LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ nói chung, từ lâu các hợp chat di vòng đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, mang lại nhiều lợi ích cho con người. Nhiều công trình nghiên cứu đã được công bỗ chứng tỏ sự quan tâm của các nhà khoa học đổi với hợp chất dị vòng. Nhờ đó ma các hợp chất đị vòng ngày càng hiện điện nhiều hơn trong các lĩnh vực của đời sông, góp phan cải thiện chất lượng cuộc sông không ngừng tốt đẹp hon. Các dẫn xuất chứa dị vòng pyrimidine là những hợp chất quan trọng giữ vai trò trong quá trình chuyên hóa sinh học trong cơ thể người.
Bên cạnh đó, dj vòng pyrimidine còn thê hiện khả nang kháng nam, vi khuân, điều trị ung thư, hạ sốt. Các dẫn xuất của 4-amino-1,2,4-triazole-3-thiol/thione thẻ biện nhiều đặc tinh sinh học với phô rộng. kháng được nhiều loại nam, vi khuân: có kha năng chống viêm, kích thích sinh trưởng. Các dẫn xuất chứa dj vòng 1.4-thiadiazepine đã thé hiện tiềm năng to lớn đối ngành y học với nhiều đặc tính sinh học quý báu, kháng mạnh với nhiều loại vi trùng, nắm.
Ngoài ra, đị vòng này còn thẻ hiện nhiều đặc tính được lí, là một thành phan quan trọng dé điều chế những loại thuốc chống những căn bệnh nguy hiểm: chống HIV, chống co giật, kháng siêu vi, kháng u, chống loạn nhịp tim, chống tram cảm, an than. Vì những đặc tính sinh học quý báu kẻ trên chúng tôi chọn đẻ tài “Téng hợp và chuyên hóa 4-amino-5-{[(4.6-dimcthylpyrimidine-2-y])sunfanyl]methyl}-1.4- triazole-3-thio]l” Mục tiêu đề tài: 1. Tiến hành tông hợp hợp chất 4-amino-5-{[(4.6-dimethylpyrimidine-2- y])sunfanyl]methyl)-1,2,4-triazole-3-thiol.6-dimethylpyrimidine-2- yl)sunfanyl]methyl)-1,2,4-triazole-3-thiol với các dan xuất 2-chloroquinoline-3- carbandehyde dé tạo thành các dẫn xuất chứa dị vòng thiadiazepine. Xác định tính chất vật lý và phân tích cấu trúc phân tử bằng các phương pháp phỏ IR, 'H-NMR của các hợp chat đã tông hợp.
Thăm đò hoạt tính sinh học của các hợp chất chứa di vòng thiadiazepine đã tông hợp được. Cau tao Khi thay the hai nhóm CHở vị trí số 1 và số 3 trong phân tử benzene bang các nguyên tử N ta được đị vòng pyrimidin: Pyrimidine đơn giản nhất có công thức phân tử: C;H;N; và có công thức cầu tạo: Pyrimidine là một trong ba đồng phân diazine-piridazine, pyrimidine và pirazine. Pyrimidine than gia vào các hợp chat giữ vai trò quan trọng trong quá trình chuyên hóa sinh học. Nó cũng là bộ khung của phân tử uracil, thymine và cytosine.
Những phân tử này nằm trong thành phan các nucleotide và acid nucleic. Tính đối xứng phân tir, độ dài và góc của các liên kết, mật độ electron trên mỗi nguyên tử trong dj vòng pyrimidine thay đôi nhiều so với vòng benzene. Tuy nhiên, trong dj vòng pyrimidine vẫn có trục đối xửng qua hai nguyên tử C số 2 và số 5 (trục đối xứng 2,5). Phân tử 4,6-dimethylpyrimidine cũng vẫn chứa trục đối xứng 2,5.
Phân tử pyrimidine có chứa hệ thông 6 electron œ trong vòng, nhưng được phân bó không đều trên các đình, các giá trị về độ dài các liên kết C-C và C-N, góc hóa trị và mật độ electron trên các nguyên tử C va N như sau [23]: 4 3 136A N N 5‹ bã 138A9 133A° 6=N 1 141A° AM135A° Trục đôi xứng 2,5 Đô dài các liên kết 123,19 vI15° 40,054 0/095 1 Ins > 207 90001 ` 40,075 123,19 115° +0054 N DONS Góc liên kết Mật độ electron Trên phô từ ngoại của vòng pyrimidine có hai cực đại hap thụ tại các bước sóng 243 và 298nm [35]. Trên phd hồng ngoại. pic đặc trưng cho vòng pyrimidine thường xuất hiện ở 1570, 1467, 1402cm'”. Trong khí đó, trên phô cộng hưởng từ hạt nhân giá trị độ chuyên dịch hóa học (Š, ppm) của các proton va carbon như sau [16]: SỐ —N 564 nid 392 Lá lo 867 15608 Độ chụy én định hán thạc Độ chuyền dich hóa học của `.
các nguyên tử cacbon của các proton VỀ mặt cấu trúc, pyrimidine giống pyridine nên có nhiều tính chất giống pyridine nhưng do sự hiện diện của hai di tố âm điện nên phân tử có tính phân cực hơn pyridine. Chăng hạn, pyrimidine có momen lưỡng cực là 2.42D (so với momen lưỡng cực của pyridine là 2,2D) có câu trúc cộng hưởng như sau: ` ° R ® ¬® ZA 2:jp CP LJ— I ở, SASSh | N N 8 N 5 NỈ ` © 3 Từ các công thức cộng hưởng trên, chúng ta thay rằng sự thé electrophile xảy ra ở vi trí số 5 do vi trí số 5 có mật độ e cao. Một số phương pháp tong hợp di vòng pyrimidine Phương pháp được ứng dụng thông thường và phô biến trong quá trình tông hợp vòng pyrimidine là cho nóng chảy hỗn hợp của hai cấu phần sau: một hợp phần chứa bộ khung ba nguyên tử carbon, thường là hợp chất 1,3-dicarbonyl như Ø- dialdehyde, Ø-keto ester, /-keto nitrile hay ester của acid malonic. Hợp phan thứ hai là các hợp chất kiểu diamine (chứa nhóm —N-C-N ) như urea, thiourea, amidine hay guanidine [17] GOOH | H OH Hạ H,SO, d há | NH,-CO-NH, | -H,0,-CO, —————— non H,SO,, 90°C, -H,0 N ke H 55% acid malic acid fromy] acetic cl uracil ay H,/Pd-C | _PO— C _, —————> 6 cl COOEt Z HN HƯƠNG 3EIOH NH POCI, = H, & CEO — — — — *> | a = HN Ñ ci ` Ci H OH H,0,-CH.OH| , A ou Hạ \ HơZ So elylacetoacetate Tông hợp vòng pyrimidine theo phương pháp nay bao gồm hai giai đoạn: cộng hop nucleophile và tach nước (hay ancol).
Trong da số các trường hợp, sự liên tục giữa hai giai đoạn không được xác định một cách chính xác. Riêng trường hợp sự tương tác của dialdehyde với urea là ngoại lệ: ở đây có thể tách ra được chất trung gian tạo thành do kết qua của một phán ứng ngưng ty [17]. 6ŒC = oe Aor LA. - Hy Gan day, dựa trên phương pháp nay người ta đề nghị một cách tông hợp pyrimidine không chứa nhóm thé rat đơn giản và thuận tiện theo sơ đô đưới đây [17].
a“ S ws Phuong pháp thứ hai dùng tông hợp vòng pyrimidine là sự tương tác của hop chất 8 -dicarbonyl với formamide ở nhiệt độ cao{ 17]: CH=CH-CH;(OC;H,; + T180-190°C, 2h 2NH,CHO _HCOONH/H,O _ S Ai Theo phương pháp nay cho phép nhận được vòng pyrimidine không chứa nhóm thế ở vị trí 2. Nhung cơ chế ctia phản ứng này hoàn toàn không rõ ràng. Các dan xuất sulfanyl của pyrimidine Dẫn xuất sulfanyl của vòng pyrimidine là một trong các dẫn xuất quan trọng do khả năng tạo phức tốt với nhiều ion kim loại, có khá nhiều phương pháp đề tông hợp dẫn xuất này. Hiện tượng tautomer hóa doi với các dẫn xuất sulfanyl cũng là van dé được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm.
Stoyanov đã nghiên cứu quá trình tautomer hóa của 2-sulfanylpyrimidine. Trong đó, tác giả đã nghiên cứu tính chất phổ của các dang tautomer, Đồng thời cũng nghiên cứu sự ảnh hưởng của dung môi (ethanol, nước và dioxane), ảnh hưởng của nhiệt độ. quá trình cô cạn cũng như bức xạ của ánh sáng mặt trời tới cân bằng tautomer [32]. Năm 2003, Raul Martos đã nghiên cứu quá tinh tautomer hóa của 2-sulfanyl-4,6- dimethylpyrimidine nhờ lý thuyết lượng tử.
