Nghiên cứu tổng hợp và tính chất của một số glucosylthioure chứa dị vòng thiazol và benzothiazol

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - PHẠM HỒNG LÂN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ GLUCOSYLTHIOURE CHỨA DỊ VỊNG THIAZOL VÀ BENZOTHIAZOL LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2010 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - PHẠM HỒNG LÂN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ GLUCOSYLTHIOURE CHỨA DỊ VỊNG THIAZOL VÀ BENZOTHIAZOL Chun ngành: Hóa Hữu Mã số: 62.44.27.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Đình Thành GS.TSKH Đặng Như Tại HÀ NỘI - 2010 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN vii LỜI CẢM ƠN viii CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ 2-AMINOTHIAZOL THẾ 1.1.1 Giới thiệu 2-aminothiazol 1.1.2 Phương pháp tổng hợp 2-aminothiazol 1.1.3 Tính chất hóa học 2-aminothiazol 3 1.2 TỔNG QUAN VỀ 2-AMINOBENZOTHIAZOL THẾ 1.2.1 Giới thiệu 2-aminobenzothiazol 1.2.2 Phương pháp tổng hợp 2-aminobenzothiazol 1.2.3 Tính chất hóa học 2-aminobenzothiazol 7 1.3 TỔNG QUAN VỀ GLUCOSYL ISOTHIOXYANAT 1.3.1 Giới thiệu glucosyl isothioxyanat 1.3.2 Phương pháp tổng hợp glucosyl isoxyanat glucosyl isothioxyanat 1.3.3 Tính chất hóa học glucosyl isothioxyanat 11 11 12 14 1.4 TỔNG QUAN VỀ GLUCOSYLTHIOURE 1.4.1 Giới thiệu glucosylthioure 1.4.2 Phương pháp tổng hợp glucosylthioure 1.4.3 Tính chất hóa học glucosylthioure 15 15 16 17 1.5 TỔNG QUAN VỀ PHỔ CỦA MONOSACCARIT 1.5.1 Phổ IR 1.5.2 Phổ cộng hưởng từ nhân 1.5.3 Phổ khối lượng 18 18 19 21 1.6.SỬ DỤNG LỊ VI SĨNG TRONG HĨA HỌC CACBOHYDRAT 1.7 PHÉP PHÂN TÍCH HỒI QUY ĐA BIẾN - PHƯƠNG PHÁP HANSCH 24 26 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 TỔNG HỢP CÁC 2-AMINO-4-THIAZOL VÀ CÁC 2-AMINOBENZOTHIAZOL THẾ 29 2.1.1 Tổng hợp 2-amino-4-arylthiazol 28 29 2.1.2 Tổng hợp 2-aminobenzothiazol 2.2 TỔNG HỢP CÁC GLUCOSYLTHIOURE CHỨA DỊ VÒNG THIAZOL VÀ BENZOTHIAZOL THẾ 2.3 PHẢN ỨNG CỦA N-(2,3,4,6-TETRA-O-AXETYL-βGLUCOPYRANOSYL)-N’-(4’-ARYLTHIAZOL-2’-YL)THIOURE VỚI ETYL BROMOAXETAT 2.4 PHẢN ỨNG CỦA N-(2,3,4,6-TETRA-O-AXETYL-βGLUCOPYRANOSYL)-N’-(BENZOTHIAZOL-2’-YL)THIOURE VỚI ETYL BROMOAXETAT 2.5 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH SINH HỌC 2.5.1 Chất liệu 2.5.2 Phương pháp tiến hành CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 TỔNG HỢP CÁC 2-AMINO-4-ARYLTHIAZOL THẾ VÀ 2-AMINOBENZOTHIAZOL THẾ 31 33 38 39 42 42 43 44 45 3.1.1 Về phản ứng tổng hợp 2-amino-4-arylthiazol 45 3.1.2 Về phản ứng tổng hợp 2-aminobenzothiazol 3.2.1 Về phản ứng tổng hợp glucosylthioure 3.2.2 Phân tích cấu trúc 3.2.2.1 Phổ IR 3.2.2.2 Phổ 1H NMR 3.2.2.3 Phổ 13C NMR 3.2.2.4 Phổ HRMS 46 49 51 51 53 64 74 3.3 PHẢN ỨNG CỦA N-(2,3,4,6-TETRA-O-AXETYL-βGLUCOPYRANOSYL) -N’-(4’-ARYLTHIAZOL-2’-YL)THIOURE VÀ N-(2,3,4,6-TETRA-O-AXETYL-β-GLUCOPYRANOSYL)-N’(BENZOTHIAZOL-2’-YL)THIOURE VỚI ETYL BROMOAXETAT 84 3.3.1 Về phản ứng tổng hợp 3.3.2 Phân tích cấu trúc 3.3.2.1 Phổ IR 3.3.2.2 Phổ 1H NMR 3.3.2.3 Phổ 13C NMR 3.3.2.4 Phổ HRMS 84 89 89 91 100 109 3.4 HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT AMIN, GLUCOSYLTHIOURE, 2-IMINOTHIAZOLIDIN-4-ON VÀ ETYL [CACBAMIMIDOYLTHIO]AXETAT 112 3.5 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ELECTRON VÀ CẤU TRÚC ĐẾN HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT AMIN, GLUCOSYLTHIOURE CHỨA DỊ VÒNG THIAZOL VÀ BENZOTHIAZOL BẰNG PHƯƠNG PHÁP HANSCH 117 KẾT LUẬN 122 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 PHỤ LỤC 139 A-GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Ý nghĩa luận án Các hợp chất kiểu N-glucosit chất có nhiều ứng dụng quan trọng nhà khoa học nước nghiên cứu như: khả ức chế bệnh bạch cầu virut, chứng tăng huyết áp, bệnh tiểu đường bệnh dị ứng Bên cạnh đó, số N-glucosit ứng dụng làm màng chất nhầy để phân tách phân tích sinh học tế bào, làm chất chống cháy, khả diệt nấm, diệt khuẩn,… Một vài cơng trình cho thấy glucosylthioure có hoạt tính sinh học cao, phần nhờ có mặt hợp phần monosaccarit làm hợp chất dễ hồ tan dung mơi phân cực nước, etanol… Mặt khác, dẫn xuất cacbohydrat hợp chất quan trọng có mặt nhiều phân tử sinh học axit nucleic, coenzym , thành phần cấu tạo số virut, số vitamin nhóm B Thay cho phương pháp tổng hợp cổ điển, gần hợp chất thioure tổng hợp phương pháp lị vi sóng khoảng thời gian ngắn thu sản phẩm với hiệu suất cao Để góp phần vào việc tìm kiếm chất nghiên cứu cấu trúc, tìm mối liên hệ cấu trúc tính chất, thăm dị hoạt tính sinh học hợp chất thioure, luận án đưa mục tiêu nghiên cứu tổng hợp chuyển hoá hợp chất thioure có chứa dị vịng thiazol benzothiazol với hợp phần glucopyranozơ thăm dị hoạt tính sinh học chúng Đối tượng nhiệm vụ luận án  Đối tượng nghiên cứu luận án:  Các 2-amino-4-arylthiazol 2-aminobenzothiazol  Các per-O-axetylglucopyranosylthioure chứa dị vòng thiazol benzothiazol  Các sản phẩm chuyển hố per-O-axetylglucopyranosylthioure có chứa dị vịng thiazol benzothiazol  Nhiệm vụ luận án:  Tổng hợp dẫn xuất 2-amino-4-arylthiazol 2-aminobenzothiazol  Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-axetyl--D-glucopyranosyl isothioxyanat  Tổng hợp N-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl--D-glucopyranosyl)-N’-(4’arylthiazol-2’-yl)thioure N-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl--D-glucopyranosyl)-N’-(benzothiazol-2’-yl)thioure  Chuyển hóa số glucosylthioure phản ứng với etyl bromoaxetat với thioure thành dẫn xuất 2iminothiazolidin-4-on etyl [cacbamimidoylthio]axetat  Nghiên cứu cấu trúc dẫn xuất glucosylthioure, dẫn xuất 2-iminothiazolidin-4-on etyl [cacbamimidoylthio]axetat phương pháp phổ IR, phổ 1H NMR 13C NMR kết hợp kĩ thuật phổ 2D NMR (COSY, HSQC, HMBC) phổ HR-MS  Thăm dò hoạt tính sinh học dãy hợp chất mới, tìm mối quan hệ cấu trúc electron hoạt tính sinh học mơ hình Hansch Những đóng góp luận án  Đã tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-Oaxetyl--D-glucopyranosyl)-N’-(4’-arylthiazol-2’-yl)thioure 14 hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl--D-glucopyranosyl)-N’(benzothiazol-2’-yl)thioure chưa có tài liệu tham khảo  Đã đưa phương pháp tổng hợp per-O-axetylglucopyranosyl thioure chứa dị vòng thiazol benzothiazol phương pháp dùng lị vi sóng điều kiện có dung mơi dioxan khan  Đã tổng hợp cặp 2-iminothiazolidin-4-on từ per-Oaxetylglucopyranosylthioure chứa dị vòng thiazol, benzothiazol 10 hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat chưa có tài liệu tham khảo Bố cục luận án Luận án gồm 135 trang 114 trang phụ lục phổ IR, HR-MS, 1H NMR, 13C NMR, COSY, HMBC, HSQC, kết thử hoạt tính sinh học phân bố sau: Mở đầu trang; Tổng quan 25 trang; Kết thảo luận 77 trang; Thực nghiệm 16 trang; Kết luận trang; Danh mục cơng trình liên quan đến luận án trang ; Tài liệu tham khảo 11 trang Phương pháp nghiên cứu  Sử dụng phương pháp tổng hợp hữu để tổng hợp dẫn xuất 2amino-4-arylthiazol, 2-aminobenzothiazol thế, cặp 2-iminothiazolidin-4-on hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat  Sử dụng phương pháp tổng hợp dùng lị vi sóng để điều chế N(2,3,4,6-tetra-O-axetyl--D-glucopyranosyl)-N’-(4’-arylthiazol-2’- yl)thioure N-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl--D-glucopyranosyl)-N’(benzothiazol-2’-yl)thioure  Sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng để kiểm tra độ tinh khiết sản phẩm  Sử dụng phương pháp