1.8.1. Ứng dụng trong phân tích định tính và định lượng
Rhodanin và các dẫn chất 5-methylen của rhodanin có thể kết tủa với các kim loại nặng. Do đó rhodanin và dẫn chất thường được sử dụng trong hóa phân tích, làm thuốc thử để phát hiện các ion kim loại như Ag+, Au+, Cu2+, Hg2+, Pd2+, Ni2+, Co2+ v.v.… với độ nhạy khá cao[35], [47], [48], [72], [82], [85], [90].
5-(3-indolylmethylen)rhodanin và 5-pyridylmethylenrhodanin đã được dùng làm thuốc thử trong việc xác định các kim loại bằng sắc ký giấy.
5-(3-indolylmethylen)rhodanin
Ngoài ra có thể dùng 5-(p-dimethylaminobenzyliden)rhodanin để phát hiện những lượng nhỏ chất oxy hóa như acid ascorbic với sự hiện diện của đồng sulfat và natri pyrophosphat [36].
5-(p-dimethylaminobenzyliden)rhodanin
5-(3-,4-dihydroxybenziliden)rhodanin có thể tạo tủa màu với các dẫn chất của kim loại titan (Ti) [36].
5-(3-,4-dihydroxybenziliden)rhodanin
Bên cạnh ứng dụng trong phân tích định tính, 4-thiazolidinon và các dẫn chất như các rhodanin còn thường được dùng trong phân tích định lượng.
5-(p-diethylaminobenzyliden)rhodanin dùng định lượng vàng, platin bằng phương pháp so màu với độ nhạy cao, cho phép xác định những hàm lượng vàng khá nhỏ [85].
Mặt khác 5-(p-diethylaminobenzyliden)rhodanin còn ứng dụng vào việc tạo phức chelat với platin (Pt), paladi (Pd)… trong phương pháp định lượng bằng HPLC.
Tương tự cũng có thể dùng loại thuốc thử trên để định lượng bạc (Ag), có thể xác định hàm lượng bạc tối thiểu trong khoảng 0,05–0,1 ppm/10ml mẫu [90].
Rhodanin và các dẫn chất còn dùng làm chỉ thị trong định tính và định lượng nhiều hợp chất như cyanid, tannase, quinon [93], [102].
Cho acid 1,2-naphthoquinon-4-sulfonic ngưng tụ vào carbon ái nhân ở vị trí số 5 của vòng rhodanin, sản phẩm sẽ tạo kết tủa đỏ trong dung dịch acid và chuyển sang màu tím xanh trong dung dịch kiềm, chất này khá nhạy khi dùng phát hiện một số chất có tính acid hoặc kiềm [36].
1.8.2. Ứng dụng trong phim ảnh
Một trong những ứng dụng quan trọng của các 4-thiazolidinon là tạo ra thuốc nhuộm merocyamin cần thiết cho kỹ thuật ảnh. Thuốc nhuộm merocyamin rất nhạy cảm với nhũ dịch bạc halid.
Thuốc nhuộm merocyamin
Các dẫn chất của rhodanin có tác động chống lại các vết mờ trên ảnh. Chúng làm giảm tác dụng khử của bạc halid bằng cách tạo tủa của muối bạc hoặc tạo các phức chelat nên giảm sự tiếp xúc của bạc lên film.
Các dẫn chất thế phenyl, benzyl, cyclohexyl và nhóm alkyl có chuỗi carbon trong khoảng 6–10 carbon trên vị trí số 3 của 5-aryliden-2-phenylimino-4- thiazolidinon có khả năng bảo vệ phim ảnh nhạy sáng khỏi tác động của tia UV [36].
1.8.3. Ứng dụng trong y học
1.8.3.1. Tác dụng kháng vi khuẩn, vi nấm và Mycobacteria
Thực nghiệm cho thấy các dẫn chất aryliden của 3-aminorhodanin có tác dụng ức chế vi khuẩn lao trên invitro, đặc biệt dẫn chất 3-amino-5-(4-hydroxy-3- methoxybenzyliden)rhodanin có hoạt tính khá tốt.
3-amino-5-(4-hydroxy-3- methoxybenzyliden)rhodanin
Bên cạnh đó, các hợp chất 3,5-dimethyl và 3-ethyl-5-methylrhodanin cũng cho thấy có tác động ức chế vi khuẩn lao [50], [97].
Acid actithiazic là một chất được chiết ra từ các chủng Streptomyces có tác dụng đối kháng mạnh với vi khuẩn lao trên in vitro [36].
