Tổng hợp một số hợp chất mới chứa dị vòng thiazolidine từ 2 - Mercapto - 3 - phenylquinazolin - 4 (3h) - one

au khi tổng hợp thành công hợp chất 2-mercapto-3-phenylquinazolin-4(3H)-one, các nhà khoa học tiếp tục thực hiện các phản ứng chuyển hóa nhằm thu được các hợp chất có hoạt tính sinh học cao. 1.2. Một số phản ứng chuyển hóa trên dị vòng 2-mercapto-3-arylquinazolin- 4(3H)-one 5 Các hợp chất 2-mercapto-3-arylquinazolin-4(3H)-one có nhóm SH có thể đóng vai trò tác nhân nucleophile trong các phản ứng hữu cơ. Nhiều tác giả đã thực hiện chuyển hóa theo hướng này nhằm tạo các dẫn xuất mới theo hướng gia tăng hoạt tính sinh học. ➢ Sản phẩm 2-mercapto-3-arylquinazolin-4(3H)-one (Sơ đồ 1.1) được cho tác dụng với chất nền là Br(CH2)3Br. Sản phẩm S-thế tạo thành tiếp tục được chuyển hóa thành các amine bậc 2 qua phản ứng với các amine bậc nhất RNH2 tương ứng như trong Sơ đồ 1.1a [4]. Sơ đồ 1.1a Tiến hành khảo sát hoạt tính kháng histamin của các sản phẩm 3-12, các tác giả thu được kết quả như sau: các dẫn xuất 2-(3-substituted propylthio)-3-(phenyl) quinazolin-4-(3H)-one này có thể ức chế 66-73% hoạt động của histamin trong đó nổi trội nhất là 7 ức chế được 73,23%. ➢ Theo tài liệu [5], hợp chất 1 được chuyển hoá thành ester khi cho tác dụng với ClCH2COOC2H5, sau đó cho tác dụng với hydrazine tạo hợp chất hydrazide và sau đó được tiếp tục chuyển hóa qua hai bước để tạo ra các dẫn xuất chứa dị vòng thiazolidine như mô tả trong Sơ đồ 1.2a. 6 Sơ đồ 1.2a Khảo sát hoạt tính sinh học các hợp chất từ 16a đến 16j trên các chủng vi khuẩn như E.coli, P.aeruginosa, S.aureus và S.pyogenus đều cho các kết quả rất khả quan. Ví dụ như với chủng khuẩn E.coli thì nồng độ ức chế tối thiểu của các hợp chất 16a, 16c, 16d và 16i dao động từ 62,5-125 g/mL, trong khi đó hợp chất 16e lại thể hiện hoạt tính kháng khuẩn S.aureus, S.pyogenus ở nồng độ lần lượt là 125 và 100 g/mL, những chất còn lại cần nồng độ ức chế tối thiểu dao động từ 200-500g/mL. ➢ Sau khi thu được hợp chất 2 tác giả [6] thực hiện phản ứng thế với halogeno alkyne CHC-CH2Br, sau đó ngưng tụ với hợp chất azide để tạo thành dị vòng 1,2,3- triazole như trong Sơ đồ 1.3. 7 Sơ đồ 1.3 Về hoạt tính sinh học, ngoài tác dụng của dị vòng quinazoline, các hợp chất mới tạo thành được mong muốn có thêm hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase (mục đích làm giảm lượng đường trong máu, ngăn chặn bệnh tiểu đường) từ dị vòng 1,2,3- triazole. Kết quả thử nghiệm cho thấy tất cả các hợp chất đều cho thấy hoạt tính kháng α-glucosidase vượt trội so với Acarbose; riêng hợp chất 18g là hợp chất hoạt động mạnh nhất gấp 6 lần so với Acarbose. Các công trình nghiên cứu ở trên cho thấy phản ứng chuyển hóa ở liên kết S-H rất đa dạng và phong phú, mở ra nhiều hướng đi trong tổng hợp dị vòng có hoạt tính sinh học; trong đó chúng tôi quan tâm tới hướng chuyển qua hợp chất hydrazide – chất trung gian để tạo thành các dị vòng mới từ khung sườn 2-mercapto-3- phenylquinazolin-4(3H)-one: 8 Sự chuyển hóa nhóm hydrazide đã được một số tác giả thực hiện như sau: ➢ Ashraf A. Khalil và cộng sự đã chuyển hóa hydrazide thành các dị vòng: 1,3,4- dioxazole, thiazolidine-4-one, pyrrolidine-2,5-dione, như