Luận án tiến sĩ hóa học nghiên cứu tổng hợp cấu trúc và hoạt tính sinh học của một số dị vòng ngưng tụ chứa o s n

Luận án tiến sĩ nghiên cứu hóa học nghiên cứu tổng hợp cấu trúc và hoạt tính sinh học của một số dị vòng ngưng tụ chứa o s n, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Lê Thanh Sơn
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Đình Triệu
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu cấu trúc và hoạt tính sinh học của dị vòng ngưng tụ chứa O, S, N
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ 4-AMINO-3-MERCAPTO-1,2,4-TRIAZOLE
• 1.1. Các phương pháp tổng hợp 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole
• 1.1.1. Tổng hợp từ thiocacbohydrazit
• 1.1.2. Tổng hợp từ hiđrazit của axit cacboxylic
• 1.1.3. Tổng hợp từ 1,3,4-oxadiazol-5-thion
• 1.2. Các phản ứng chuyển hoá của 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole
• 1.2.1. Phản ứng thế nguyên tử H trong nhóm SH (hoặc NH)
• 1.2.2. Phản ứng ở nhóm NH
• 1.2.3. Các chuyển hóa có sự tham gia đồng thời hai nhóm SH và NH
• 1.2.4. Tổng hợp các triazolothiadiazoline và triazolothiadiazole
• 1.2.5. Tổng hợp các triazolothiadiazine
• 1.2.6. Tổng hợp các triazolothiadiazepine
• 1.3. Hoạt tính sinh học
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT
• 2.1. Xác định các tính chất vật lí
• 2.2. Thăm dò hoạt tính sinh học
• 2.3. Tổng hợp các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole
• 2.3.1. Tổng hợp các dẫn xuất axetohidrazit
• 2.3.2. Tổng hợp các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole
• 2.4. Tổng hợp các 8-arylclovinylanđehit
• 2.5. Tổng hợp các 2-clo-3-formylquinolin
• 2.6. Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine
• 2.7. Tổng hợp các dẫn xuất 3-aryloximetyl-6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole
• 2.8. Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine
• 2.9. Tổng hợp các dẫn xuất quinolino[3,2-f]-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
• 3.1. Về phản ứng tổng hợp các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole
• 3.2. Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine
• 3.3. Tổng hợp các Ø-arylclovinylanđehit
• 3.4. Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine
• 3.5. Tổng hợp các dẫn xuất 5H-quinolino[3,2-f]-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine
• 3.6. Hoạt tính kháng khuẩn và chống nấm
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Cấu trúc hóa học của dị vòng ngưng tụ chứa O S N

Nghiên cứu về cấu trúc hóa học của các hợp chất dị vòng ngưng tụ chứa O, S, N, đặc biệt là 1,2,4-triazole và các dẫn xuất của nó, đã chỉ ra rằng các hợp chất này có cấu trúc phức tạp và đa dạng. Các nguyên tố O, S, N đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các liên kết hóa học và ảnh hưởng đến tính chất vật lý của hợp chất. Phân tích cấu trúc cho thấy sự hiện diện của nhóm thioxo và amino trong phân tử, tạo ra các trung tâm có tính nucleophin cao, từ đó tham gia vào các phản ứng hóa học khác nhau. Việc sử dụng các phương pháp như phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) đã giúp xác định chính xác cấu trúc của các hợp chất này. Theo nghiên cứu, các hợp chất này không chỉ có cấu trúc độc đáo mà còn thể hiện hoạt tính sinh học cao, mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực hóa học hữu cơ.

1.1 Phân tích cấu trúc

Phân tích cấu trúc của các hợp chất dị vòng ngưng tụ chứa O, S, N cho thấy sự tương tác giữa các nguyên tử trong phân tử. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất này có thể tồn tại dưới nhiều dạng tautome khác nhau, như dạng thiol và thion. Sự hiện diện của nhóm SH và NH trong phân tử không chỉ ảnh hưởng đến tính chất hóa học mà còn đến hoạt tính sinh học của chúng. Các nghiên cứu sử dụng phương pháp X-ray diffraction đã xác định được độ dài liên kết C-S và C=N, từ đó khẳng định sự tồn tại đồng thời của các dạng tautome. Điều này cho thấy rằng cấu trúc hóa học của các hợp chất này là yếu tố quyết định đến hoạt tính sinh học của chúng.

II. Hoạt tính sinh học của các hợp chất dị vòng

Các hợp chất dị vòng ngưng tụ chứa O, S, N, đặc biệt là các dẫn xuất của 1,2,4-triazole, đã được chứng minh có hoạt tính sinh học đa dạng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất này có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, và chống viêm. Các dẫn xuất như triazolothiadiazole và triazolothiadiazine thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ, trong khi các dẫn xuất khác có khả năng ức chế enzyme acetylcholinesterase (AChE), một mục tiêu quan trọng trong điều trị bệnh Alzheimer. Việc thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất này không chỉ giúp xác định tiềm năng ứng dụng trong y học mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các loại thuốc mới.

2.1 Khả năng kháng khuẩn

Nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của các hợp chất dị vòng cho thấy rằng nhiều dẫn xuất của 1,2,4-triazole có thể ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn và nấm. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng các hợp chất này có thể hoạt động hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, từ đó khẳng định giá trị thực tiễn của chúng trong lĩnh vực dược phẩm. Việc phát triển các dẫn xuất mới với cấu trúc tối ưu có thể dẫn đến việc tạo ra các loại thuốc kháng sinh mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong điều trị các bệnh nhiễm trùng.

III. Phương pháp nghiên cứu và tổng hợp

Phương pháp tổng hợp các hợp chất dị vòng ngưng tụ chứa O, S, N được thực hiện thông qua nhiều quy trình khác nhau, bao gồm tổng hợp từ thiocacbohydrazit và hiđrazit của axit cacboxylic. Các phương pháp này không chỉ đơn giản mà còn cho hiệu suất cao, cho phép thu được các sản phẩm với độ tinh khiết cao. Việc sử dụng các kỹ thuật phân tích như phổ hồng ngoại, NMR và phổ khối đã giúp xác định cấu trúc và tính chất của các hợp chất tổng hợp. Điều này không chỉ khẳng định tính khả thi của các phương pháp tổng hợp mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học cao.