Acid actithiazic
Các dẫn chất của thiazolidin – nhất là các dẫn chất aryliden, alkyliden, hydrazon v.v… có tác dụng tốt trong việc ngăn chặn sự phát triển của nhiều chủng vi khuẩn, vi nấm bao gồm cả Staphylococcus epidermidis, Candida albicans,
Aspergilus niger… [26], [36], [40], [55], [62], [64], [65], [70], [77], [96], [103].
1.8.3.2. Tác dụng kháng ung thư
Theo Gududura và cộng sự một số amid của acid 2-arylthiazolidin-4-carboxylic có tác dụng làm giảm sự phát triển của tế bào ung thư tuyến tiền liệt [56].
Một vài dẫn chất của rhodanin có khả năng ức chế sự phát triển khối u trên chuột thí nghiệm. Trong số các chất được nghiên cứu có 4 chất thuộc dẫn chất (Z)-2- (5-((5-(4-clorophenyl)furan-3-yl)methylen)-4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl)-N-
alkylacetamid được đề nghị phát triển thành thuốc chống ung thư do khả năng ức chế sự phát triển khối u khá tốt [22], [39].
Dẫn chất (Z)-2-(5-((5-(4-clorophenyl)furan-3-yl)methylen)-4-oxo-2- thioxothiazolidin-3-yl)-N-alkylacetamid
1.8.3.3. Các tác dụng khác
Một số dẫn chất 5-furylidenrhodanin có tác dụng hạn chế độc tố của vi khuẩn cũng như ức chế sự phát triển của mầm bào từ bệnh than trên in vivo [64].
Dẫn chất 5-furylidenrhodanin
Năm 2007, Kumar và cộng sự nghiên cứu tác dụng ức chế sự phát triển của
Plasmodium falciparum của các dẫn chất 5-arylidenrhodanin và nhận thấy nhiều
chất cho tác dụng tốt trên in vitro đặc biệt là chất 3-phenyl-5-(2,5- dihydroxybenzyliden)rhodanin có khả năng ức chế mạnh sự phát triển của
Plasmodium falciparum [69].
Ngăn ngừa các trường hợp thiếu máu cục bộ gây tổn thương đến các tế bào thần kinh, điều trị viêm khớp, viêm ruột, phì đại cơ: các dẫn chất thế benzyl-, hoặc arylrhodanin [81], [91].
Nhóm dẫn chất 5-benzylidenrhodanin còn thể hiện tính ức chế PDE4 có tác dụng kháng viêm, giảm tác nhân gây ức chế hô hấp trong bệnh hen suyễn hoặc tắc nghẽn phổi mãn tính. Theo kết quả nghiên cứu của Irvine và các cộng sự hai chất
(E)-5-(3-(cyclopentyloxy-4-methoxybenzyliden)rhodanin và (E)-3-ethyl-5-(4-
hydroxy-3-methoxybenzyliden)rhodanin ức chế PDE4 mạnh [60].
(E)-5-(3-(cyclopentyloxy-4-methoxybenzyliden)rhodanin
(E)-3-ethyl-5-(4-hydroxy-3-methoxybenzyliden)rhodanin
Nghiên cứu của Kikkawa và các cộng sự cho thấy chất 3-carboxymethyl-5-[(2E)- methyl-3-phenylpropenyliden]rhodanin có tác dụng hạ đường huyết do rối loạn thần kinh ngoại biên trên chuột thực nghiệm [68], [75].
3-carboxymethyl-5-[(2E)-methyl-3-phenylpropenyliden]rhodanin
Nhóm các dẫn chất 5-benzylidenrhodanin đặc biệt là chất 5-[5-bromo-2-(2- bromophenoxy)benzyliden]rhodanin có tác dụng ức chế in vitro một số loại enzym được cho là tác nhân gây ra các loại ung thư như PRL-3 [23].
5-[5-bromo-2-(2-bromophenoxy)benzyliden]rhodanin
Các chất N-trypthophyl-5(4-clorobenzyliden)-2,4-thiazolidindion và N-
trypthophyl-5-(4-clorobenzyliden)rhodanin có tác dụng chống phù nề ở liều 50 mg/kg thể trọng tương đương với tác dụng của indomethacin ở liều 10 mg/kg
thể trọng [51].
N-trypthophyl-5-(4-clorobenzyliden)-2,4-thiazolidindion
N-trypthophyl-5(4-clorobenzyliden)rhodanin
Ngoài tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn, vi nấm, trong các nghiên cứu mới đây cho thấy một số dẫn chất của thiazolidin như 2,3-diaryl-1,3-thiazolidin-4- on có nhiều khả năng ức chế các loại virus như virus HIV, HCV, Enchovirus 12 … [29, [46],[88], [95].
