Nghiên Cứu Tổng Hợp và Hoạt Tính Kháng Khuẩn của Các Hợp Chất Thiadiazole và Thiazolidin

Khóa luận trình bày nghiên cứu hóa học tổng hợp và cấu trúc của hợp chất 5 arylidene 2 imino 3 5 methyl 1 3 4 thiadiazol 2 yl 1 3 thiazolidin 4 one.

• Tác giả: Nguyễn Trần Thanh Trúc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Công
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp và Hoạt Tính Kháng Khuẩn của Các Hợp Chất Thiadiazole và Thiazolidin
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về 1,3,4-thiadiazole
• 1.2. Các phương pháp tổng hợp và chuyên hóa dị vòng 1,3,4-thiadiazole và các dẫn xuất của nó
• 1.3. Giới thiệu về thiazolidin-4-one
• 1.4. Giới thiệu về 2-imino-1,3-thiazolidin-4-one
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC
• 2.1. Tổng hợp 2-amino-5-methyl-1,3,4-thiadiazole
• 2.2. Tổng hợp 2-chloro-N-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide
• 2.3. Tổng hợp 2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one
• 2.4. Tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidene-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phổ cộng hưởng từ proton ('H-NMR) của các hợp chất tổng hợp
• 3.2. Phổ hồng ngoại (IR) và phổ khối lượng (HR-MS)
• 3.3. Tham dò hoạt tính kháng khuẩn
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên cứu hợp chất thiadiazole và thiazolidin

Nghiên cứu về các hợp chất thiadiazole và thiazolidin đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực hóa học hữu cơ. Những hợp chất này không chỉ có cấu trúc độc đáo mà còn mang lại nhiều ứng dụng trong y dược. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng chúng có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ, mở ra nhiều triển vọng trong việc phát triển thuốc kháng sinh mới. Việc tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính của các hợp chất này là cần thiết để khai thác tiềm năng của chúng trong điều trị bệnh.

1.1. Giới thiệu về hợp chất thiadiazole

Hợp chất thiadiazole là một loại dị vòng có cấu trúc đặc biệt với hai nguyên tử nitơ và một nguyên tử lưu huỳnh. Chúng có ba đồng phân chính, trong đó 1,3,4-thiadiazole được nghiên cứu nhiều nhất do tính ứng dụng cao trong y dược. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng thiadiazole có khả năng kháng vi sinh vật mạnh mẽ, đặc biệt là trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng.

1.2. Giới thiệu về hợp chất thiazolidin

Hợp chất thiazolidin là một lớp hợp chất hữu cơ có cấu trúc vòng năm, chứa hai nguyên tử nitơ và một nguyên tử lưu huỳnh. Các dẫn xuất của thiazolidin đã được chứng minh có hoạt tính sinh học đáng kể, bao gồm khả năng kháng khuẩn và kháng nấm. Nghiên cứu về thiazolidin không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc của chúng mà còn mở ra hướng đi mới trong phát triển thuốc.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hợp chất kháng khuẩn

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc nghiên cứu và phát triển các hợp chất thiadiazole và thiazolidin vẫn gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự kháng thuốc của vi khuẩn, điều này đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tìm ra những hợp chất mới có hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn. Ngoài ra, việc tổng hợp các hợp chất này cũng gặp khó khăn trong việc kiểm soát chất lượng và hiệu quả của sản phẩm cuối cùng.

2.1. Khó khăn trong tổng hợp hợp chất

Quá trình tổng hợp các hợp chất thiadiazole và thiazolidin thường phức tạp và yêu cầu các điều kiện phản ứng nghiêm ngặt. Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp để đạt được sản phẩm với độ tinh khiết cao là một thách thức lớn. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các điều kiện phản ứng không phù hợp có thể dẫn đến sản phẩm không đạt yêu cầu.

2.2. Tình trạng kháng thuốc của vi khuẩn

Sự gia tăng tình trạng kháng thuốc của vi khuẩn là một vấn đề nghiêm trọng trong y tế hiện đại. Nhiều loại vi khuẩn đã phát triển khả năng kháng lại các loại kháng sinh hiện có, điều này làm giảm hiệu quả điều trị. Do đó, việc phát triển các hợp chất mới có hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ là rất cần thiết.

III. Phương pháp tổng hợp hợp chất thiadiazole và thiazolidin

Các phương pháp tổng hợp hợp chất thiadiazole và thiazolidin đã được nghiên cứu và phát triển qua nhiều năm. Những phương pháp này không chỉ giúp tạo ra các hợp chất mới mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại trong tổng hợp hóa học đã mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu và phát triển các hợp chất này.

3.1. Phương pháp tổng hợp thiadiazole

Tổng hợp thiadiazole thường được thực hiện thông qua phản ứng giữa các dẫn xuất của thiosemicarbazide với các tác nhân hóa học khác. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các điều kiện phản ứng tối ưu có thể tăng cường hiệu suất tổng hợp và giảm thiểu sản phẩm phụ không mong muốn.

3.2. Phương pháp tổng hợp thiazolidin

Quá trình tổng hợp thiazolidin thường liên quan đến việc ngưng tụ các hợp chất chứa nhóm amino với các aldehyde. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các điều kiện phản ứng có thể ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và hoạt tính của sản phẩm cuối cùng.

IV. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất thiadiazole và thiazolidin có hoạt tính kháng khuẩn đáng kể đối với nhiều chủng vi khuẩn khác nhau. Các thử nghiệm cho thấy rằng một số dẫn xuất của thiazolidin có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn như Staphylococcus aureus và Escherichia coli. Kết quả này mở ra triển vọng cho việc phát triển các loại thuốc kháng sinh mới.

4.1. Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn

Các hợp chất được tổng hợp đã được thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn trên nhiều chủng vi khuẩn khác nhau. Kết quả cho thấy rằng một số hợp chất có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn ở nồng độ thấp, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong y dược.

4.2. So sánh hoạt tính kháng khuẩn

So sánh hoạt tính kháng khuẩn giữa các hợp chất cho thấy rằng các dẫn xuất có nhóm thế điện tử mạnh thường có hoạt tính cao hơn. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh cấu trúc hóa học có thể cải thiện đáng kể hiệu quả kháng khuẩn của các hợp chất.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về các hợp chất thiadiazole và thiazolidin đã mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển thuốc kháng sinh. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng tiềm năng ứng dụng của các hợp chất này trong y dược là rất lớn. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các hợp chất mới sẽ giúp giải quyết vấn đề kháng thuốc và cải thiện hiệu quả điều trị.

5.1. Tương lai của nghiên cứu hợp chất kháng khuẩn

Tương lai của nghiên cứu hợp chất kháng khuẩn sẽ tập trung vào việc phát triển các hợp chất mới có hoạt tính cao hơn và ít tác dụng phụ hơn. Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong tổng hợp và thử nghiệm sẽ giúp tăng cường hiệu quả nghiên cứu.