phổ IR, NMR HR-MS để xác định cấu trúc sản phẩm thu B-NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Chương TỔNG QUAN Đã tổng kết tài liệu tình hình nghiên cứu tổng hợp, chuyển hóa xác định cấu tạo hợp chất 2-amino-4-arylthiazol, 2aminobenzothiazol, glucopyranosyl isothioxyanat hợp chất glucosylthioure tác giả nước Kết tổng quan cho thấy có nhiều cơng trình nghiên cứu liên quan đến việc tổng hợp, xác định cấu tạo thử nghiệm hoạt tính sinh học hợp chất thiazol, benzothiazol, glucopyranosyl isothioxyanat, glucosylthioure hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on Chương THỰC NGHIỆM Điểm nóng chảy đo phương pháp mao quản máy đo điểm nóng chảy STUART SMP3 (BIBBY STERILIN-Anh) Phổ IR đo máy phổ FTIR Magna 760 Impact 410 (NICOLET, Mỹ) phương pháp đo phản xạ mẫu bột KBr phương pháp ép viên với bột KBr Phổ 1H NMR 13C NMR ghi máy phổ AVANCE AV500 Spectrometer (BRUKER, Đức) dung môi DMSO-d6, chất chuẩn nội TMS tần số 500,13 MHz 125,76 MHz tương ứng Phổ MS ghi máy phổ AutoSpec Premier Instrument (WATERS, Mỹ) ion hoá 70 eV (EI) máy sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS) 1100 LCMSD Trap - SL (Agilent Technologies, Mỹ) dung môi metanol, số ghi máy IONSPECK HR-MS (VARIAN, Mỹ) Chúng đưa phương pháp tổng hợp dãy hợp chất sau: 2.1 Tổng hợp hợp chất 2-amino-4-arylthiazol 2.2 Tổng hợp hợp chất 2-aminobenzothiazol 2.3 Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-axetyl--D-glucopyranosyl isothioxyanat 3.3 Chuyển hóa glucosylthioure chứa dị vịng thiazol benzothiazol Hỗn hợp phản ứng glucosylthioure etyl bromoaxetat khuấy trộn nhiệt độ thường khoảng Việc giấy thị để kiểm soát phản ứng cho thấy giấy thị chuyển sang màu đỏ, điều cho phép khẳng định phản ứng diễn có tách loại phân tử axit HBr Sau đun hồi lưu cách thủy hỗn hợp 10 Theo B K Garnaik tiến hành phản ứng glucosylthioure với axit cloroaxetic có mặt natri axetat dung môi etanol khan theo Yu Xin Li phản ứng glucosylthiosemicacbazit với etyl bromoaxetat dung môi CHCl3 thu đồng phân 2-iminothiazolidin-4-on (bài báo khơng có số liệu phân tích cấu trúc phổ) Như glucosylthioure phản ứng với etyl bromoaxetat điều kiện tương tự thu 6a-g Tuy nhiên, theo kết tổng hợp lại thu hỗn hợp cặp 2iminothiazolidin-4-on 6a-g 6’a-g với tỷ lệ hai đồng phân khoảng 55/45 trình bày Bảng 3.14 Bảng 3.14 Các cặp 2-iminothiazolidin-4-on chứa dị vòng thiazol benzothiazol Phổ hồng ngoại (cm-1) Hợp Thời gian Hiệu Màu o STT Đnc ( C)    chất phản ứng suất (%) C=N C=O (ester) sắc C-O-C (ester) * 6a 30 phút 1254; 217-219 62 1568 1745 Trắng ** 6’a 1249; 1038 6b 30 phút * 1592; 1228; 1050; Vàng 1749 226-228 54 ** 6’b 1536 1036 nhạt * 6c 30 phút 1595; 1258; 1222; 1743 237-239 52 Trắng 6’c ** 1557 1041 6d 30 phút * 1596; 1255; 242-244 55 1745 Trắng ** 6’d 1557 1224;1039 6g 30 phút * 1597; 1255; 224-226 60 1744 Trắng ** 6’g 1559 1224;1039 7n 30 phút * 1234; 222-224 62 1570 1749 Trắng 7’n ** 1223; 1041 Ghi chú: (*): thời gian phản ứng giai đoạn đầu; (**): thời gian phản ứng giai đoạn sau Việc tách loại hai đồng phân khảo sát phương pháp sắc ký không thành cơng Để tìm điều kiện phản ứng để thu đồng phân 2-iminothiazolidin-4-on, khảo sát điều kiện tác động đến chiều hướng phản ứng như: tăng thời gian phản ứng lên lần, sử dụng dung môi khác (toluen, diclometan, etanol khan) sử dụng xúc tác (trietylamin) để chuyển hóa 4a Kết cho thấy yếu tố khơng làm thay đổi tỷ lệ hai sản phẩm đồng phân Cơ chế xảy nhưHetsau: O O OAc AcO OAc N N.H S O Ac -C2H5OH Het N S AcO AcO O OAc N OAcO 6'a-g O H 3C O -C2H5OH N AcO AcO Het S OAc OAc O N H AcO O AcO OAc Het N OAc S N O O 6a-g CH3 Với glucosylthioure chứa dị vịng benzothiazol có nhóm hút đẩy electron yếu phản