3.1 Tổng hợp từ thiocacbohydrazit

Tổng hợp từ thiocacbohydrazit là một trong những phương pháp hiệu quả để tạo ra các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole. Phương pháp này cho phép thu được các sản phẩm với hiệu suất cao và cấu trúc ổn định. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các điều kiện phản ứng như nhiệt độ và thời gian có thể ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp. Sự hiện diện của nhóm thiol trong cấu trúc cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, từ đó khẳng định giá trị của phương pháp này trong nghiên cứu và phát triển các hợp chất mới.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Nghiên cứu dị vòng ngưng tụ chứa các dị tố nitơ, oxy và lưu huỳnh đóng vai trò trung tâm trong hóa học hữu cơ hiện đại và thiết kế dược chất. Bối cảnh khoa học của luận án xuất phát từ nhu cầu cấp bách trong việc tạo ra các khung phân tử có hoạt tính sinh học cao nhằm đối phó với tình trạng kháng kháng sinh ngày càng gia tăng và các hội chứng thoái hóa thần kinh phức tạp. Nhân dị vòng 1,2,4-triazole từ lâu đã khẳng định giá trị dược lý đặc biệt khi hiện diện trong nhiều loại thuốc thương mại như fluconazole, itraconazole, voriconazole, alprazolam và triazolam. Tuy nhiên, khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi tồn tại trong y văn quốc tế là sự thiếu hụt các nghiên cứu hệ thống về việc kết hợp khung phân tử 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole với các dị vòng có hoạt tính mạnh như quinolin và cumarin thông qua các hệ cầu nối dị vòng ngưng tụ đa kích thước như 1,3,4-thiadiazole (vòng 5 cạnh), 1,3,4-thiadiazine (vòng 6 cạnh) và 1,3,4-thiadiazepine (vòng 7 cạnh).

Trước thực tế đó, luận án xác lập hệ thống câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học chặt chẽ:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Bằng cơ chế phản ứng nào có thể ngưng tụ chọn lọc vị trí (regioselective condensation) giữa hai tâm nucleophin amino ($-NH_2$) và thioxo/thiol ($-SH$) trên vòng 1,2,4-triazole với các tác nhân ái điện tử đa chức?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Cấu trúc không gian và trạng thái hỗ biến (tautomerism) của các hệ dị vòng lai mới được xác lập chính xác như thế nào thông qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều và phổ khối lượng phân giải cao?
• Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Mức độ cộng hưởng dược lực học của liên kết $=N-C-S-$ khi kết hợp với nhân quinolin hoặc cumarin tác động ra sao đến hoạt tính kháng vi sinh vật và khả năng ức chế enzym Acetylcholinesterase (AChE)?

Tương ứng với đó là các giả thuyết khoa học:

• Giả thuyết 1 (H1): Phản ứng ngưng tụ giữa 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole và các dẫn xuất $\beta$-arylclovinylandehit hoặc 2-clo-3-formylquinolin sẽ tạo thành hệ dị vòng 7 cạnh thiađiazepine ngưng tụ với hiệu suất cao thông qua cơ chế tách loại $HCl$ và ngưng tụ nucleophin liên hoàn.
• Giả thuyết 2 (H2): Dẫn xuất ghép nhân cumarin hoặc quinolin vào khung triazolothiadiazine và triazolothiadiazole sẽ khuếch đại hoạt phổ kháng khuẩn trên cả chủng Gram dương ($Gram^+$) lẫn Gram âm ($Gram^-$) so với các hợp phần đơn lẻ.
• Giả thuyết 3 (H3): Khung phân tử 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine sở hữu cấu trúc không gian phù hợp để gắn kết và ức chế chọn lọc enzym Acetylcholinesterase liên quan đến bệnh lý thần kinh.

Khung lý thuyết của luận án xây dựng trên nền tảng Lý thuyết Lai hóa Phân tử Dược học (Molecular Hybridization Theory) và Lý thuyết Trung tâm Nucleophin Đa vị (Polydentate Nucleophilic Theory). Luận án đã tổng hợp thành công hơn 50 hợp chất dị vòng mới thuộc 5 dãy cấu trúc phức tạp với hiệu suất đạt từ 45% đến 88%, kiểm soát nghiêm ngặt cấu trúc tinh thể và hoạt tính sinh học in vitro tại nồng độ tiêu chuẩn 0,4 mg/mL trong dung môi dimethylformamide ($DMF$).

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu về dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole ghi nhận cột mốc khởi đầu từ công trình kinh điển của Hoggarth (1952), người đầu tiên tổng hợp thành công khung cấu trúc này và mở ra hướng nghiên cứu sâu rộng về trạng thái cân bằng hỗ biến thiol-thion. Tiếp sau đó, trường phái tổng hợp của Reid và Heindel (1976) đã chuẩn hóa con đường tạo vòng triazole thông qua phản ứng giữa muối kali đithiocacbazat với hiđrazin hiđrat, tạo bước ngoặt lớn về mặt hiệu suất và độ tinh sạch.

Y văn quốc tế về sau phân hóa thành các luồng nghiên cứu chính:

1. Luồng nghiên cứu chuyển hóa đơn nhóm chức: Tập trung vào phản ứng thế nguyên tử hiđro linh động tại nhóm thiol/thioxo hoặc tạo dẫn xuất bazơ Schiff tại nhóm amino do các nhóm nghiên cứu quốc tế khảo sát nhằm tìm kiếm hoạt tính kháng khuẩn (Chawla et al., Demirbas et al.).
2. Luồng nghiên cứu ngưng tụ đóng vòng hai tâm: Khai thác đồng thời nhóm $-NH_2$ và $-SH$ để đóng vòng 5 hoặc 6 cạnh như triazolothiadiazole và triazolothiadiazine (Holla et al., Yanchenko et al., 2004).
3. Luồng nghiên cứu tích hợp khung cumarin và quinolin: Tận dụng hoạt tính kháng ung thư, ức chế enzyme và chống sốt rét nội tại của khung dị vòng oxy và nitơ tự nhiên.

Tuy nhiên, tồn tại một cuộc tranh luận học thuật sâu sắc giữa các nhà hóa học hữu cơ về trạng thái tồn tại ưu thế của phân tử: liệu cấu trúc 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole tồn tại ở dạng "thiol" hay dạng "thion". Trường phái của Barlin và cộng sự cho rằng dạng thion chiếm ưu thế tuyệt đối trong dung dịch phân cực, trong khi các quan sát tinh thể học tia X của các tác giả quốc tế lại ghi nhận độ dài liên kết $C-S$ đo được là 1,684 Å – ngắn hơn liên kết đơn $C-S$ (1,801–1,825 Å) và dài hơn liên kết đôi $C=S$ (1,646 Å), minh chứng cho sự tồn tại đồng thời của trạng thái cộng hưởng lai hóa.

Luận án đã định vị đột phá bằng cách vượt qua các nghiên cứu đóng vòng đơn giản trước đây. So với công trình của Demirbas và cộng sự chỉ dừng lại ở các triazolothiadiazine gắn vòng phenyl đơn giản, luận án đã mở rộng không gian cấu trúc sang các hệ đa vòng dị thể ngưng tụ cao phân tử như $5H$-quinolino[3,2-$f$]-1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazepine và dẫn xuất cumarinyl-triazolothiadiazine. Đồng thời, so với các quy trình đóng vòng của Yanchenko sử dụng tác nhân trung gian alkyl hóa phức tạp, luận án phát triển chiến lược tổng hợp ngưng tụ trực tiếp với $\beta$-arylclovinylandehit và 2-clo-3-formylquinolin trong điều kiện xúc tác dị thể chọn lọc, nâng cao hiệu suất tổng hợp toàn phần.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đóng góp quan trọng vào Lý thuyết Tương quan Hỗ biến và Cấu trúc Hóa học (Chemical Tautomerism Theory). Bằng các bằng chứng phổ học thực nghiệm chính xác, luận án đã mở rộng hiểu biết về sự chuyển dịch cân bằng thiol-thion dưới ảnh hưởng của các nhóm thế điện tử trên vòng thơm. Cụ thể, các dẫn xuất mang nhóm thế hút electron như $4-NO_2$ và $4-(CH_3)_2N$ định hướng phân tử nghiêng hẳn về cấu trúc "thiol", thể hiện qua sự biến mất của pic giao tương tác xa giữa $H-13a$ và $C-12$ trên phổ $HMBC$. Ngược lại, các nhóm thế đẩy electron như $3-CH_3O$ và $4-Cl$ ổn định cấu trúc dạng "thion" với tín hiệu cộng hưởng proton $S-H$ đặc trưng ở vùng cực thấp $\delta = 10,9 - 11,1$ ppm và dao động hóa trị $C=S$ tại $1290 - 1180\text{ cm}^{-1}$ trên phổ $IR$.

Bên cạnh đó, luận án thiết lập ba mệnh đề lý thuyết cốt lõi:

• Mệnh đề 1 (P1): Sự hiện diện của nhóm liên hợp $=N-C-S-$ trong hệ dị vòng ngưng tụ làm giảm mật độ điện tử trên dị vòng lân cận, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành liên kết hydro liên phân tử với protein đích sinh học.
• Mệnh đề 2 (P2): Phản ứng ngưng tụ dị thể giữa 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole với dẫn xuất $\alpha$-halo cacbonyl tuân theo cơ chế thế nucleophin lưỡng ái $S_N2$ tại nguyên tử lưu huỳnh trước khi nhóm amino tấn công đóng vòng giải phóng nước.
• Mệnh đề 3 (P3): Hiệu ứng cộng hưởng lai hóa giữa khung cumarin/quinolin và triazolothiadiazine tạo nên sự tái phân bố đám mây electron $\pi$, làm tăng đáng kể độ bền nhiệt động học của tinh thể.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp ba trụ cột phương pháp luận:

1. Thuyết Chuyển dịch Hóa học và Tương tác Spin-Spin NMR (Nuclear Magnetic Resonance Theory): Sử dụng các thông số độ chuyển dịch hóa học ($\delta$, ppm) và hằng số tương tác spin-spin ($J$, Hz) để xác định cấu hình không gian.
2. Lý thuyết Phân mảnh Ion Khối phổ (Mass Spectrometry Fragmentation Theory): Thiết lập các quy luật phân cắt ion phân tử $[M^{+\bullet}]$ và tạo thành các ion mảnh đặc trưng dưới tác động của kỹ thuật bắn phá điện tử $EI$ và ion hóa tia điện phun $ESI$.
3. Thuyết Khóa - Chìa Dược lý Pharmacophore: Đánh giá mối liên hệ định tính và bán định lượng giữa cấu trúc phân tử và hoạt tính kháng khuẩn/kháng nấm/ức chế enzyme.

Khung phân tích này cho phép kiểm chứng chéo cấu trúc không gian ở cấp độ nguyên tử, xác lập điều kiện biên (boundary conditions) chặt chẽ: các phản ứng đóng vòng 7 cạnh chỉ diễn ra thuận lợi khi có sự hiện diện của xúc tác bazơ yếu như piperidin và hệ dung môi phân cực protic ($EtOH$).

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án vận hành theo lập trường triết học thực chứng thực nghiệm (Positivism / Experimental Realism), dựa hoàn toàn trên việc quan sát, đo lường và định lượng chính xác các thực thể hóa học thông qua hệ thống phân tích phổ nghiệm hiện đại. Thiết kế nghiên cứu phân tầng đa cấp độ được triển khai nghiêm ngặt:

• Cấp độ 1 (Tổng hợp chất trung gian): Tạo lập dãy este cacboxylat, chuyển hóa thành axetohiđrazit ($H1-H11$), tiếp tục đóng vòng tạo 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole ($T1-T11$), song song với việc tổng hợp $\beta$-arylclovinylandehit ($B1-B4$) và 2-clo-3-formylquinolin ($C1-C5$).
• Cấp độ 2 (Phản ứng ngưng tụ đóng vòng đa dị tố): Thực hiện phản ứng tổng hợp 5 dãy dẫn xuất đích gồm: Dãy $F$ (15 hợp chất 1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazepine), Dãy $S$ (12 hợp chất 3-aryloximetyl-6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazole), Dãy $M$ (15 hợp chất 7H-1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazine), Dãy $N$ (12 hợp chất cumarinyl-triazolothiadiazine), và Dãy $A$ (10 hợp chất quinolino-triazolothiadiazepine).
• Cấp độ 3 (Khảo sát hoạt tính sinh học): Đánh giá phổ kháng vi sinh vật và khả năng ức chế enzym trên các mô hình chuẩn.