2,3-diaryl-1,3-thiazolidin-4-on
CFTR là một protein gây ra sự tăng tiết dịch trong ruột cũng như ở đường tiêu hóa. Các nghiên cứu chỉ ra rằng nếu ức chế hoạt tính CFTR sẽ làm giảm tiêu chảy và giảm tỷ lệ tử vong do tiêu chảy. Với việc nghiên cứu các dẫn chất 2- thioxo-4-thiazolidinon, Tonghui Ma và các cộâng sự đã tìm ra sáu dẫn chất 5- carboxybenzyliden-2-thioxo-3-[trifluoromethylphenyl]-4-thiazolidinon có tính ức chế CFTR, các chất này làm giảm sự tiết dịch ở ruột gây ra bởi độc tố của Vibrio
cholerae gây nhiễm trên chuột và do đó giảm triệu chứng tiêu chảy [74].
Năm 2005, Gursoy và Terzioglu nhận thấy một số dẫn chất 2-arylimino-3- (ethyl-4(H)-quinazolinon-2-ylmercaptoacetylamino)-5-methylthiazolidin-4-on có tác dụng chống động kinh trên chuột thí nghiệm [57].
2-arylimino-3-(ethyl-4(H)-quinazolinon-2-ylmercaptoacetylamino)-5- methylthiazolidin-4-on
1.8.4. Các ứng dụng khác
3-aminorhodanin và một vài dẫn chất như N-acetylaminorhodanin và N- benzoylaminorhodanin còn được dùng trong nông nghiệp như các loại thuốc trừ sâu, diệt ký sinh trùng, tuyến trùng cho cây. Theo Inamori và cộng sự, 3-amino rhodanin thể hiện tính diệt côn trùng cao có thể do nhóm amin tự do ở vị trí số 3 của vòng thiazolidin là tác nhân làm tăng hoạt tính của 3-aminorhodanin [59].
N-acetylaminorhodanin N-benzoylaminorhodanin
Bên cạnh đó một số dẫn chất rhodanin còn được sử dụng trong quá trình lưu hóa cao su [36].
CHƯƠNG 2.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. 1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Trong khuôn khổ luận án này chúng tôi tập trung nghiên cứu các dẫn chất 3-salicylamidothiazolidin bao gồm: Các dẫn chất 3-(5-halogeno / nitrosalicylamido)rhodanin: - 3-salicylamidorhodanin và các dẫn chất 5-aryliden-3-salicylamido- rhodanin. - 3-(5-clorosalicylamido)rhodanin và các 5-aryliden-3-(5-clorosalicyl-amido) rhodanin. - 3-(5-bromosalicylamido)rhodanin, các 5-aryliden-3-(5-bromosalicyl-amido rhodanin. - 3-(5-iodosalicylamido)rhodanin, các 5-aryliden-3-(5-iodosalicylamido)- rhodanin. - 3-(5-nitrosalicylamido)rhodanin và các 5-aryliden-3-(5-nitrosalicyl-amido) rhodanin. Các dẫn chất 3-salicylamidothiazolidin-2,4-dion: - 3-salicylamidothiazolidin-2,4-dion và các 5-aryliden-3-salicylamido- thiazolidin-2,4-dion. Các dẫn chất 3-salicylamidothiorhodanin: - 3-salicylamidothiorhodanin. - 3-(5-clorosalicylamido)thiorhodanin. - 3-(5-nitrosalicylamido)thiorhodanin. - 3-(5-bromosalicylamido)thiorhodanin. - 3-(5-iodosalicylamido)thiorhodanin.
2. 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 2.2.1. Các hóa chất cơ bản dùng trong nghiên cứu 2.2.1. Các hóa chất cơ bản dùng trong nghiên cứu
Các hóa chất dùng cho phản ứng tổng hợp có nguồn gốc từ các nhà phân phối Acros, Merck và Trung Quốc .