ứng dừng lại giai đoạn tạo etyl [cacbamimidoylthio]axetat mật độ electron ngun tử nitơ nhóm NH nhỏ nên khơng thể cơng vào nhóm C=O tạo sản phẩm thiazolidin Khi thay đổi điều kiện phản ứng như: tăng thời gian thực lên lần, thay đổi dung môi (toluen, diclometan, etanol khan) sử dụng xúc tác trietylamin để chuyển hóa 5l Kết thu sản phẩm tương tự với hiệu suất thấp 10 hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat (7a-m) tổng hợp trình bày Bảng 3.15 Bảng 3.15 Các hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat Phổ hồng ngoại (cm-1) Hợp Thời gian Hiệu Màu o STT Đ ( C) chất phản ứng nc suất (%)  NH2  C=N C=O (ester)  C-O-C (ester) sắc 30 phút * 1278; 1228; 172-174 58 1568 1749 Trắng 7a ** 1036 30 phút * 1271; 1225; 174-176 74 3164 1568 1754 Trắng 7c ** 1040 30 phút * 1271; 1230; 178-179 57 3138 1567 1751 Trắng 7e ** 1040 30 phút * 1270; 1223; 58 3157 1570 1750 Trắng 7f ** 180-182 1041 30 phút * 1273; 1230; 62 3154 1574 1756 Trắng 7g ** 180-182 1039 30 phút * 1277; 1219; 186-187 60 3144 1567 1754 Trắng 7h ** 1042 30 phút * 1570; 163-164 66 3156 7j ** 1566 1752 1224; 1047 Trắng 30 phút * 1594; 62 3178 1569 1753 1224; 1037 Trắng 7k ** 172-173 30 phút * 1581; 72 3170 1579 1745 1214; 1039 Trắng 7l ** 176-178 30 phút * 1574; 10 7m ** 160-162 65 3166 1572 1750 1212; 1034 Trắng Ghi chú: (*): thời gian phản ứng giai đoạn đầu; (**): thời gian phản ứng giai đoạn sau Cấu trúc phân tử xác nhận qua số phương pháp phổ IR, H NMR, 13C NMR, COSY, HSQC, HMBC HR-MS Trên phổ IR cặp mẫu 2-iminothiazolidin-4-on khơng thấy xuất băng sóng hấp thụ vùng 3400 - 3150 cm─1 chứng tỏ khơng cịn nhóm N-H (thioure) phân tử Đặc biệt xuất băng sóng có cường độ mạnh vùng 1560 cm─1 đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm C=N hình thành sở để xác đinh sản phẩm (xem Bảng 3.14) Phổ IR hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat thấy xuất băng sóng có cường độ yếu vùng 3150 cm─1 đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm N-H (thioure) xuất băng sóng có cường độ mạnh vùng 1560 cm─1 đặc trưng cho dao động nhóm C=N hình thành (xem Bảng 3.15) Trên phổ 1H NMR hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on thấy rõ tạo thành cặp đồng phân Điều đặc biệt có tín hiệu proton vịng pyranosylperaxetat có tượng độ chuyển dịch hóa học hai đồng phân khác cịn tín hiệu độ chuyển dịch hóa học proton vịng thiolidin, vịng thiazol/benzothiazol vịng phenyl gần khơng có khác biệt hai đồng phân (xem Bảng 3.16) Bảng 3.16 Độ chuyển dịch hóa học phổ 1H NMR số dẫn xuất 2-iminothiazolidin-4-on (DMSO-d6) δ (ppm) H-5a H-5b H-1’ H-2’ H-3’ H-4’ H-5’ H-6a’ H-6b’ H-5” H-2”’ H-3”’ H-4”’ H-5”’ H-6”’ CH3CO 6a (δ; J; Hz) 4,18; d; 18,0 4,01; d; 18,0 6,24; t; 9,5 5,90; t; 9,5 5,59; t; 9,5 4,99; t; 10,0 4,35 - 4,29; m 4,22 - 4,17; m 4,12 - 4,07; m 7,94; s 7,92; d; 7,2 7,47; t; 7,5 7,36; t; 7,3 7,47; t; 7,5 7,92; d; 7,2 2,03 - 1,98; m Hợp chất 6’a (δ; J; Hz) 6b (δ; J; Hz) 4,19; d; 18,25 4,22; d; 18,0 4,02; d; 18,25 4,06; d; 18,0 5,85; t; 9,5 6,23; t; 8,5 6,25; t; 9,5 5,90; t; 9,0 5,53; t; 9,5 5,58; t; 9,5 5,05; t; 9,75 4,99; t; 9,25 4,34 - 4,29; m 4,33 - 4,29; m 4,23 - 4,16; m 4,23 - 4,17; m 4,13 - 4,10; m 4,13 - 4,10; m 7,94; s 8,21; s 7,92; d; 7,2 8,37; t; 6,1 7,47; t; 7,5 7,36; t; 7,3 8,72; d; 7,6 7,47; t; 7,5 7,74; t; 7,9 7,92; d; 7,2 8,19; d; 8,2 2,00 - 1,85; m 2,03 - 1,98;m 6’b (δ; J; Hz) 4,22; d; 18,0 4,06; d; 18,0 5,88; t; 9,0 6,24; t; 9,0 5,52; t; 9,5 5,02; t; 9,75 4,33 - 4,29; m 4,23 - 4,16; m 4,13 - 4,10; m 8,21; s 8,37; t; 6,1 8,72; d; 7,6 7,74; t; 7,9 8,19; d; 8,2 2,00 - 1,89; m Một điều lý thú nhận thấy phổ COSY hợp chất thioure ban đầu, thứ tự độ chuyển dịch hóa học proton vịng pyranozơ từ trường thấp đến trường cao H-1, H-3, H-2, H-4, H-6a, H-5, H-6a hợp hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on (đồng phân 6a-g, 7n) lại có thay đổi theo trình tự H-1’, H-2’, H-3’, H-4’, H-5’, H-6’a, 6’b (đồng phân kiểu 6’a-g, 7’n) H-2’, H-1’, H-3’, H-4’, H-5’, H-6’a, 6’b Trên phổ 1H NMR hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat thấy xuất tín hiệu độ chuyển dịch hóa học độ bội tín hiệu proton phù hợp với cấu trúc phân tử (xem Bảng 3.18) Bảng 3.18 Độ chuyển dịch hóa học phổ 1H NMR số dẫn xuất etyl [cacbamimidoylthio]axetat (DMSO-d6) δ (ppm) N-H H-4” H-5” H-7” H-1’ H-2’ H-3’ H-4’ H-5’ H-6’a H-6’b H-3 H-6 H-7 CH3CO proton khác Hợp chất 7a (δ; J; Hz) 7c (δ; J; Hz) 7e (δ; J;Hz) 7f (δ; J; Hz) 11,02; br s 11,09; br s 11,05; br s 11,04; br s 8,01; d; 7,5 8,01; d; 7,8 8,00; d; 7,6 8,01; d; 8,2 7,81; d; 8,0 7,81; d;7,6 7,81; d; 7,8 7,81; d;8,3 8,55; s 8,54; s 8,54; s 8,55; s 5,49; br t 5,49; br t 5,49; br t 5,48; br t 5,18; br t 5,19; br t 5,19; br t 5,19; t; 9,1 5,57; br t 5,58; br t 5,57; br t 5,57; t; 9,1 5,00; br t 5,01; br t 5,00; br t 5,01; t; 9,2 4,23; br m 4,24; br m 4,29; br m 4,24; br m 4,22; br 4,23; br 4,24; br 4,22; br 3,98; m 3,98; m 3,98; m 3,98; m 4,02; s 4,03; s 4,02; s 4,02; s 4,14; q; 5,7 4,14; q;6,3 4,14; q; 6,2 4,14; q;6,8 1,23; t; 7,1 1,23; t; 7,1 1,23; t; 7,1 1,23; t; 7,1 2,02; s; 2,01; s; 2,02; s; 2,01; s; 2,01; s; 2,02; s; 2,01; s; 2,00; s; 1,99; s; 1,98; s 1,99; s; 1,98; s 1,99; s; 1,98; s 1,99; s; 1,98; s 4,22; br (CH2) 4,08; d; 6,3 (CH2) 3,99; t; 6,6 (CH2) 1,71; m (CH2) 2,04; m (CH) 1,73; m (CH2) 3,88; s (CH3) 1,44; m (CH2) 0,99; d; 6,5 (CH3) 0,99; t; 7,1 (CH3) 0,95; t; 8,8 (CH3) 0,99; d; 6,5 (CH3) Độ chuyển dịch hóa học proton vịng pyranozơ có dịch chuyển tương đối nhỏ phía trường mạnh so với thioure ban đầu Ba proton vịng benzothiazol có tín hiệu rõ nét so với thioure ban đầu khơng cịn tautome hai nhóm thion - thiol Proton nhóm amin có tín hiệu chân rộng nằm vị trí khoảng δ 11,0 ppm, có dịch chuyển phía trường yếu so với thioure ban đầu tạo thành liên kết hidro nội phân tử với nguyên tử nitơ vòng benzothiazol Đây sở để kết luận hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat tồn cấu hình (E) R OAc AcO O AcO O H AcO N OAc OAc AcO N S H N N S OAc N S N R S Cấu hình(E) O O O O Cấu hình (Z) Trên phổ 13C NMR cặp hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on cho thấy xuất hai đồng phân tương tự phổ 1H NMR Ngồi tín hiệu ngun tử cacbon vịng pyranozơperaxetat ngun tử cacbon vịng thiazolidin xuất tín hiệu khác hai đồng phân vòng pyranozơ (xem Bảng 3.19) Bảng 3.19 Độ chuyển dịch hóa học phổ 13C NMR số dẫn xuất 2-iminothiazolidin-4-on (DMSO-d6) δ (ppm) C-2 C-4 C-5 C-1’ C-2’ C-3’ C-4’ C-5’ C-6’ C-2” C-4” C-5” C-1”’ C-2”’ C-3”’ C-4”’ C-5”’ C-6”’ Hợp chất 6a 159,0 171,5 32,9 80,0 67,4 72,1 67,4 72,6 61,2 167,6 151,0 111,7 133,7 125,7 128,8 128,1 128,8 125.7 6’a 161,2 171,8 33,0 79,6 67,2 72,3 67,0 72,8 61,5 167,7 151,1 111,7 133,8 125,7 128,8 128,1 128,8 125,7 6b 159,7 171,4 32,9 80,1 67,4 72,3 67,3 72,8 61,3 168,1 148,4 114,4 135,2 130,4 148,4 122,6 120,1 131,8 6’b 161,6 171,8 33,0 79,6 67,2 72,6 67,0 72,8 61,5 168,2 148,7 114,4 135,3 131,8 148,6 122,6 120,1 131,8 COOCH3 COOCH3 169,9 -169,2 20,5 - 20,1 169,9 - 168,9 20,5 - 20,1 170,0 - 169,3 20,5 - 20,3 170,0 - 169,3 20,3 - 20,1 Trên phổ HSQC 6d 6’d xuất tương tác gần 1H-13C proton với nguyên tử cacbon Đặc biệt lý thú phổ HSQC cho phép ta nhận thấy hai proton nhóm CH2 vịng thiazolidin bị tách làm khơng tương đương mặt từ nên độ chuyển dịch hóa học hai proton khác hợp chất chưa đóng vịng etyl [cacbamimidoylthio]axetat hai proton lại tương đương Khi xem xét phổ HSQC cho