Tài liệu Tổng hợp và chuyển hóa 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ ĐỀ TÀI TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HOÁ 4-AMINO-5-{[(4,6-DIMETHYLPYRIMIDIN-2YL)SULFANYL]METHYL} -1,2,4-TRIAZOLE-3-THIOL Người hướng dẫn khoa học:Th.S LÊ THỊ THU HƯƠNG TS. NGUYỄN TIẾN CÔNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THỤC OANH TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 5 NĂM 2013 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 5 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ......................................................................................... 7 I.1. Pyrimidine ............................................................................................................ 7 I.1.1. Cấu tạo ........................................................................................................... 7 I.1.2. Một số phương pháp tổng hợp dị vòng pyrimidine ....................................... 8 I.1.3. Các dẫn xuất sulfanyl của pyrimidine ......................................................... 10 I.1.4. Tính chất hóa học......................................................................................... 11 I.1.5. Hoạt tính sinh học của vòng pyrimidine ...................................................... 13 I.2. Giới thiệu về 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione và dẫn xuất ....................... 15 I.2.1. Đặc điểm cấu tạo.......................................................................................... 15 I.2.2. Một số phương pháp tổng hợp 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione......... 16 I.2.3. Một số hoạt tính sinh học của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione .......... 19 I.3. Một số phản ứng chuyển hoá của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione .......... 21 I.3.1. Phản ứng ở nhóm -SH.................................................................................. 21 I.3.2. Phản ứng ở nhóm -NH 2 ............................................................................... 22 I.3.3. Phản ứng đồng thời ở hai nhóm –NH 2 và -SH ............................................ 23 CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 32 II.1. Sơ đồ thực nghiệm ............................................................................................ 32 II.2. Tổng hợp 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N 1 ) ...................................... 32 II.3. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N 3 ) ........ 33 II.3.1. Tổng hợp ethyl [(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetate (N 2 )......... 33 II.3.2. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N 3 ) . 35 II.4. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}-1,2,4triazole-3-thiol (N 4 ) .................................................................................................. 35 II.4.1. Tổng hợp kali thiosermicarbazate (N 4’ ) ..................................................... 36 II.4.2. Tổng hợp 4-amino-5{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}1,2,4-triazole-3-thiol (N 4 ) ..................................................................................... 36 II.5. Tổng hợp các dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine (N 5 , N 6 , N 7 ) .................... 37 II.5.1. Tổng hợp N 5 (X:-H) ................................................................................... 37 II.5.2. Tổng hợp N 6 (X:-Cl) .................................................................................. 38 II.5.3. Tổng hợp N 7 (X:-CH 3 ) ............................................................................... 39 II.6. Xác định tính chất ............................................................................................. 