinh thể tia X cho hợp chất (C5b3), (C5b4) (C5b5) Đã thử hoạt tính sinh học cho 36 chất đích, chất dãy (A4a1-8) thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm; chất dãy (A4b1-6), (B3a-e), (B4ae) thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư vú MFC-7; chất dãy (C5b1-9) thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư biểu mơ (KB-CCL-17) ung thư tế bào gan (HepG2-HB-8065) Kết thử nghiệm cho thấy: + Các chất (A4a1, A4a2) (A4a8) có khả kháng khuẩn S aureus với giá trị MIC 100 μg/mL; hợp chất lại dãy có hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm thấp chủng khuẩn nấm thử nghiệm; + Các hợp chất ethyl 5-(4-((ethoxycarbonyl)oxy)benzylidene)-2,4-dioxothiazolidine-3carboxylate (B3a-c, B3e) có hoạt tính gây độc tế bào dòng tế bào ung thư MCF-7 mạnh hợp chất ethyl 2-(5-((2-ethoxy-2-oxoethoxy)benzylidene)-2,4dioxothiazolidin-3-yl)acetate (B4a-e) nhiều, mức độ thấp so với chất chứng dương Camptothecin; + Hầu hết hợp chất 1,3,4-oxadiazoline (C5b1-9) có hoạt tính gây độc tế bào, thấp mức độ trung bình Trong đó, hợp chất (C5b4), (C5b6), (C5b7) (C5b8) có khả ức chế tốt tế bào ung thư dòng KB HepG2 người với IC50 khoảng giá trị từ 0,9 - 4,5 µM Bước đầu thấy nhóm R vị trí meta vịng phenyl (C9 - C14) làm tăng hoạt tính hợp chất vị trí para Đặc biệt hợp chất (C5b6) với nhóm Br vị trí meta vịng benzene có hoạt tính mạnh có khả phát triển thành thuốc chữa bệnh ung thư 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Cong Tien Nguyen, Dao Thi Hong Dinh, Thin Van Nguyen, Giang Duc Le and Hien Cao Nguyen (2019), “Synthesis and Antimicrobial Activity of Some 1-arylideneamino-4-(4-chlorobenzylidene)-2-methyl-1H-imidazolin5(4H)-one Compounds,”Oriental Journal of Chemistry 35(2), 822-828 Cong Nguyen Tien, Thin Nguyen Van, Giang Le Duc, Manh Vu Quoc, Trung Vu Quoc, Thang Pham Chien, Hung Nguyen Huy, Anh Dang Thi Tuyet, Tuyen Nguyen Van and Luc Van Meervelt (2018), “Synthesis, structure and in vitro cytotoxicity testing of some 1,3,4-oxadiazoline derivatives from 2-hydroxy-5-iodobenzoic acid”, Acta Crystallographica, C74, 839-846 Hieu Quang Tran, Hien Cao Nguyen, Thin Van Nguyen, Thanh Thi Nguyen, Toan Ngoc Vo and Cong Tien Nguyen (2018), “Synthesis and evaluation of cytotoxic activity on MCF-7 cell line of some diesters derived from 5-(hydroxybenzylidene)thiazolidine-2,4-diones”, Acta Chemica Iasi, 26(2), 233-248 Nguyễn Văn Thìn, Lê Đức Giang, Nguyễn Thị Hồng Liên, Tô Nguyễn Thùy Khuê, Đào Huỳnh Phúc, Nguyễn Tiến Cơng (2018), “Tổng hợp 2-(4acetyl-5-aryl-2-methyl-4,5-dihydro-1,3,4-oxadiazol-2yl)-4-bromophenyl acetate”, Tạp chí khoa học Trường Đại học Vinh, 47(4A), 63-70 Nguyễn Văn Thìn, Đinh Thị Hồng Đào, Nguyễn Thị Thanh, Lê Đức Giang, Nguyễn Tiến Công (2017), “Synthesis and cytotoxic activity on breast cancer mcf-7 cells of 1-arylideneamino-4-(4-methoxybenzylidene)-2-methyl-1himidazolin-5(4H)-one compounds”, Tạp chí Hóa học, 55(5E34), 58-62 Nguyen Tien Cong, Nguyen Van Thin, Tran Hoang Phuong (2017), “Synthesis and structure of some N’-(1-arylethylidene)-2-hydroxy-5idobenzohydrazide compounds,”VietNam Jounal of Chemistry, 55(5E34), 464-468 25 ... 3076 17 65 (C5a3) 121-122 51 152 8 1347 [484,1120] 2 950 3079 1 659 152 7 53 2,0008 (C5b1) 188-189 56 1 751 2986 158 9 1 357 [53 1,9991] 3 055 1667 152 8 53 1,9991 (C5b2) 204-2 05 58 1 759 2940 16 05 1 358 [53 1,9981]... [53 1,9981] (C5b3) 153 - 154 53 30 75 1767 1667 487,0126* 17 2 950 1604 [487,0131] 3094 1 659 50 5,0044 (C5b4) 158 -160 54 1 759 2940 16 05 [50 5,0036] 52 0,9743 1667 3094 1767 (C5b5) 198-199 58 [52 0.9741] 159 7 2930... hút quan tâm nghiên cứu, đặc biệt lĩnh vực hóa dược Trên sở đó, chúng tơi chọn đề tài: ? ?Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc tính chất số dị vịng imidazol- 5- one, thiazolidin- 2,4- dione 1,3,4- oxadiazoline? ??