ở Sơ đồ 1.4 dưới đây [11]: 9 Sơ đồ 1.4 Các hoạt tính nổi trội của một số hợp chất từ 19-37 được mô tả dưới bảng sau: Bảng 1.2: Hoạt tính sinh học của một số hợp chất được kiểm nghiệm Hợp chất Hoạt tính kháng I II III IV V VI VII VIII IX 9 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 20 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 22 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 24 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 27 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 29 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 32 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 10 33 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 35 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 36 ✓ ✓ ✓ 37 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Chú thích: I: Bệnh bạch cầu (máu trắng), II: Ung thư phổi, III: Ung thư đại tràng, IV: Ung thư thần kinh trung ương, V: U ác tính, VI: Ung thu buồng trứng, VII: Ung thư thận, VIII: Ung thư tuyến tiền liệt, IX: Các dòng tế bào ung thư vú. Kết quả thử nghiệm cho thấy các nhóm hợp chất tổng hợp được có hoạt tính gây độc tế bào ung thư trên nhiều dòng tế bào được thử nghiệm, cụ thể là hợp chất 24 và 35 có tác dụng gây độc tốt với 9 loại tế bào ung thư; ngoài ra các hợp chất như 22, 27, 29, 32, 33 và 37 có tác dụng gây độc đối với 7/9 loại tế bào ung thư được thử nghiệm. ➢ Một dãy các dị vòng đã được Mahmoud. R. Mahmoud và cộng sự tổng hợp theo Sơ đồ chuyển hóa 1.5 như sau [12]: 11 Sơ đồ 1.5 ➢ Suaad M.H. Al-Majidi và cộng sự đã tổng hợp các chất dị vòng theo Sơ đồ 1.6 dưới đây [8]: 12 Sơ đồ 1.6 Qua đó, nhóm tác giả đã tổng hợp thành công 15 hợp chất chứa đồng thời 2 dị vòng từ 2-mercapto-3-phenylquinazolin-4(3H)-one. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học cho thấy hợp chất 40e kháng khuẩn tốt nhất (3/4 loại) ở mức mạnh và trung bình và 38, 39b, 39d kháng 1-2 loại khuẩn ở mức trung bình. Kết quả được biểu thị ở bảng 1.3 sau: Bảng 1.3: Hoạt tính kháng khuẩn của một số hợp chất được kiểm nghiệm Hợp chất Staphylococcus aureus Bacillus subtilis Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Candida 38 8 - - 7 - 39b 7 - - - - 39d 7 - - - - 40e 12 9 10 8 - 41b - - - - - Dung môi: DMSO; [C]: 800 µg/mL; Khả năng ức chế: (-) không có khả năng ức chế; (3-6) yếu; (7-10) trung bình; (11-15) mạnh. ➢ Adnan A. Kadi và cộng sự đã chuyển hóa 43 với nhiều tác nhân khác nhau và thu được các hợp chất tương ứng được mô tả trong Sơ đồ 1.7: [13] 13 Sơ đồ 1.7 Trong quá trình chuyển hóa, nhóm tác giả đã tổng hợp được 5 hợp chất (44, 45, 47, 48, 50) chứa đồng thời hai dị vòng và cả 5 hợp chất này đều có khả năng chống co giật và có khả năng khống chế ung thư thần kinh trung ương. Cùng với việc sử dụng hydrazine để chuyển hóa ester thành hydrazide, Mohammed G. A Al-Khuzaie và cộng sự đã thay bằng các hợp chất như thiosemicarbazide, phenylsemicarbazide, semicarbazide để chuyển hóa thành các dẫn xuất tương ứng; 14 sau đó tiếp tục chuyển hóa các chất này thành các dị vòng 1,2,4-triazole trong các điều kiện phản ứng thích hợp. Sơ đồ chuyển hóa như sau [14] Sơ đồ 1.8 15 Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học cho thấy tất cả các hợp chất tổng hợp đều có hoạt tính vừa phải đối với một số loại vi khuẩn được thử nghiệm như Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa nhưng không có tác dụng đối với Escherichia coli và nấm Candida. Bảng 1.4: Hoạt tính kháng khuẩn của một số hợp chất được kiểm nghiệm Hợp chất Staphylococcus aureus Bacillus subtilis Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Candida 51 - 8 - 9 - 55 - 8 - - - 56 8 - - 7 - 58 - 8 - - - Dung môi: DMSO; [C]: 800 µg/mL; Khả năng ức chế: (-) không có khả năng ức chế; (3-6) yếu; (7-10) trung bình; (11-15) mạnh. ❖ Từ những chuyển hoá hoá học của 2-mercapto-3-phenylquinazolin-4(3H)-one (Sơ đồ 1.4-1.8) và kết quả khảo sát hoạt tính sinh học của các sản phẩm chuyển hóa của chúng (Bảng 1.2-1.4) có thể thấy rằng chuyển hóa 2-mercapto-3- phenylquinazolin-4(3H)-one thành hydrazide là giải pháp có hiệu quả để gắn thêm các dị vòng vòng khác nhau từ khung 2-mercapto-3-phenylquinazolin- 4(3H)-one ban đầu. Trong khuôn khổ của đề tài, ở phần tiếp theo chúng tôi sẽ giới thiệu về dị vòng thiazolidine – một dị vòng mang nhiều hoạt tính mạnh – cũng như phương pháp tạo thành dị vòng này từ hydrazide. 1.3. Giới thiệu về dị vòng 2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one Hợp chất 2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one có khung sườn là dị vòng thiazolidine liên kết đôi với nguyên tử lưu huỳnh ở carbon số 2 và một liên kết đôi với nguyên tử 16 oxi ở carbon số 4. Các hợp chất chứa dị vòng 2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one còn được gọi là các dẫn xuất của rhodanine. 1.4. Phương pháp tổng hợp dị vòng 2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one Phương pháp sử dụng chất nền đơn giản (amine) được Danylo Kaminskyy và cộng sự sử dụng để thực hiện các hợp chất dưới đây, với R là các benzylamine hoặc các amine béo [15]: Sơ đồ 1.9 ➢ Hina Andleeb và cộng sự cũng đã tổng hợp thành công dị vòng 2-thioxo-1,3- thiazolidin-4-one bằng cách cho dẫn xuất của aniline phản ứng với hỗn hợp CS2, Et3N trong dung môi diethyl ether sau đó cho tác dụng với muối của 2-mercaptoacetic acid trong dung môi EtOH/H2O cuối cùng là phản ứng khép vòng khi có mặt acid chlorohydric [16]. 17 Sơ đồ 1.10 ➢ Bằng việc sử dụng acid thiocarrbonyl-bis-thioglyconic, Olexandra Roman và Roman Lesyk đã tổng hợp dị vòng thiazolidine chỉ qua một giai đoạn với hiệu suất là 77% và sau đó chuyển hóa chất này thành 4 sản phẩm có hoạt tính sinh học tốt [17]: Sơ đồ 1.11 Kết quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất từ 62a-d đều có khả năng kháng ung thư thận, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư vú, 1.5. Một số phản ứng chuyển hóa của dị 2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one ➢ Tương tự cách tổng hợp dị vòng ở Sơ đồ 1.11, Ludmyla Mosula cùng các cộng sự đã thực hiện cái phản ứng chuyển hóa trên nhóm methylen linh động ở vị trí số 5 bằng phản ứng với các hợp chất carbonyl như sau [18]: 18 Sơ đồ 1.12 Kết quả của quá trình thử hoạt tính sinh học trên các dòng ung thư cho kết quả như sau: hợp chất 66 và 64b có hoạt tính cao trên dòng tế bào ung thư thận, hợp