41 II.6.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy ...................................................................... 41 II.6.2. Phổ hồng ngoại (IR) ................................................................................... 41 II.6.3. Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) ........................................................ 41 II.6.4. Hoạt tính kháng khuẩn ............................................................................... 41 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 43 III.1. Tổng hợp 4,6-dimethylpyrimidin-2-thiol/thione (N 1 ) ..................................... 43 III.1.1. Cơ chế phản ứng ....................................................................................... 43 III.1.2. Phân tích phổ hồng ngoại .......................................................................... 44 III.2. Tổng hợp Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2- y)lsulfanyl]acetohydrazide (N 3 ) ............................................................................... 44 III.2.1. Tổng hợp ethyl 2-(4,6-dimethylpyrimidin-2-ylsulfanyl)acetate (N 2 )....... 44 III.2.2. Tổng hợp 2-[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]acetohydrazide (N 3 ) 46 III.3. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}1,2,4-triazole-3-thiol/thione (N 4 ) .............................................................................. 48 III.3.1. Tổng hợp kali thiosemicarbazate (N 4’ ) ..................................................... 48 III.3.2. Tổng hợp 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)sulfanyl]methyl}1,2,4-triazole-3-thiol/thione (N 4 ) .......................................................................... 48 III.4. Tổng hợp các hợp chất chứa dị vòng thiadiazepine N 5 , N 6 . N 7 ...................... 52 III.4.1. Cơ chế phản ứng ....................................................................................... 52 III.4.2. Phân tích phổ hồng ngoại .......................................................................... 54 III.4.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ H1-NMR ..................................................... 55 III.4.4. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học .......................................................... 61 CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................. 62 CHƯƠNG V. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 64 DANH MỤC CÁC BẢNG  Bảng 1.1 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của hợp chất (25) ................. 20 Bảng 1.2 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của hợp chất (26) ................................................................................................................................ 21 Bảng 1.3 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của hợp chất 3a-e, 4a-e ......... 27 Bảng 1.4 Kết quả khảo sát khả năng kháng nấm của hợp chất 3a-e, 4a-e ............ 28 Bảng 1.5 Kết quả khảo sát khả năng kháng nấm của các hợp chất tổng hợp ....... 29 Bảng 1.6 Khả năng kháng nấm của chất chất chuẩn (fluconazole)........................ 29 Bảng 2.1: Tính chất vật lý các hợp chất trong quy trình thực nghiệm .................. 41 Bảng 3.1. Pic hấp thụ tiêu biểu trên phổ hồng ngoại của các hợp chất ................ 60 Bảng 3.2 Các tín hiệu trên phổ 1H-NMR của các hợp chất tổng hợp ................... 60 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học ......................................................... 61 DANH MỤC HÌNH VẼ  Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của hợp chất N 1 ............................................................... 