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình thực nghiệm tuân thủ các tiêu chuẩn hóa học hữu cơ quốc tế:

• Chiến lược phân tách và làm sạch: Quá trình phản ứng được theo dõi liên tục bằng sắc ký bản mỏng ($TLC$) sử dụng bản mỏng silicagel $60\text{ F}_{254}$ tráng trên lá nhôm của hãng Merck (CHLB Đức). Sản phẩm được tinh chế bằng phương pháp kết tinh phân đoạn đa dung môi đến khi cho một vết tròn gọn duy nhất trên $TLC$.
• Hệ thống thiết bị đo lường chuẩn hóa:
  • Nhiệt độ nóng chảy: Đo bằng phương pháp mao quản trên máy đo điểm nóng chảy chuyên dụng STUART SMP3 (Bibby Sterilin, Vương quốc Anh).
  • Phổ hồng ngoại ($FTIR$): Đo ở dạng ép viên với $KBr$ trên máy Impact 410-Nicolet và máy Shimadzu FTIR 8400S trong dải sóng $4000 - 400\text{ cm}^{-1}$ với độ phân giải $4\text{ cm}^{-1}$, quét 40 lần tích phân tín hiệu.
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($NMR$): Ghi trên máy phổ cao từ trường BRUKER AVANCE AV500 (Đức) ở tần số 500,13 MHz đối với proton ($^1H$) và 125,76 MHz đối với cacbon ($^{13}C$). Sử dụng dung môi $DMSO-d_6$ hoặc $CDCl_3$ với chất chuẩn nội Tetramethylsilane ($TMS$). Các kỹ thuật phổ 2D hiện đại gồm $HSQC$ (tương tác gần $^1H-^{13}C$ qua 1 liên kết) và $HMBC$ (tương tác xa $^1H-^{13}C$ qua 2-3 liên kết) được áp dụng để giải mã cấu trúc lập thể.
  • Phổ khối lượng ($MS$ & $HR-MS$): Ghi trên máy sắc ký lỏng khối phổ Agilent 1100 LC-MSD Trap-SL (Mỹ), máy AutoSpec Premier (Waters, Mỹ) và hệ thống phân giải siêu cao LTQ Orbitrap XL (Thermo Scientific) với độ chính xác khối lượng $\le 2\text{ ppm}$.

Data và phân tích

Dữ liệu phân tích cấu trúc thể hiện độ tinh xác tuyệt đối:

• Dẫn xuất $M12$ ($\text{C}{17}\text{H}{16}\text{N}_6\text{S}_2$): Phổ khối lượng phân giải cao $HR-MS\text{ }(EI)$ xác nhận pic ion phân tử $[M^{+\bullet}]$ tại $m/z = 368,0871$ (cường độ 100%), hoàn toàn trùng khớp với giá trị lý thuyết tính toán.
• Dẫn xuất $M13$ ($\text{C}{17}\text{H}{15}\text{BrN}_6\text{S}_2$): Tỷ lệ cường độ đồng vị đặc trưng của nguyên tử Brom trên phổ khối lượng $HR-MS\text{ }(EI)$ xuất hiện rõ nét với cặp pic $[M^{+\bullet}]$ tại $m/z = 445,9741$ (93,8%) và $[M+2]^{+\bullet}$ tại $m/z = 447,9724$ (100%).
• Hợp chất $N2$ ($\text{C}{20}\text{H}{12}\text{Br}_2\text{N}_4\text{O}_3\text{S}$): Phổ $^1H-NMR$ trong $DMSO-d_6$ ghi nhận tín hiệu cộng hưởng của nhóm methylen liên kết dị vòng $-CH_2-S-$ tại $\delta = 4,45$ ppm ($s, 2H$), proton nhóm phenoxymetyl $-CH_2-O-$ tại $\delta = 5,42$ ppm ($s, 2H$), và proton trên vòng cumarin $H-4$ tại $\delta = 8,62$ ppm ($s, 1H$). Phổ $^{13}C-NMR$ tương ứng xác nhận 20 tín hiệu carbon, trong đó carbon carbonyl lacton $C=O$ xuất hiện ở vùng trường thấp $\delta = 158,67$ ppm.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Nghiên cứu mang lại 5 phát hiện đột phá với các bằng chứng thực nghiệm không thể bác bỏ:

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                                CÁC PHÁT HIỆN ĐỘT PHÁ CỦA LUẬN ÁN                                   |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| Nhóm cấu trúc / Phát hiện          | Bằng chứng thực nghiệm & Giá trị phổ nghiệm tiêu biểu         |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 1. Dãy F: 1,2,4-Triazolo[3,4-b]-   | - Đóng vòng 7 cạnh thành công với hiệu suất 45% - 70%         |
|    1,3,4-thiadiazepine             | - F1: ĐNC 232-233°C, F9: ĐNC 177-178°C, F11: LC-MS [M+H]+ 380|
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 2. Dãy S: Triazolo[3,4-b]-         | - Phản ứng ngưng tụ POCl3 hiệu suất 60% - 72%                 |
|    1,3,4-thiadiazole gắn quinolin  | - S1: ĐNC 219-220°C [M+H]+ 442, S7: [M+H]+ 528/530            |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 3. Dãy M & N: Triazolo[3,4-b]-     | - Hiệu suất cao vượt trội (đạt tới 88% ở M12, 85% ở N2)       |
|    1,3,4-thiadiazine               | - HR-MS M12: m/z 368.0871, N2: 20 tín hiệu 13C-NMR rõ nét     |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 4. Dãy A: Quinolino[3,2-f]-        | - Khung 4 vòng ngưng tụ mới, hiệu suất 65% - 78%              |
|    triazolothiadiazepine           | - A1: ĐNC 239-240°C, A2: ĐNC 252-253°C                        |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 5. Hoạt tính sinh học & SAR        | - Kháng mạnh vi khuẩn Gram (+), Gram (-), nấm Candida         |
|                                    | - Thể hiện hoạt tính ức chế enzym Acetylcholinesterase (AChE) |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+

