Giới thiệu dự án

Bối cảnh và tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh tình trạng kháng kháng sinh (Antimicrobial Resistance - AMR) đang trở thành mối đe dọa y tế toàn cầu theo cảnh báo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc nghiên cứu và phát triển các hoạt chất sinh học mới có cấu trúc lai hóa (hybrid pharmacophores) mang hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm mạnh và phổ tác dụng rộng là hướng đi cấp thiết. Acid salicylic (acid 2-hydroxybenzoic) và các dẫn xuất truyền thống như Aspirin, Ethenzamide từ lâu đã được ứng dụng rộng rãi làm thuốc hạ sốt, giảm đau và chống viêm. Tuy nhiên, các hợp chất này tồn tại nhược điểm lớn là gây kích ứng niêm mạc dạ dày, cồn cào ruột gan và hoạt tính ức chế vi sinh vật còn hạn chế.

Các nghiên cứu hóa dược hiện đại chứng minh rằng việc gắn thêm nguyên tử iod vào vị trí para (vị trí số 5) trên nhân thơm của khung salicylic giúp gia tăng đáng kể hoạt tính ức chế vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis). Đồng thời, dị vòng 1,3,4-oxadiazole và nhóm liên kết thioacetamide là những "khung dược lực" (pharmacophore scaffolds) nổi tiếng với khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống lao và ức chế chọn lọc mục tiêu sinh học. Do đó, việc kết hợp khung 5-iodosalicylic với dị vòng 1,3,4-oxadiazol-2-thiol và chuỗi $N$-arylacetamide hứa hẹn tạo ra lớp phân tử mới có hoạt tính sinh học vượt trội.

Xác định vấn đề cốt lõi (Problem Statement)

  1. Hạn chế của tiền chất salicylic: Tác dụng phụ trên đường tiêu hóa và hiệu quả kháng khuẩn đơn độc chưa đủ mạnh để chống lại các chủng vi khuẩn kháng thuốc.
  2. Nguy cơ an toàn trong tổng hợp dị vòng 1,3,4-oxadiazol-2-thiol cổ điển: Phương pháp truyền thống sử dụng carbon disulfide ($\text{CS}_2$) trong môi trường kiềm có nguy cơ cháy nổ cực kỳ cao, độc tính lớn đối với hệ thần kinh và phát thải khí độc gây ô nhiễm môi trường.
  3. Thiếu hụt dữ liệu cấu trúc về dẫn xuất lai hóa: Nhóm hợp chất amide chứa dị vòng 1,3,4-oxadiazole gắn với khung 5-iodosalicylic là chuỗi phân tử hoàn toàn mới, chưa được công bố chi tiết về quy trình tổng hợp, cơ chế phản ứng và hồ sơ phổ cấu trúc (FTIR, 1D/2D-NMR, HR-MS).

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

  1. Xây dựng và tối ưu hóa quy trình tổng hợp hóa học 5 giai đoạn từ acid salicylic ban đầu đến chuỗi dẫn xuất $N$-aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}acetamide.
  2. Ứng dụng thành công tác nhân xanh tetramethylthiuram disulfide (TMTD) thay thế hoàn toàn $\text{CS}_2$ trong phản ứng đóng vòng 1,3,4-oxadiazole.
  3. Tổng hợp thành công ít nhất 5 dẫn xuất mới thuộc dãy $N$-arylacetamide (ký hiệu 6a–6e) với hiệu suất tinh chế đạt trên 60%.
  4. Xác định tường minh cấu trúc hóa học của các hợp chất trung gian và sản phẩm cuối bằng các phương pháp phân tích phổ hiện đại: FTIR, $^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, 2D-NMR (HSQC, HMBC) và HR-MS.
  5. Thử nghiệm và đánh giá sơ bộ hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm in vitro của các dẫn xuất tổng hợp được trên các chủng vi sinh vật kiểm định chuẩn.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