5.2. Ứng dụng trong y dược

Các hợp chất thiadiazole và thiazolidin có tiềm năng lớn trong việc phát triển thuốc kháng sinh mới. Việc nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc và hoạt tính của chúng sẽ giúp tạo ra các sản phẩm hiệu quả hơn trong điều trị bệnh.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ hiện đại, nghiên cứu tổng hợp các hợp chất dị vòng đóng vai trò trung tâm nhằm tìm kiếm các cấu trúc mới có hoạt tính sinh học ứng dụng trong y dược và nông nghiệp. Các hợp chất dị vòng chứa nitơ và lưu huỳnh như 1,3,4-thiadiazole và 1,3-thiazolidin-4-one nhận được sự quan tâm nghiên cứu đặc biệt do phổ hoạt tính dược lý phong phú, bao gồm kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, chống lao phổi, chống co giật, giảm đau, kháng viêm, chống lo âu, chống trầm cảm và tiềm năng chống ung thư.

Đối với dị vòng 1,3-thiazolidin-4-one, các công bố khoa học chỉ ra rằng sự hiện diện và bản chất hóa học của nhóm thế tại vị trí số 5 trên vòng ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính sinh học. Việc kết hợp đồng thời hai khung dị vòng 1,3,4-thiadiazole và 1,3-thiazolidin-4-one trong cùng một cấu trúc phân tử, sau đó ngưng tụ với các nhóm arylidene mang các nhóm thế khác nhau tại vị trí C-5, được tác giả xác định là hướng tiếp cận nhằm cải thiện hoạt tính kháng khuẩn của phân tử mục tiêu. Đề tài khóa luận tốt nghiệp được thực hiện với tên: "Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc của một số hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one".

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của khóa luận được phân định cụ thể thành 4 nội dung:

1. Tổng hợp và chuyển hóa hợp chất ban đầu 2-amino-5-methyl-1,3,4-thiadiazole thành dẫn xuất chứa dị vòng thiazolidine, sau đó thực hiện phản ứng ngưng tụ với các aldehyde thơm để tạo thành dãy hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one.
2. Khảo sát tính chất vật lý của các chất tổng hợp được, bao gồm trạng thái tồn tại, màu sắc, dung môi kết tinh và nhiệt độ nóng chảy.
3. Xác định và chứng minh cấu trúc phân tử của 2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one cùng các dẫn xuất tổng hợp được thông qua phối hợp các phương pháp phổ nghiệm: phổ hồng ngoại (FT-IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ($^1\text{H-NMR}$) và phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS).
4. Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn in vitro của các hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one tổng hợp được trên các chủng vi khuẩn Gram dương và Gram âm chuẩn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Dãy 7 hợp chất hữu cơ dị vòng, bao gồm chất nền trung gian và các dẫn xuất ngưng tụ: 2-amino-5-methyl-1,3,4-thiadiazole (kí hiệu là 1), 2-chloro-$N$-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide (kí hiệu là 2), 2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one (kí hiệu là 3) và 4 dẫn xuất 5-arylidene tương ứng với các nhóm thế ở vị trí para trên vòng benzene: $-\text{OCH}_3$ (4a), $-\text{Cl}$ (4b), $-\text{Br}$ (4c), $-\text{NO}_2$ (4d).
• Phạm vi không gian: Thực nghiệm tổng hợp hóa học và đo phổ FT-IR, nhiệt độ nóng chảy được tiến hành tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh; thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn thực hiện tại Phòng thí nghiệm Vi sinh, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh; đo phổ $^1\text{H-NMR}$ tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Hà Nội); đo phổ HR-MS tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
• Phạm vi thời gian: Đề tài hoàn thành và bảo vệ vào tháng 5 năm 2014.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết hóa học hữu cơ về phản ứng của các hợp chất dị vòng và cơ chế phản ứng ở mức độ phân tử, cụ thể:

• Lý thuyết cơ chế phản ứng: Phản ứng đóng vòng tạo dị vòng 1,3,4-thiadiazole từ dẫn xuất thiosemicarbazide và acid carboxylic theo cơ chế thế nucleophile vào nhóm carbonyl kèm tách nước; phản ứng acyl hóa nhóm amino bằng dẫn xuất chloroacetyl chloride theo cơ chế cộng - tách nucleophile; phản ứng tạo vòng 1,3-thiazolidin-4-one qua hai giai đoạn gồm thế nucleophile lưỡng phân tử ($\text{S}_\text{N}2$) giữa nguyên tử clo với tác nhân ion thiocyanate ($\text{SCN}^-$) và đóng vòng nội phân tử kèm chuyển vị proton; phản ứng ngưng tụ croton hóa giữa hợp phần methylene hoạt động tại vị trí C-5 của vòng thiazolidinone với aldehyde thơm dưới xúc tác acid - base.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai đồng bộ:

• Phương pháp tổng hợp hữu cơ: Sử dụng kỹ thuật đun hồi lưu nhiệt độ kiểm soát trong các hệ dung môi hữu cơ chọn lọc (acid sulfuric đặc, chloroform, acetone khan, acid acetic băng) kết hợp các tác nhân phản ứng; phương pháp tách cô lập sản phẩm bằng kết tủa phân đoạn và tinh chế bằng kết tinh lại trong ethanol hoặc hệ dung môi thích hợp.
• Phương pháp xác định tính chất vật lý và phổ nghiệm cấu trúc:
  • Đo nhiệt độ nóng chảy bằng phương pháp mao quản trên thiết bị Gallenkamp.
  • Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) ghi trên máy FTIR-8400S SHIMADZU theo kỹ thuật ép viên nén KBr.
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ($^1\text{H-NMR}$) đo trên máy Bruker Avance tần số 500 MHz, dung môi hòa tan DMSO-$d_6$, sử dụng chất chuẩn nội tetramethylsilane (TMS).
  • Phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS) sử dụng nguồn ion hóa phun mù điện tử đo trên thiết bị Bruker micrOTOF-Q 10187.
• Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng khuẩn: Áp dụng phương pháp khuếch tán giếng thạch của Egorov trên môi trường dinh dưỡng thạch thịt pepton (MPA) gồm: 5 g cao thịt, 5 g pepton, 5 g natri clorua khan, 20 g agar, hòa tan trong 1000 ml nước cất vô trùng. Đánh giá tác động ức chế của các chất tổng hợp ở hai nồng độ khảo sát (0,3% và 0,5%) đối với 4 chủng vi khuẩn thực nghiệm: Bacillus subtilis (+), Staphylococcus aureus (+), Escherichia coli (-), Pseudomonas aeruginosa (-), thông qua đo kích thước hiệu số đường kính vòng vô khuẩn ($D - d$, mm).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học liên quan đến cấu trúc, tính chất hóa học và hoạt tính sinh học của hai hệ dị vòng nền tảng:

• Dị vòng 1,3,4-thiadiazole: Là dị vòng 5 cạnh chứa 2 dị tố nitơ và 1 dị tố lưu huỳnh. So với hai đồng phân 1,2,4-thiadiazole và 1,2,3-thiadiazole, hệ vòng 1,3,4-thiadiazole được khảo sát tổng hợp nhiều nhất nhờ các ứng dụng dược lý phong phú. Vòng 1,3,4-thiadiazole hầu như không tham gia phản ứng thế electrophile nhưng rất nhạy cảm với tác nhân nucleophile mạnh (có thể dẫn đến phản ứng phân hủy hoặc chuyển vị tạo triazolinthione). Tác giả tổng kết các con đường tổng hợp dị vòng này từ thiosemicarbazide, dẫn xuất hydrazide hoặc bithiourea.
• Dị vòng thiazolidin-4-one và 2-imino-1,3-thiazolidin-4-one: Khung dị vòng no chứa nitơ và lưu huỳnh ở vị trí 1, 3 gắn nhóm carbonyl tại vị trí 4. Các nghiên cứu tiền nhiệm xác nhận các dẫn xuất thiazolidin-4-one thể hiện khả năng chống co giật phụ thuộc liều lượng (30, 100, 300 mg/kg thể trọng), độc tính thần kinh và kháng nấm rõ rệt (ức chế 30–55% trên Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Candida albicans ở nồng độ 50 và 100 ppm). Dẫn xuất 2-imino-1,3-thiazolidin-4-one ($M = 116\text{ g/mol}$) có hợp phần methylene linh động tại C-5, dễ tham gia phản ứng ngưng tụ với aldehyde thơm tạo các dẫn xuất 5-arylidene làm tăng mạnh hoạt tính sinh học, đặc biệt khi gắn các nhóm thế hút electron (như halogen, nitro) tại nhân thơm.

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm, hóa chất sử dụng và thiết bị phân tích:

• Tổng hợp 2-amino-5-methyl-1,3,4-thiadiazole (1): Phản ứng giữa 18 g thiosemicarbazide với 34,8 ml acid acetic ($d = 1,05\text{ g/ml}$, 0,6 mol) khi có mặt 30 ml $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, đun hồi lưu 2 giờ. Sau phản ứng, hỗn hợp được đổ vào 120 ml nước đá, kiềm hóa bằng dung dịch $\text{NH}_4\text{OH}$ 25%, lọc kết tủa và kết tinh lại trong ethanol.
• Tổng hợp 2-chloro-$N$-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide (2): Hòa tan 2,3 g chất 1 (0,02 mol) và 1,38 g $\text{K}_2\text{CO}_3$ trong khoảng 40 ml chloroform. Thêm từ từ dung dịch chứa 2,48 g chloroacetyl chloride trong 8 ml chloroform ở điều kiện ngâm bình cầu trong nước đá. Đun hồi lưu hỗn hợp trong 30 phút, lọc thu kết tủa trắng và kết tinh lại trong hệ ethanol : nước.
• Tổng hợp 2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one (3): Đun hồi lưu cách thủy trong 6 giờ hỗn hợp gồm 1,915 g chất 2 (0,01 mol) và 1,52 g $\text{NH}_4\text{SCN}$ (0,02 mol) trong 50 ml acetone khan. Tinh chế chất rắn tách ra bằng kết tinh lại trong ethanol.
• Tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidene (4a–d): Đun hồi lưu trong 5 giờ hỗn hợp gồm 2,5 mmol chất 3 (0,535 g), 2,5 mmol aldehyde thơm tương ứng (0,340–0,4625 g) và 3,0 mmol natri acetate (0,246 g) trong 30 ml acid acetic băng. Đổ hỗn hợp vào 30 ml nước đá, lọc lấy chất rắn và kết tinh lại trong dung môi thích hợp.
• Kỹ thuật xác định cấu trúc và thử nghiệm vi sinh: Ghi nhận chi tiết thông số thiết bị đo nhiệt độ nóng chảy Gallenkamp, máy đo phổ FTIR-8400S, Bruker Avance 500 MHz, Bruker micrOTOF-Q và quy trình cấy trải, đục lỗ thạch đo đường kính vòng vô khuẩn theo tiêu chuẩn Egorov.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm, cơ chế hóa học, biện luận phổ nghiệm và dữ liệu vi sinh:

• Hợp chất 1: Thu được 19,98 g bột màu trắng ngà, hiệu suất đạt 87,85%, nhiệt độ nóng chảy $222,2^\circ\text{C}$ (phù hợp với tài liệu tham khảo là $223^\circ\text{C}$). Phổ FT-IR xuất hiện đám hấp thụ tù của liên kết $\text{N-H}$ tại $3289\text{ cm}^{-1}$ và $3096\text{ cm}^{-1}$, dao động hóa trị $\text{C=N}$ ở $1641\text{ cm}^{-1}$, $\text{C}_{sp^3}\text{-H}$ ở $2810\text{ cm}^{-1}$. Phổ $^1\text{H-NMR}$ xuất hiện 2 mũi singlet với tỷ lệ tích phân $3 : 2$, gồm proton nhóm $-\text{CH}_3$ tại $\delta = 2,50\text{ ppm}$ và proton nhóm $-\text{NH}_2$ tại $\delta = 6,96\text{ ppm}$.
• Hợp chất 2: Thu được 2,58 g bột màu trắng, hiệu suất đạt 67,36%, nhiệt độ nóng chảy $229,5^\circ\text{C}$. Phổ FT-IR có pic hấp thụ mạnh của nhóm carbonyl amide $\text{C=O}$ tại $1697\text{ cm}^{-1}$ (dấu hiệu phân biệt với 1), liên kết $\text{C=N}$ ở $1578\text{ cm}^{-1}$, $\text{N-H}$ ở $3179\text{ cm}^{-1}$, $\text{C}_{sp^3}\text{-H}$ ở $2945\text{ cm}^{-1}$. Phổ $^1\text{H-NMR}$ ghi nhận 3 mũi singlet với tỷ lệ tích phân $3 : 2 : 1$ gồm nhóm methyl ($\delta = 2,53\text{ ppm}$), nhóm $-\text{CH}_2\text{Cl}$ dịch chuyển về trường yếu ($\delta = 4,42\text{ ppm}$) do ảnh hưởng giảm chắn của nguyên tử clo và nhóm carbonyl, cùng proton $-\text{NH}-$ amide tại $\delta = 12,73\text{ ppm}$.
• Hợp chất 3: Thu được 1,36 g bột màu vàng, hiệu suất 63,55%, nhiệt độ nóng chảy $236^\circ\text{C}$. Phản ứng khép vòng diễn ra qua sự thế $\text{S}_\text{N}2$ của $\text{SCN}^-$ vào nhóm $-\text{CH}_2\text{Cl}$, tiếp theo là sự tấn công nucleophile nội phân tử của nguyên tử nitơ amide vào carbon thiocyanate kèm chuyển vị proton. Phổ FT-IR ghi nhận sự dịch chuyển tần số dao động hóa trị của nhóm $\text{C=O}$ từ $1697\text{ cm}^{-1}$ (ở hợp chất 2) lên $1734\text{ cm}^{-1}$ (ở hợp chất 3), minh chứng đặc trưng cho nhóm carbonyl trong vòng nhỏ 5 cạnh; liên kết $\text{C=N}$ ở $1560\text{ cm}^{-1}$. Phổ $^1\text{H-NMR}$ chỉ ra 3 tín hiệu singlet: $\delta = 2,63\text{ ppm}$ ($3\text{H}, -\text{CH}_3$), $\delta = 4,07\text{ ppm}$ ($2\text{H}, -\text{CH}_2-$ của dị vòng thiazolidine) và $\delta = 12,23\text{ ppm}$ ($1\text{H}$, nhóm imine $=\text{NH}$). Phổ HR-MS cho pic ion phân tử $[\text{M}+\text{H}]^+$ tại $m/z = 215,0073$ (phù hợp với giá trị tính toán lý thuyết cho $\text{C}_6\text{H}_7\text{N}_4\text{OS}_2$ là $215,0056$) và pic đồng vị $[\text{M}+\text{H}+1]^+$ tại $m/z = 216,0054$ (chiếm $\sim 9,0%$).
• Dãy hợp chất 5-arylidene (4a–d): Phản ứng ngưng tụ croton hóa giữa hợp chất 3 với các aldehyde thơm xảy ra nhờ xúc tác acid băng và natri acetate enol hóa nhóm methylene và proton hóa aldehyde.
  • Phổ FT-IR: Cả 4 chất đều xuất hiện pic $\text{N-H}$ ở vùng $> 3300\text{ cm}^{-1}$, liên kết $\text{C=O}$ trong khoảng $1709–1714\text{ cm}^{-1}$, $\text{C}{sp^3}\text{-H}$ ở $2918–2924\text{ cm}^{-1}$ và $\text{C}\text{Ar}\text{-H}$ ở $3030–3100\text{ cm}^{-1}$.
  • Phổ $^1\text{H-NMR}: Điểm mấu chốt chứng minh phản ứng ngưng tụ thành công là sự biến mất hoàn toàn của pic singlet $2\text{H}$ tại $4,07\text{ ppm}$ thuộc nhóm $-\text{CH}_2-$ của vòng thiazolidine, thay vào đó là sự xuất hiện của tín hiệu proton methine ($=\text{CH}-$) tại vùng $\delta = 7,74–7,88\text{ ppm}$ cùng các tín hiệu proton nhân thơm tương ứng. Nhóm methyl dị vòng thiadiazole xuất hiện ở $\delta = 2,67–2,68\text{ ppm}$ và proton nhóm imine $=\text{NH}$ dịch chuyển về vùng trường rất yếu $\delta = 12,80–13,10\text{ ppm}$.
  • Phổ HR-MS của chất 4b: Xác nhận pic ion $[\text{M}+\text{H}]^+$ tại $m/z = 336,9954$ (lý thuyết cho $\text{C}{13}\text{H}{10}\text{ClN}_4\text{OS}_2$ là $336,9979$) cùng pic đồng vị $[\text{M}+\text{H}+2]^+$ đặc trưng của hợp chất chứa 1 nguyên tử clo tại $m/z = 338,9935$ (cường độ $\sim 38,0%$).
• Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn: Các hợp chất 4a–d được khảo sát đường kính vòng vô khuẩn theo phương pháp đục lỗ thạch. Kết quả cho thấy mức độ ức chế phụ thuộc rõ rệt vào nồng độ và bản chất nhóm thế.

Chương 4: Kết luận và đề xuất

Tác giả đúc kết 3 kết quả chính: tổng hợp thành công 7 hợp chất hữu cơ dị vòng (trong đó có 4 dẫn xuất 4a–d chưa tìm thấy công bố trong các tài liệu tham khảo của đề tài); xác định đầy đủ tính chất vật lý và cấu trúc phân tử phù hợp lý thuyết bằng bộ ba phổ nghiệm (FT-IR, $^1\text{H-NMR}$, HR-MS); chứng minh khả năng kháng khuẩn của các chất tổng hợp đối với cả vi khuẩn Gram (+) và Gram (-). Đồng thời, đề xuất các định hướng mở rộng ngưng tụ với các aldehyde thơm khác, thử nghiệm hoạt tính kháng nấm và tối ưu hóa hiệu suất quy trình tổng hợp.

---

Kết quả và đóng góp

1. Số liệu thực nghiệm tổng hợp và phân tích lý - hóa

Quá trình thực nghiệm đã tổng hợp, tinh chế và xác lập đầy đủ số liệu vật lý, phổ nghiệm cho 7 hợp chất dị vòng.

Hợp chất	Tên gọi hóa học	Màu sắc, trạng thái	Nhiệt độ nóng chảy ($^\circ\text{C}$)	Hiệu suất tổng hợp (%)	Dữ liệu phổ nghiệm tiêu biểu
1	2-Amino-5-methyl-1,3,4-thiadiazole	Bột màu trắng ngà	222,2	87,85	IR: 3289, 3096 ($\text{NH}_2$), 1641 ($\text{C=N}$); $^1\text{H-NMR}$: $\delta$ 2,50 ($3\text{H}$), 6,96 ($2\text{H}$)
2	2-Chloro-$N$-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide	Bột màu trắng	229,5	67,36	IR: 1697 ($\text{C=O}$ amide); $^1\text{H-NMR}$: $\delta$ 2,53 ($3\text{H}$), 4,42 ($2\text{H}$), 12,73 ($1\text{H}$)
3	2-Imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one	Bột màu vàng	236,0	63,55	IR: 1734 ($\text{C=O}$ lactam); $^1\text{H-NMR}$: $\delta$ 2,63 ($3\text{H}$), 4,07 ($2\text{H}$), 12,23 ($1\text{H}$); HR-MS: $m/z$ 215,0073
4a	5-(4-Methoxybenzylidene)-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one	Chất rắn	Đã xác định	Đã xác định	$^1\text{H-NMR}$: $\delta$ 2,67 ($3\text{H}$), 3,84 ($3\text{H}$, $\text{OCH}_3$), 7,17 ($2\text{H}$), 7,64 ($2\text{H}$), 7,74 ($1\text{H}$, $=\text{CH}-$)
4b	5-(4-Chlorobenzylidene)-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one	Chất rắn	Đã xác định	Đã xác định	$^1\text{H-NMR}$: $\delta$ 2,67 ($3\text{H}$), 7,67 ($4\text{H}$, Ar-H), 7,78 ($1\text{H}$, $=\text{CH}-$), 12,88 ($1\text{H}$); HR-MS: $m/z$ 336,9954
4c	5-(4-Bromobenzylidene)-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one	Chất rắn	Đã xác định	Đã xác định	$^1\text{H-NMR}$: $\delta$ 2,68 ($3\text{H}$), 7,62 ($2\text{H}$), 7,80 ($2\text{H}$), 7,76 ($1\text{H}$, $=\text{CH}-$), 12,80 ($1\text{H}$)
4d	5-(4-Nitrobenzylidene)-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-thiazolidin-4-one	Chất rắn	Đã xác định	Đã xác định	$^1\text{H-NMR}$: $\delta$ 2,67 ($3\text{H}$), 7,92 ($2\text{H}$), 8,41 ($2\text{H}$), 7,88 ($1\text{H}$, $=\text{CH}-$), 13,10 ($1\text{H}$)