44 Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của hợp chất N 3 ............................................................... 47 Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của hợp chất N 4 ............................................................... 50 Hình 3.4: Phổ 1H-NMR của hợp chất N 4 .................................................................. 51 Hình 3.5. Phổ IR của hợp chất N 5 , N 6 , N 7 ............................................................... 54 Hình 3.6 Phổ 1H-NMR của hợp chất N 5 ................................................................... 55 Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất N 6 .................................................................. 57 Hình 3.8. Phổ 1H-NMR của hợp chất N 7 .................................................................. 58 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ nói chung, từ lâu các hợp chất dị vòng đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, mang lại nhiều lợi ích cho con người. Nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố chứng tỏ sự quan tâm của các nhà khoa học đối với hợp chất dị vòng. Nhờ đó mà các hợp chất dị vòng ngày càng hiện diện nhiều hơn trong các lĩnh vực của đời sống, góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống không ngừng tốt đẹp hơn. Các dẫn xuất chứa dị vòng pyrimidine là những hợp chất quan trọng giữ vai trò trong quá trình chuyển hóa sinh học trong cơ thể người. Bên cạnh đó, dị vòng pyrimidine còn thể hiện khả năng kháng nấm, vi khuẩn, điều trị ung thư, hạ sốt… Các dẫn xuất của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione thể hiện nhiều đặc tính sinh học với phổ rộng, kháng được nhiều loại nấm, vi khuẩn; có khả năng chống viêm, kích thích sinh trưởng…. Các dẫn xuất chứa dị vòng 1,3,4-thiadiazepine đã thể hiện tiềm năng to lớn đối ngành y học với nhiều đặc tính sinh học quý báu, kháng mạnh với nhiều loại vi trùng, nấm. Ngoài ra, dị vòng này còn thể hiện nhiều đặc tính dược lí, là một thành phần quan trọng để điều chế những loại thuốc chống những căn bệnh nguy hiểm: chống HIV, chống co giật, kháng siêu vi, kháng u, chống loạn nhịp tim, chống trầm cảm, an thần …. Vì những đặc tính sinh học quý báu kể trên chúng tôi chọn đề tài “Tổng hợp và chuyển hóa 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2-yl)sunfanyl]methyl}-1,2,4- triazole-3-thiol” Mục tiêu đề tài: 1. Tiến hành tổng hợp hợp chất 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2yl)sunfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol. 2. Chuyển hóa 4-amino-5-{[(4,6-dimethylpyrimidine-2- yl)sunfanyl]methyl}-1,2,4-triazole-3-thiol với các dẫn xuất 2-chloroquinoline-3carbandehyde để tạo thành các dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine. 3. Xác định tính chất vật lý và phân tích cấu trúc phân tử bằng các phương pháp phổ IR, 1H-NMR của các hợp chất đã tổng hợp. 4. Thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất chứa dị vòng thiadiazepine đã tổng hợp được. CHƯƠNG I. TỔNG QUAN I.1. Pyrimidine I.1.1. Cấu tạo Khi thay thế hai nhóm CH ở vị trí số 1 và số 3 trong phân tử benzene bằng các nguyên tử N ta được dị vòng pyrimidin: Pyrimidine đơn giản nhất có công thức phân tử: C 4 H 4 N 2 và có công thức cấu tạo: 4 N N3 5 6 N 1 2 N Pyrimidine là một trong ba đồng phân diazine-piridazine, pyrimidine và pirazine. Pyrimidine than gia vào các hợp chất giữ vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa sinh học. Nó cũng là bộ khung của phân tử uracil, thymine và cytosine. Những phân tử này nằm trong thành phần các nucleotide và acid nucleic. Tính đối xứng phân tử, độ dài và góc của các liên kết, mật độ electron trên mỗi nguyên tử trong dị vòng pyrimidine thay đổi nhiều so với vòng benzene. Tuy nhiên, trong dị vòng pyrimidine vẫn có trục