Khóa luận Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc của một số dẫn xuất 5 - Benzyliđen - 3 - N - (4 - metylphenyl) - 2 - thioxothiazoliđin - 4 - on

LỜI CẢM ƠN .1

MỤC LỤC.3

LỜI MỞ ĐẦU .5

Phương pháp nghiên cứu.6

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN .7

I.1. Tổng quan về thiazoliđin-4-on .7

I.2. Tổng quan về thiazoliđin-2,4-đion .10

I.3. Tổng quan về 2-thioxothiazoliđin-4-on.11

I.4. Một số hướng chuyển hóa các hợp chất 3-N-(4-metylphenyl)-2-

thioxothiazoliđin-4-on .13

I.4.1. Phản ứng ở nhóm –NH .13

I.4.2. Phản ứng của nhóm metylen linh động.14

CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM.19

II.1. Sơ đồ thực nghiệm .19

II.2. Tổng hợp các chất .19

II.2.1. Tổng hợp 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-on (2).19

II.2.2. Tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidene-3-N-(4-methylphenyl)-2-

thioxothiazolidin-4-one (3a-d) .21

II.3. Xác định tính chất và một số tính chất vật lý.23

II.3.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy .23

II.3.2. Phổ hồng ngoại (IR).23

II.3.3. Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR).23

II.3.4. Phổ khối lượng (HR-MS) .23

II.3.5. Hoạt tính kháng khuẩn.24

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .25

III.1. Tổng hợp 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazolidin-4-on (2).25