Bảng 2.1: Các nguyên liệu dùng trong nghiên cứu
STT Tên nguyên liệu Nguồn gốc Hàm lượng (%)
1 Acid 5-bromosalicylic Acros – Bỉ 98
2 Acid 5-clorosalicylic Acros – Bỉ 98
3 Acid 5-iodosalicylic Acros – Bỉ 97
4 Acid 5-nitrosalicylic Acros – Bỉ 99
5 2-clorobenzaldehyd Acros – Bỉ 99 6 4-clorobenzaldehyd Acros – Bỉ 98,5 7 2,4-diclorobenzaldehyd Acros – Bỉ 98 8 4-fluorobenzaldehyd Acros – Bỉ > 98 9 2-furaldehyd Acros – Bỉ 99 10 4-N,N-dimethylaminobenzaldehyd Acros – Bỉ > 99 11 2-nitrobenzaldehyd Merck – Đức 99 12 3-nitrobenzaldehyd Merck – Đức 98 13 4-nitrobenzaldehyd Merck – Đức 98 14 4-methoxybenzaldehyd Merck – Đức 97 15 2,3-dimethoxybenzaldehyd Merck – Đức 97 16 3,4-dimethoxybenzaldehyd Merck – Đức 98 17 3,4,5-trimethoxybenzaldehyd Merck – Đức 98 18 3-hydroxy-4-methoxybenzaldehyd Merck – Đức 99
STT Tên nguyên liệu Nguồn gốc Hàm lượng (%)
20 Phosphorus pentasulfid Merck – Đức 27,8 – 28,9
21 Bản mỏng Silicagel 60 F254 Merck – Đức
22 Acid acetic băng Trung Quốc 99
23 Acid sulfuric Trung Quốc 95 – 98
24 Acid hydrocloric Trung Quốc 34 – 36
25 Carbondisulfid Trung Quốc 97
26 Dioxan Trung Quốc 98,5
27 Hydrazin hydrat Trung Quốc 64
28 Methanol Trung Quốc 99,5
Các hóa chất dùng cho sắc ký lớp mỏng, xác định cấu trúc và các thông số đặc trưng là các loại hóa chất tinh khiết dành cho phân tích của các hãng Merck, Prolabo… bản mỏng nhôm tráng sẵn silicagel 60 F254 của Merck.
2.2.2. Dụng cụ và trang thiết bị
Các dụng cụ thủy tinh dùng trong tổng hợp hóa học.
Các máy dùng cho việc xác định cấu trúc và các thông số đặc trưng cho sản phẩm:
Máy khuấy từ có bộ phận gia nhiệt của Trung Quốc Máy đo nhiệt độ nóng chảy: SMP3.
Máy đo quang phổ UV - Vis: UV-2010 Spectrophotometer / HITACHI. UV-3200 Spectrophotometer / LABOMET Máy đo quang phổ hồng ngoại: IR FTIR 8101 / SHIMADZU
IR FTIR Alpha / BRUKER. Máy đo phổ cộng hưởng từ: BRUKER AV 500MHz.
2. 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.3.1. Tổng hợp 2.3.1. Tổng hợp
Sơ đồ 2.1: Sơ đồ quy trình tổng hợp các dẫn chất 3-salicylamidothiazolidin
Các dẫn chất acid salicylic
Các ester methyl salicylat
Các salicyl hydrazid 3-(5-halogeno / nitro/salicylamido)rhodanin 5-aryliden-3-(5-halogeno / nitro / salicylamido)rhodanin 3-salicylamido- thiazolidin- 2,4-dion 3-(5-halogeno / nitro/salicylamido)thiorhodanin CH3OH / H2SO4 H2N-NH2. H2O 1- CS2/CH3OH 2- CH2ClCOONa 3- HCl / t oC (CH3)2SO4/H2O Ar-CHO P2S5 / Dioxan 5-aryliden-3-salicylamido- thiazolidin-2,4-dion Ar-CHO
2.3.1.1. Phản ứng ester hóa
Từ nguyên liệu là các dẫn chất acid halogeno / nitrosalicylic, tổng hợp các ester tương ứng theo phản ứng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng ester hóa
- Dung môi: methanol vừa làm dung môi vừa làm nguyên liệu phản ứng. - Chất xúc tác: H2SO4 đđ .
- Nhiệt độ và thời gian phản ứng: bình phản ứng được đun cách thủy trong thời gian 6-8 giờ.
2.3.1.2. Phản ứng hydrazid hóa
Phản ứng được thực hiện trong các điều kiện gần giống nhau cho tất cả các loại dẫn chất ester của acid salicylic tổng hợp được ở phần trên.
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng - pH môi trường: môi trường base
- Dung môi: hydrazin hydrat vừa là dung môi vừa là chất tham gia phản ứng. - Nhiệt độ: 110-120 oC
- Thời gian: 3-4 giờ.
2.3.1.3. Phản ứng đóng vòng tạo các dẫn chất 3-salicylamidorhodanin tương ứng
Các sản phẩm hydrazid tạo thành được đóng vòng tạo rhodanin với những điều kiện phản ứng gần giống nhau. Phản ứng đóng vòng được tiến hành qua ba giai đoạn.