chất 64c hoạt động mạnh trên tế bào ung thư phổi tế bào và hợp chất 65c trên tế bào ung thư buồng trứng. Hợp chất 64b cho thấy hoạt tính tế bào cao nhất và hoạt động chống lại tất cả các dòng tế bào ung thư. ➢ Andriy O. Bryhas và cộng sự [19] đã thực hiện chuyển hóa sau trên cơ sở của phản ứng Diels-Alder đối với các dẫn xuất 5-arylidene-4-thioxo-1,3-thiazolidin-2- one được tạo thành trong quá trình phản ứng giữa 4-thioxothiazolidin-2-one và aldehyde thơm có nhóm thế 2-(prop-2-inyl)oxy: 65a, 68a R=H 65b, 68b R=Me 65c, 68c R=Br 64a R= 3-OMe-4-OH-C6H3 64b R= 2-(4-OMe-C6H4NHCOCH2O)-5-Cl-C6H3 64c R= 2-(2-Me-C6H4NHCOCH2O)-5-Br-C6H3 19 Sơ đồ 1.13 ➢ Hướng nghiên cứu này tiếp tục được Andriy O. Bryhas và cộng sự phát triển để tổng hợp các chất mới thông qua sơ đồ chuyển hóa sau [20]: Sơ đồ 1.14 20 ➢ Ahmed I. Khodair và Jean-Pierre Gesson đã tổng hợp được dị vòng thiazolidine kết hợp với carbohydrate với mong muốn thu được sản phẩm có hoạt tính kháng virus bằng cách ức chế sự tổng hợp RNA của chúng, sơ đồ tổng hợp như sau [22]: Sơ đồ 1.15 ➢ Theo tài liệu [23], Nadia Hanafy Metwally và cộng sự cũng đã tổng hợp được dị vòng thiazolidine kết hợp với carbohydrate: 21 Sơ đồ 1.16 Các hợp chất 71a–f đã được khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm trên hai chủng nấm là Aspergillus flavus và Candida albicans cũng như hai chủng vi khuẩn là Escherichia coli và Staphylococcus aureus. Tuy nhiên, các chất này đều không có hoạt tính đối với nấm và nồng độ kháng khuẩn của chúng tăng hơn 3 lần hợp chất thông dụng tetracycline. Các nghiên cứu về các hợp chất chứa các dị vòng quinazoline và thiazolidine cho thấy chúng có nhiều hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, ức chế một phần tác động của một số tế bào ung thư, [5], [17], [18], [24] Thế nhưng việc nghiên cứu về tổng hợp và khảo sát hoạt tính của các hợp chất chứa đồng thời hai dị vòng này vẫn còn rất ít nên chúng tôi quyết định nghiên cứu theo hướng này. Ngoài ra các nghiên cứu [25], [26], [27] cũng cho ta thấy được rằng việc hình thành các dẫn xuất từ vị trí số 5 trên dị vòng thiazolidine mang lại những tác động rất tích cực đến hoạt tính sinh học của hợp chất. Do đó, ngoài mục đích tổng hợp hợp chất chứa hai dị vòng, nhóm chúng tôi cũng mong muốn khảo sát hoạt tính sinh học của chúng. 69, 70, 71 a b c d e f Ar R1 H H H OAc OAc OAc R2 OAc OAc OAc H H H 22 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Sơ đồ tổng hợp Các hợp chất chứa dị vòng thiazolinone là dẫn xuất của 2-mercapto-3- phenylquinazolin-4(3H)-one được tổng hợp theo Sơ đồ 2.1 dưới đây: Sơ đồ 2.1: Sơ đồ tổng hợp 2.2. Tổng hợp các chất 2.2.1. Tổng hợp 2-mercapto-3-phenylquinazolin-4(3H)-one (Q) Hoá chất: 5,48 g (0,04 mol) acid anthranilic 23 5,40 g (0,04 mol) phenylisothiocyanate 50 ml ethanol Phương trình phản ứng: Cách tiến hành: Đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng gồm 5,48 g (0,04 mol) acid anthranilic và 5,40 g (0,04 mol) phenylisothiocyanate trong 50 ml ethanol trên bếp khuấy từ với 0,1 ml xúc tác triethylamine trong 4 giờ. Sau đó để nguội, lọc lấy sản phẩm rắn, kết tinh lại bằng DMF thu được 8,13 g sản phẩm Q có nhiệt độ nóng chảy 299-300oC. Hiệu suất 80%. 