III.1.1. Cơ chế phản ứng.25

III.1.2. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1HNMR).26

pdf61 trang | Chia sẻ: honganh20 | Ngày: 14/02/2022 | Lượt xem: 277 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc của một số dẫn xuất 5 - Benzyliđen - 3 - N - (4 - metylphenyl) - 2 - thioxothiazoliđin - 4 - on, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
chống viêm và chống biến tính protein của các dẫn xuất thiazoliđin-2,4-đion I.3. Tổng quan về 2-thioxothiazoliđin-4-on HN S S O 2-Thioxothiazoliđin-4-on có cấu trúc cơ bản là dị vòng thiazoliđin được gắn thêm 1 nguyên tử lưu huỳnh và 1 nguyên tử oxi tại vị trí cacbon số 2 và số 4. Các hợp chất chứa dị vòng 2-thioxothiazoliđin-4-on thường được gọi là các dẫn xuất của rhođanin. Rhođanin có thể được tổng hợp bởi phản ứng của carbon đisunfua, ammoniac và axit cloroaxetic. CS2 + 2 NH3 H2N SNH4 S H2N H4NS S Cl COONa + ONa O S NH2 O ONa O S NH2 O HCl, t oC N H S SO Các hợp chất rhođanin (2-thioxothiazoliđin-4-on) chứa nhân thiazoliđin là một nhóm hợp chất dị vòng quan trọng. Nhiều dẫn xuất của rhođanin đã được các nhà khoa học trong và ngoải nước quan tâm nghiên cứu về tổng hợp hóa học và hoạt tính sinh học trong đó đặc biệt đáng chú ý là các dẫn xuất 5-benzyliđen rhođanin. Các công trình nghiên cứu đã công bố các dẫn xuất đó có hoạt tính sinh học đa dạng như kháng nấm, kháng khuẩn, chống ung thư, chống co giật, có tác dụng trị đái tháo đường và là chất đặc hiệu trong việc phát hiện ma túy [7, 4, 9, 10]. Đặc biệt, tác giả Kavya Ramkumar và các cộng sự [8] đã tổng hợp được 40 hợp chất chứa dị vòng 2- thioxothiazoliđin-4-on, trong đó có 19 dẫn xuất 5-benzyliđen rhođanin. Khi tiến hành khảo sát hoạt tính của chúng, người ta nhận thấy chúng gây ức chế khá mạnh đối với vi rút HIV-1, mang lại ý nghĩa rất lớn. Dưới đây là một vài chất đã tổng hợp được. H NO2N O N H S N S S O Cl (E)-2-{[5-(4-chlorobenzylidene)-4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl]amino} -N-(3-nitrophenyl)-2-thioxoacetamide H N O N H S N S S O Cl H3CO (E)-2-{[5-(4-chlorobenzylidene)-4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl]amino} -N-(4-methoxyphenyl)-2-thioxoacetamide H N O N H S N S S O OCH3 H3CO H3CO OCH3 H3CO OCH3 (E)-2-{[4-oxo-2-thioxo-5-(2,4,5-trimethoxybenzylidene)thiazolidin-3-yl]amino} -2-thioxo-N-(3,4,5-trimethoxyphenyl)acetamide I.4. Một số hướng chuyển hóa các hợp chất 3-N-(4-metylphenyl)-2- thioxothiazoliđin-4-on I.4.1. Phản ứng ở nhóm –NH Nhóm –NH cho phản ứng thế khi cho rhođanin phản ứng với R-NH-COCl trong môi trường kiềm mạnh KOH [4]. X H N O O X NH N S S N X N N N O A O O H N R O A Y O OH O O N NS NN R O R2 R1 O O O R2 R1 A O HN R O A Y R2 R1 O OH N O O R O O 1. KOH 2. R N H Cl O DCC, THF 1. POCl2 Y=S, OX =S, NH 1. KOH 1. SOCl2 2. R-NH2 A=CHCH2COOH R-NH2 2. N N NHS H2N R 1. SOCl2 2. R-NH2 Y=S, O X=S, NH 2. R N H Cl O R1=H, R2=Ar, Het, PbCHCH; R1=R2=CH3; R1=R2=(CH3)n; R=AR; (CH2)n; A=(CH2)n Tác giả D. V. Kaminskyy, R. B. Lesyk [4] đã tổng hợp được 49 hợp chất chứa dị vòng thiazoliđin, tiến hành thử hoạt tính kháng ung thư của chúng trên 3 dòng tế bào ung thư là MCF7, NCI-H460, SF-268 ở cùng nồng độ. Kết quả cho thấy khả năng kháng ung thư mạnh nhất ở dòng tế bào NCI-H460 (dòng tế bào ung thư phổi). I.4.2. Phản ứng của nhóm metylen linh động N S H NO Y S NH O YX X + O Y= O, S Polietilenglycol 80OC (14) (15) (16) X= H, 3-Cl, 4-Cl, 4-Br, 4-NO2, 4-OCH3,4-OH Theo tài liệu [10], các tác giả Dhruva Kumar, Suresh Narwal và Jagir S. Sandhu đã tổng hợp các dẫn xuất của rhođanin ở vị tri số 5 nhờ sử dụng chất mang polyetylen glycol (PEG) ở 80oC. Phản ứng xảy ra