1. Tổng hợp thành công hệ dị vòng 7 cạnh triazolothiadiazepine (Dãy F): Luận án chứng minh phản ứng giữa 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole với $\beta$-arylclovinylandehit diễn ra êm dịu trong ethanol hồi lưu với sự có mặt của xúc tác piperidin trong 10 giờ, đạt hiệu suất cao (hợp chất $F5$ đạt 70%, $F9$ đạt 70%, $F1$ đạt 68%).
2. Khám phá phản ứng đóng vòng tạo dẫn xuất gắn quinolin (Dãy S): Quá trình đun hồi lưu dẫn xuất triazole với axit quinolin-4-cacboxylic trong tác nhân $POCl_3$ trong 7 giờ đã tạo ra khung 1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazole với hiệu suất $60% - 72%$. Tiêu biểu như hợp chất $S1$ (hiệu suất 72%, điểm nóng chảy $219-220^\circ\text{C}$, $LC-MS\text{ }[M+H]^+ = 442$), hợp chất $S7$ (hiệu suất 65%, điểm nóng chảy $222-223^\circ\text{C}$, $LC-MS\text{ }[M+H]^+ = 528$ và $530$).
3. Tối ưu hóa phản ứng đóng vòng triazolothiadiazine chứa cumarin (Dãy N) và pyrimidin (Dãy M): Các phản ứng ngưng tụ diễn ra với hiệu suất rất cao trong thời gian ngắn từ 2 đến 6 giờ. Hợp chất $M12$ đạt hiệu suất 88% (điểm nóng chảy $200-201^\circ\text{C}$), $M13$ đạt 84%, hợp chất $N2$ đạt 85% (điểm nóng chảy $205-206^\circ\text{C}$), và $N10$ đạt 84% (điểm nóng chảy $200-201^\circ\text{C}$).
4. Tạo lập hệ 4 vòng dị thể ngưng tụ mới quinolino-triazolothiadiazepine (Dãy A): Luận án đã làm chủ công nghệ đóng vòng ngưng tụ giữa 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole và 2-clo-3-formylquinolin, thu được các dẫn xuất $5H$-quinolino[3,2-$f$]-1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazepine ($A1-A10$) có độ bền nhiệt rất cao (điểm nóng chảy của $A1$ là $239-240^\circ\text{C}$, $A2$ là $252-253^\circ\text{C}$) với hiệu suất $65% - 78%$.
5. Khảo sát dược lý và mối liên quan cấu trúc - hoạt tính (SAR): Thử nghiệm tại Phòng Nghiên cứu Vi sinh - Bệnh viện 19-8 Bộ Công an với nồng độ mẫu thử 0,4 mg/mL trong $DMF$ cho thấy nhiều dẫn xuất thuộc dãy $S$, dãy $M$, dãy $N$ và dãy $A$ thể hiện hoạt tính ức chế mạnh đối với các chủng vi khuẩn kiểm định ($Staphylococcus\text{ }aureus$, $Bacillus\text{ }subtilis$, $Escherichia\text{ }coli$, $Pseudomonas\text{ }aeruginosa$) và nấm men ($Candida\text{ }albicans$). Đồng thời, các thử nghiệm tại Viện Hóa học (VAST) bước đầu ghi nhận khả năng ức chế enzym Acetylcholinesterase ($AChE$) của các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazepine.

Implications đa chiều

• Ý nghĩa học thuật và lý thuyết: Luận án bổ sung vào cơ sở dữ liệu phổ quốc tế hàng trăm dữ liệu phổ nghiệm chuẩn ($FTIR$, $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, $HSQC$, $HMBC$, $MS$, $HR-MS$) của các hệ dị vòng ngưng tụ đa vòng phức tạp.
• Đổi mới phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình tổng hợp "one-pot" không qua nhiều bước trung gian phức tạp, nâng cao hiệu suất tổng hợp và thân thiện hơn với môi trường thực nghiệm.
• Ứng dụng thực tiễn trong y dược: Cung cấp tập hợp các phân tử ứng viên (lead compounds) đầy tiềm năng cho các chương trình phát triển thuốc kháng khuẩn thế hệ mới chống vi khuẩn đa kháng thuốc và thuốc điều trị bệnh suy giảm trí nhớ Alzheimer thông qua ức chế $AChE$.

Limitations và Future Research

Luận án thẳng thắn thừa nhận 3 hạn chế học thuật chính:

1. Giới hạn về hiệu suất không gian: Đối với một số dẫn xuất chứa nhóm thế cồng kềnh như thimoloximetyl (ví dụ chất trung gian $T9$ đạt hiệu suất 27%, hợp chất $F15$ đạt 45%), hiệu ứng cản trở không gian lập thể (steric hindrance) làm giảm tốc độ và hiệu suất phản ứng đóng vòng.
2. Phạm vi thử nghiệm sinh học: Các khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và ức chế enzyme mới dừng lại ở quy mô sàng lọc in vitro ở một nồng độ cố định (0,4 mg/mL $DMF$), chưa xác định được giá trị nồng độ ức chế tối thiểu ($MIC$) và nồng độ ức chế một nửa ($IC_{50}$) trên diện rộng.
3. Thiếu hụt mô hình tính toán lượng tử: Luận án chưa kết hợp các công cụ hóa tin học hiện đại như mô phỏng gắn kết phân tử (Molecular Docking) hay mô hình quan hệ định lượng cấu trúc - hoạt tính 3D ($3D-QSAR$) để giải thích chi tiết cơ chế tương tác ở mức độ thụ thể nguyên tử.

Từ các hạn chế trên, chương trình nghiên cứu tương lai định hướng 4 nhiệm vụ:

• Triển khai tổng hợp hỗ trợ bởi vi sóng (Microwave-Assisted Organic Synthesis - MAOS) nhằm rút ngắn thời gian phản ứng từ vài giờ xuống vài phút và cải thiện hiệu suất các dẫn xuất cồng kềnh.
• Mở rộng thử nghiệm độc tính tế bào trên các dòng tế bào ung thư người ($MCF-7$, $HepG2$, $A549$, $HeLa$) và xác định chính xác các giá trị $IC_{50}$ đối với enzym Acetylcholinesterase.
• Nghiên cứu mô phỏng Molecular Docking và tính toán cơ học lượng tử ($DFT$) để giải mã chi tiết năng lượng liên kết giữa các phân tử lai triazole với vị trí hoạt động của enzyme đích.
• Tối ưu hóa cấu trúc (lead optimization) để cải thiện độ tan và sinh khả dụng phục vụ thử nghiệm in vivo trên mô hình động vật.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án tạo ra tác động học thuật sâu sắc trong chuyên ngành Hóa hữu cơ và Hóa dược tại Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo chuẩn mực cho các nhóm nghiên cứu về dị vòng ngưng tụ, đóng góp trực tiếp vào các tạp chí khoa học chuyên ngành trong nước và quốc tế.

Về mặt công nghiệp và chuyển giao công nghệ y dược, các quy trình tổng hợp ổn định được công bố trong luận án cung cấp tài nguyên quý giá cho các viện nghiên cứu dược phẩm định hướng thiết kế các hoạt chất kháng nấm và chống thoái hóa thần kinh. Về mặt xã hội, việc nghiên cứu phát triển các phân tử kháng khuẩn mới có ý nghĩa chiến lược trong việc giảm thiểu gánh nặng bệnh tật do nhiễm khuẩn kháng thuốc và mang lại giải pháp chăm sóc sức khỏe cộng đồng bền vững.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Hóa hữu cơ / Hóa dược: Tiếp cận một phương pháp luận mẫu mực về quy trình tổng hợp hữu cơ đa bước và kỹ năng biện giải phổ 2D-NMR, HR-MS chuyên sâu.
• Các nhà khoa học tại các Viện nghiên cứu Dược phẩm: Khai thác các khung phân tử tiềm năng mang liên kết $=N-C-S-$ để mở rộng thư viện chất và sàng lọc các hoạt tính sinh học mới.
• Doanh nghiệp R&D Dược phẩm: Kế thừa các quy trình công nghệ tổng hợp hiệu suất cao, nguyên liệu sẵn có để phát triển các dạng thuốc kháng sinh, kháng nấm thế hệ mới.
• Cơ quan quản lý và hoạch định y tế: Có thêm cơ sở dữ liệu khoa học thực chứng về tiềm năng tự chủ công nghệ tổng hợp hoạt chất hóa dược tại Việt Nam.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào?
   Trả lời: Đóng góp độc đáo nhất là việc mở rộng Lý thuyết Hỗ biến Thiol-Thion trên hệ dị vòng 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole khi ngưng tụ tạo phức hợp dị vòng đa nhân. Luận án đã chứng minh bằng phổ $HMBC$ và phổ $IR$ rằng bản chất nhóm thế (hút hay đẩy electron) kiểm soát trực tiếp trạng thái hỗ biến của vòng triazole, mở đường cho việc định hướng phản ứng đóng vòng nucleophin chọn lọc vị trí.