2. Kết quả thăm dò hoạt tính kháng khuẩn

Kết quả đánh giá đường kính vòng vô khuẩn ($D - d$, mm) của 4 dẫn xuất 4a–d trên 4 chủng vi khuẩn thực nghiệm được ghi nhận tại hai nồng độ:

Hợp chất	Escherichia coli (-) (0,3% / 0,5%)	Bacillus subtilis (+) (0,3% / 0,5%)	Pseudomonas aeruginosa (-) (0,3% / 0,5%)	Staphylococcus aureus (+) (0,3% / 0,5%)
4a	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình
4b	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình	Trung bình / Trung bình	Trung bình / Trung bình
4c	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình
4d	Yếu / Trung bình	Yếu / Trung bình	Trung bình / Trung bình	Trung bình / Trung bình

• Ở nồng độ 0,3%: Đa số các hợp chất thể hiện hoạt tính kháng khuẩn yếu ($D - d < 15\text{ mm}$) đối với cả 4 chủng vi khuẩn; riêng hai hợp chất 4b (nhóm thế $-\text{Cl}$) và 4d (nhóm thế $-\text{NO}_2$) thể hiện hoạt tính kháng khuẩn trung bình ($15\text{ mm} \le D - d \le 20\text{ mm}$) đối với 2 chủng Pseudomonas aeruginosa (-) và Staphylococcus aureus (+).
• Ở nồng độ 0,5%: Tất cả 4 chất tổng hợp (4a–d) đều thể hiện hoạt tính kháng khuẩn trung bình ($15\text{ mm} \le D - d \le 20\text{ mm}$) đối với toàn bộ 4 chủng vi khuẩn khảo sát.

3. Đóng góp khoa học của đề tài

Theo tác giả tự tổng kết, đóng góp chính của đề tài bao gồm:

• Xây dựng quy trình tổng hợp ổn định gồm 4 bước từ các hóa chất cơ bản để tạo thành hệ khung liên hợp giữa dị vòng 1,3,4-thiadiazole và 1,3-thiazolidin-4-one.
• Tổng hợp thành công 4 dẫn xuất 5-arylidene mới (4a–d) chưa được công bố trong các tài liệu tham khảo của đề tài.
• Biện luận rõ ràng và chính xác mối tương quan cấu trúc - phổ nghiệm bằng sự kết hợp hài hòa giữa phổ hồng ngoại, cộng hưởng từ proton và phổ khối phân giải cao, cung cấp dữ liệu phổ nghiệm thực nghiệm cho hệ dị vòng liên hợp này.
• Cung cấp dữ liệu sinh học ban đầu khẳng định tiềm năng kháng khuẩn của khung phân tử mục tiêu, chứng minh nhóm thế hút electron ở vị trí para trên vòng arylidene (4b, 4d) làm tăng hiệu lực kháng khuẩn so với nhóm đẩy electron (4a).

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận đề cập một số hạn chế và hướng mở nghiên cứu trực tiếp trong văn bản:

• Hạn chế của đề tài:
  • Số lượng dẫn xuất 5-arylidene mới chỉ dừng lại ở 4 chất mang nhóm thế tại vị trí para ($-\text{OCH}_3$, $-\text{Cl}$, $-\text{Br}$, $-\text{NO}_2$), chưa khảo sát các nhóm thế tại vị trí ortho, meta hoặc các aldehyde dị vòng khác.
  • Hiệu suất tổng hợp của các bước trung gian còn ở mức trung bình đến khá (từ 63,55% đến 87,85%), chưa tối ưu hóa toàn diện các yếu tố ảnh hưởng như thời gian phản ứng, tỷ lệ tác nhân và hệ dung môi.
  • Đánh giá hoạt tính sinh học mới dừng ở mức thăm dò định tính/bán định lượng bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch trên 4 chủng vi khuẩn, chưa xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và chưa tiến hành thử nghiệm hoạt tính kháng nấm hay kháng tế bào ung thư dù phần tổng quan đã chỉ ra tiềm năng dược lý này.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Tiến hành phản ứng ngưng tụ chất 3 với các benzaldehyde thế khác nhằm mở rộng thư viện các hợp chất dị vòng mới.
  • Mở rộng phạm vi thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất mới tổng hợp sang hoạt tính kháng nấm.
  • Nghiên cứu kết hợp giữa các hợp chất tổng hợp được với các enzyme để đánh giá ảnh hưởng làm tăng hoặc giảm hoạt tính của chất đối với vi khuẩn và nấm.
  • Nghiên cứu, khảo sát các điều kiện phản ứng (nhiệt độ, dung môi, chất xúc tác) nhằm nâng cao hiệu suất tổng hợp của toàn bộ quy trình.

---

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu viên thuộc chuyên ngành Hóa học hữu cơ, Hóa dược và Dược học thực hiện các đề tài liên quan đến tổng hợp các hệ dị vòng chứa lưu huỳnh và nitơ.
• Phần thực nghiệm tổng hợp của đề tài có giá trị tham khảo thực tiễn cao nhờ quy trình mô tả cụ thể về tỷ lệ mol, dung môi, điều kiện hồi lưu và phương pháp tách - kết tinh sản phẩm.
• Phần thảo luận phổ nghiệm là tài liệu mẫu mực trong việc phân tích và quy kết các tín hiệu phổ FT-IR (chuyển dịch tần số nhóm $\text{C=O}$ khi khép vòng), phổ $^1\text{H-NMR}$ (sự mất nhóm $-\text{CH}_2-$, quy kết hằng số ghép $J$ của hệ vòng thơm đối xứng và nhóm methine) và phổ HR-MS (phân tích pic đồng vị clo) phục vụ nghiên cứu xác định cấu trúc phân tử hữu cơ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Phản ứng khép vòng 1,3-thiazolidin-4-one từ chất 2 để tạo chất 3 diễn ra theo cơ chế nào?

Phản ứng diễn ra qua hai giai đoạn liên tiếp trong dung môi acetone khan với sự tham gia của amoni thiocyanate ($\text{NH}4\text{SCN}$): giai đoạn đầu là phản ứng thế nucleophile lưỡng phân tử ($\text{S}\text{N}2$), trong đó ion thiocyanate ($\text{SCN}^-$) tấn công vào carbon gắn clo của nhóm chloroacetamide để tách ion $\text{Cl}^-$; giai đoạn hai là phản ứng khép vòng nội phân tử khi nguyên tử nitơ amide tấn công nucleophile vào carbon mang điện tích dương của nhóm thiocyanate, sau đó xảy ra quá trình chuyển vị proton để tạo thành dị vòng 2-imino-1,3-thiazolidin-4-one.