Kết quả tính toán khá phù hợp với số liệu mà các tác gia trước đó đưa ra [31]. Masoud đã nghiên cứu ảnh hưởng của pH đên quá trình ion hóa của phân tử [11]: HC Hc H.C Ph Se Tp ee atte > —NCN —N „ —N \ ma ae SH „ Hc ih e.C Trong số các phương pháp điều chế dẫn xuất sulfanyl của pyrimidine, phương pháp tông hợp đi từ thiourea với hợp phần 1,3-dicarbonyl có thuận lợi vì các nguyên liệu ban dau dễ kiếm, tương đối bền vững. Tuy nhiên, theo tài liệu mà các tác giả đã nêu chúng tôi thấy về phương pháp có một số hạn chế đó là: thời gian phản ứng khá lâu (tài liệu [27] thực hiện phan ứng trong 16 ngày), khi chuyển từ muỗi chlorohydrate sang dang tự do nếu dùng KOH (hoặc NaOH) ran sẽ làm biến chất sản phẩm do phản ứng tỏa nhiệt mạnh. Theo tài liệu [35], các tác giả Trần Quốc Sơn và Phạm Quốc Toản đã cải tiến bằng cách sử dụng xúc tác AlạO; và dùng K,CO, ran dé trung hòa HCI khi chuyên hóa từ dang muối sang dạng tự do nhằm làm giảm thời gian phản ứng va tăng hiệu suất.
Vì vậy, đây là phương pháp được chọn khi thực hiện tổng hợp 4,6-dimethypyrimidine-2-thiol trong quá trình thực nghiệm. Tính chất hóa học Pyrimidine có tính base yếu do ảnh hưởng hút electron của của dj tổ thứ hai trong vòng. Trong dung dich acid, di vòng pyrimidine bị proton hóa. (5 (4 La TL Vòng pyrimidine tác dụng với tác nhân alkyl hóa dé tạo mudi base nitơ bậc bốn.
phan ứng phụ thuộc khá nhiều vào hiệu ứng electron của các nhóm thé của phân tử. NH, NH, SN C,H,OCH,CH,OH | hờ | a + Ci ———_—> 100C,6@h (R=CH,, Ch n7 R @ nA R b ° 1. Phản ứng oxi hóa Dị vòng pyrimidine khá ben vững với tic dung của các chat oxi hóa. Tuy nhiên, đưới tác dụng của các chất oxi hóa manh nó có thẻ chuyên thành mono- hoặc di-N- oxide./CH,OH Tel SN.
H,C: ae fe) i x ec 7 CH, Qe Phan ứng của N-oxide pyrimidine rat giống với các phan ứng của N-oxide pyridine hay N-oxide quinoline. Phản ứng thé electrophile (Sz) Trong phan ứng thé electrophile (Sg), kha năng phản ứng của pyrimidine kém hơn pyridine va nhất là so với benzene. Nguyên nhân do sự có mặt của hai nguyên tử N lai hóa sp’, Nhưng nếu trên vòng có gắn các nhóm hoạt hóa mạnh như hydroxy hay amino thì lúc đó có thê thực hiện sự thế electrophile. o ou tr ON | i SN HNO¿/CH;COOH NH.
HO ne I H;C NZ on H. Phan ứng thé nucleophile (Sx) Phan ứng nucleophile có thé xảy ra ở các vị tri ortho hay para đỗi với di tổ nitơ trong vòng. Nhưng các dit kiện thực nghiệm cho thay sự thé nucleophile các nguyên tử halogen liên kết trực tiếp với vòng pyrimidine ở vị trí para dễ dàng hơn ở vị trí ortho. cl NH, (Sản phẩm thé Z`N ZZ^N P pe + NaNH, ——» ye ở vị trí số 4) Svar Sy7 cl là chủ yếu) Các nguyên tử halogen, nhóm methylsulfonyl gắn vào các vị trí 2 và 4 dé dang được thay thé bởi các tác nhân nucleophile.
cl OCH, Z`N CH,OH ZZN | + CH,ONa __7* y | Sy 1 20°C Sy Cl Hydro của nhóm methyl có trên vòng pyrimidine ở các vi tri 2 va 4 có tính acid và nhóm này dé ngưng tụ với các chất có nhóm carbonyl.C H;C ape + ZnCI CH,CHO ———2-» >a we Sy CH, Sy 7S CHECH-C,H, 1. Hoạt tinh sinh học của vòng pyrimidine Vòng pyrimidine có trong thành phan của nhiều hợp chất thiên nhiên, đặc biệt nó tham gia vào thành phân các hệ thong hai vòng loại purine và pteridine.