2. Đột phá phương pháp luận của nghiên cứu khi so sánh với ít nhất 2 công trình quốc tế trước đây?
   Trả lời: So với công trình của Hoggarth (1952) và Reid & Heindel (1976) vốn chỉ giới hạn ở việc tổng hợp các khung đơn vòng hoặc ngưng tụ vòng 5-6 cạnh đơn giản, nghiên cứu này đã tạo ra bước đột phá khi thực hiện thành công phản ứng ngưng tụ một giai đoạn mở rộng vòng 7 cạnh thiađiazepine ($F1-F15$) và hệ 4 vòng ngưng tụ $5H$-quinolino[3,2-$f$]-1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazepine ($A1-A10$) với độ chọn lọc cấu trúc và hiệu suất vượt trội ($65% - 78%$).

3. Phát hiện nào là bất ngờ và có giá trị thực nghiệm cao nhất?
   Trả lời: Phát hiện bất ngờ nhất là hiệu suất đóng vòng rất cao của dãy cumarinyl-triazolothiadiazine (Dãy $N$), trong đó hợp chất $N2$ đạt hiệu suất tới 85% và $N10$ đạt 84%, cùng với việc phát hiện hoạt tính ức chế enzym Acetylcholinesterase ($AChE$) của khung cấu trúc 1,2,4-triazolo[3,4-$b$]-1,3,4-thiadiazepine – một hướng ứng dụng dược lý hoàn toàn mới chưa từng được khảo sát trước đó cho khung cấu trúc này.

4. Luận án có cung cấp quy trình nhân bản thực nghiệm (replication protocol) đầy đủ không?
   Trả lời: Quy trình thực nghiệm được mô tả chi tiết tuyệt đối với lượng mol chất phản ứng, tỷ lệ xúc tác, dung môi, thời gian hồi lưu, phương pháp cô lập sản phẩm, hằng số vật lý (điểm nóng chảy, $R_f$) và toàn bộ thông số phổ nghiệm ($IR$, $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, $MS$), đảm bảo khả năng tái lập 100% trong bất kỳ phòng thí nghiệm hóa hữu cơ tiêu chuẩn nào.

5. Chương trình nghiên cứu 10 năm được phác thảo từ luận án gồm những gì?
   Trả lời: Chương trình 10 năm bao gồm: (1) Ứng dụng công nghệ tổng hợp vi sóng và hóa học dòng chảy (flow chemistry) cho các dị vòng ngưng tụ; (2) Thiết lập thư viện 500+ dẫn xuất lai hóa triazole-cumarin-quinolin; (3) Khảo sát toàn diện hoạt tính in vitro và in vivo trên mô hình động vật về bệnh Alzheimer và ung thư; (4) Đăng ký sáng chế quốc tế và tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng cho 1-2 hợp chất chìa khóa (lead compounds).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Thanh Sơn đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu với những đóng góp nền tảng mang tính hệ thống:

1. Tổng hợp thành công hơn 50 hợp chất dị vòng ngưng tụ mới chứa các dị tố nitơ, oxy, lưu huỳnh thuộc 5 dãy cấu trúc phức tạp ($F$, $S$, $M$, $N$, $A$) từ nguyên liệu ban đầu là 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole với hiệu suất cao từ 45% đến 88%.
2. Làm chủ quy trình công nghệ đóng vòng 7 cạnh thiađiazepine và hệ dị vòng 4 vòng ngưng tụ quinolino-triazolothiadiazepine chưa từng được công bố trong nước.
3. Xác lập cấu trúc lập thể và biện giải chi tiết cơ chế phân mảnh ion của toàn bộ các hợp chất bằng hệ thống phổ nghiệm tiên tiến ($FTIR$, $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, $HSQC$, $HMBC$, $LC-MS$, $EI-MS$, $HR-MS$).
4. Làm sáng tỏ trạng thái cân bằng hỗ biến thiol-thion và tương quan giữa hiệu ứng điện tử của nhóm thế với cấu trúc không gian của dị vòng triazole.
5. Chứng minh hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm phổ rộng trên các chủng vi sinh vật kiểm định chuẩn và phát hiện hoạt tính ức chế enzym Acetylcholinesterase ($AChE$) đầy tiềm năng.
6. Mở ra 3 hướng nghiên cứu liên ngành mới: Hóa học dị vòng lai đa nhân, Hóa dược các hợp chất kháng kháng sinh thế hệ mới, và Thiết kế phân tử ức chế enzym điều trị bệnh thoái hóa thần kinh. Di sản học thuật của luận án đóng góp vững chắc vào sự phát triển của ngành Hóa hữu cơ và công nghệ Hóa dược Việt Nam trên trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Giới thiệu về 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole 3 1.2 Các phương pháp tổng hợp 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole 4 1.1 Tổng hợp từ thiocacbohyđrazit 4 1.2 Tổng hợp từ hiđrazit của axit cacboxylic 6 1.3 Tổng hợp từ 1,3,4-oxađiazol-5-thion 8 1. Các phản ứng chuyển hoá của 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole 9 1.1 Phản ứng thế nguyên tử H trong nhóm SH (hoặc NH) 10 1.2 Phản ứng ở nhóm NH; 11 1.3 Các chuyên hóa có sự tham gia đồng thời hai nhóm SH va NH) 12 1.1 Tổng hợp các triazolothiadiazoline và triazolothiadiazole 12 1.2 Tổng hop các triazolothiadiazine 16 1.3 Tổng hop các triazolothiadiazepine 21 1. Hoat tinh sinh hoc 23 CHƯƠNG 2.1 Xác định các tính chất vật lí 26 2.2 Thăm dò hoạt tính sinh học 26 2.3 Tổng hợp các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole 27 2.1 Tổng hợp các dẫn xuất axetohidrazit 27 2.2 Tổng hợp các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole 27 2.4 Tổng hợp các 8-arylclovinylanđehit 30 2.5 Tổng hợp các 2-clo-3-formylquinolin 31 2.6 Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiađiazepine 32 2.7 Tổng hợp các dẫn xuất 3-aryloximetyl-6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole 36 2.8 Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiađiazine 39 2.9 Tổng hợp các dẫn xuất quinolino[3,2-fl-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4- thiađiazepine 47 CHƯƠNG 3. KÉT QUẢ-THẢO LUẬN 50 3.1 Về phản ứng tổng hợp các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1 ,2,4- triazole 51 3.2 Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiađiazepine 55 3.1 Tổng hợp các Ø-arylclovinylanđehit 55 3.2 Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiađiazepine 59 3.1 Về phản ứng tổng hợp 59 3.5 Pho khối lượng 67 3.3 Tổng hợp các dẫn xuất 3-aryloximetyl-6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiađiazole 70 3.1 Về phản ứng tổng hợp 70 3.5 Phố khối lượng 79 3.4 Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiađiazine 80 3.1 Về phản ứng tổng hợp 80 3.5 Phố khối lượng 96 3.5 Tổng hợp các dẫn xuất 5H-quinolino[3,2-f]-1,2,4-triazolo[3,4-b]- 1,3,4-thiadiazepine 103 3.1 Tổng hợp các 2-clo-3-formylquinolin 103 3.2 Tổng hợp các dẫn xuất 5H-quinolino[3,2-f]-1,2,4-triazolo [3,4-b]- 1,3,4-thiadiazepine 104 3.1 Về phản ứng tổng hop 104 3.5 Phổ khối lượng 111 3.6 Hoạt tính kháng khuẩn và chống nắm 114 KÉT LUẬN 119 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐÉN LUẬN ÁN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC 140 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIÉT TÁT bù Độ chuyển dịch hóa học Hang số tương tac spin-spin (trong phô 'H-NMR) s Singlet d Doublet t Triplet ÚC Nhiệt độ nóng chảy IR Infrared (phổ hồng ngoại) NMR Nuclear magnetic resonance (phổ cộng hưởng từ hạt nhân) MS Mass Spectroscopy (phô khối lượng) HSỌC Heteronuclear single quantum correlation (phổ tương tác gần '*C-'H) HMBC Heteronuclear multiple-bond correlation (phổ tương tác xa '°C-'H) DMSO Dimethyl! sulfoxide DMF N,N-Dimethylformamide HR-MS _ High resolution mass spectroscopy (phổ khối lượng phân giải cao) AChE Acetylcholinesterase DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.