2.2.2. Tổng hợp ethyl 2-((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinolin-2-yl)thio)acetate (QE) Hoá chất: 5,08 g (0,02 mol) Q 2,76 g (0,02 mol) K2CO3 50 ml DMF 2,45 g (0,02 mol) ethyl chloroacetate Phương trình phản ứng: Cách tiến hành: Khuấy hỗn hợp của 5,08 g (0,02 mol) Q và 2,76 g (0,02 mol) K2CO3 trong 50 ml DMF đến tan, sau đó cho thêm 2,45 g (0,02 mol) ethyl chloroacetate vào và đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trên bếp từ trong 2 giờ. Cho sản phẩm thu được vào nước 24 đá, để qua đêm sau đó lọc lấy chất rắn, kết tinh lại bằng ethanol thu được 4,42 g sản phẩm QE. Sản phẩm thu được có nhiệt độ nóng chảy 136-138oC. Hiệu suất 65%. 2.2.3. Tổng hợp 2-((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinolin-2- yl)thio)acetohydrazide (QH) Hoá chất: 1,5 g (0,03 mol) hydrazine hydrate 6,80 g (0,02 mol) QE 50 ml ethanol Phương trình phản ứng: Cách tiến hành: Chia 1,5 g (0,03 mol) hydrazine hydrate (N2H4.H2O) thành ba phần bằng nhau (mỗi phần 0,5 g) và thêm dần vào hỗn hợp phản ứng (mỗi lần cách nhau một giờ) chứa 6,80 g (0,02 mol) QE trong 50 ml ethanol. Đun hồi lưu hỗn hợp thêm 5 giờ nữa. Lấy sản phẩm thu được cho vào nước đá, sau đó lọc lấy chất rắn, kết tinh lại bằng ethanol thu được 3,59 g sản phẩm QH có nhiệt độ nóng chảy 228-229oC. Hiệu suất 55%. 2.2.4. Tổng hợp N-(4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl)-2-((4-oxo-3-phenyl-3,4- dihydroquinazolin-2-yl)thio)acetamide (QT) Hoá chất: 11,3 g (0,05 mol) acid thiocarbonyl-bis-thioglyconic 16,3 g (0,05 mol) QH 50 ml ethanol Phương trình phản ứng: 25 Cách tiến hành: Đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng gồm 11,3 g (0,05 mol) acid thiocarbonyl-bis- thioglyconic với 16,3 g (0,05 mol) QH trong 50 ml ethanol trong 8 tiếng. Sau khi để nguội, lọc lấy sản phẩm, kết tinh lại bằng ethanol thu được 12,16 g sản phẩm QT có nhiệt độ nóng chảy 237-238oC. Hiệu suất 55%. 2.2.5. Tổng hợp các hợp chất N-(5-aryliden-4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl)-2- ((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinazolin-2-yl)thio)acetamide) (QT-4OH, QT-4Cl, QT-2O và QT-3N) Hoá chất: 4,42 g (0,01 mol) QT 0,01 mol aldehyde thơm 1,03 g (0,0125 mol) CH3COONa khan 20 ml CH3COOH băng Phương trình phản ứng: Cách tiến hành: Cho 4,42 g (0,01 mol) QT cùng với 0,01 mol aldehyde thơm thích hợp và 1,03 g (0,0125 mol) CH3COONa khan vào bình phản ứng có sẵn 20 ml CH3COOH băng. Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu trong 5 giờ, sau đó để nguội và lọc lấy chất rắn, kết tinh bằng hỗn hợp dung môi thích hợp. Kết quả được biểu diễn ở Bảng 2.1 như sau: 26 Bảng 2.1: Kết quả tổng hợp một số tính chất vật lý của các dẫn xuất N-(5-aryliden-4- oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl)-2-((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinazolin-2- yl)thio)acetamide) Hợp chất R Dung môi kết tinh tnc (oC) Trạng thái – màu sắc Khối lượng thu được (g) Hiệu suất (%) QT-4Cl p-Cl DMF: H2O (2:1) 226- 228 Bột- vàng nâu 3,38 60 QT-4OH p-OH DMF: Dioxan: H2O (2:2:1) 214- 216 Bột- vàng 3,11 57 QT-3N m-NO2 DMF: CH3COOH (2:1) 200- 201 Bột- vàng 2,94 51 QT-2O 3,4-(OCH2O) DMF: CH3COOH (2:1) 230- 232 Bột- vàng 3,55 62 2.3. Xác định tính chất và một số tính chất vật lý 2.3.