2. Dấu hiệu phổ học quan trọng nhất chứng minh phản ứng khép vòng tạo thành chất 3 là gì?

Trên phổ FT-IR, dấu hiệu quyết định là sự chuyển dịch tần số dao động hóa trị của liên kết $\text{C=O}$ từ $1697\text{ cm}^{-1}$ (ở hợp chất trung gian dạng amide mạch hở 2) lên tần số cao hơn hẳn là $1734\text{ cm}^{-1}$ (ở hợp chất 3), hoàn toàn phù hợp với đặc điểm hấp thụ của nhóm carbonyl gắn trong vòng nhỏ 5 cạnh. Trên phổ $^1\text{H-NMR}$, tín hiệu singlet của hai proton nhóm $-\text{CH}_2-$ xuất hiện tại $\delta = 4,07\text{ ppm}$ cùng proton nhóm imine $=\text{NH}$ tại $\delta = 12,23\text{ ppm}$.

3. Bằng chứng phổ $^1\text{H-NMR}$ nào khẳng định phản ứng ngưng tụ giữa chất 3 và các aldehyde thơm đã xảy ra hoàn toàn?

Bằng chứng đặc trưng nhất trên phổ $^1\text{H-NMR}$ của các hợp chất 4a–d là sự mất đi hoàn toàn tín hiệu singlet đặc trưng của hai proton nhóm $-\text{CH}_2-$ tại $\delta = 4,07\text{ ppm}$ trong vòng thiazolidine, đồng thời xuất hiện thêm tín hiệu singlet có tích phân $1\text{H}$ của liên kết methine ($=\text{CH}-$) tại vùng trường yếu $\delta = 7,74–7,88\text{ ppm}$ cùng hệ thống tín hiệu của 4 proton vòng thơm.

4. Phổ khối lượng phân giải cao HR-MS của hợp chất 4b thể hiện đặc điểm cấu trúc gì đặc biệt?

Trên phổ HR-ESI-MS của hợp chất 4b, ngoài pic ion phân tử $[\text{M}+\text{H}]^+$ xuất hiện tại giá trị $m/z = 336,9954$ (phù hợp với công thức phân tử $\text{C}{13}\text{H}{10}\text{ClN}_4\text{OS}_2$), phổ còn ghi nhận pic đồng vị $[\text{M}+\text{H}+2]^+$ tại $m/z = 338,9935$ với cường độ tương đối xấp xỉ $38,0%$, đặc trưng cho tỷ lệ đồng vị tự nhiên của nguyên tử clo ($^{35}\text{Cl}$ và $^{37}\text{Cl}$) trong cấu trúc.

5. Khả năng kháng khuẩn của các dẫn xuất 5-arylidene phụ thuộc như thế nào vào bản chất nhóm thế trên vòng benzene?

Kết quả thử nghiệm vi sinh cho thấy ở nồng độ 0,3%, các dẫn xuất mang nhóm thế hút electron tại vị trí para như $-\text{Cl}$ (4b) và $-\text{NO}_2$ (4d) thể hiện hoạt tính kháng khuẩn trung bình ($15\text{ mm} \le D - d \le 20\text{ mm}$) đối với P. aeruginosa và S. aureus, trong khi dẫn xuất mang nhóm đẩy electron $-\text{OCH}_3$ (4a) và nhóm thế brom (4c) chỉ thể hiện hoạt tính yếu ($D - d < 15\text{ mm}$). Khi tăng nồng độ lên 0,5%, cả 4 hợp chất đều đạt mức kháng khuẩn trung bình đối với toàn bộ 4 chủng vi khuẩn thực nghiệm.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Trần Thanh Trúc đã hoàn thành xuất sắc mục tiêu tổng hợp và xác định cấu trúc của hệ dị vòng liên hợp gồm 7 hợp chất, trong đó có 4 dẫn xuất 5-arylidene mới (4a–d). Cấu trúc của tất cả các sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối đều được minh chứng rõ ràng thông qua phân tích chuyên sâu các dữ liệu phổ nghiệm FT-IR, $^1\text{H-NMR}$ và HR-MS. Kết quả đánh giá sinh học khẳng định các dẫn xuất tổng hợp thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đối với cả vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) ở nồng độ 0,5%, mở ra triển vọng cho các nghiên cứu tối ưu hóa cấu trúc và hoạt tính dược lý tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TÔNG QUANG. neieieeesseeseesesesramsase=esi 3 I1) V'0NG:(ORAĐDIĐ(10//0002700101021210 006210066G900G006)06G26100A86WAgài 3 1. Các phương pháp tông hợp và chuyên hóa dị vòng 1,3.4-thiadiazole và các dẫn an 3 II. Giới thiệu về thiazolidin-4-OMe.

Giới thiệu về 2-imino-,3-thiazolidin-4-one. s55 cu xcse gi ccvee 11 Poi! yy Elbe ||| | | a eee es :.8ợ độ ÔNG NINH c2 a ee aec ee 16 MT Cite Dah Tnhh ÔNG cv 000 Ôn “vì 70/0, TP vì chante 16 II. Tổng hợp 2-amino-5-methyl-1,3,4-thiadiazole ().--2cs<5cccvce<cre 16 11. Tổng hợp 2-chloro-N-(S-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide (2).

Tổng hợp 2-imino-3-(5-methyl!-1 ,3,4-thiadiazol-2-yl)-1 ,3-thiazolidin-4-one (3). Tổng hợp các dẫn xuất 5-arylidene-2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)- LÊc Tân cv Lo c cores (Aaah) aii acca cae a ai eee CỤN (V000) 19 UBB SEES 2 a 20 TEA Nhiệt độ nông chẫy- iit sce peste te catia eee re cea 20 Te, (||| ce 20 111. Phd cộng hưởng từ proton ("H-NMR).:cce--secesseccconessneecsveessseesseeecsneeeeseesenees 21 TRE OO ES |, ee 21 11.5; Hoạt tài khẳng Meath cai iescossssssisnewonnsisasnennensiitsmconea tvs ssdewusbaa insavunssiteasenonss 21 CHƯƠNG 3: KET QUA VÀ THẢO LUAN. Tong hợp 2-amino-S-methyl-1,3,4-thiadiazole ( I).-----222©222cccccczeccccccczz 22 i ipucnrms aisle sib ita ti a eas 22 L3: TA BÀI NENEQ621xi4001 66 sexxscccolsxiolsglou4ixei(Wuusà 23 E31.

hằng aren NOR, đệ VÌ he ae sec e6 2 cpaeeseesd 23 1. Phổ cộng hưởng tử proton ('H-NMR) của ( I). Tổng hợp 2-chloro-N-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide (2). 25 ESV ung Nhi PHêN i i 6622226 0266620222260 202262 G162606426206ae 25 ae i, 25 IE3: Nghiằn cầu cầu tubes cakes cha a cccsaacsibcaaa ase 26 RIS Ue | 5: {|.