đối xứng qua hai nguyên tử C số 2 và số 5 (trục đối xứng 2,5). Phân tử 4,6-dimethylpyrimidine cũng vẫn chứa trục đối xứng 2,5. Phân tử pyrimidine có chứa hệ thống 6 electron π trong vòng, nhưng được phân bố không đều trên các đỉnh, các giá trị về độ dài các liên kết C-C và C-N, góc hóa trị và mật độ electron trên các nguyên tử C và N như sau [23]: 4 N 1,36Ao N 1,33Ao 1,38Ao 3 2 5 6 1,41Ao N 1 Trục đối xứng 2,5 123,1o 118,6o 123,1o o N 115 129,7o N o 115 Góc liên kết 1 34Ao No , 1,35A Độ dài các liên kết +0,054 +0,007 +0,054 -0 095 N , +0,075 N0,095 Mật độ electron Trên phổ tử ngoại của vòng pyrimidine có hai cực đại hấp thụ tại các bước sóng 243 và 298nm [35]. Trên phổ hồng ngoại, pic đặc trưng cho vòng pyrimidine thường xuất hiện ở 1570, 1467, 1402cm-1. Trong khi đó, trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân giá trị độ chuyển dịch hóa học (δ, ppm) của các proton và carbon như sau [16]: 8,6 156,4 N N 8,6 158,0 121,4 9,2 7,1 N 156,4 N Độ chuyển dịch hóa học của Độ chuyển dịch hóa học các nguyên tử cacbon của các proton Về mặt cấu trúc, pyrimidine giống pyridine nên có nhiều tính chất giống pyridine nhưng do sự hiện diện của hai dị tố âm điện nên phân tử có tính phân cực hơn pyridine. Chẳng hạn, pyrimidine có momen lưỡng cực là 2.42D (so với momen lưỡng cực của pyridine là 2,2D) có cấu trúc cộng hưởng như sau: 6 5 4 6 N N 1 2 N N N N N N 3 5 4 N1 N 2 3 Từ các công thức cộng hưởng trên, chúng ta thấy rằng sự thế electrophile xảy ra ở vị trí số 5 do vị trí số 5 có mật độ e cao. I.1.2. Một số phương pháp tổng hợp dị vòng pyrimidine Phương pháp được ứng dụng thông thường và phổ biến trong quá trình tổng hợp vòng pyrimidine là cho nóng chảy hỗn hợp của hai cấu phần sau: một hợp phần chứa bộ khung ba nguyên tử carbon, thường là hợp chất 1,3-dicarbonyl như 𝛽- dialdehyde, 𝛽-keto ester, 𝛽-keto nitrile hay ester của acid malonic…. Hợp phần thứ hai là các hợp chất kiểu diamine (chứa nhóm –N-C-N ) như urea, thiourea, amidine hay guanidine [17] O COOH OH H CH2 H2SO4 d CHOH -H2O,-CO2 NH NH2-CO-NH2 O O H2SO4, 900C, -H2O N H COOH acid f romyl acetic acid malic N H2/Pd-C N N N Cl Cl O COOEt H2N H2C -2EtOH NH O C + O N H N POCl3 H2N COOEt 55% uracil Cl POCl3 C2H5N(CH3)2 MgO O O N Cl Cl N 3H2/Pd-C N OH COOEt H2C + C H3C HN C CH3 N -H2O,-C2H5OH H2N H3C N CH3 O etylacetoacetate Tổng hợp vòng pyrimidine theo phương pháp này bao gồm hai giai đoạn: cộng hợp nucleophile và tách nước (hay ancol). Trong đa số các trường hợp, sự liên tục giữa hai giai đoạn không được xác định một cách chính xác. Riêng trường hợp sự tương tác của dialdehyde với urea là ngoại lệ: ở đây có thể tách ra được chất trung gian tạo thành do kết quả của một phản ứng ngưng tụ [17]. H O + C6H5 H2N O H2N O 600C -H2O C6H5 C6H5 N H2O O H H N 0 O 120 C H2N N H O Gần đây, dựa trên phương pháp này người ta đề nghị một cách tổng hợp pyrimidine không chứa nhóm thế rất đơn giản và thuận tiện theo sơ đồ dưới đây [17]. H O NH2 + H O N piperidinaxetat 60% t0 C NH2 N Phương pháp thứ hai dùng tổng hợp vòng pyrimidine là sự tương tác của hợp chất β -dicarbonyl với formamide ở nhiệt độ cao[17]: CH=CH-CH2(OC2H5)2 + 2NH2-CHO N HCOONH4/H2O 180-1900C, 2h N 65% Theo phương pháp này cho phép nhận được vòng pyrimidine không chứa nhóm thế ở vị trí 2. Nhưng cơ chế của phản ứng này hoàn toàn không rõ ràng. I.1.3. Các dẫn xuất sulfanyl của pyrimidine Dẫn xuất sulfanyl của vòng pyrimidine là một trong các dẫn xuất quan trọng do khả năng tạo phức tốt với nhiều ion kim loại, có khá nhiều phương pháp để tổng hợp dẫn xuất này. Hiện tượng tautomer hóa đối với các dẫn xuất sulfanyl cũng là vấn đề được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Năm 1990, S. Stoyanov đã nghiên cứu quá trình tautomer hóa của 2-sulfanylpyrimidine. Trong đó, tác giả đã nghiên