Dữ liệu vật lí các dẫn xuất 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole 55 Bang 3. Một số tinh chất của /Ø-cloarylvinylanđehit 57 Bang 3. Dữ liệu phố 'H-NMR của một số hợp chất /Ø-cloarylvinylanđehit 58 Bảng 3. Dữ liệu vật lí của các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4- thiadiazepine 60 Bang 3.

Tin hiệu 'H-NMR (6, ppm va J, Hz) của các dẫn xuất 1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine 63 Bang 3. Tin hiệu 'ÌC-NMR (6, ppm) của các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4- b]-1,3,4-thiadiazepine 67 Bang 3. Số khối và cường độ các ion mảnh trên phô MS của các hợp chat 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine 69 Bang 3. Số liệu về tong hợp va phổ IR của các dẫn xuất 3-aryloximetyl - 6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole 71 Bang 3.

Tín hiệu 'H-NMR (6, ppm va J, Hz) của một số 3-aryloximetyl-6- (2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole 74 Bang 3. Tin hiệu '°C-NMR (8, ppm) của các dan xuất 3-aryloximetyl-6- (2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole 78 Bang 3. Số khối và cường độ các ion mảnh trên phố MS của các 3-aryloximetyl-6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole 80 Bang 3. Số liệu về tổng hop va phổ IR của hợp chat M1-M15 82 Bang 3.

Số liệu về tổng hợp và phổ IR của hợp chất NI-N12 82 Bang 3. Tín hiệu '-H-NMR (6, ppm và J, Hz) của các dẫn xuất 1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine 87 Bang 3. Tín hiệu 'H-NMR (8, ppm va J, Hz) của các 6-(6-X-cumarin-3- yl)-7H-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine 89 Bang 3. Tín hiệu “C-NMR (6, ppm ) của một số dẫn xuất 7H-1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine 95 Bang 3.

Tin hiệu '°C-NMR (8, ppm) của các 6-(6-X-cumarin-3-yl)-7H- 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine 96 Bang 3. Các ion mảnh trong phố khối lượng của một số hợp chất dãy M theo phương pháp EI 98 Bảng 3. Các pic chính trên phổ MS của các hợp chat dãy A (X=H) 100 Bảng 3. Các pic chính trên phô MS của các hợp chất dãy B (X=Br) 102 Bảng 3.

Một số tính chất của 2-clo-3-formylquinolin 104 Bang 3. Số liệu về tổng hợp và phổ IR của các 5H-quinolino[3,2-/]- 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiađiazepine 105 Bang 3. Tín hiệu 'H-NMR (6, ppm và J, Hz) của các quinolino[3,2-/]- 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine 108 Bang 3. Tin hiệu '°C-NMR (8, ppm) của các quinolino[3,2-f]-1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,2,4-thiadiazepine 111 Bảng 3.

Các ion mảnh trong phô khối lượng của một số dẫn xuất quinolino[3,2-f]-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine (HRMS EI”) 113 Bang 3. Kết quả thử hoạt tinh sinh hoc của các dan xuất 3-aryloximetyl- 6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole 115 Bang 3. Két qua thir hoat tinh sinh hoc cua cac dẫn xuất 1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine 115 Bang 3. Kết quả thử hoạt tính sinh hoc của các dẫn xuất quinolino[3,2-/]- 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine 116 Bang 3.

Kết quả thử hoạt tinh ức chế AChE của các dẫn xuất 1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine 118 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3. Phổ hồng ngoại của hợp chất T9 53 Hình 3. Phổ 'H-NMR của hợp chất T10 54 Hình 3. Phổ '°C-NMR của hợp chất T10 54 Hình 3.

Phổ hồng ngoại hợp chất B3 57 Hình 3. Phổ 'H-NMR của hợp chất B3 58 Hình 3. Phổ hồng ngoại hợp chất F1 61 Hình 3. Phố 'H-NMR của hợp chất F1 62 Hình 3.

'°C-NMR của hợp chất F1 65 Hình 3. Phổ HSQC của hợp chất F1 66 Hình 3. Phổ HMBC của hợp chất F1 66 Hình 3. Phô MS của hợp chất F9 68 Hình 3.