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy Gallenkamp tại phòng Thí nghiệm Hóa Đại Cương – Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm TP.HCM. 2.3.2. Phổ hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại của các hợp chất đã tổng hợp được ghi trên máy FTIR-8400S SHIMADZU hoặc trên máy Shimadzu FTIR Affinity - 1S dưới dạng viên nén KBr, được thực hiện tương ứng tại Khoa Hóa học – Trường ĐH Sư phạm TP.HCM và Khoa Hóa học – trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. 2.3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Phổ 1H-NMR (500 MHz) và phổ 13C-NMR (125MHz) của các chất được ghi trên máy Bruker Avance (dung môi DMSO-d6) tại phòng NMR, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. 2.3.4. Phổ khối lượng (HR-MS) Phổ HR-MS của các chất được ghi trên máy Bruker MICROTOF-Q 10187, thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia TP.HCM. 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tổng hợp 2-mercapto-3-phenylquinazolin-4(3H)-one (Q) 3.1.1. Cơ chế phản ứng Chất Q được tổng hợp từ acid anthranilic và phenyl isothiocyanate theo quy trình được mô tả trong các tài liệu [8,9]. Sự hình thành sản phẩm có thể được thấy với sự xuất hiện của kết tủa trắng ngay trong quá trình phản ứng (cả 2 chất ban đầu đều tan tốt trong dung môi ethanol). Theo tài liệu [8], cơ chế của phản ứng có thể được biểu diễn như sau: Sơ đồ 3.1: Cơ chế tạo thành hợp chất quinazoline Q 28 3.1.2. Nghiên cứu cấu trúc 3.1.2.1. Phổ hồng ngoại Sản phẩm thu được sau khi tinh chế (Q) có nhiệt độ nóng chảy 299-300oC. Phổ FT-IR của sản phẩm cho thấy các hấp thụ đặc trưng ở 3217 cm-1 (νS-H), 1658 cm-1 (νC=O), 1618 cm-1 (νC=N). Kết quả phổ FT-IR của (Q), phù hợp với tài liệu [9] đã công bố, điều đó cho phép chúng tôi có thể kết luận phản ứng đã xảy ra và chất (Q) đã được tổng hợp thành công. Hình 3.1: Phổ FT-IR của hợp chất Q 29 3.1.2.2. Phổ 1H-NMR Hình 3.2: Phổ FT-IR của hợp chất Q Phổ 1H-NMR của hợp chất (Q) cho thấy có tổng cộng 10 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đối 1:1:1:3:1:1:2 phù hợp với công thức dự kiến của hợp chất (Q). Tín hiệu singlet với cường độ tương đối bằng 1 và độ dịch chuyển δ = 13,05 ppm được quy kết cho proton của nhóm SH. Còn lại các là tín hiệu proton của hai vòng thơm. Các dữ liệu này phù hợp với đặc tính của 2-mercapto-3-phenylquinazolin- 4(3H)-one được công bố trong các tài liệu [8,9]. 3.2. Tổng hợp ethyl 2-((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinazolin-2- yl)thio)acetate (QE) 30 3.2.1. Cơ chế phản ứng Chất QE được tạo thành từ phản ứng của Q với ethyl chloroacetate. Phản ứng xảy ra theo cơ chế thế nucleophile lưỡng phân tử (SN2) trong đó anion (Q-) đóng vai trò là tác nhân nucleophile. Sơ đồ 3.2: Cơ chế tạo thành hợp chất QE Theo các tài liệu [8,9], phản ứng giữa Q và ethyl chloroacetate được thực hiện trong dung môi là ethanol, methanol hoặc acetone với thời gian đun là 8 giờ. Tuy nhiên, thực tế cho thấy Q khó tan trong cả ba dung môi này nên phản ứng không thuận lợi. Bên cạnh đó, chất tham gia (Q) và sản