cứu tính chất phổ của các dạng tautomer. Đồng thời cũng nghiên cứu sự ảnh hưởng của dung môi (ethanol, nước và dioxane), ảnh hưởng của nhiệt độ, quá trình cô cạn cũng như bức xạ của ánh sáng mặt trời tới cân bằng tautomer [32]. Năm 2003, Raul Martos đã nghiên cứu quá trình tautomer hóa của 2-sulfanyl-4,6- dimethylpyrimidine nhờ lý thuyết lượng tử. Kết quả tính toán khá phù hợp với số liệu mà các tác giả trước đó đưa ra [31]. Cũng trong năm 2003, M. S. Masoud đã nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến quá trình ion hóa của phân tử [11]: H3C H3C N SH N H3C H3C N pKa 3,5 SH N pKa 8,1 S + HCl N HCl + H N H3C H3C Trong số các phương pháp điều chế dẫn xuất sulfanyl của pyrimidine, phương pháp tổng hợp đi từ thiourea với hợp phần 1,3-dicarbonyl có thuận lợi vì các nguyên liệu ban đầu dễ kiếm, tương đối bền vững. Tuy nhiên, theo tài liệu mà các tác giả đã nêu chúng tôi thấy về phương pháp có một số hạn chế đó là: thời gian phản ứng khá lâu (tài liệu [27] thực hiện phản ứng trong 16 ngày), khi chuyển từ muối chlorohydrate sang dạng tự do nếu dùng KOH (hoặc NaOH) rắn sẽ làm biến chất sản phẩm do phản ứng tỏa nhiệt mạnh. Theo tài liệu [35], các tác giả Trần Quốc Sơn và Phạm Quốc Toản đã cải tiến bằng cách sử dụng xúc tác Al 2 O 3 và dùng K 2 CO 3 rắn để trung hòa HCl khi chuyển hóa từ dạng muối sang dạng tự do nhằm làm giảm thời gian phản ứng và tăng hiệu suất. Vì vậy, đây là phương pháp được chọn khi thực hiện tổng hợp 4,6-dimethypyrimidine-2-thiol trong quá trình thực nghiệm. I.1.4. Tính chất hóa học Pyrimidine có tính base yếu do ảnh hưởng hút electron của của dị tố thứ hai trong vòng. Trong dung dịch acid, dị vòng pyrimidine bị proton hóa. N N + N HCl N .HCl Vòng pyrimidine tác dụng với tác nhân alkyl hóa để tạo muối base nitơ bậc bốn, phản ứng phụ thuộc khá nhiều vào hiệu ứng electron của các nhóm thế của phân tử. NH2 NH2 N + CH3I N C2H5OCH2CH2OH (R=CH3, Cl) 1000C, 6h R N R N I CH3 I.1.4.1. Phản ứng oxi hóa Dị vòng pyrimidine khá bền vững với tác dụng của các chất oxi hóa. Tuy nhiên, dưới tác dụng của các chất oxi hóa mạnh nó có thể chuyển thành mono- hoặc di-Noxide. H3C H3C N N N + toC N O H3C H2O2/CH3OH N CH3 CH3 N O CH3 O Phản ứng của N-oxide pyrimidine rất giống với các phản ứng của N-oxide pyridine hay N-oxide quinoline. I.1.4.2. Phản ứng thế electrophile (S E ) Trong phản ứng thế electrophile (S E ), khả năng phản ứng của pyrimidine kém hơn pyridine và nhất là so với benzene. Nguyên nhân do sự có mặt của hai nguyên tử N lai hóa sp2. Nhưng nếu trên vòng có gắn các nhóm hoạt hóa mạnh như hydroxy hay amino thì lúc đó có thể thực hiện sự thế electrophile. O O OH O2N NH H3C N O NH HNO3/CH3COOH N + 15-20oC H3C N OH H H3C N O H I.1.4.3. Phản ứng thế nucleophile (S N ) Phản ứng nucleophile có thể xảy ra ở các vị trí ortho hay para đối với dị tố nitơ trong vòng. Nhưng các dữ kiện thực nghiệm cho thấy sự thế nucleophile các nguyên H2O tử halogen liên kết trực tiếp với vòng pyrimidine ở vị trí para dễ dàng hơn ở vị trí ortho. Cl NH2 (Sản phẩm thế N NaNH2 + N N Cl ở vị trí số 4) là chủ yếu) Cl N Các nguyên tử halogen, nhóm methylsulfonyl gắn vào các vị trí 2 và 4 dễ dàng được thay thế bởi các tác nhân nucleophile. Cl OCH3 N CH3ONa + N N CH3OH 20oC Cl Cl N Hydro của nhóm methyl có trên vòng pyrimidine ở các vị trí 2 và 4 có tính acid và nhóm này dễ ngưng tụ với các chất có nhóm carbonyl. H3C H3C N C6H5CHO + N N ZnCl2 CH=CH-C6H5 N CH3 I.1.5. Hoạt tính sinh học của vòng pyrimidine Vòng pyrimidine có trong thành phần của nhiều hợp chất thiên nhiên, đặc biệt nó tham gia vào thành phần các hệ thống hai vòng loại purine và pteridine.