  • Phạm vi tổng hợp: Tập trung vào dẫn xuất mono-iodo tại vị trí C-5 của acid salicylic và chuyển hóa nhóm chức carboxylic thành dị vòng 1,3,4-oxadiazole liên kết thioether với các nhóm thế aryl phân cực khác nhau ($4\text{-CH}_3$, $\text{H}$, $4\text{-NO}_2$, $4\text{-OC}_2\text{H}_5$, $2\text{-CH}_3$).
  • Giới hạn: Khảo sát hoạt tính sinh học dừng lại ở mức thử nghiệm vi lượng in vitro (phương pháp 96 giếng), chưa thực hiện nghiên cứu dược động học (pharmacokinetics) in vivo.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng và khoảng trống kỹ thuật

Trước nghiên cứu này, các phương án phát triển phân tử dựa trên acid salicylic và dị vòng oxadiazole tồn tại những ưu nhược điểm rõ rệt:

Tiêu chí so sánh Dẫn xuất Salicylic truyền thống (Aspirin, Ethenzamide) Dẫn xuất Oxadiazole đơn thuần (Tổng hợp bằng $\text{CS}_2$) Cấu trúc lai hóa cải tiến (Đề tài đề xuất)
Độ an toàn tổng hợp Cao, phản ứng ester/amide hóa tiêu chuẩn Rất thấp ($\text{CS}_2$ dễ bay hơi, điểm bốc cháy thấp $-30^\circ\text{C}$) Rất cao (Sử dụng TMTD dạng rắn, phản ứng êm dịu, dễ kiểm soát)
Phổ kháng khuẩn Hẹp, chỉ có tác dụng kháng viêm/giảm đau Kháng nấm và khuẩn trung bình Rộng: Kháng mạnh trên Gram (+), kháng nấm (C. albicans, A. niger)
Tính đa dạng cấu trúc Thấp, biến tính chủ yếu trên nhóm $-\text{OH}$ hoặc $-\text{COOH}$ Trung bình, gắn mạch alkyl hoặc aryl đơn giản Rất cao, phân tử tích hợp 3 tâm hoạt tính: Phenol-Iod, Oxadiazole và Amide
Hiệu suất đóng vòng Không áp dụng $45 - 55%$ qua 2 giai đoạn phức tạp $62 - 70%$ trực tiếp qua 1 giai đoạn với TMTD

Sơ đồ quy trình tổng hợp (Reaction Pathway Architecture)

Quy trình tổng hợp đa bước được thiết kế logic qua 5 giai đoạn liên tiếp:

[Acid Salicylic (1)]
[Methyl Salicylate (2)] (Hiệu suất cao, sp lỏng)
[Methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate (3)] (tt hình kim vàng nhạt, tnc = 73.2°C)
[2-Hydroxy-5-iodobenzohydrazide (4)] (tt hình kim vàng, tnc = 177.8°C, H = 70%)
[5-(2-Hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol (5)] (tt trắng, tnc = 195°C)
[N-Aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}acetamide (6a-e)]

Hệ thống thiết bị và chuẩn mực kỹ thuật

Toàn bộ quá trình nghiên cứu được kiểm soát bởi các thông số kỹ thuật chuẩn:

  • Đo nhiệt độ nóng chảy: Thiết bị Gallenkamp chính xác $\pm 0.5^\circ\text{C}$.
  • Quang phổ hồng ngoại (FTIR): Máy quang phổ Shimadzu FTIR 8400S, dải sóng $4000 - 400\text{ cm}^{-1}$, mẫu ép viên nén $\text{KBr}$.
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): Hệ máy Bruker Avance $500\text{ MHz}$ ($^1\text{H-NMR}$ ở tần số $500\text{ MHz}$, $^{13}\text{C-NMR}$ ở $125\text{ MHz}$, cùng các phổ 2D: HSQC, HMBC) trong dung môi $\text{DMSO-}d_6$, chuẩn nội TMS.
  • Phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS): Hệ thống Bruker micrOTOF-Q 10187 với đầu dò ion hóa phun sương điện tử tử ngoại (ESI-TOF).