phẩm sinh ra hầu như không có khác biệt về hình dạng nên rất khó quan sát và đánh giá tiến trình phản ứng. Để khắc phục hạn chế này, chúng tôi đã áp dụng quy trình tổng hợp của các tác giả [27], trong đó đã sử dụng DMF – một dung môi hòa tan tốt chất Q – làm dung môi cho phản ứng. Mặt khác sau khi nhỏ ethyl chloroacetate vào hỗn hợp Q-DMF-K2CO3 thì dung dịch xuất hiện kết tủa ngay lập tức. Sản phẩm QE khó tan trong DMF nên có thể quan sát tiến trình phản ứng được thuận lợi. Chúng tôi không lựa chọn NaOH, KOH làm tác nhân lấy proton của SH vì tác nhân base mạnh sẽ thuỷ phân ester sản phẩm (QE). Ngoài ra, chúng tôi sử dụng K2CO3 thay vì Na2CO3 hay Li2CO3 là do từ Li+ đến K+ bán kính ion tăng, mật độ điện 31 tích giảm, độ phân cực giữa anion S- và cation K+ tăng, làm cho anion S- phân li hoàn toàn, dẫn đến nồng độ của anion (Q-) tăng, từ đó tốc độ tăng do phản ứng SN2 phản ứng phụ thuộc nồng độ của chất nền và tác nhân. 3.2.2. Nghiên cứu cấu trúc 3.2.2.1. Phổ hồng ngoại Hình 3.3: Phổ FT-IR của hợp chất QE Sản phẩm QE thu được có nhiệt độ nóng chảy 136-138 oC. So với phổ của hợp chất Q, phổ FT-IR của sản phẩm QE (xem hình 3.3) cho thấy tín hiệu đặc trưng cho liên kết S-H ở 3244 cm-1 đã biến mất, trong khi lại xuất hiện thêm các tín hiệu ở 2985 cm-1, 2932 cm–1 và 2986 cm–1 (đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết Csp3–H) và tín hiệu ở 1736 cm-1 (đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C=O ester). Trên phổ FT-IR của chất QE còn xuất hiện peak hấp thụ của C–H thơm ở 3064 cm–1, C=C thơm ở 1684 cm–1, C=O trong vòng quinazolinone ở 1684 cm-1. 32 3.2.2.2. Phổ 1H-NMR Hình 3.4: Phổ 1H-NMR của hợp chất QE Trên phổ 1H-NMR của hợp chất QE (xem hình 3.4) xuất hiện 7 tín hiệu ứng với 16 loại proton như công thức dự kiến với cường độ tương đối là 1:1:3:4:2:2:3. Peak triplet cường độ tương đối bằng 3 và có độ dịch chuyển δ=1,23 ppm thuộc về các proton ở nhóm CH3. Peak quartet có độ dịch chuyển δ= 4,15 ppm được quy kết cho các proton của nhóm CH2 liên kết với nhóm CH3 do tương tác với 3H. Tín hiệu có dạng singlet ở 3,99 ppm được quy kết cho proton của nhóm CH2 liên kết đồng thời với S và C=O. 33 Các tín hiệu còn lại nằm ở vùng từ 7,48 đến 8,01 ppm có tổng cường độ tương đối bằng 9 tương ứng với 9 proton của hai vòng thơm. 3.3. Tổng hợp 2-((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinazolin-2-yl)thio) acetohydrazide (QH) 3.3.1. Cơ chế phản ứng Sơ đồ 3.3: Cơ chế tạo thành hợp chất QH QH được tổng hợp dựa trên phương pháp chung để tổng hợp các hydrazide cho ester (QE) phản ứng với hydrazine hydrate. Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2 (CO) trong đó hydrazine đóng vai trò tác nhân nucleophile. Do hydrazine có tính base nên có thể xảy ra phản ứng xà phòng hóa làm giảm hiệu suất của phản ứng. Vì thế, chúng tôi chia lượng hydrazine làm ba phần và thêm dần vào hỗn hợp phản ứng, mỗi lần cách nhau một giờ. Do sản phẩm tan nhiều trong ethanol nhưng kém tan trong nước nên khi phản ứng hoàn thành chúng tôi cho vào nước đá để thu lấy sản phẩm được thuận lợi. 34 3.3.2. Nghiên cứu cấu trúc 3.3.2.1. Phổ hồng ngoại Sau khi tinh chế, chúng tôi thu được sản phẩm QH có nhiệt