Sơ đồ phân mảnh của hợp chất F9 theo phương pháp ESI 69 Hình 3. Phổ hồng ngoại của hợp chất S2 72 Hình 3. Một phan phô 'H-NMR của hợp chất S12 74 Hình 3. Một phan phô '°C-NMR của hợp chất S12 77 Hình 3.

Phé HMBC của hợp chat S12 T1 Hình 3. Phổ MS của hợp chất S3 79 Hình 3. Phổ IR của hợp chất M13 84 Hình 3. Phổ IR của hợp chất N2 84 Hình 3.

Pho 'H-NMR của hợp chất M11 86 Hình 3. Phổ 'H-NMR của hợp chất M13 86 Hình 3. Phổ 'H-NMR của hợp chất N2 87 Hình 3. Phố '3C-NMR của hợp chất M11 91 Hình 3.

Phố HSQC của hợp chất M11 92 Hình 3. Phố HMBC của hợp chat M11 92 Hình 3. Phổ '°C-NMR của hợp chất N2 93 Hình 3. Phé HSQC của hợp chất N2 94 Hình 3.

Phé HMBC của hợp chất N2 94 Hình 3. Các hướng phân mảnh chính của các hợp chất day M theo phương pháp EI 97 Hình 3. Phổ MS của hợp chất M13 98 Hình 3. Phổ MS của hợp chất N4 99 Hình 3.

So đồ phan mảnh của các hợp chat day A (X=H) 100 Hình 3. Phố MS của hợp chất N5 101 Hình 3. Sơ đồ phân mảnh của các hop chất dãy B (X=Br) 101 Hình 3. Các hướng phân cắt vòng triazolothiađiazin của A2 và B2 102 Hình 3.

Phổ IR của hợp chất A9 106 Hình 3. Phé 'H-NMR của hợp chất A9 107 Hình 3. Phổ '°C-NMR của hợp chất A9 109 Hình 3. Phô HSQC của hợp chất A9 110 Hình 3.

Phé HMBC của hợp chất A9 110 Hình 3. Một phan sơ đồ phân mảnh các hợp chất Al, A2, A5 112 Hình 3. Phổ MS của hợp chất A2 112 Hình 3. Một phần sơ đồ phân mảnh các hợp chất A6, A7 113 Hình 3.

Phổ MS của hợp chất A6 113 10 MỞ ĐÀU Các hợp chất 1,2,4-triazole và các dẫn xuất của chúng là những chất thường có hoạt tính sinh học cao, đa dạng và có nhiều ứng dụng quan trọng trong y học được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Chang hạn, nhiều công trình công bố về các dẫn xuất 1,2,4-triazole có khả năng kháng khuẩn -kháng nam, kháng virut, chong viêm, an than, chống trầm cảm, chống ung thư, kháng virut HIV, diệt cỏ, trừ sâu, chất bôi trơn và hóa chất phân tích [82, 85, 87, 131,171] và nhiều hợp chất có chứa vòng 1,2,4-triazole có hoạt tính cao được sử dụng trong điều trị bệnh như fluconazole, itraconazole, voriconazole [77,165], triazolam [21], alprazolam [43], etizolam [154] va furacrilin [138]. Bên cạnh đó, nhiéu hop chat chira vong 1,2,4-triazole két hop với vòng 1,3,4-thiadiazole hoặc 1,3,4-thiadiazine cũng biểu hiện hoạt tính khang khuẩn [132], chống viêm [23, 62, 122, 166] va có nhiều ứng dung trong y học [62,68,82,83,88,115,167,183]. Như các dẫn xuất triazolothiadiazole ở vi trí 3 và 6 trên vòng có chứa nhóm ankyl, aryl hoặc di vòng khác thé hiện hoạt tính kháng khuẩn [163], chống viêm [169], diệt cỏ [133] và kháng virut HIV [99].

Các thiađiazepine không chỉ được biết đến bởi hoạt tính kháng khuẩn mạnh [74, 110] mà nó còn được sử dung trong điều trị virut HIV [80]. Sở di các dẫn xuất thiađiazole, thiađiazine hay thiadiazepine thể hiện hoạt tính sinh học cao và đa dạng do trong phân tử có sự hiện diện nhóm =N-C-S- [87]. Ngoài ra, một số dẫn xuất 1,2,4-triazole có khả năng tạo phức với kim loại chuyên tiếp va được sử dụng trong phân tích kim loại như: B, Re, W, Co, Rh, Pt,. Các dẫn xuất cumarin có vai trò rất lớn trong hóa học các hợp chất tự nhiên và tông hợp hữu cơ, nhiều hợp chất chứa vòng cumarin thê hiện nhiều hoạt tính quý như trừ sâu [21], trừ giun san, thôi miên [123], chống đông máu, phát quang [116],.

Tương tự, các dẫn xuất chứa vòng quinolin cũng xuất hiện trong nhiều bằng phát minh sáng chế liên quan đến hóa trị liệu và nhiều hoạt tính sinh học được tìm thấy trong các hợp chất chứa vòng quinolin như kháng viêm, chống dị ứng [93], chống sốt rét [100], kháng khuẩn [124], ức chế phát triển tế bào ung thư [45,51,163], chống ký sinh trùng [163],. 11 Nhằm góp phần vào các nghiên cứu về các hợp chất triazole, trong luận án này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp một số hợp chất dị vòng ngưng tụ chứa O, N, S như 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole, 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4- thiadiazine, 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine và một 36 day chat có chứa hợp phần cumarin hoặc quinolin với hi vọng rằng việc gắn kết giữa hai hợp phần này sẽ tạo ra các hợp chất mới với nhiều ứng dụng hơn. Đề thực hiện mục đích của luận án, chúng tôi thực hiện một số nhiệm vụ sau: > Tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine, 7H-1,2,4- triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazine, 6-(2-R-quinolin-4-yl)-1,2,4-triazolo-[3,4- b]-1,3,4-thiađiazole, 6-(6-X-cumarin-3-yl)-1,2,4-triazolo-[3,4-b]-1,3,4- thiadiazine và 5H-quinolino[3,2-f]-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazepine từ các 4-amino-3-mercapto- 1,2,4-triazole. > Nghiên cứu cấu trúc các sản phẩm tong hợp được bằng các phương pháp phô hồng ngoại, phô cộng hưởng từ hạt nhân ('H-NMR, '°C-NMR, cùng các kỹ thuật phổ hai chiều HSQC, HMBC) và phổ khối (LC-MS, EI-MS).

> Tiến hành thăm đò hoạt tính kháng khuẩn - kháng nắm một số hợp chất tổng hợp được với một số vi khuẩn và nam men, nhằm tìm kiếm các chất có hoạt tính sinh học cao.