Tổng hợp muối amonium dithiocarbamat của các hydrazid
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng
- pH môi trường: phản ứng xảy ra tốt nhất trong môi trường kiềm yếu.
- Dung môi: có thể dùng dung môi là methanol. Các hydrazid phải được hòa tan hoàn toàn thì phản ứng ghép với CS2 mới có thể xảy ra tốt.
- Nhiệt độ: khoảng 0-5 oC.
- Thời gian: Phản ứng xảy ra chậm, giai đoạn đầu thực hiện phản ứng ở nhiệt độ 0-5 oC trong 2 giờ; sau đó cần để yên hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ 18-20 oC trong khoảng 16-18 giờ
- Điều kiện khác: sự khuấy trộn liên tục trong giai đoạn đầu
Tổng hợp các dẫn chất natri (N-salicylamidothiocarbamoyl)mercaptoacetat
Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng
- pH môi trường: phản ứng ghép xảy ra dễ dàng hơn trong môi trường kiềm hoặc trung tính.
- Thời gian và nhiệt độ phản ứng: ở nhiệt độ lạnh phản ứng ghép khó xảy ra, nếu thực hiện ở nhiệt độ cao dithiocarbamat bị phân hủy trước khi phản ứng xảy ra. Phản ứng tốt nhất ở nhiệt độ 25 oC trong khoảng 18-24 giờ.
Đóng vòng tạo các dẫn chất 3-salicylamidorhodanin
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng
- pH môi trường: phản ứng đóng vòng xảy ra trong dung dịch HCl đđ. - Thời gian và nhiệt độ: 90-95 oC trong thời gian 30 phút.
2.3.1.4. Tổng hợp các dẫn chất 5-aryliden của 3-salicylamidorhodanin
Với Ar-CHO là các aldehyd thơm hoặc aldehyd dị vòng tham gia vào phản ứng ngưng tụ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng
- Dung môi, chất xúc tác: phản ứng xảy ra trong môi trường là acid acetic băng với chất xúc tác là các amin bậc 1 hoặc 2 như dimethylamin.
- Nhiệt độ: nhiệt độ thích hợp cho phản ứng là 110-120 oC.
- Thời gian: Phản ứng tiến hành trong 4 giờ kèm khuấy trộn liên tục.
2.3.1.5. Tổng hợp 3-salicylamidothiazolidin-2,4-dion và các dẫn chất
Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 95-100 oC sản phẩm là dẫn chất mercapto có màu đỏ nâu.
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng
- Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ thích hợp của phản ứng là 95-100 oC. - Thời gian: 2 giờ.
- Tỉ lệ mol giữa 3-salicylamido rhodanin và dimethylsulfat: tỉ lệ mol thích hợp để phản ứng xảy ra hoàn toàn là 1:3.
Phản ứng tạo 3-salicylamidothiazolidin-2,4-dion
Dẫn chất mercapto bị thủy phân thành thiazolidin-2,4-dion
Sau khi thủy phân dẫn chất mercapto sẽ cho 3-salicylamidothiazolidin 2,4-dion.
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng
- Nhiệt độ và thời gian: phản ứng thủy phân xảy ra ở nhiệt độ 98-100 oC. - Thời gian: 2 giờ, nếu nhiệt độ thấp hơn phản ứng xảy ra lâu hơn.
Tổng hợp các dẫn chất 5-aryliden-3-salicylamidothiazolidin-2,4-dion
Như đã đề cập ở phần tổng quan, H ở vị trí số 5 khá linh động nên thiazolidin-2,4-dion phản ứng với các hợp chất aldehyd thơm tạo thành các 5-aryliden, nhưng do độ âm điện của O lớn hơn S do đó gây ra hiệu ứng rút
điện tử mạnh hơn S , từ đó làm cho hoạt tính ái nhân của ion enolat tạo thành giảm, nên phản ứng xảy ra khó hơn so với 3-salicylamido rhodanin.
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng
- Dung môi, chất xúc tác: phản ứng xảy ra trong môi trường khan với chất xúc tác là các amin bậc 1 hoặc 2 như dimethylamin.
- Nhiệt độ và thời gian: nhiệt độ thích hợp cho phản ứng là 110-120 oC trong 6-7 giờ.
2.3.1.6. Tổng hợp các dẫn chất 3-salicylamidothiorhodain
Phản ứng được tiến hành trong môi trường dioxan khan với tác nhân phản ứng P2S5.
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng