Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, các hợp chất dị vòng đóng vai trò quan trọng nhờ đặc tính lý - hóa học đặc biệt và khả năng ứng dụng thực tiễn phong phú. Trong gần ba thập niên qua, các công trình nghiên cứu về dẫn xuất của dị vòng 1,2,4-triazole đã chứng minh nhóm chất này sở hữu phổ hoạt tính sinh học đa dạng như kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung thư, lợi niệu, chống viêm, kháng virus và kích thích sinh trưởng thực vật, đồng thời được ứng dụng làm chất xúc tác hữu cơ, thuốc nhuộm và phụ gia tăng độ bền cho chất dẻo. Mặt khác, thymol (2-isopropyl-5-methylphenol) là một hợp chất thiên nhiên có sẵn trong tinh dầu các loài thực vật thuộc họ Hoa Môi (Lamiaceae), có hoạt tính kháng sinh tự nhiên và sở hữu các vị trí phản ứng thuận lợi trên nhóm hydroxyl (-OH) cũng như trên nhân thơm để chuyển hóa thành các dẫn xuất có giá trị sinh học cao hơn.

Khóa luận tốt nghiệp cử nhân hóa học với đề tài "Tổng hợp một số hợp chất chứa dị vòng 1,2,4-triazole là dẫn xuất của iodothymol" được thực hiện nhằm khai thác hướng chuyển hóa kết hợp giữa khung cấu trúc monoterpenoid tự nhiên của thymol với dị vòng 1,2,4-triazole.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo văn bản gồm các nội dung sau:

  1. Đi từ chất đầu là thymol, tiến hành tổng hợp dãy chất trung gian và tổng hợp các hợp chất đích chứa dị vòng 1,2,4-triazole.
  2. Nghiên cứu cấu trúc và tính chất vật lý của các hợp chất tổng hợp được thông qua việc xác định nhiệt độ nóng chảy, ghi và phân tích phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ($^1\text{H-NMR}$).
  3. Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của một số hợp chất mới tổng hợp được đối với các chủng vi sinh vật kiểm định.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thymol và chuỗi 6 hợp chất dẫn xuất được điều chế gồm 4-iodothymol (A), ester ethyl chloroacetate, ester ethyl 4-iodothymyloxyacetate (B), 2-(4-iodothymyloxy)acetohydrazide (C), 1-phenyl-4-(iodothymyloxyacetyl)thiosemicarbazide (D), 5-(iodothymyloxymethyl)-$N'$-phenyl-1,2,4-triazole-3,4-diamine (E) và [5-(iodothymyloxymethyl)-3-(phenylamino)-1,2,4-triazole-4-yl]acetamide (F).
  • Phạm vi không gian thực nghiệm: Quá trình tổng hợp hóa học, đo nhiệt độ nóng chảy và đo phổ hồng ngoại được thực hiện tại Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh; đo phổ $^1\text{H-NMR}$ và phổ khối lượng MS tại Viện Hóa học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; thử nghiệm hoạt tính sinh học tại Labo vi khuẩn thuộc Viện Pasteur Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Thời gian hoàn thành: Tháng 05 năm 2010.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên nền tảng lý thuyết về cơ chế phản ứng hữu cơ của phenol và phương pháp tổng hợp đóng vòng dị vòng azole:

  • Phản ứng thế ái điện tử vào nhân thơm ($\text{S}_\text{E}\text{Ar}$): Do hiệu ứng cộng hưởng $+C$ của nhóm $-\text{OH}$, vị trí para trên vòng benzen của thymol có mật độ điện tử cao và không bị án ngữ không gian lớn, thuận lợi cho phản ứng halogen hóa tạo 4-iodothymol.
  • Phản ứng thế ái nhân ($\text{S}\text{N}2$ và $\text{S}\text{N}2(\text{CO})$): Chuyển hóa nhóm $-\text{OH}$ thành phenolat để tấn công ái nhân vào ester ethyl chloroacetate, cũng như phản ứng cộng - tách của hydrazine vào nhóm carbonyl ester để tạo hydrazide.
  • Cơ chế khép dị vòng 1,2,4-triazole: Phương pháp tổng hợp đóng vòng từ dẫn xuất thiosemicarbazide dưới tác dụng của hydrazine hydrate trong môi trường kiềm yếu, giải phóng $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}_2\text{O}$ để hình thành nhân 1,2,4-triazole-3,4-diamine.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được sử dụng gồm:

  • Phương pháp tổng hợp hữu cơ: Tổng hợp nhiều giai đoạn (multi-step synthesis) hồi lưu, tách pha, làm khan, chưng cất phân đoạn và kết tinh lại trong các hệ dung môi thích hợp ($n$-hexane, $\text{CCl}_4$, ethanol, dioxane-ethanol).
  • Phương pháp xác định tính chất vật lý: Xác định nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất rắn trên máy SMP3; xác định điểm sôi của ester qua quá trình chưng cất.
  • Phương pháp phân tích quang phổ xác định cấu trúc:
    • Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Đo trên máy Shimadzu FTIR-8400S bằng phương pháp ép viên với $\text{KBr}$.
    • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H-NMR}$): Đo trên máy Bruker Avance $500\text{ MHz}$.
    • Phổ khối lượng (MS): Đo trên thiết bị Agilent 6310.
  • Phương pháp thăm dò hoạt tính sinh học: Khảo sát khả năng kháng khuẩn in vitro tại Viện Pasteur TP. Hồ Chí Minh trên 5 chủng vi sinh vật chuẩn gồm: Bacillus subtilis ATCC 6633, Candida albicans ATCC 10231, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922 và Salmonella typhi ở 4 dải nồng độ: $1000\text{ }\mu\text{g/l}$, $2000\text{ }\mu\text{g/l}$, $3000\text{ }\mu\text{g/l}$ và $4000\text{ }\mu\text{g/l}$.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Tổng quan

Chương tổng quan hệ thống hóa tài liệu về ba nội dung chính:

  • Vài nét về thymol: Trình bày lịch sử tìm thấy thymol từ tinh dầu xạ hương năm 1719, sự phân bố trong các chi thực vật họ Hoa Môi (Thymus, Cunila, Mentha, Origanum) và một số loài cây như quýt ($22{,}3%$), nghệ ($1{,}7%$), thì là ($0{,}62%$), húng chanh ($0{,}6%$), Plectranthus tenuiflorus ($85{,}3%$), Thymus vulgaris ($60%$). Trình bày cấu trúc $\text{C}{10}\text{H}{14}\text{O}$, tính chất vật lý (nóng chảy ở $49\text{--}51{,}5^\circ\text{C}$, sôi ở $223\text{--}234^\circ\text{C}$), độ tan và phương pháp điều chế công nghiệp từ $m$-cresol.
  • Tình hình nghiên cứu chuyển hóa thymol: Phân loại các hướng chuyển hóa trên cơ sở phản ứng ở nhóm $-\text{OH}$ (alkyl hóa, ether hóa bằng dẫn xuất halogen, ester hóa với acid chloride) và các phản ứng thế trên nhân thơm (iod hóa, nitroso hóa tạo 4-nitrosothymol dùng trong sản xuất thuốc giãn mạch thymoxamin).
  • Sơ lược về vòng 4-amino-1,2,4-triazole và dẫn xuất: Khái quát các phản ứng khép vòng triazole từ acid carboxylic/ester với thiocarbohydrazide hoặc phương pháp Hopgarth đi từ hydrazide qua dithiocarbazate/thiosemicarbazide. Tác giả tổng thuật phổ hoạt tính sinh học rộng của các dẫn xuất 1,2,4-triazole chứa nhóm thioxo hoặc nhóm amine đối với các chủng vi khuẩn Gram âm, Gram dương, nấm và tế bào ung thư, đồng thời chỉ ra dạng dị vòng 1,2,4-triazole-3,4-diamine gắn với khung 4-iodothymol chưa từng được công bố trong y văn.

Phần II: Thực nghiệm

Chương thực nghiệm trình bày chi tiết quy trình tổng hợp, hóa chất và thiết bị đo kiểm:

  • Sơ đồ thực nghiệm 6 bước: Chuyển hóa tuần tự từ thymol $\rightarrow$ 4-iodothymol (A) $\rightarrow$ ester ethyl 4-iodothymyloxyacetate (B) $\rightarrow$ hydrazide (C) $\rightarrow$ thiosemicarbazide (D) $\rightarrow$ triazole-3,4-diamine (E) $\rightarrow$ acetamide (F).
  • Quy trình tổng hợp chi tiết:
    • Điều chế 4-iodothymol (A): Cho $10\text{ g}$ thymol, $8{,}43\text{ g }\text{I}_2$ trong $38\text{ ml }\text{CH}_3\text{OH}$ và $20\text{ ml }\text{CH}_3\text{COOH}$, nhỏ từ từ $10\text{ ml }\text{H}_2\text{O}_2\text{ }30%$, khuấy $1{,}5\text{ giờ}$, xử lý bằng $100\text{ ml }\text{NaHSO}_3\text{ }10%$, kết tinh trong $n$-hexane thu được tinh thể hình kim màu trắng, hiệu suất $87{,}5%$.
    • Điều chế ester ethyl chloroacetate: Đun hồi lưu $127\text{ g }\text{ClCH}_2\text{COOH}$ với $170\text{ ml }\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ có $15\text{ ml }\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc làm xúc tác, dùng ống tách nước, trung hòa bằng $\text{Na}_2\text{CO}_3$, chưng cất thu sản phẩm ở $143^\circ\text{C}$.
    • Điều chế ester ethyl 4-iodothymyloxyacetate (B): Hồi lưu $24{,}09\text{ g}$ iodothymol với $8{,}48\text{ ml}$ ethyl chloroacetate và $17{,}4\text{ g }\text{K}_2\text{CO}_3$ khan trong $174\text{ ml}$ acetone suốt $9\text{ giờ}$, kết tinh lại trong $\text{CCl}_4$, thu sản phẩm rắn màu trắng.
    • Điều chế hydrazide (C): Hồi lưu $17{,}77\text{ g}$ ester (B) với hydrazine hydrate $50%$ (chia làm 3 lần, tổng cộng $15\text{ ml}$) trong ethanol suốt $6\text{ giờ}$, kết tinh lại trong $\text{CCl}_4$.
    • Điều chế thiosemicarbazide (D): Đun hồi lưu $6{,}02\text{ g}$ ($0{,}02\text{ mol}$) hydrazide (C) với $2{,}7\text{ g}$ ($0{,}02\text{ mol}$) phenyl isothiocyanate ($\text{C}_6\text{H}_5\text{NCS}$) trong ethanol suốt $1\text{ giờ}$, kết tinh lại trong ethanol.
    • Điều chế triazole-3,4-diamine (E): Đun hồi lưu $1{,}93\text{ g}$ ($0{,}004\text{ mol}$) chất (D) với $0{,}5\text{ ml}$ hydrazine hydrate $80%$ trong $40\text{ ml methanol}$ ở $50\text{--}60^\circ\text{C}$ trong $2\text{ giờ}$, kết tinh lại trong dioxane-ethanol.
    • Điều chế acetamide (F): Đun hồi lưu $0{,}93\text{ g}$ ($0{,}002\text{ mol}$) chất (E) trong $20\text{ ml}$ anhydride acetic suốt $1\text{ giờ}$, kết tinh lại trong dioxane-ethanol.

Phần III: Kết quả và thảo luận

Chương này tập trung biện luận cơ chế phản ứng và chứng minh cấu trúc hóa học của các sản phẩm:

  • Biện luận tổng hợp 4-iodothymol (A): Giải thích việc bổ sung $\text{H}_2\text{O}_2$ nhằm oxy hóa $\text{HI}$ sinh ra ngược lại thành $\text{I}_2$, giúp chuyển dịch cân bằng phản ứng sang phải và giảm lượng $\text{I}_2$ ban đầu. Phổ IR cho thấy liên kết $-\text{OH}$ dịch chuyển về vùng $3397\text{--}3416\text{ cm}^{-1}$ do liên kết hydro liên phân tử.
  • Biện luận tổng hợp ester ethyl chloroacetate: Cơ chế $\text{S}_\text{N}2(\text{CO})$, thảo luận vai trò của $\text{H}^+$ trong việc hoạt hóa nhóm carbonyl và lý do cần kiểm soát lượng acid để tránh làm mất tính ái nhân của alcohol.
  • Biện luận cấu trúc ester (B): Phản ứng $\text{S}_\text{N}2$ trong acetone với xúc tác $\text{K}_2\text{CO}_3$. Phổ IR xuất hiện pic $\text{C}=\text{O}$ ester tại $1757\text{ cm}^{-1}$ và biến mất hoàn toàn pic $-\text{OH}$. Phổ $^1\text{H-NMR}$ ($500\text{ MHz}$) xác nhận hai proton thơm $\text{H}^3$ ($\delta = 6{,}89\text{ ppm}$) và $\text{H}^6$ ($\delta = 7{,}51\text{ ppm}$) đều có dạng singlet không tương tác spin-spin, chứng minh vị trí thế iod xảy ra chọn lọc tại vị trí số 4 (para so với $-\text{OH}$).
  • Biện luận cấu trúc hydrazide (C): Phổ IR xuất hiện dải hấp thụ của nhóm $-\text{NH}_2$ tại $3314\text{ cm}^{-1}$, nhóm $-\text{NH}-$ tại $3200\text{ cm}^{-1}$ và $3273\text{ cm}^{-1}$, pic $\text{C}=\text{O}$ dịch chuyển về $1678\text{ cm}^{-1}$ do hiệu ứng liên hợp mạnh với nhóm hydrazide.
  • Biện luận cấu trúc thiosemicarbazide (D): Phổ IR xuất hiện pic dao động hóa trị $\text{C}=\text{S}$ tại $1171\text{ cm}^{-1}$, $\text{N}-\text{H}$ tại $3293\text{ cm}^{-1}$ và $3225\text{ cm}^{-1}$. Phổ $^1\text{H-NMR}$ ghi nhận tín hiệu của các proton amine $\text{H}^{13}$ ($\delta = 10{,}13\text{ ppm}$, singlet) và $\text{H}^{12,14}$ ($\delta = 9{,}66\text{ ppm}$, singlet, $2\text{H}$) cùng hệ thống proton vòng thơm phenyl.
  • Biện luận cấu trúc triazole-3,4-diamine (E): Cơ chế khép vòng hai giai đoạn tách $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}2\text{O}$. Phổ IR mất hoàn toàn pic $\text{C}=\text{O}$ $1672\text{ cm}^{-1}$, xuất hiện dải tù $-\text{NH}2$ tại $3237\text{ cm}^{-1}$. Phổ khối lượng (MS) xác nhận pic ion phân tử $m/z\text{ }464\text{ }[\text{M}+\text{H}]^+$ và $m/z\text{ }462\text{ }[\text{M}-\text{H}]^-$, hoàn toàn phù hợp với khối lượng phân tử $\text{M} = 463$ ($\text{C}{19}\text{H}{22}\text{IN}_5\text{O}$). Phổ $^1\text{H-NMR}$ ghi nhận tín hiệu $\text{H}^{12}$ tại trường rất yếu ($\delta = 14{,}07\text{ ppm}$, broad).
  • Biện luận cấu trúc acetamide (F): Phản ứng acyl hóa nhóm amine bậc một. Phổ IR mất pic $3237\text{ cm}^{-1}$ của $-\text{NH}_2$ và xuất hiện pic $\text{C}=\text{O}$ amide mạnh tại $1749\text{ cm}^{-1}$. Phổ $^1\text{H-NMR}$ xác nhận thêm tín hiệu singlet của nhóm $-\text{COCH}_3$ tại $\delta = 2{,}32\text{ ppm}$ (hoặc $2{,}82\text{ ppm}$).
  • Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn: Hợp chất (D) và (E) chưa biểu hiện hoạt tính ức chế đối với 5 chủng vi sinh vật thử nghiệm ở các nồng độ khảo sát từ $1000\text{ }\mu\text{g/l}$ đến $4000\text{ }\mu\text{g/l}$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính

Khóa luận đã tổng hợp thành công dãy 6 hợp chất hữu cơ với các đặc trưng lý - hóa và dữ liệu phổ nghiệm được tổng hợp trong bảng sau:

Ký hiệu Tên hợp chất Dạng tồn tại và màu sắc Nhiệt độ nóng chảy ($^\circ\text{C}$) Dữ liệu phổ nghiệm chính
A 4-iodothymol Tinh thể hình kim, màu trắng $65\text{--}66$ IR: $3397\text{--}3416\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{OH}$), $2963, 2924\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}-\text{H}$ no); hiệu suất đạt $87{,}5%$
-- Ester ethyl chloroacetate Chất lỏng Điểm sôi $143$ Thu hồi qua chưng cất phân đoạn sau phản ứng ester hóa Fisher
B Ester ethyl 4-iodothymyloxyacetate Tinh thể hình kim, màu trắng $58{,}5\text{--}60{,}5$ IR: $1757\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}=\text{O}$); $^1\text{H-NMR}$: $\delta\text{ }6{,}89\text{ ppm}$ ($\text{s}, 1\text{H}$), $7{,}51\text{ ppm}$ ($\text{s}, 1\text{H}$)
C 2-(4-iodothymyloxy)acetohydrazide Tinh thể hình kim, không màu $97\text{--}98$ IR: $3314\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{NH}_2$), $3200, 3273\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{NH}-$), $1678\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}=\text{O}$)
D 1-phenyl-4-(iodothymyloxyacetyl)thiosemicarbazide Tinh thể hình kim, màu trắng $170\text{--}171$ IR: $1672\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}=\text{O}$), $1171\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}=\text{S}$); $^1\text{H-NMR}$: $\delta\text{ }10{,}13\text{ ppm}$ ($\text{s}, 1\text{H}$), $9{,}66\text{ ppm}$ ($\text{s}, 2\text{H}$)
E 5-(iodothymyloxymethyl)-$N'$-phenyl-1,2,4-triazole-3,4-diamine Tinh thể hình kim, trong suốt $185$ IR: $3237\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{NH}_2$), mất pic $\text{C}=\text{O}$; MS: $m/z\text{ }464\text{ }[\text{M}+\text{H}]^+$; $^1\text{H-NMR}$: $\delta\text{ }14{,}07\text{ ppm}$ ($\text{broad}, 1\text{H}$)
F [5-(iodothymyloxymethyl)-3-(phenylamino)-1,2,4-triazole-4-yl]acetamide Dạng bột, màu trắng $138\text{--}139$ IR: $1749\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}=\text{O}$ amide), mất pic $3237\text{ cm}^{-1}$; $^1\text{H-NMR}$: xuất hiện pic $-\text{COCH}_3$

Đóng góp của đề tài

  • Tổng hợp thành công dẫn xuất dị vòng mới 5-(iodothymyloxymethyl)-$N'$-phenyl-1,2,4-triazole-3,4-diamine (E) và dẫn xuất acetyl hóa (F) gắn với khung cấu trúc 4-iodothymol, là dạng dị vòng chưa được ghi nhận trong các tài liệu tham khảo trước thời điểm nghiên cứu.
  • Thiết lập quy trình thực nghiệm rõ ràng, sử dụng các tác nhân hóa học thông dụng, điều kiện phản ứng êm dịu và đạt hiệu suất cao (phản ứng iod hóa đạt $87{,}5%$).
  • Cung cấp đầy đủ bộ số liệu quang phổ hiện đại ($^1\text{H-NMR}\text{ }500\text{ MHz}$, FT-IR, MS) và biện luận chi tiết sự tương quan cấu trúc - phổ của các chất trung gian và sản phẩm cuối.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thử nghiệm thăm dò hoạt tính kháng khuẩn đối với hai hợp chất (D) và (E) tại Viện Pasteur TP.HCM ở dải nồng độ $1000\text{--}4000\text{ }\mu\text{g/l}$ trên 5 chủng vi sinh vật chuẩn chưa ghi nhận hoạt tính ức chế rõ rệt; khóa luận chưa thực hiện thử nghiệm hoạt tính sinh học cho hợp chất (F) và các chất trung gian khác.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng hướng ngưng tụ nhóm amine tự do ($-\text{NH}_2$) trên dị vòng triazole (E) với các aldehyde thơm khác nhau để tạo hệ base Schiff đa dạng.
    • Thử nghiệm hoạt tính sinh học ở dải nồng độ cao hơn hoặc mở rộng sang các mô hình thử nghiệm sinh học khác như kháng nấm thực vật, kháng viêm, chống oxy hóa hoặc kích thích sinh trưởng cây trồng.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn thiết thực đối với:

  • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu viên thuộc chuyên ngành Hóa học hữu cơ, Hóa dược và Hóa học các hợp chất thiên nhiên.
  • Người làm đề tài nghiên cứu về chuyển hóa monoterpenoid (thymol, carvacrol, menthol) và tổng hợp dị vòng chứa nitơ - lưu huỳnh (triazole, thiosemicarbazide).
  • Tham khảo quy trình iod hóa chọn lọc vị trí para của hợp chất phenol có sự hỗ trợ của tác nhân oxy hóa $\text{H}_2\text{O}_2$.
  • Cung cấp phương pháp quy kết và phân tích chi tiết phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ($^1\text{H-NMR}$) ở tần số cao ($500\text{ MHz}$) cho các hợp chất dị vòng đa chức.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao phản ứng iod hóa thymol cần sử dụng tác nhân oxy hóa $\text{H}_2\text{O}_2$ trong môi trường $\text{CH}_3\text{OH}$ – $\text{CH}_3\text{COOH}$?
Phản ứng iod hóa nhân thơm là phản ứng thuận nghịch và iod có hoạt tính electrophile yếu. Việc bổ sung $\text{H}_2\text{O}_2$ có tác dụng oxy hóa $\text{HI}$ sinh ra trong phản ứng để tái tạo lại $\text{I}_2$ ($2\text{HI} + \text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{I}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$), qua đó làm chuyển dịch cân bằng hóa học sang chiều tạo sản phẩm, nâng cao hiệu suất tổng hợp đạt $87{,}5%$ và tiết kiệm lượng $\text{I}_2$ sử dụng ban đầu. Hỗn hợp dung môi $\text{CH}_3\text{OH}$ – $\text{CH}_3\text{COOH}$ giúp hòa tan tốt cả thymol và iod.