thấy có tương tác gần 1H-13C nguyên tử cacbon với proton Chẳng hạn hợp chất 7l cho thấy có tương tác proton với nguyên tử cacbon vòng pyranozơ vòng benzothiazol tương tự hợp chất dãy khác xuất tương tác proton cacbon nhóm metylen nhóm etyl Trên phổ HMBC cho thấy có tương tác xa 1H13 C nguyên tử cacbon với proton gắn vào nguyên tử cacbon Chẳng hạn phổ HMBC hợp chất 7l (xem hình vẽ bên) O H 3C H H H H O O NH N CH3 S H H HH H S O H3 C H N O H O O O H O O H3 C H3 C O H H H H H Phổ HR-MS hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on 6a-h 6’a-h ion hóa theo phương pháp CI xuất pic ion phân tử (M+H)+ có cường độ 100%, có giá trị m/z tương đối phù hợp so với số khối xác hợp chất Do phương pháp ion hóa CI tương đối êm dịu nên phân mảnh tạo đến ion mảnh có số khối thấp, cường độ từ 20% (xem hình 3.34) - CH3 F1 m/z 331 F6 m/z 316 CH3 O F1 m/z 331 F2 m/z 318 R F2 m/z 318 F3 m/z 303 AcO AcO F4 m/z 175 O OAc N S N F3 m/z 303 AcO N O N N OAc R AcO S F4 m/z 175 OAc C S OAc F m/z 231 N S O F5 m/z 231 Hình 3.44 Cơ chế phân mảnh hợp chất 6a-g 6’a-g Bảng 3.22 Phổ khối lượng cặp 2-iminothiazolidin-4-on (HRMS EI+) Ion M+H + m/z*; m/z, ( %) Hợp chất [Công thức phù hợp] 6a, 6’a 606,12168*; 606,12966 (100) [C26H27N3O10S2] Mảnh ion khác m/z (%) 303,06469 (18); 202,04308 (8) 6c, 6’c 640,08271*; 640,09859 (100) [C26H26ClN3O10S2 ] 320,04817 (6); 213,36556 (4) 343,02135 (15); 328,68085 6d, 6’d 686,03219*; 686,04308 (100) [C26H26BrN3O10S2] (6); 171,02073 (4) 318,07626 (5); 212,05118 (8); 6g, 6’g 636,13225*; 636,15412 (100) [C27H29N3O11S2] 159,03946 (4) Phổ khối lượng phân giải cao hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat (7a-m) ion hóa theo phương pháp CI xuất pic ion phân tử (M+H)+ có cường độ 100%, tương đối phù hợp so với số khối xác hợp chất (xem Bảng 3.23) Xu hướng phân mảnh hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat 7a-m chủ yếu tách loại số nhóm axetyl, axyl hay phân tử axit axetic sau phân mảnh từ gốc glucosylperaxetat tương tự dãy 6a-h 6’ah Cơ chế xảy theo sơ đồ Hình 3.45: R F2 m/z 318 S N F3 m/z 303 AcO NH O OAc AcO F4 m/z 175 OAc N + F1 m/z 174 R S O O Hình 3.45 Phổ HRMS hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat Bảng 3.23 Phổ khối lượng hợp chất etyl [cacbamimidoylthio]axetat Hợp chất Ion M+H + m/z*; m/z ( %) [Công thức phù hợp] 684,15338*; 684,19332 (100) 7a [C28H33N3O13S2] 712,18468*; 712,20198 (100) 7c [C30H37N3O13S2] 726, 20033*; 726,21912 (100) 7e [C31H39N3O13S2] 726,20033*; 726,21912 (100) 7f [C31H39N3O13S2] Mảnh ion khác m/z (%) 403,59521(4); 352,04958 (7); 253,08875 (3) 356,09913 (8); 237,51216 (4); 178,04991 (3) 712,20215 (16); 363,10931 (14); 242,07226 (6); 181.55460 (4) 712,20215 (18); 363,10931 (11); 242,07226 (5); 185,05901 (5); 181,55460 (5) 3.4 Hoạt tính sinh học dẫn xuất amin, thioure, 2-iminothiazolidin-4on etyl [cacbamimidoylthio]axetat chứa dị vịng thiazol benzothiazol Chúng tơi tiến hành thử hoạt tính sinh học hợp chất chủng khuẩn khác nhau: trực khuẩn Gram-(-) Klebsiella pneomonia (VTCC-B-0815-Việt Nam), cầu khuẩn Gram-(+) Staphylococcus aureus (JCM2413-Nhật Bản) nấm men Candida albicans (NBRC 1594 - Nhật Bản) Sử dụng môi trường Miieller-Hinton (nuôi cấy vi khuẩn) môi trường Hansen (nuôi cấy nếm men) Thử nghiệm theo phương pháp đặt khoanh giấy Kết trình bày Bảng 3.24 3.25 cho thấy hầu hết hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm tốt Bảng 3.24 Hoạt tính sinh học hợp chất chứa dị vịng thiazol Đường kính vịng vơ kuẩn (mm) Gram- Gram-(+) Nấm men (–) Amo 19 23 Bis 21 1a 12 11 17 1b 15 15 19 1c 11 15 1d 11 12 15 1e 13 10 18 1f 14 11 21 1g 10 12 1h 11 13 12 4a 26 22 12 4b 22 19 13 Hợp STT chất 10 11 12 STT 