rất đơn giản, nhanh, và hiệu suất phản ứng rất cao. Các tác giả Olexandra Roman và Roman Lesyk [11] cũng đã tổng hợp các dẫn xuất của rhođanin ở vị trí số 5 theo quy trình như sau: Na2S CS2 OH- Na2CS3 1. ClCH2COONa 2. HCl S SCH2COOH SCH2COOH (17) S SCH2COOH SCH2COOH (17) H3CO HO O N H NH2 - HSCH2COOH S N O S HN O OH O CH3 (18) Ar-CHO CH3COONa/CH3COOH S N O S HN O OH O CH3 (19-22)Ar Hai tác giả trên cũng đã nghiên cứu thử nghiệm chống ung thư trên 3 dòng tế bào: NCI-H460 (ung thư phổi), MCF7 (ung thư vú) và SF-268 (hệ thống thần kinh trung ương). Tất cả các hợp chất đều được thử ở nồng độ 10-4 M và được ủ trong vòng 48 giờ. Điểm xác định cuối được thực hiện với một loại thuốc nhuộm liên kết protein, sulfo rhodamine B (SRB). Kết quả cho mỗi hợp chất được ghi lại là tỷ lệ phần trăm tăng trưởng của các tế bào khảo sát được điều trị khi so sánh với các tế bào khảo sát không được điều trị. Trong bài báo [17], các dẫn xuất 2-thioxo-4-thiazoliđin đã được thử nghiệm và hầu hết trong số chúng thể hiện khả năng kháng u trên bệnh bạch cầu, ung thư thần kinh trung ương, khối u ác tính, ung thư buồng trứng và các dòng tế bào ung thư vú. Cũng thực hiện phản ứng ngưng tụ ở nhóm metylen linh động, Sukanta Kamila và các cộng sự [17] cũng đã tiến hành tổng hợp các dẫn xuất rhođanin và khảo sát các hoạt tính sinh học của chúng. Tuy nhiên điểm khác biệt ở đây là các tác giả này đã sử dụng vi sóng nhằm cải tiến tốc độ phản ứng vì thiết bị lò vi sóng có khả năng kiểm soát điều kiện phản ứng bởi nhiệt độ, áp suất và thời gian phản ứng. Các phản ứng xảy ra trong lò vi sóng có thời gian ngắn hơn và có hiệu suất cao hơn khi sử dụng bằng các cách gia nhiệt thông thường khác. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc tổng hợp nên các hợp chất có hoạt tính sinh học với lượng nhỏ nhằm mục đích làm thuốc. Sơ đồ tổng hợp được mô tả như sau: Từ dẫn xuất của dị vòng 5 cạnh, các tác giả tiến hành tổng hợp các hợp chất chứa dị vòng 2-thioxothiazoliđin-4-on (23a-c). X R1 NH2 X == S, O R1 == H,, CH3 21 aa -- cc ++ S HOOH2CC H2OOH2CC H2O 8 h X R1 N S O S 22 23 aa -- cc Các hợp chất đion (26a-g) chứa dị vòng thiazol được tổng hợp như sau: N H O O R2 R1 Y 26 a - g N R3 R2 Y + COCl COCl ete khan 0oC N Cl O O R2 R1 Y 25 a - g Bu3SnH Etylaxetat 0oC 24 a - g Tiến hành phản ứng giữa các hợp chất (23a-c) và (26a-g) trong lò vi sóng, phản ứng cộng-tách xảy ra tại nhóm metylen của dị vòng 2-thioxo-4-thiazoliđin và cacbonyl của đion, thu được các sản phẩm (27a-w). X R1 N S O S 23 a - c MW (250 psi/200W) EtOH (2 mL) 90oC, 20' X R1 N S O S O N R3 R2 Y H Y = H, CH3 R2 = H, CH3, OCH3 Cl, COCH3 R3 = H, CN N H O O R2 R1 Y 26 a - g 27 a - w Hiệu suất phản ứng tạo thành các sản phẩm (27) được so sánh giữa 2 phương pháp: thực hiện bằng lò vi sóng và thực hiện bằng cách đun hồi lưu trong 3 giờ ở nhiệt độ 90oC được mô tả trong bảng sau: Bảng 1.1. So sánh hiệu suất phản ứng bằng 2 phương pháp X R1 N S O S N H O O R2 R1 Y X R1 N S O S O N R3 R2 Y H Hiệu suất (thực hiện bằng lò vi sóng) Hiệu suất (thực hiện bằng cách đun hồi lưu) R1 = H, Z = S R1 = R2 = H, Y = H S Z = a 96 66 R1 = H, Z = S R1 = R2 = H, Y = CH3 S Z = b 95 56 R1 = H, Z = S R1 = CH3, R2 = H, Y = H S Z = c 96 45 R1 = H, Z = S R1 = OCH3, R2 = H Y = H S Z = d 95 48 R1 = H, Z = S R1 = Cl, R2 = H, Y = H S Z = e 90 44 R1 = H, Z = S R1=COCH3, R2 = H, Y = H S Z = f 93 56 R1 = H, Z = S R1=H, R2=CN, Y=H S Z = g 85 43 Như vậy, các dị vòng thiazoliđin thường có những hoạt tính sinh học nhất định. Trong đó, 2-thioxothiazoliđin-4-on có những hoạt tính nổi bật hơn hẳn thiazoliđin-4-on và thiazoliđin-2,4-đion. Các hợp chất của 2-thioxothiazoliđin-4-on được mô tả như là những hợp chất có hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ung thư rất mạnh. Mặt khác các phản ứng tạo thành những dẫn xuất rhođanin cũng dễ thực hiện và cho hiệu suất cũng rất cao. Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng cho thấy việc có hay không có cũng như bản chất nhóm thế ở vị trí số 5 ảnh hưởng rất lớn tới hoạt tính của các hợp chất này [9]. Từ đó, tổng hợp 3-N-(4- metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on và ngưng tụ chất này với các anđehit thơm để tạo thành các dẫn xuất 5-benzyliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4- on đã thu hút sự chú ý của chúng tôi. CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM II.1. Sơ đồ thực nghiệm 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazolidin-4-on và các dẫn xuất của nó được tổng hợp từ p-toluidine theo sơ đồ tổng hợp sau: NH2 CH3 HN CH3 S-NH4 + S N CH3 S SO H H CS2 NH4OH ClCH2COOH R CHO N CH3 S SO R (1) (2) (3a-d) (3a: R=Cl, 3b: R=OH 3c: R=OCH3, 3d: R=N(CH3)3) II.2. Tổng hợp các chất II.2.1. Tổng hợp 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-on (2) 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazolidin-4-on được tổng hợp từ p-toluidine dựa trên phương pháp tổng hợp các hợp chất 3-N-(2-ankyloxyphenyl)-2- thioxothiazolidin-4-on được mô tả trong tài liệu [9]. II.2.1.1. Phương trình phản ứng Giai đoạn 1: + H2O Giai đoạn 2: CH3 HN C S S-NH4+ + ClCH2COOH CH3 N S O S + NH4Cl + H2O II.2.1.2. Hóa chất - 25,68g p-toluidine - 25mL etanol tuyệt đối - 17,2mL cacbon đisunfua - 23,3g muối natri cloroaxetat II.2.1.3. Cách tiến hành Giai đoạn 1: Vừa khuấy vừa cho từ từ dung dịch của 25,68g (0,24 mol) p- toluiđin trong 25ml etanol vào hỗn hợp của 17,2 mL cacbon disunfua và 36 mL dung dịch amoniac 35% ở 0-10oC trong thời gian khoảng 20 phút. Tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng trong 1 giờ sau đó để yên hỗn hợp phản ứng trong 30 phút ở nhiệt độ 10-150C sẽ xuất hiện tinh thể màu vàng (muối amoni p- tolylđithiocacbamat). Lọc tinh thể tạo ra, rửa bằng ete và dùng ngay muối này cho phản ứng sau tiếp sau để tổng hợp ra chất (2). Giai đoạn 2: Vừa khuấy vừa thêm từ từ 23,3 g (0,2 mol) muối natri cloroaxetat vào dung dịch chứa 38 g (0,19 mol) kết tủa vàng thu được ở trên trong 100 ml nước lạnh. Tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng trong 2 giờ, sau đó axit hóa hỗn hợp phản ứng bằng axit clohidric đặc. Lọc lấy kết tủa màu trắng tách ra, rửa bằng nước rồi kết tinh lại trong etanol. Kết quả: Thu được 24,21 g tinh thể hình vảy, màu vàng xanh có nhiệt độ nóng chảy 167oC. Hiệu suất chung qua hai giai đoạn là 45,3%. II.2.2. Tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidene-3-N-(4-methylphenyl)-2- thioxothiazolidin-4-one (3a-d) II.2.2.1. Phương trình phản ứng CH3 N S O S CH3COOH CH3COONa CH3 N S O S C6H4X + XC6H4CH=O + H2O X = 4-Cl (3a), 4-OH (3b), 4-OCH3 (3c), 4-N(CH3)2 (3d) II.2.2.2. Hóa chất - 2,23g chất (2) (tương ứng 0,01 mol) - 1,06 – 1,85 g các andehit thơm (tương ứng 0,01 mol) - 30mL axit acetic băng - 1,23g natri acetat - Etanol - 1,4-Đioxan - Axeton II.2.2.3. Cách tiến hành Hòa tan 0,01 mol hợp chất (2) và 0,01 mol andehit thơm trong 30mL axit acetic băng, thêm 0,015 mol natri acetat rồi đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong khoảng 4-7 giờ (tùy vào từng loại andehit). Để nguội rồi đổ hỗn hợp phản ứng vào nước đá vụn. Lọc lấy chất rắn, rửa bằng nước và kết tinh lại bằng dung môi thích hợp. Kết quả: Kết quả tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidene-3-N-(4-methylphenyl)-2- thioxothiazolidin-4-one được trình bày trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidene-3-N-(4-methylphenyl)-2- thioxothiazolidin-4-one (3a-d) Hợp chất X DMKT tnc (OC) Trạng thái Màu sắc Hiệu suất 3a Cl Đioxan – etanol 199 Tinh thể màu vàng 68,4% 3b 4-OH Etanol 264 Tinh thể màu cam 62,5% 3c 4-OCH3 Đioxan – etanol 206 Tinh thể màu vàng 58,4% 3d 4-N(CH3)2 Đioxan – nước 204 Tinh thể màu đỏ máu 60,2% II.3. Xác định tính chất và một số tính chất vật lý II.3.