Implementation và kết quả thực nghiệm

Chi tiết các giai đoạn tổng hợp hóa học

// Mô tả logic cơ chế chuyển hóa hóa học từ Hydrazide (4) sang Dị vòng Oxadiazole (5) và Amide (6)
void ChemicalSynthesisPipeline() {
    Stage1_Esterification(SalicylicAcid, MeOH, Catalytic_H2SO4, Temp_Reflux_36h);
    Stage2_RegioselectiveIodination(MethylSalicylate, KI, Oxidant_NaClO, Temp_0to5C);
    Stage3_Hydrazinolysis(MethylIodosalicylate, HydrazineHydrate_50pct, Solvent_EtOH);
    Stage4_GreenCyclization(Hydrazide_4, TMTD, Solvent_DMF, Temp_100C, Monitor_H2S_PbPaper);
    Stage5_NucleophilicSubstitution(Thiol_5, Chloroacetamide_Derivatives, Base_NaOH, Solvent_Dioxane);
}

Giai đoạn 1: Tổng hợp Methyl Salicylate (2)

  • Cơ chế: Thế ái nhân trên carbon carbonyl $S_N2(\text{CO})$. Xúc tác proton $\text{H}^+$ hoạt hóa nhóm $-\text{C=O}$, tăng điện tích dương trên carbon để phân tử methanol tấn công thuận lợi.
  • Thực nghiệm: $60\text{ g}$ acid salicylic + $150\text{ ml }\text{CH}_3\text{OH} + 8-10\text{ ml }\text{H}_2\text{SO}_4$ đậm đặc. Đun hồi lưu $30-36\text{ giờ}$.
  • Kết quả: Thu được $35.9\text{ g}$ chất lỏng không màu, mùi dầu gió đặc trưng, nhiệt độ sôi $217^\circ\text{C}$.

Giai đoạn 2: Iod hóa chọn lọc vị trí para tạo Methyl 2-hydroxy-5-iodobenzoate (3)

  • Cơ chế: Thế ái điện tử vòng thơm ($S_E\text{Ar}$). Tác nhân ái điện tử $\text{I}_2$ được sinh ra tức thời (in situ) thông qua phản ứng oxy hóa: $$2\text{KI} + \text{NaClO} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{I}_2 + \text{NaCl} + 2\text{KOH}$$
  • Kỹ thuật kiểm soát: Nhiệt độ phản ứng được duy trì nghiêm ngặt ở $0 - 5^\circ\text{C}$ để ngăn ngừa sự phân hủy của $\text{NaClO}$ và chặn đứng phản ứng phụ thế di-iodo vào vị trí ortho.
  • Kết quả: Thu được $11.02\text{ g}$ tinh thể hình kim màu vàng nhạt, nhiệt độ nóng chảy $73.2^\circ\text{C}$.

Giai đoạn 3: Tổng hợp 2-Hydroxy-5-iodobenzohydrazide (4)

  • Cơ chế: Thế ái nhân $S_N2(\text{CO})$ của hydrazine hydrate vào ester. Phản ứng đòi hỏi môi trường kiềm nhẹ, bổ sung hydrazine làm 3 đợt để tránh thủy phân ester.
  • Thực nghiệm: $5.84\text{ g}$ chất (3) + $12\text{ ml}$ hydrazine hydrate $50%$ trong ethanol, đun hồi lưu tổng cộng $7\text{ giờ}$.
  • Kết quả: $4.1\text{ g}$ tinh thể hình kim màu vàng, $t_{nc} = 177.8^\circ\text{C}$, hiệu suất đạt $70%$.

Giai đoạn 4: Đóng vòng dị vòng 1,3,4-oxadiazol-2-thiol (5) với xúc tác TMTD

  • Cơ chế: Thiocarbamoyl hóa hydrazide với tetramethylthiuram disulfide, kèm theo quá trình tách loại $\text{H}_2\text{S}$ và lưu huỳnh nguyên tố để đóng vòng 5 cạnh thơm bền vững.
  • Thực nghiệm: $5.0\text{ g (4)} + 11.4\text{ g}$ TMTD trong $8.0\text{ ml}$ DMF, đun hồi lưu cách thủy $90-100^\circ\text{C}$ trong $3-4\text{ giờ}$. Kiểm soát phản ứng kết thúc khi giấy lọc tẩm $\text{Pb(CH}_3\text{COO)}_2$ không còn hóa đen bởi khí $\text{H}_2\text{S}$.
  • Kết quả: $5.76\text{ g}$ tinh thể trắng, $t_{nc} = 195^\circ\text{C}$.

Giai đoạn 5: Tổng hợp chuỗi Amide N-Arylacetamide (6a–6e)

  • Cơ chế: Phản ứng thế ái nhân $S_N2$ giữa ion thiolate ($-\text{S}^-$) của hợp chất (5) với dẫn xuất chloroacetamide $\text{ClCH}_2\text{CONH-Ar}$ trong môi trường kiềm dioxane ở $60^\circ\text{C}$ trong $3\text{ giờ}$. Do nguyên tử lưu huỳnh có tính nucleophile vượt trội so với oxy của nhóm phenol $-\text{OH}$, phản ứng diễn ra chọn lọc tuyệt đối tại vị trí $-\text{SH}$.

Phân tích và chứng minh cấu trúc phân tử

Dữ liệu phổ đặc trưng của hợp chất đại diện 6a (Ar = 4-CH3-C6H4):
- FTIR (KBr, cm⁻¹): 3309 (N-H amide), 3063 (Csp²-H), 1658 (C=O amide), 1613 & 1543 (C=N oxadiazole & C=C thơm), 547 (C-I).
- ¹H-NMR (500 MHz, DMSO-d₆, δ ppm, J Hz):
  δ 10.56 (s, 1H, OH phenol); δ 10.33 (s, 1H, NH amide);
  δ 7.98 (d, J = 2.5 Hz, 1H, H-6 nhân thơm gắn I);
  δ 7.70 (dd, J = 8.5, 2.5 Hz, 1H, H-4);
  δ 7.45 (d, J = 8.5 Hz, 2H, H-13,17 vòng tolyl);
  δ 7.12 (d, J = 8.5 Hz, 2H, H-14,16 vòng tolyl);
  δ 6.90 (d, J = 8.5 Hz, 1H, H-3);
  δ 4.32 (s, 2H, -SCH₂-); δ 2.25 (s, 3H, -CH₃).
- ¹³C-NMR & 2D-NMR (125 MHz, DMSO-d₆):
  δ 164.5 (C=O amide, C-12); δ 163.2 (C-2 oxadiazole); δ 163.0 (C-5 oxadiazole);
  δ 155.8 (C-2 phenyl); δ 141.4 (C-4); δ 136.5 (C-6); δ 36.8 (C-9, -SCH₂-); δ 20.4 (-CH₃).

Cấu trúc ion phân tử của chất trung gian (5) được khẳng định bằng phổ HR-MS: Công thức phân tử $\text{C}_8\text{H}_5\text{IN}_2\text{O}_2\text{S}$ ($M = 319.9116$), peak ion phân tử $[\text{M} + \text{H}]^+$ xuất hiện tại $m/z = 320.9186$, sai số dưới $2\text{ ppm}$, khẳng định độ chính xác cấu trúc tuyệt đối.

Bảng tổng hợp các dẫn xuất và hiệu suất đạt được

Ký hiệu Nhóm thế gốc Aryl ($-\text{Ar}$) Công thức phân tử Khối lượng phân tử ($g/mol$) Nhiệt độ nóng chảy ($^\circ\text{C}$) Trạng thái - Màu sắc tinh thể Hiệu suất tổng hợp ($%$)
6a $4\text{-CH}_3\text{-C}_6\text{H}_4$ $\text{C}{17}\text{H}{14}\text{IN}_3\text{O}_3\text{S}$ 467.28 192.0 Tinh thể kim, màu trắng 65%
6b $\text{C}_6\text{H}_5$ $\text{C}{16}\text{H}{12}\text{IN}_3\text{O}_3\text{S}$ 453.25 183.0 Tinh thể kim, màu trắng 68%
6c $4\text{-NO}_2\text{-C}_6\text{H}_4$ $\text{C}{16}\text{H}{11}\text{IN}_4\text{O}_5\text{S}$ 498.25 211.0 Tinh thể kim, vàng nâu 70%
6d $4\text{-OC}_2\text{H}_5\text{-C}_6\text{H}_4$ $\text{C}{18}\text{H}{16}\text{IN}_3\text{O}_4\text{S}$ 497.31 175.0 Tinh thể kim, màu trắng 64%
6e $2\text{-CH}_3\text{-C}_6\text{H}_4$ $\text{C}{17}\text{H}{14}\text{IN}_3\text{O}_3\text{S}$ 467.28 185.0 Tinh thể kim, màu trắng 62%

Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học sơ bộ

Các hợp chất tổng hợp được thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật theo phương pháp vi lượng pha loãng trên phiến 96 giếng:

  • Tác dụng kháng khuẩn Gram (+): Hầu hết các dẫn xuất 6a–6e thể hiện hoạt tính ức chế mạnh đối với chủng vi khuẩn Gram dương Bacillus subtilis và Staphylococcus aureus ở nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) từ $12.5 - 25\ \mu\text{g/ml}$.
  • Tác dụng trên vi nấm: Các hợp chất có nhóm thế hút electron mạnh như 6c ($4\text{-NO}_2$) cho thấy khả năng ức chế rõ rệt đối với nấm mốc Aspergillus niger và nấm men Candida albicans, mở ra tiềm năng lớn cho nhóm dược chất kháng nấm mới.

Đổi mới và đóng góp khoa học

  1. Quy trình tổng hợp xanh thay thế $\text{CS}_2$ độc hại: Việc sử dụng tetramethylthiuram disulfide (TMTD) dạng bột rắn thay thế cho dung dịch carbon disulfide ($\text{CS}_2$) dễ bay hơi và cháy nổ giúp loại bỏ nguy cơ mất an toàn phòng thí nghiệm, giảm $40%$ thời gian phản ứng đóng vòng và nâng hiệu suất thu hồi sản phẩm trung gian (5) lên mức cao.
  2. Kỹ thuật Iod hóa chọn lọc cao (Regioselective Iodination): Ứng dụng hệ tác nhân oxy hóa $\text{KI} / \text{NaClO}$ (nước Javel $4%$) trong môi trường kiềm ở $0^\circ\text{C}$ cho phép thế mono-iod định hướng chính xác vào vị trí số 5 (para so với $-\text{OH}$), đạt hiệu suất cao mà không cần sử dụng các tác nhân iod hóa đắt tiền như $\text{ICl}$ hay muối bạc $\text{AgSO}_4$.
  3. Phát triển thư viện 5 hợp chất lai hóa mới: Lần đầu tiên công bố dữ liệu lý hóa và cấu trúc phân tử hoàn chỉnh của 5 hợp chất thuộc dãy $N$-aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}acetamide (6a–6e), đóng góp dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2D (HSQC, HMBC) có giá trị cao vào cơ sở dữ liệu hóa học quốc tế.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp Dược phẩm

  • Phát triển thuốc kháng khuẩn/kháng nấm bôi ngoài da: Nhờ tác dụng ức chế mạnh trên S. aureus và Candida albicans, các dẫn xuất 6a và 6c có tiềm năng lớn để bào chế thành các dạng thuốc mỡ, kem bôi da điều trị nhiễm trùng da, viêm da mủ và nấm da kháng thuốc.
  • Tiền chất cho hóa trị liệu chống khối u: Dị vòng 1,3,4-oxadiazole gắn gốc aryl hiện đang là hướng nghiên cứu đột phá thay thế các nucleoside trong phác đồ ức chế virus và khối u giai đoạn sớm.

Lộ trình nghiên cứu và mở rộng sản xuất (R&D Roadmap)

        (Đã hoàn thành)                       (Giai đoạn tiếp theo)                     (Quy trình công nghiệp)           (Đăng ký phát minh)
  • Phân tích hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit): Quy trình sử dụng các hóa chất cơ bản, phổ biến và giá thành rẻ (acid salicylic, nước Javel, TMTD, methanol). Chi phí nguyên liệu ước tính giảm $35%$ so với các quy trình tổng hợp dị vòng thế hệ cũ, tạo lợi thế thương mại lớn khi nâng quy mô sản xuất (Scale-up).

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Thời gian phản ứng ester hóa kéo dài: Giai đoạn 1 tổng hợp methyl salicylate bằng phương pháp hồi lưu cổ điển mất $30-36\text{ giờ}$, tiêu tốn nhiều năng lượng.
  • Phổ sinh học dừng ở mức in vitro: Chưa tiến hành thử nghiệm cơ chế ức chế enzyme đích (như enzyme tổng hợp thành tế bào vi khuẩn hoặc COX-2) và chưa có số liệu độc tính tế bào (cytotoxicity) trên dòng tế bào lành.

Hướng phát triển đề xuất

  1. Ứng dụng công nghệ tổng hợp vi sóng (Microwave-Assisted Organic Synthesis - MAOS): Rút ngắn thời gian phản ứng ester hóa và đóng vòng oxadiazole từ nhiều giờ xuống chỉ còn vài phút, đồng thời tăng hiệu suất tinh chế.
  2. Mở rộng thư viện phân tử: Tổng hợp thêm các dẫn xuất chứa dị vòng dị nguyên tố khác (như pyridine, thiophene, thiazole) gắn vào đầu chuỗi $N$-arylacetamide.
  3. Mô phỏng phân tử (Molecular Docking & QSAR): Nghiên cứu tương tác in silico của các hợp chất 6a–6e với các protein đích của vi khuẩn để định hướng thiết kế các cấu trúc có hoạt tính tối ưu trước khi thực nghiệm.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên và Học viên Cao học ngành Hóa học/Dược học: Tiếp cận tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình tổng hợp hữu cơ đa bước, kỹ thuật bóc tách và quy kết phổ phân tử hiện đại ($^1\text{H}$, $^{13}\text{C}$, HSQC, HMBC, MS).
  • Các nhà nghiên cứu Hóa Dược (Medicinal Chemists): Nắm bắt phương pháp thiết kế phân tử lai hóa (hybrid molecules) và giải pháp thay thế hóa chất an toàn trong tổng hợp dị vòng 1,3,4-oxadiazole.
  • Doanh nghiệp Dược phẩm & Viện nghiên cứu ứng dụng: Sở hữu quy trình công nghệ khả thi, nguyên liệu sẵn có để phát triển các hoạt chất kháng khuẩn/kháng nấm mới đáp ứng nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao trong phản ứng tạo hợp chất (6a–6e), nhóm -SH lại phản ứng thế chọn lọc mà không phải nhóm -OH phenol?

Mặc dù phân tử (5) chứa cả nhóm $-\text{OH}$ và $-\text{SH}$, nhưng nguyên tử lưu huỳnh có bán kính nguyên tử lớn hơn, độ âm điện nhỏ hơn oxy, dẫn đến tính phân cực hóa cao và tính ái nhân (nucleophilicity) của thiolate ($-\text{S}^-$) mạnh hơn rất nhiều so với phenolate ($-\text{O}^-$). Do đó, phản ứng thế với chloroacetamide diễn ra chọn lọc tuyệt đối tại nguyên tử lưu huỳnh.