[17] H N N N N N Pteridine N N N Prine Trong thiên nhiên cũng thường gặp các hợp chất chứa vòng pyrimidine không ngưng tụ như axit orotic (vitamin B13), thiamine (vitamin B1), hay một vài chất kháng sinh… NH2 O OH N HN S N H3C N H O COOH OH N H3C COOH thiamine acid orotic HO Đáng chú ý hơn, dẫn xuất của vòng pyrimidine tham gia vào thành phần các acid nucleic: uracil, thymine và cytosine. NH2 O O H3C N H NH N NH N H O N H O Cytosine Uracil O Thymine Vòng pyrimidine còn có mặt trong hợp chất 5-bromouracil, một tác nhân hóa học gây đột biến mạnh và được sử dụng trong lĩnh vực đột biến tế bào. Ví dụ, khi thay thế một base nitơ nào đó trong acid nucleic mẫu thì gây ra sự thay đổi các tính chất di truyền. Giá trị của những đột biến đó khó mà đánh giá hết được. Bên cạnh đó, 5-florouracil được dùng làm chất chống ung thư mà không gây phản ứng phụ. Ngoài ra, nó còn được dùng đồng thời với sự chiếu xạ các khối u trong cơ thể. Các dẫn xuất 5-hidroximethyl-4-methyluracil (pentoxyl) và 4-methyluracil (metaxyl) có tác dụng chống sốt mạnh. Ngoài ra, các thuốc gây ngủ có cấu tạo là dẫn xuất của dị vòng pyrimidine, chẳng hạn “Veronal”, “Liuminal”.[17] O O Br F HN O HN N H 5-bromouracil O HN C6H5 O O N H 5-florouracil HN C2H5 C2H5 HN O O O Veronal C2H5 HN O Luminal Đặc biệt, pyrimidine còn được dùng để tổng hợp nên nhiều loại dược phẩm, nông dược…[23]  Idoxuridine dùng làm thuốc chữa bệnh đau mắt, AZT dùng chữa bệnh AIDS O O H3C I NH NH N N O O O O N3 OH CH2OH CH2OH AZT idoxuridine  Các sulfamethazine, dẫn xuất của pyridine, là sunfamid có đặc tính kháng khuẩn mạnh, được dùng phổ biến trong điều trị nhiễm khuẩn. H3C N N SO2NH NH2 H2N NHSO2 N sulfadimerazine sulfadiazine H3C N I.2. Giới thiệu về 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione và dẫn xuất I.2.1. Đặc điểm cấu tạo Hợp chất 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol (3) và 4-amino-1,2,4-triazole-3-thione (4) là hai dẫn xuất của dị vòng 1,2,4-triazole. Chúng cũng là hai dạng hỗ biến và có thể chuyển hóa lẫn nhau. [24] N N N SH N NH (3) H2N S N (4) H2N Tác giả [9, 21] cũng đã chứng minh được sự hỗ biến xảy ra ở các dẫn xuất 4-amino-3aryl-1,2,4-triazole-5-thione: N N NH Ar Ar N S N CH2 - N NH2 NH2 N N SH OCH2 - OCH2 - Ar = CH3 CH3 NO2 Phổ hồng ngoại của 4-amino-3-[3,5-dimethyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-4-yl)] methylen-1,2,4-triazole-5-thiol có vân hấp thụ đặc trưng cho liên kết N – H ( ở vùng 33503450 cm-1) và C=S (ở 1180 cm-1). Đồng thời, trên phổ 1H-NMR cũng xuất hiện tín hiệu rộng của proton trong nhóm SH tại 10,9-11,1 ppm. Điều này chứng tỏ sự tồn tại đồng thời của hai dạng hỗ biến trên. Trên phổ hồng ngoại của 4-amino-3-tolyloximethyl-1,2,4-triazole-5-thione, sự có mặt của các vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H ở 3152 và 3150 cm-1, các vân có cường độ khá mạnh ở vùng 1319-1290 cm-1 của nhóm C=S cùng với những vân hấp thụ cường độ yếu ở vùng tần số 2600-2500 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm –SH chứng tỏ có hai dạng hỗ biến cùng tồn tại. I.2.2. Một số phương pháp tổng hợp 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione I.2.2.1. Từ thiocarbohydrazide Một số dẫn xuất 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione được tổng hợp bằng cách đun hồi lưu hoặc đun nóng chảy acid carboxylic với thiocarbohydrazide (5) theo sơ đồ sau [4]: S RCOOH + H2N N N H N H NH2 R N SH N (5) NH2 R = H, CH3, CH3CH2CH2, CH3(CH2)2CH2, CF3, C6H5 Tương tự, 1-(6-methoxy-2-napthyl)-1-(5’-amino-s-triazole-3-yl)ethane-4’-thione được điều chế bằng cách đun nóng chảy (5) với acid 2-(6-methoxy-2-napthyl)propanoic [4] CH3 CH3 N COOH +5 N N H3COC H3COC H2N SH Cũng dùng phương pháp tương tự, các tác giả N.Demirbas, A.Demirbas, S.A.Karaoglu và E.Celik dùng ester thay cho acid carboxylic. Đun hồi lưu ester với (5) thì thu được 5-alkyl-4-amino-2-[4-amino-4H-3-oxo-1,2,4-triazole-3-yl]-2,4dihidro-3H-1,2,4-triazole-5-thione [15]. N