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy Các hợp chất đã tổng hợp đều là chất rắn. Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy FP62 Mettler Toledo tại phòng thí nghiệm Hoá hữu cơ – Khoa Hoá – Trường ĐH Sư phạm TP Hồ Chí Minh. II.3.2. Phổ hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại của tất cả các hợp chất đã tổng hợp được ghi trên máy FTIR- 8400S SHIMADZU dưới dạng viên nén KBr, được thực hiện tại Khoa Hóa – Trường ĐH Sư phạm TP Hồ Chí Minh. II.3.3. Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) Phổ 1H-NMR của các chất được ghi trên máy Bruker AC 500 MHz trong dung môi DMSO được thực hiện tại Phòng cộng hưởng từ hạt nhân – Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội. II.3.4. Phổ khối lượng (HR-MS) Phổ HR-MS của các chất được đo trên máy Bruker micrOTOF-Q 10187 tại Trường Đại học Khoa học Tư nhiên – Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. II.3.5. Hoạt tính kháng khuẩn Việc thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất (3a-d) được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Vi sinh, Khoa Sinh học, Trường ĐH Sư phạm TP Hồ Chí Minh. Các thí nghiệm khảo sát tính kháng khuẩn với 2 loại khuẩn Echerichia coli và Bacillus subtilis được tiến hành như sau: o Nấu môi trường MPA với thành phần như sau: 5 g cao thịt, 5 g Peptone, 5 g NaCl khan, 20 g Agar, 1000 ml nước cất. Khuấy đều hỗn hợp đến khi hoà tan hoàn toàn, hấp vô trùng hỗn hợp trong nồi hấp áp suất. Đổ hỗn hợp lần lượt lên các đĩa petri trong tủ cấy vô trùng, để yên trong 24 giờ. o Cấy trải vi khuẩn Bacillus subtilis và Escherichia coli lên môi trường MPA trong đĩa petri. Dùng khoan nút chai khoan một lỗ giữa đĩa. o Hút 0,1ml chất ở các nồng độ với nồng độ 1%, 2% cho vào lỗ khoan. o Đặt mẫu trong tủ lạnh từ 4-8 giờ, ủ ở nhiệt độ phòng 24 giờ, sau đó đo đường kính vòng vô khuẩn D-d (mm). Trong đó: D là đường kính vòng vô khuẩn (mm), d là đường kính đường kính vòng vô khuẩn của dung môi (mm). CHƯƠNG III. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN III.1. Tổng hợp 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazolidin-4-on (2) III.1.1. Cơ chế phản ứng Hợp chất 3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazolidin-4-on (2) được tổng hợp từ p-toluidine trên cơ sở quy trình tổng hợp các hợp chất 3-N-(2-ankyloxyaryl)-2- thioxothiazolidin-4-on được mô tả trong tài liệu [9]. Phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn [5,8]: trước tiên, p-toluidine tác dụng với CS2 khi có mặt amoniac để tạo thành muối amoni p-tolyldithiocacbamat; sau đó muối này đóng vai trò tác nhân nucleophile thay thế nguyên tử clo trong axit monocloaxetic rồi vòng hóa để tạo thành sản phẩm (2). Giai đoạn 1: có lẽ đã xảy ra phản ứng cộng nucleophile với tác nhân nucleophile là nhóm amino trong phân tử p–toluidine như sau: NH2 CH3 + S C S H2N S S CH3 CH3 HN S S - H+ Giai đoạn 2: Do trong tài liệu [9] không mô tả cụ thể quy trình tổng hợp muối amoni (ankyloxyaryl)dithiocacbamat nên chúng tôi điều chế muối amoni p- tolyldithiocacbamat phỏng theo quy trình tổng hợp muối amoni phenyldithiocacbamat được mô tả trong tài liệu [6]. Tuy nhiên, do p-toluidine là chất rắn, ít tan trong nước nên thay vì cho trực tiếp chất này vào dung dịch CS2 trong amoniac, chúng tôi hòa tan chất này trong etanol rồi nhỏ từ từ vào hỗn hợp phản ứng để phản ứng xảy ra thuận lợi hơn. Hợp chất (2) tạo thành có dạng hình vảy, màu vàng xanh có nhiệt độ nóng chảy 167oC, tan tốt trong etanol. III.1.2. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H- NMR) III.1.2.1. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của hợp chất (2) Trên phổ IR của hợp chất (2) xuất hiện một số hấp thụ tiêu biểu: • ν = 2849 – 2917 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C – H no. • ν = 1705 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = O • ν = 1234 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = S Từ kết quả phổ IR của (2), chúng tôi không thấy pic hấp thụ của liên kết N-H ở trên 3100cm-1 đồng thời thấy xuất hiện pic hấp thụ đặc trưng của liên kết C=O ở 1705 cm-1 và pic hấp thụ đặc trưng của liên kết C = S ở 1234 cm-1. Điều đó cho phép chúng tôi có thể kết luận phản ứng đã xảy ra và chất (2) đã được tổng hợp. III.1.2.2. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR) Hình 3.2. Phổ cộng hưởng từ 1H-NMR của hợp chất (2) Phổ 1H-NMR của hợp chất (2) (xem hình 3.2) cho thấy có tổng cộng 9 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đối 3 : 2 : 2 : 2 phù hợp với công thức dự kiến của hợp chất (2). Tín hiệu singlet với cường độ tương đối bằng 3 và độ dịch chuyển δ = 2,5 ppm được quy kết cho proton H4a của nhóm metyl ở vị trí số 4 của vòng benzen. Tiếp theo là tín hiệu singlet với cường độ tương đối bằng 2H ở độ chuyển dịch δ = 4,37 ppm được quy kết cho các proton H7 ở vòng thiazoliđin. Trên phổ đồ còn xuất hiên 2 tín hiệu doublet với cường độ tương đối bằng 2H trong khoảng 7,120 – 7,328 ppm là vùng tín hiệu đặc trưng của các proton trong vòng thơm chỉ có thể là tín hiệu của các cặp proton (H2, H6) và (H3, H5). Mà nhóm CH3 ở vị trí 4a gây ra hiệu ứng cảm ứng dương làm cho mật độ electron tại các vị trí 3, 5 tăng lên, do đó, tín hiệu của H3, H5 sẽ dịch chuyển về trường mạnh. Từ đó, tín hiệu doublet với độ chuyển dịch 7,12 ppm ứng với cường độ tương đối bằng 2 được quy kết cho H3, H5 (J = 8,5 Hz) và tín hiệu doublet còn lại có độ chuyển dịch 7,31 ppm cùng với cường độ tương đối bằng 2 được quy kết cho H2, H6 (J = 8,5 Hz) III.2. Tổng hợp 5-(4-clorobenzyliđen)-3-N-(4-metylphenyl)-2- thioxothiazoliđin-4-on (3a) III.2.1. Cơ chế Phản ứng của các anđehit thơm với hợp chất (2) để tạo thành các sản phẩm (3a-d) thuộc loại phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa andehit với hợp chất có nhóm metylen linh động. Phản ứng có lẽ đã xảy ra qua các giai đoạn sau [9,10]: CH3 S O S H H CH3 S O S H CH3 SS O SS H ++ Cll--C6H44CH==O CH33 S O S C OH H33C N SS O SS H ++ H+ -- H22O CH3 S O S CH H H --H++ Cll Cll Cll III.2.2. Phân tích phổ III.2.2.1. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của hợp chất (3a) Các dẫn xuất 5-benzyliđen-3-N-(4-metylphenyl)-2-thioxothiazoliđin-4-on (3a- d) được tổng hợp qua phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa (2) với các anđehit thơm khác nhau. Trên phổ IR của hợp chất (3a) (xem hình 3.3) xuất hiện một số hấp thụ tiêu biểu: • ν = 3028 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết Csp2-H • ν = 2849 – 2917 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C – H no. • ν = 1711 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = O • ν = 1250 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = S • ν = 1602 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = C H3C N S S O Cll H 1 23 4 4aa 5 6 77 8 9 10 11 12 13 III.2.2.2. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR) Hình 3.4. Phổ cộng hưởng từ 1H-NMR của hợp chất (3a) Trên phổ xuất hiện 6 tín hiệu ứng với 6 loại proton như công thức dự kiến với cường độ tương đối là 3 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1. Pic singlet cường độ tương đối bằng 3 nằm trong vùng 2 đến 3 ppm thuộc về proton ở nhóm C-H bão hòa. Vì vậy, ta quy kết pic singlet cường độ tương đối bằng 3 ở độ dịch chuyển 2,39 ppm cho H4a. Pic dạng singlet cường độ tương đối bằng 1 có δ = 7,85 ppm được quy kết cho proton H7. Vì H7 nằm gần dị tố lưu huỳnh chịu ảnh hưởng của hiệu ứng –I làm mật độ electron giảm vì thể tín hiệu sẽ dịch chuyển về trường yếu. H3C N S S O Cll H 1 23 4 4aa 5 6 77 8 9 10 11 12 13 Nhóm 4 tín hiệu cường độ tương đối bằng 2 từ 6,9 – 7,6 ppm thuộc về các proton của vòng benzen. Do các cặp proton (H3 và H5); (H2 và H6); (H9 và H13); (H10 và H12) có cấu tạo hóa học và vị trí không gian giống nhau nên thuộc loại proton tương đương về độ dịch chuyển hóa học. Cặp proton H3, H5 chịu ảnh hưởng bởi hiệu ứng +I từ nhóm –CH3 nên cặp proton này chuyển về trường mạnh vì thế ta quy kết pic dạng doublet có cường độ tương đối bằng 2, độ dịch chuyển 7,28 ppm cho cặp proton H3, H5. Do có sự ghép spin-spin với proton ở vị trí ortho (H2 tách H3, H6 tách H5) với hằng số ghép spin- spin 3J = 8,5 Hz tạo dạng doublet. Vì cặp proton (H10, H12) chịu ảnh hưởng của hiệu ứng +R và –I từ nhóm –Cl (trong đó hiệu ứng cảm ứng âm chiếm ưu thế hơn) làm mật độ electron giảm nên tín hiệu sẽ dịch chuyển về trường yếu nên ta quy kết pic doublet cường độ tương đối bằng 2 ở độ dịch chuyển 7.65 ppm cho cặp proton (H10, H12). Do có sự ghép spin- spin với proton ở vị trí ortho (H13 tách H12 , H9 tách H10) nên tạo dạng doublet với 3J = 8,5,0 Hz. Cặp proton (H9, H13) chịu ảnh hưởng hiệu ứng cộng hưởng trải dài đến nhóm cacbonyl trên vòng thiazoliđin, mật độ e giải tỏa đều làm mật độ e xung quanh hai proton H9 và H13 giảm mạnh nên dịch chuyển về trường yếu hơn so với các proton trên vòng benzen. Vì vậy, ta quy kết pic doublet có cường độ tương đối bằng 2 ở độ dịch chuyển 7,72 ppm cho cặp proton H9, H13. Do có sự ghép spin-spin với proton khác ở vị trí ortho với 3J=8.5,0 Hz nên tạo dạng doublet.Tín hiệu dạng doublet cường độ tương đối bằng 2 ở độ dịch chuyển 7,34 ppm còn lại thuộc về cặp proton H2,H6 III.3. Tổng hợp 5-(4-hiđroxibenzyliđen)-3-N-(4-metylphenyl)-2- thioxothiazoliđin-4-on (3b) Phản ứng tạo thành 5-(4-hiđroxibenzyliđen)-3-N-(4-metylphenyl)-2- thioxothiazoliđin-4-on (3b) xảy ra theo cơ chế như sản phẩm (3a). III.3.1. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) Hình 3.5. Phổ hồng ngoại của hợp chất 3b Trên phổ IR của hợp chất (3b) xuất hiện một số hấp thụ tiêu biểu: • ν = 3374 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết O-H • ν = 2849 – 2918 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C – H no. • ν = 1684 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = O • ν = 1242 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = S H3C N S S O OH H 1 23 4 4aa 5 6 77 8 9 10 11 12 13 11aa Ta thấy sự khác biệt rõ ràng từ phổ hồng ngoại của hợp chất (3b) và phổ hồng ngoại từ hợp chất (2) đó là xuất hiện pic dao động hóa trị của liên kết O-H. Từ đó ta có thể kết luận dẫn xuất mới đã được tạo thành. Nhưng để chắc chắn hơn ta có thể xét đến phổ cộng hưởng từ hạt nhân. III.3.2. Phân tich phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR) Hình 3.6. Phổ cộng hưởng từ 1H-NMR của hợp chất (3b) Trên phổ xuất hiện 7 tín hiệu ứng với 7 loại proton như công thức dự kiến với cường độ tương đối là 3 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1 : 1. H3C N S S O OH H 1 23 4 4aa 5 6 77 8 9 10 11 12 13 11aa Pic dạng singlet, với cường độ là 1 ở trường yếu ứng với proton gắn trên dị tố. Vì vậy ta quy kết pic singlet cường độ bằng 1 ở độ dịch chuyển 10,49 ppm cho proton H11a. Pic singlet cường độ tương đối là 3 nằm trong vùng 2 đến 3 ppm thuộc về proton ở nhóm C-H bão hòa. Vì vậy, ta quy kết pic singlet cường độ tương đối là 3 ở độ dịch chuyển 2,38 ppm cho H4a. Pic dạng singlet cường độ tương đối bằng 1 có δ=7,74 ppm được quy kết cho proton H7. Vì H7 nằm gần dị tố lưu huỳnh chịu ảnh hưởng của hiệu ứng –I làm mật độ electron giảm vì thế tín hiệu sẽ dịch chuyển về trường yếu. Nhóm 4 tín hiệu cường độ tương đối bằng 2 tử 6,9 – 7,6 ppm thuộc về các proton của vòng benzen. Do các cặp proton (H3, H5); (H2, H6); (H9, H13); (H10, H12) có cấu tạo hóa học và vị trí không gian giống nhau nên thuộc loại proton tương đương về độ dịch chuyển hóa học.Vì cặp proton (H10, H12) chịu ảnh hưởng của hiệu ứng +R từ nhóm –OH làm mật độ electron tăng nên tín hiệu sẽ dịch chuyển về trường mạnh. Từ đó, ta quy kết pic doublet cường độ tương đối là 2 ở độ dịch chuyển 6,96 ppm cho cặp proton (H10, H12). Do có sự ghép spin-spin với proton ở vị trí ortho (H13 tách H12, H9 tách H10) nên tạo dạng doublet với 3J = 9,0 Hz. Cặp proton H3, H5 chịu ảnh hưởng đẩy electron +I từ nhóm –CH3 nên cặp proton này chuyển về trường mạnh (yếu hơn tín hiệu của cặp proton H12 và H10) nên ta quy kết pic dạng doublet có cường độ tương đối bằng 2 với độ dịch chuyển 7,26 ppm cho cặp proton H3, H5. Do có sự ghép spin-spin với proton ở vị trí ortho (H2 tách H3, H6 tách H5) với hằng số ghép spin-spin 3J = 8,5 Hz tạo dạng doublet. Cặp proton (H9, H13) chịu ảnh hưởng hiệu ứng cộng hưởng trải dài đền nhóm carbonyl trên vòng thiazoliđin, mật độ e giải tỏa đều làm mật độ e xung quang hai proton H9 và H13 giảm mạnh nên dịch chuyển về trường yếu hơn so với các proton trên vòng benzen. Vì vậy, ta quy kết pic doublet có cường độ tương đối bằng 2 ở độ dịch chuyển 7,56 ppm cho cặp proton H9, H13. Do có sự ghép spin-spin với proton khác ở vị trí ortho với 3J = 9,0 Hz nên tạo dạng doublet. Tín hiệu dạng doublet cường độ tương đối bằng 2 ở độ dịch chuyển 7,36 ppm còn lại thuộc về cặp proton H2, H6. III.4. Tổng hợp 5-(4-metoxibenzyliđen)-3-N-(4-metylphenyl)-2- thioxothiazoliđin-4-on (3c) Phản ứng tạo thành 5-(4-metoxibenzyliđen)-3-N-(4-metylphenyl)-2- thioxothiazoliđin-4-on (3c) xảy ra theo cơ chế như đói với sản phẩm (3a). III.4.1. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) Hình 3.7. Phổ hồng ngoại của hợp chất (3c) Trên phổ IR của hợp chất (3c) xuất hiện một số hấp thụ tiêu biểu: • ν = 3011 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết Csp2-H • ν = 2835-2922 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C – H no. • ν = 1717 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = O • ν = 1244 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C = S III.4.2. Phân tích cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR) Hình 3.8. Phổ cộng hưởng từ 1H-NMR của hợp chất (3c) Trên phổ xuất hiện 7 tín hiệu ứng với 7 loại proton như công thức dự kiến với cường độ tương đối là 3 : 3 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1. Pic singlet cường độ tương đối là 3 nằm trong vùng 2 đến 3 ppm thuộc về proton ở nhóm C-H bão hòa. Vì vậy, ta quy kết pic singlet cường độ tư

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfkhoa_luan_tong_hop_va_nghien_cuu_cau_truc_cua_mot_so_dan_xua.pdf
Tài liệu liên quan