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hợp chất 4c 4d 4e 4f 4g 4h 6a,6’a 6b,6’b 6c,6’c 6d,6’d 6g,6’g Đường kính vịng vơ khuẩn (mm) Gram-(–) Gram-(+)Nấm men 17 20 28 29 15 16 18 19 12 14 10 16 18 14 28 16 22 16 18 15 16 15 12 11 14 15 10 8 Ghi chú: (-): không tiến hành thử nghiệm Bảng 3.25 Hoạt tính sinh học hợp chất chứa dị vòng benzothiazol Hợp STT chất 2a 2b 2c 2d 2e 2f 2g 2h 2i Đường kính vịng vô khuẩn (mm) Gram- Gram- Nấm men (–) (+) 12 11 24 10 30 20 12 30 22 18 25 13 14 12 15 24 25 13 22 20 30 16 30 16 14 11 19 STT Hợp chất 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2k 2l 2m 2n 5a 5b 5c 5d 5e 5f Đường kính vịng vơ khuẩn (mm) Gram-(–) Gram-(+) Nấm men 11 11 30 10 30 20 13 10 20 14 22 25 26 36 31 20 34 22 22 28 26 20 15 16 17 29 27 25 28 26 Đường kính vịng vơ khuẩn (mm) Gram- Gram- Nấm men (–) (+) 21 5g 24 20 37 22 5h 19 30 24 23 5i 18 11 32 24 5j 19 12 28 25 5k 16 11 32 26 5l 13 30 29 27 5m 15 10 40 28 5n 18 45 35 29 7a 18 25 26 Đường kính vịng vơ Hợp khuẩn STT chất (mm) Gram-(–) Gram-(+) Nấm men 31 7e 14 24 18 32 7f 18 22 20 33 7g 16 31 31 34 7h 19 18 22 35 7j 16 12 22 36 7k 12 30 26 37 7l 12 10 22 38 7m 12 14 27 39 7n, 7’n 13 28 28 Hợp STT chất Ghi chú: (*): không tiến hành thử nghiệm Kết luân: - Các hợp chất amin, thioure, etyl [cacbamimidoylthio]axetat 2iminothiazolidin-4-on có hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm cao, hợp chất thioure có hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm cao cao so với amin sản phẩm chuyển hóa tương ứng - Hợp chất amin thioure chứa dị vịng benzothiazol có họat tính kháng khuẩn kháng nấm cao hợp chất chứa dị vòng thiazol tương ứng - Hợp chất có nhóm ankyl có hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm cao hợp chất có nhóm halogen nitro Để đánh giá đóng góp thơng số phân tử vào hoạt tính sinh học chung phân tử 2-amino-4-arylthiazol, 2-aminobenzothiazol, glucosylthioure chứa dị vòng thiazol benzothiazol, chúng tơi tìm phương trình hồi qui đa biến cách sử dụng phần mềm STATGRAPHICS 15.1.02 Kết hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm hợp chất trình bày qua phương trình sau: - Dãy 2-amino-4-arylthiazol: Gr-(-) = -5,186 + 66,800.qS-1 + 81,391.qC-2 + 70,603.qN-3 0,008.EHOMO + 2,042.ELUMO + 0,048.qNH2 (r2 = 0,999; n = 8) Gr-(+) = 2,133 - 0,208. - 0,226.qNH2 + 0,078. + 0,106.EH + 0,010.EHOMO + 0,108.ELUMO (r2 = 0,986; n = 8) Nấm = -15,55 - 0,185. + 111,325.qS-1 +124,162.qC-2 + 91,113.qN-3 - 0,016.EHOMO + 3,562.ELUMO (r2 = 0,995; n = 8) - Dãy 2-aminobenzothiazol: Gr-(–) = 1,79116 + 0,128496.π + 26,2132.qNH2 - 21,3732.qS-1 15,5473.qC-2 - 75,7137.qN-3 - 0,101444.EH (r2 = 0,564; n = 14) Gr-(+) = 25,6572 - 0,0010599.π + 17,5117.qS-1 - 0,436375.EH + 4,06067.EHOMO - 1,89306.ELUMO + 0,108733.μ (r2 = 0,542; n = 14) Nấm = - 21,1275 + 0,0675733.π - 10,2378.qNH2 + 15,073.qS-1 0,110037 μ - 1,59934.EHOMO + 1,14503.ELUMO (r2 = 0,714; n = 14) - Dãy glucosylthioure chứa dị vòng thiazol: Gr-(-) = -17,0084 - 0,00593591.π + 47,3878.qC(C=S) + 8,77084.qS-1 22,55.qC-2 - 0,0490732.μ - 0,0468946.EH (r2 = 0,849; n = 8) Gr-(+) = 0.689382 - 4.35783.qNH2 + 21.1431.qC(C=S) - 24.3269.qS-1 0.778716.qC-2 + 62.3325.qN-3 (r2 = 0.870, n = 8) Nấm = -8,14539 - 0,00871.π + 34,9888.qC(C=S) - 4,50058.qN'H 16,5245.qC-2 – 0,031497.μ – 0,045565.EH (r2 = 0,992; n=8) - Dãy glucosylthioure chứa dị vòng benzothiazol: Gr-(-) = - 3,48813 - 0,0153262.π + 15,1346.qC(C=S) - 27,0585.qN'H 3,06291.qS-1 - 1,98771.qN-3 + 0,142414.ELUMO + 0,099628.EHOMO (r2 = 0,613; n =14) Gr-(+) = 21,5538 - 0,0595063.π + 192,821.qNH2 + 98,7328.qC(C=S) 228,272.qN'H - 29,5632.qS-1 + 33,0795.qC-2 - 15,2987.qN-3 + 0,0701975.