N COOEt N N R + (5) O N N R NH2 N N N O SH NH2 NH2 R = H, CH3, CH3CH2, C3H7,CH2C6H5, C6H5 I.2.2.2. Từ hydrazide của acid carboxylic Phương pháp tổng hợp Hoggarth: đi từ chất đầu là hydrazide của acid carboxylic, sau đó tác dụng với carbon disulfide trong EtOH/KOH để chuyển thành dithiocarbazate. Từ dithiocarbazate có thể ngưng tụ vòng trực tiếp bằng cách cho tác dụng với hydrazine hoặc gián tiếp tác dụng với CH 3 I rồi đóng vòng. Hydrazine được sử dụng để đóng vòng 1,2,4-triazole do tính đơn giản, nguyên liệu dễ tìm, hiệu suất cao nên phương pháp này được nhiều tác giả sử dụng. Phương pháp này được thực hiện theo sơ đồ sau [10,34,36]: O O CS2,KOH R NH2 N H EtOH R SK NH N NH2NH2 H N R N H S S NH2 NH2NH2 CHI3 O H N R SCH3 N H = C6H11, C6H5, 4--FC6 H4, 2--BrrC6H4, 2--CH3C6 H4, 4--BrrC6H4, S2--CH3C6H4, 4--CH3C6 H4, R= H3OC6H H4, 3--CH H3OC6H H4, 2--Cl C6H H4, 3--ClC6H H4, 4--Cl C6H H4, 4--C3H H7C6H H4, 4--C6H H55C6H H4, 2--CH 4--C6H5 OCH2 C6H4, 4--C6 H5SO2 C6H4 Adamantane-1-carbohydrazide (6) được ngưng tụ với carbon disulfide trong ethanol và KOH cho ngay sản phẩm kali acylhydrazine dithioformate (7). Sau đó, đóng vòng (7) với hydrazine hydrate (dư) cho hợp chất sản phẩm (8) [20]. O O CS2, KOH KS N NH2-NH2 NH EtOH S HN NH-NH2 (6) N H (7) (8) S H2N Đặc biệt, theo tài liệu [29], sau khi đun hồi lưu kali dithiocarbazate (9) với hydrazine trong dung môi ethanol người ta thu được một hỗn hợp sản phẩm gồm 4amino-1,2,4-triazole-5-thione (10) và 1,3,4-oxadiazoline-5-thione (11). O H N O2N SK N H S (9) O2N O2N NH N NH2NH2 EtOH N NH2 S NH N + O (11) (10) Tổng quát, theo tài liệu [29], khi đi từ hydrazide của acid carboxylic người ta đã tổng hợp được các dẫn xuất aminotriazole sau (12÷22): S H2N N NH O N N S H2N N N N H S N N C2H5 N N (13) S N NH (14) N N N N NH N H3C NH N Ar S CH3 H2N (16) X (17) X = H, Cl Ar = C6H5, 4-CH3C6H4, 4-ClC6H4 X O H2N X = Cl Y = Cl, H Y N N N N NH S H2N (19) N N S N S NH NH N N R = H, NO2 (18) Et N S R N N N (20) (21) N NH N H2N SH S N NH2 Ph NH H2N N (15) S N O NH N (12b) CH3 H2N H2N S NH N N HN (12a) N H2N S N O N O NH2 (22) I.2.2.3. Từ 1,3,4-oxadiazol-5-thione Trong nghiên cứu, một phương pháp có hiệu suất cao để tổng hợp dẫn xuấ 4amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione (24) là đi từ 1,3,4-oxadiazole-5-thione (23), qua phản ứng với hydrazine hydrat [2]. N NH Ar O (23) N NH2NH2 S Ar NH S N H2N (24) I.2.3. Một số hoạt tính sinh học của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione Hợp chất 4-amion-1,2,4-triazole-3-thiol/thione và dẫn xuất đều mang đặc tính sinh học thể hiện ở diện rộng bao gồm kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, kháng viêm, chống co giật, chống trầm cảm, hạ huyết áp, giảm đau và hạ đường huyết [28]. Nhiều nghiên cứu hiện nay về hợp chất 4-amino-1,2,4-triazole-3thiol/thione và dẫn xuất của nó được tiến hành nhằm hướng đến các cách tổng hợp với hiệu suất cao và phát hiện thêm nhiều đặc tính mới của dị vòng quan trọng này cùng với dẫn xuất của chúng. Theo tài liệu [33], hợp chất (25) được tổng hợp theo sơ đồ bên dưới và tìm hiểu về hoạt tính sinh học. Thí nghiệm được tiến hành với năm loại vi khuẩn, chất chuẩn được chọn để so sánh là kháng sinh Ciproflaxin. Kết quả trình bày ở bảng 1.1. O O H2N-HN O O NH-NH2 K S-HN-C=HN-HN NH-NH=C-NH-S K CS2/KOH/EtOH stirring NO2 NO2 NH2-NH2 H2O N N HS ref lux N N N N NH2 SH H2N NO2 (25) Bảng 1.1 Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của hợp chất (25) Hợp chất (25) Vùng ức chế (mm) S. aureus 35 P. aeruginosa 27 Klebsiella pneumoniae 29 Salmonella Salmonella E.coli typhi paratyphi 24 25 31 Cipro 44 35 36 34 35 37 flaxin Từ bảng số liệu ta thấy, so với chất chuẩn là kháng sinh Ciproflaxin thì hợp chất (25) đều kháng tốt (trên 70%) với các vi khuẩn thử nghiệm.