độ nóng chảy 228- 229 oC. Phổ FT-IR của QH (xem hình 3.5) cho thấy sự hấp thụ của các liên kết N–H trong nhóm -NHNH2 ở 3279 cm-1. Ngoài ra, phổ cũng cho thấy sự dịch chuyển của băng hấp thụ đặc trưng cho liên kết C=O từ 1716 cm-1 đối với ester đến 1690 cm-1 của amide. Sở dĩ có sự dịch chuyển đó là vì nitrogen của hydrazide có độ âm điện nhỏ hơn oxygene của ester cho nên khả năng cộng hưởng với nhóm C=O tốt hơn, làm cho sự phân cực (C+-O-) mạnh lên dẫn đến băng hấp thụ dịch chuyển về vùng tần số thấp (mang nhiều đặc điểm của liên kết đơn hơn). Hình 3.5: Phổ FT-IR của hợp chất QH 35 3.3.2.2. Phổ 1H-NMR Hình 3.6: Phổ 1H-NMR của hợp chất QH Phổ 1H-NMR của hợp chất QH (xem hình 3.6) cho thấy có tổng cộng 14 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đối 1:1:1:4:3:2:2 phù hợp với công thức dự kiến của hợp chất QH. Phổ 1H-NMR không còn thấy sự xuất hiện của các tín hiệu đặc trưng cho nhóm -C2H5 thay vào đó là các tín hiệu như: Tín hiệu singlet có cường độ bằng 2 được gán cho 2 proton liên kết với nitrogen trong nhóm NH2 ở độ dịch chuyển δ = 3,86 ppm và tín hiệu singlet và cường độ bằng 1 ở độ dịch chuyển δ = 9,33 ppm được quy kết cho proton liên kết với nitrogen trong nhóm NH. 36 Các tín hiệu còn lại bao gồm tín hiệu của các proton methylene -CH2- ở 4,28 ppm ở dạng singlet có cường độ bằng 2 và tín hiệu của 9 proton trong các vòng thơm ở 7,48-8,10 ppm (9H, m). Các tín hiệu này hoàn toàn phù hợp với cấu trúc của hợp chất 2-((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinazolin-2-yl)thio)acetohydrazide [8,9]. 3.4. Tổng hợp N-(4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl)-2-((4-oxo-3-phenyl-3,4 dihydroquinazolin-2-yl)thio)acetamide (QT) 3.4.1. Cơ chế phản ứng Việc tổng hợp dẫn xuất chứa dị vòng thiazolidine trên cơ sở phản ứng của hydrazide và acid thiocarbonyl-bis-thioglycolic đã được mô tả trong tài liệu [17]. Tuy nhiên, phản ứng dạng này của 2-((4-oxo-3-phenyl-3,4-dihydroquinazolin-2- yl)thio)acetohydrazide còn chưa được nghiên cứu. Cơ chế phản ứng được đề cập trong [27] như sau: Sơ đồ 3.4: Cơ chế tạo thành hợp chất QT 37 3.4.2. Nghiên cứu cấu trúc 3.4.2.1. Phổ hồng ngoại Hình 3.7: Phổ FT-IR của hợp chất QT Sau khi thực hiện phản ứng, chúng tôi đã thu được sản phẩm QT ở dạng tinh thể màu vàng nhạt. Kết quả khảo sát phổ FT-IR cho thấy xuất hiện các peak hấp thụ như sau: Một peak tù và rộng xuất hiện ở tần số 3201 cm-1 đặc trưng cho dao động liên kết N-H. Hai peak hấp thụ ở các tần số 1759 cm-1 và 1689 cm-1 đặc trưng cho dao động các liên kết C=O ở các vòng thiazolinone và quinazolidinone. Các peak ở 1550 cm-1, 1465 cm-1 đặc trưng cho dao động liên kết C=C và ở 1249, 1172 đặc trưng cho liên kết C=S. 38 3.4.2.2. Phổ 1H-NMR Hình 3.8: Phổ 1H-NMR của hợp chất QT Về cường độ tín hiệu, trên phổ 1H-NMR của hợp chất QT (xem hình 3.8) xuất hiện tổng cộng 14 proton được tách thành các tín hiệu có cường độ tương đối 1:1:1:1:3:3:2:2. Tín hiệu singlet với cường độ bằng 1 ở vùng trường yếu (độ chuyển dịch δ = 11,31 ppm) được quy kết cho proton của nhóm –NH. Tín hiệu multiplet với cường độ bằng 2 có độ chuyển dịch δ = 4,13 ppm được quy kết cho proton của nhóm –CH2– không nằm trong vòng. C