μ (r2 = 0,571; n = 14) Nấm = 5,73837 - 8,56344.qC(C=S) + 1,11795.qS-1 + 20,4064.qC-2 + 6,6131.qN-3 - 0,00313147.μ - 0,0432234.ELUMO - 0,0385669.EHOMO (r2 = 0,466; n =14) Từ phương trình Hansch trên, ta thấy có hợp chất chứa dị vịng thiazol có hệ số tương quan r tốt, điều chứng tỏ tập hợp thông số phân tử xem xét trường hợp có ảnh hưởng tuyến tính đến hoạt tính sinh học phân tử dãy chất nghiên cứu Còn hợp chất chứa dị vòng benzothiazol có hệ số tương quan r2 tương đối nhỏ khơng phản ánh đầy đủ chất yếu tố tác động đến hoạt tinh sinh học hợp chất Các thông số π, μ(D), EHOMO, ELUMO, EH it ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học hợp chất Thơng số mật độ điện tích nguyên tử qNH2, qNH, qN’H, qS-1, qC-2, qN-3, qC (C=S) qS (C=S) có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính sinh học dãy hợp chất Tuy nhiên, thơng số mật độ điện tích lại có ảnh hưởng trái ngược nhau, thường hợp chất có nhóm ankyl hoăc ankoxy có tác động tích cực đến hoạt tính chung hợp chất cịn hợp chất có nhóm halogen lại gây tác động ngược lại hợp chất chứa dị vòng thiazol benzothiazol KẾT LUẬN Trong trình thực hiên luận án này, thu số kết nghiên cứu sau: Bằng phương pháp đun hồi lưu với dioxan khan lị vi sóng chế độ Medium thời gian 20 – 30 phút điều chế được:  Glucosylthioure chứa dị vòng thiazol từ 2,3,4,6-tetra-Oaxetyl- β-D-glucopyranosyl isothioxyanat dẫn xuất 2amino-4- arylthiazol  14 Glucosylthioure chứa dị vòng benzothiazol từ 2,3,4,6-tetraO-axetyl-β-D-glucopyranosyl isothioxyanat dẫn xuất 2aminobenzothiazol  Chuyển hóa hợp chất glucosylthioure chứa dị vòng thiazol hợp chất glucosylthioure chứa dị vòng benzothiazol thành cặp hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on phản ứng etyl bromoaxetat với thioure  Chuyển hóa 10 hợp chất glucosylthioure chứa dị vịng benzothiazol thành 10 hợp chất etyl [carbomimidoylthio]axetat phản ứng etyl bromoaxetat với thioure rút kết luận khả tổng hợp hợp chất 2iminothiazolidin-4-on glucosylthioure chứa dị vòng benzothiazol Cấu trúc hợp chất xác nhận phương pháp phổ IR, NMR (1H-NMR, 13C-NMR, COSY, HSQC, HMBC), HR-MS Cơ chế phân mảnh ion hóa theo phương pháp EI CI đề nghị Đã khảo sát điều kiện phản ứng như: phương pháp tổng hợp, thời gian phản ứng, dung môi, xúc tác để tăng hiệu suất phản ứng điều chế glucosylthioure thay đổi chiều hướng phản ứng tỷ lệ tạo hai đồng phân phản ứng chuyển hóa glucosylthioure Đã thử hoạt tính sinh học hợp chất amin, hợp chất glucosylthioure cặp hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on chứa dị vòng thiazol; 14 hợp chất amin, 14 hợp chất glucosylthioure, cặp hợp chất 2iminothiazolidin-4-on 10 hợp chất etyl [carbamimidoylthio]axetat chứa dị vòng benzothiazol kết cho thấy hầu hết hợp chất thể hoạt tính kháng trực khuẩn Gram-(–) Klebsiella pneumonia, cầu khuẩn Gram-(+) Staphylococcus aureus nấm men Candida albicans Đã khảo sát mối quan hệ thông số phân tử hoạt tính sinh học phương pháp Hansch tìm phương trình hồi quy đa biến biểu diễn mối quan hệ QSAR dãy hợp chất amin glucosylthioure chứa dị vòng thiazol benzothiazol 24 ... thử hoạt tính sinh học hợp chất amin, hợp chất glucosylthioure cặp hợp chất 2-iminothiazolidin-4-on chứa dị vòng thiazol; 14 hợp chất amin, 14 hợp chất glucosylthioure, cặp hợp chất 2iminothiazolidin-4-on... 2.1 TỔNG HỢP CÁC 2-AMINO-4 -THIAZOL VÀ CÁC 2-AMINOBENZOTHIAZOL THẾ 29 2.1.1 Tổng hợp 2-amino-4-arylthiazol 28 29 2.1.2 Tổng hợp 2-aminobenzothiazol 2.2 TỔNG HỢP CÁC GLUCOSYLTHIOURE CHỨA DỊ VÒNG THIAZOL. .. hệ cấu trúc tính chất, thăm dị hoạt tính sinh học hợp chất thioure, luận án đưa mục tiêu nghiên cứu tổng hợp chuyển hoá hợp chất thioure có chứa dị vịng thiazol benzothiazol với hợp phần glucopyranozơ