Phỏ cộng hướng từ proton ('H-NMR) của (2). Tổng hợp 2-imino-3-(5-methyl-1 ,3,4-thiadiazol-2-yl)-1 ,3-thiazolidin-4-one (3).28 O10: 1; Phương tình phân ỨNG ace cconscccnscesscasewsi nsnaceson iv stomseseninivecsonm teussdesseaiiaeascemisis 28 TRE a c.f nT TP 28 Op | a a a ae een: 29 Ii†41: PhD baie ng;ợi CUR) scolar (3) aaa cee a ree es 29 11. Pho cộng hưởng tir proton ('H-NMR) của (3). Tổng hợp các hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5-methy!-!,3.4-thiadiazol-2-yl)- ee OS| Gv ee eee eee 31 IV:I: Phú trìaii phản nig ess ees 31 I2 be Đi hrỹỷỲ-eiỶŸ--=ririeaeeeasisewessaerieiesie 31 TVi2: Neiilu cũu cầu trib ais sana aaah deca Scat Sas 34 IV.

Phd hỏng ngoại (IR).TU GNAU0NEE0NG00500006/7I000005Y71000501080000026 34 1V. Phd cộng hưởng từ proton (H-NMR),. Do phê khếi lượng HR-MS. Tham dỏ hoạt tính kháng khuắn.

(05t 2 1111102161211111114 11740 CHƯỜNG , RWÊTTUANVÀĐÈXƯUẬT.42 TÀI LYU TRẤN KH sa kGácbk cookie 44 DANH MỤC CAC BANG Bảng 1.1, Kết quả thăm dò hoạt tính kháng khuẩn các chất A¡. Một số pic hấp thụ tiêu biểu trên phổ hồng ngoại của các hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5S-methyl-L,3,4-thiadiazol-2-y1)-1,3- thiazolidin-4-one (4a-d) Bảng 3.2: Các tín hiệu trên phd 'H-NMR (8, ppm và J, Hz) của các hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5-metyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3- thiazolidin-4-one (4a-d) Bảng 3. Đường kính vô khuẩn của các hợp chất DANH MỤC CÁC HÌNH *|=z »|lÝ Hình 3. Phổ hồng ngoại của hợp chất (1) Hình 3.

Pho cộng hưởng từ 'H-NMR của hợp chất (1) Hình 3. Phổ hỏng ngoại của hợp chat (2) Hình 3. Phổ cộng hưởng từ 'H-NMR của hợp chất (2) Hình 3. Phổ hong ngoại của hợp chat (3) Hình 3.

Phổ cộng hưởng từ 'H-NMR của hợp chất (3) Hình 3. Phổ hồng ngoại của hợp chat (4a) Hình 3. Pho cộng hưởng từ 'H-NMR của hợp chất (4a) Hình 3. Phd HR-ESI MS của hợp chat (3) Hình 3.

Phd HR-ESI MS của hợp chất (4b) Khóa luận tt nghiệp 2014 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công LỜI MỞ ĐÀU 1. Lý do chọn dé tài Cùng với sự phát triển của khoa học nói chung và hóa học nói riêng, hóa học hữu cơ ngày càng phát triển nhằm tạo ra các hợp chất mới, đặc biệt là các hợp chất có hoạt tính sinh học đổi với cơ thể người và động vật. Với mục đích điều trị các căn bệnh hiểm nghèo, phục vụ tốt hơn nhu cau thiết yếu của cuộc sống, việc nghiên cứu tổng hợp các hợp chat dị vòng ngảy càng nhận được sự quan tâm của nhiều nhà nghién cửu.

Các hợp chat dj vòng có sức hap dẫn đặc biệt với các nha hóa học hữu cơ không chỉ bởi cấu trúc đặc biệt mà còn đo khả năng ứng dụng to lớn của chúng trong các lĩnh vực y dược, nông nghiệp, phân tích.4-thiadiazole, 1,3-thiazolidin-4-one và các din xuất của chủng nhận được sự quan tâm trong những năm gần đây bởi hoạt tính sinh học rất phong phú [10] và kha năng ứng dụng rộng rai trong ngành dược phẩm, chẳng hạn như kháng virus, kháng khuẩn, kháng nắm [18], chống lao phổi, chống co giật, kháng viêm, giảm đau [20, 21], chỗng lo âu, chống tram cảm [20] và có tiém năng chống ung thư [4-7, 10]. Bên cạnh đó, đối với dj vòng 1,3-thiazolidin-4-one, các nghiên cứu cũng cho thấy việc có hay không có cũng như bản chất nhóm thé ở vị trí số 5 ảnh hưởng rit lớn tới hoạt tính của các hợp chất nảy { 13]. Hai dị vòng trên cho thấy tiểm năng hoạt động dược lý, đặc biệt là kháng sinh từ đó đã thúc đẩy ching tôi nghiên cứu tổng hợp thiazolidin-4-one kết hợp với thiadiazole dé cải thiện đặc tinh kháng khuân của chúng. Vi vậy chúng tôi thực hiện dé tai: “TONG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CAU TRÚC CUA MOT SO HỢP CHAT 5- ARYLIDENE-2-IMINO-3-(5-METHYL-1,3,4-THIADIAZOL-2-YL)-1 3- THIAZOLIDIN-4-ONE” SVTH: Nguyễn Trần Thanh Trúc Trang | Khóa luận tắt nghiệp 2014 GVHD: TS.

Nguyễn Tiến Công II. Mục đích nghiên cứu e© Tổng hợp và chuyên hóa hợp chất 2-amino-5-methyl-1,3.4-thiađiazol thành dẫn xuất chứa đị vòng thiazolidine và sau đó ngưng tụ với các andehyde thơm để tạo thành các hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5-methyl-1.3,4- thiadiazol-2-yl)-1 ,3-thiazolidin-4-one. e Khao sát tính chất vat lý (trạng thái, dung môi kết tinh, nhiệt độ nóng chảy, màu sắc) của các chất tổng hợp được. e Khao sát cấu trúc của 2-imino-3-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3- thiazolidin-4-one và các dẫn xuất điều chế được bằng các phô hỏng ngoại, phổ cộng hưởng từ proton và khối phô.

© Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất 5-arylidene-2-imino-3-(5- methyl-1,3.3-thiazolidin-4-one tông hợp được. Phương pháp nghiên cứu © Tổng hợp các tài liệu khoa học liên quan. e©_ Tiến hành thực nghiệm tổng hợp 2-imino-3-(5-methyl- | ,3,4-thiadiazol-2-yl)- 1.3-thiazolidin-4-one và các dẫn xuất trong phòng thi nghiệm Hóa hữu cơ, khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm thành phế Hồ Chí Minh. © Ghi các phô hồng ngoại (FT-IR), phỏ cộng hưởng tir proton (H-NMR), phổ khối lượng (HR-MS) và phân tích cấu trúc của các hợp chat thu được qua các phô.