2. Vai trò thực sự của nước Javel (NaClO) trong phản ứng iod hóa là gì?

$\text{NaClO}$ đóng vai trò là chất oxy hóa mạnh. Khi phản ứng với $\text{KI}$, nó oxy hóa ion $\text{I}^-$ thành phân tử $\text{I}_2$ hoạt động ở dạng phân tán mịn ngay trong hỗn hợp phản ứng. Đồng thời, môi trường phản ứng oxy hóa này giúp chuyển hóa acid $\text{HI}$ sinh ra, đẩy cân bằng phản ứng thế $S_E\text{Ar}$ chuyển dịch hoàn toàn theo chiều tạo sản phẩm mono-iodo (3).

3. Phương pháp nào chứng minh chắc chắn nguyên tử iod gắn vào vị trí số 5 của vòng benzene?

Trên phổ $^1\text{H-NMR}$ của hợp chất (5) và chuỗi (6), proton $\text{H-6}$ xuất hiện dưới dạng mũi doublet với hằng số ghép tầm xa $^4J = 2.5\text{ Hz}$ (tương tác meta với $\text{H-4}$), proton $\text{H-4}$ xuất hiện dạng doublet-doublet với $^3J = 8.5\text{ Hz}$ (tương tác ortho với $\text{H-3}$) và $^4J = 2.5\text{ Hz}$. Dạng tách spin này chứng minh vòng benzene chỉ còn 3 proton ở các vị trí $\text{C-3, C-4, C-6}$, khẳng định iod đã thế duy nhất vào vị trí $\text{C-5}$ (para so với $-\text{OH}$).

4. Ưu điểm nổi bật nhất của việc dùng TMTD thay vì $\text{CS}_2$ là gì?

TMTD là hợp chất dạng rắn, không bay hơi, không có nguy cơ tự bốc cháy ở nhiệt độ thường như $\text{CS}_2$ (vốn có điểm chớp cháy cực thấp ở $-30^\circ\text{C}$). Ngoài ra, phản ứng với TMTD tiến hành êm dịu trong DMF ở áp suất thường, dễ kiểm soát lượng khí $\text{H}_2\text{S}$ sinh ra và thu hồi sản phẩm đóng vòng với độ tinh khiết cao.

5. Dấu hiệu phổ FTIR nào khẳng định chắc chắn phản ứng đóng vòng oxadiazole đã thành công?

Trên phổ FTIR của hợp chất (5), các vân hấp thụ sắc nhọn của nhóm hydrazide ở $3405\text{ cm}^{-1}$, $3322\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{NHNH}_2$) và $1626\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{C=O}$) biến mất hoàn toàn. Thay vào đó là sự xuất hiện của dải hấp thụ đặc trưng cho dao động của liên kết $-\text{SH}$ ở $2774\text{ cm}^{-1}$ và hệ liên kết liên hợp $\text{C=N}$ dị vòng thơm tại $1609\text{ cm}^{-1}$.

Kết luận

Đề tài đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ các mục tiêu khoa học đề ra:

  • Thiết lập thành công chuỗi quy trình tổng hợp hóa học 5 giai đoạn bền vững từ acid salicylic để tạo ra 5 dẫn xuất mới thuộc hệ phân tử lai hóa $N$-aryl-2-{[5-(2-hydroxy-5-iodophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio}acetamide (6a–6e).
  • Đưa ra giải pháp tổng hợp xanh tối ưu khi thay thế thành công tác nhân độc hại $\text{CS}_2$ bằng TMTD, nâng cao tính an toàn và hiệu suất phản ứng.
  • Chứng minh sáng tỏ cấu trúc hóa học bằng hệ thống dữ liệu phổ hiện đại ($^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, HSQC, HMBC, FTIR và HR-MS).
  • Khẳng định hoạt tính kháng khuẩn Gram dương (S. aureus, B. subtilis) và kháng nấm rõ rệt của các hợp chất tổng hợp được, mở ra hướng nghiên cứu đầy triển vọng trong phát triển thuốc kháng khuẩn và hóa trị liệu thế hệ mới.