2. Dữ liệu phổ nào chứng minh phản ứng iod hóa thymol xảy ra chọn lọc ở vị trí số 4?
Trên phổ $^1\text{H-NMR}$ ($500\text{ MHz}$) của ester (B) và các dẫn xuất tiếp theo, vùng thơm chỉ xuất hiện hai tín hiệu proton đơn (singlet) tại $\delta = 6{,}89\text{ ppm}$ ($\text{H}^3$) và $\delta = 7{,}51\text{ ppm}$ ($\text{H}^6$). Dạng mũi singlet chứng minh hai proton này ở vị trí para so với nhau trên vòng benzen và không có tương tác spin-spin tách đôi ($J = 0$), khẳng định nguyên tử iod đã thế vào vị trí $\text{C}^4$ (para so với nhóm $-\text{OH}$).

3. Tại sao nhiệt độ nóng chảy của hợp chất acetamide (F) ($138\text{--}139^\circ\text{C}$) lại thấp hơn hợp chất amine tiền chất (E) ($185^\circ\text{C}$)?
Khi acyl hóa nhóm $-\text{NH}_2$ ở vị trí số 4 của vòng triazole bằng anhydride acetic, nhóm acetyl ($\text{CH}_3\text{CO}-$) hút electron làm giảm tính linh động của nguyên tử hydro trên nhóm amine và cản trở không gian, dẫn đến làm suy giảm hoặc mất liên kết hydro liên phân tử bền vững vốn có ở hợp chất (E). Do mạng lưới liên kết hydro liên phân tử bị suy giảm, nhiệt độ nóng chảy của hợp chất (F) giảm đáng kể so với (E).

4. Kết quả đo phổ khối lượng (MS) của dị vòng triazole (E) ghi nhận các giá trị nào?
Phổ khối lượng của hợp chất (E) đo trên thiết bị Agilent 6310 xuất hiện pic ion phân tử dương tại $m/z = 464\text{ }[\text{M}+\text{H}]^+$ và pic ion âm tại $m/z = 462\text{ }[\text{M}-\text{H}]^-$. Kết quả này khẳng định khối lượng phân tử của sản phẩm là $\text{M} = 463$, hoàn toàn trùng khớp với công thức phân tử dự kiến $\text{C}{19}\text{H}{22}\text{IN}_5\text{O}$.

5. Thử nghiệm hoạt tính sinh học tại Viện Pasteur TP.HCM cho kết quả như thế nào đối với các chất mới?
Hai hợp chất (D) và (E) đã được thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn đối với 5 chủng vi sinh vật gồm Bacillus subtilis ATCC 6633, Candida albicans ATCC 10231, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922 và Salmonella typhi ở các nồng độ $1000\text{ }\mu\text{g/l}$, $2000\text{ }\mu\text{g/l}$, $3000\text{ }\mu\text{g/l}$ và $4000\text{ }\mu\text{g/l}$. Kết quả thực nghiệm ghi nhận tại các nồng độ khảo sát này, cả hai hợp chất đều chưa thể hiện hoạt tính ức chế vi khuẩn và nấm rõ rệt.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Kiều Thị Thủy đã thực hiện thành công quy trình tổng hợp nhiều giai đoạn đi từ thymol tự nhiên để tạo ra khung dị vòng mới 5-(iodothymyloxymethyl)-$N'$-phenyl-1,2,4-triazole-3,4-diamine và dẫn xuất acetyl hóa của nó. Cấu trúc hóa học và tính chất vật lý của toàn bộ các hợp chất trung gian và sản phẩm cuối đã được xác định và chứng minh rõ ràng thông qua việc phân tích nhiệt độ nóng chảy cùng các dữ liệu phổ nghiệm hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ($^1\text{H-NMR}$). Công trình đóng góp quy trình thực nghiệm có giá trị tham khảo học thuật cho hướng nghiên cứu tổng hợp dị vòng azole từ các nguồn hoạt chất monoterpenoid thiên nhiên.