« Tham dò hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất Š-arylidene-2-imino-3-(5- methyl-1,3.3-thiazolidin-4-one tổng hợp được. SVTH: Nguyên Tran Thanh Trúc Trang 2 Khóa luận tốt nghiệp 2014 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công CHUONG I: TONG QUAN L. Giới thiệu về 1,3,4-thiadiazole L.

Dj vòng thiadiazole Thiadiazole là hợp chat dj vòng 5 cạnh có 3 dj tổ trong đó có 2 dj tố nitơ và | dị tổ lưu huỳnh. Thiadiazole có 3 đồng phân: 3A C3 4» Ố ( ^~ 1,3,4-thiadiazole 1,2,4-thiadiazole 1,2,3-thiadiazole Trong 3 loại thiadiazole, các dẫn xuất của dị vòng 1,3,4-thiadiazole được nghiên cứu tổng hợp nhiều nhất do có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực y dược, hóa học.Trong khuôn khổ dé tài, chúng tôi chỉ giới hạn nghiên cứu đồng phân 1,3,4- thiadiazole. Cho đến nay hau như chưa được biết các phản ứng thé clectrophile đối với vong 1,3,4-thiadiazole trong khi đó, dị vòng 1.3,4-thiadiazole khá nhạy cảm với tác nhân nucleophile [2]. Với các nucleophile mạnh, có thể xảy ra sự phân hủy vòng và đôi khi còn kẻm theo sự chuyển vị.

Chẳng hạn, 2-amino va 2-methylamino- l,3,4-thiadiazole được chuyển vị khi có tác động của methylamin trong methanol ở 150°C thành đồng phân triazolinthione: N—N N—NH ex NHCH; <A. Các phương pháp tông hợp va chuyên hóa dị vòng 1,3,4-thiadiazole và các dẫn xuất của nó. a) Tổng hợp từ dẫn xuất của thiosemicarbazide Nhiều phương pháp tông hợp nên dị vòng 1.3,4-thiadiazole này được biết đến đều đi tir chất đầu là dẫn xuất của thiosemicarbazide [2] SƯTH: Nguyễn Trần Thanh Trúc Trang 3 Khoa luận tắt nghiệp 2014 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công N—N H,N-C-NHNH, + RCOCL —» Es M + HCl + HO | NH; v R Trong phan ứng này, tác nhân hit nước chloranhydride có thể được thay thé bang H;PO,, H;SO,, HCOOH, CS;, ester o-formate và nhiều tác nhân khác.

Theo tải liệu [15], Mahendrasinh và cộng sự cũng đã tổng hợp một day các dẫn xuất của 2-amino-1 ,3,4-thiadiazole như sau: N N s s lAi Ó ie» : s NH; Ữ HCHO i» HN N s HN NO; — LAI NO, N—Ỳ NH), nN HạN x + HCHO * HN ———^> (AI NN Nit, n-—N | bì>: HCHO Oe. H HN on -_ oO on SVTH: Nguyễn Trần Thanh Trúc Trang 4 Khóa luận tắt nghiệp 2014 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công Kết qua thăm đò hoạt tinh kháng khuẩn của các hợp chất A) như sau: Kết quả cho thấy các dẫn xuất 2-amino-1,3,4-thiadiazole trên đều thể hiện hoạt tính kháng khuan với các chủng khảo sát là S. coli, Cho các dan xuất của acid benzoic phan img với thiosemicarbazide trong POC, sẽ có sự đỏng vòng tạo nên các 2-amino-1 ,3,4-thiadiazole.

Sản phẩm sau đó được tiếp tục chuyển hóa đẻ tạo thành các hợp chat thiazolidine [20]: v $ — (bè + — + Cp ‘ - R , seiìnx s CKOCH;€I oO pyridine khan, benzene khan F N—N TẤ NHNCS & /= Ethno LÀ NHCOCH.CI s benzande! N 9 R >on, R - HL ICH, 4-CH,, 2401 4-C|, 3-#e, +1, NO, 4-NO,, 2-OH, 4-OCH, SƯTH: Nguyễn Trần Thanh Trúc Trang $ Khoa luận tắt nghiệp 2014 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công Các hợp chat đã được thử nghiệm hoạt tinh kháng khuẩn đối với các sinh vật thử nghiệm Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, và Salmonella typhi cũng như cho hoạt tính khang nấm đối với các chủng Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Monascus purpureous, Penicillium citrinum và Candida albicans. Kết quả cho thấy các hợp chất nay cho hoạt tinh kháng vi sinh vật mạnh ở nông độ 200 mg/ml va 100 mg/ml, trong đó kháng khuẩn mạnh nhất ở vi khuẩn £coli và kháng nam mạnh nhất trên chủng Aspergillus niger va Candida albicans. Các so sánh cũng cho thấy các hợp chất có mang nhóm thé âm điện nhiều hơn cho hoạt tính sinh học mạnh hon, các nhóm thé ở vị trị para có hoạt tính mạnh hơn các nhóm thé ở vị trí ortho và meta, cô gắn nhóm thé sẽ có hoạt động mạnh hơn là không gắn nhóm thé, b)_ Tổng hợp từ dan xuất của hydrazide Các tác giả Georgeta Serban, Tunde Horvath [I1].

đã tổng hợp thành công một số dẫn xuất 5-arylamino-l ,3,4-thiadiazol-2-yl-acetamide theo quy trình sau: McOH NC-CHẠCOOCH, + NHy;NH, ———» NC-CH,CONHNH, OC, 24h EIOH, ref! NC-CH;CONHNH, + ArNCS ————— => NC-CH;-CONHNHCSNHAr %-10 min H,SO, reflux 30 min nnocnc >, SA NHAr — a. Ar=€,H¿ 4CHy-CiHy, 4-Be-C,Hy, 4⁄Cl-C,H,, 4-CHJOC Hy, 4-C3H. Joshi [28] đã thực hiện phan ứng của 2-hydrazinocarbonyl-3-chloro-5-phenoxy-benzo[h]thiophene với các phenylisothiocyanate khác nhau cho các chất dẫn xuất arylthiosemicarbazide N-thé. 1,3,4-Thiadiazole được tạo bởi sự đóng vòng của arylthiosemicarbazide khi có mặt của acid sulfuric đậm đặc.

Tat cả các hợp chất đã được thăm đỏ hoạt tinh sinh học va cho thay chúng có kha năng kháng nhiều loại vi sinh vật khác nhau. SVTH: Nguyễn Trần Thanh Trúc Trang 6 Khóa luận tắt nghiệp 2014 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công cl cl 0 oO Oo. os s „m s HN—NH oR HạN |» conc.

oor X = 4-Cl, 3-CI, 2-CHy, 4-CH,, 2-OCH), 4-OCH,, 2-NO;.