Tổng hợp và thăm dò tác dụng sinh học của 5(5nitro2furfuryliden )thiazolidin2,4dion và dẫn chất

B ộ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
---------- -— oOo---------------

TỔNG HỢP VÀ THẢM DÒ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA
5-(5’-NITR O -2’-FURFURYLIDEN)-THIAZOLIDIN-2,4-DION
VÀ DẪN CHẤT

(KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP D ư ợ c s ĩ ĐẠI HỌC KHOÁ 1995 -

Người thực hiện
Người hướng dẫn

: Nguyễn Thị Thuỷ
: PGS.TS.Nguyễn Quang Đạt
ThS.Đinh Thị Thanh Hải
Noi thực hiện
: Bộ môn Hoá hữu cơ
Thời gian thực hiện ■: 1/3 -3/5/2000

HÀ NỘI 5-2000

2 0 0 0

)


LÒI CẢM ON

Đ ể hoàn thành khoá luận nồỵ, tôi đã nhận được sự giúp đõ hết sức tận
tình của PGỔ.TỔ. Nguỵễn Quang Đạt, Thô. Đinh Thị Thanh Hải. Tôi xin bày

tỏ sự biết ơn sâu sắc vói sự giúp đõ quý bốu đó.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đố của Tỏ. Chu Thị Lộc,
Kô. Nguyễn Vân Khanh, Nguyễn Thị Vân ổơn (Tổ môn Vi nấm - Kháng sinh),
TỔ.ĐỖ Ngọc Thanh (Phòng thí nghiệm Trung tâm) và toàn thể các thầy cô
giáo b ộ môn Hoá hữu cơ, các thầy cô giáo trong trường, các phòng, ban, thư
viện đã tạo điểu kiện thuận lợi đ ể tôi hoàn thành khoá luận nàỵ.

Hà nội, ngày 20 -5 -2 0 0 0 .
ỗinh viên: Nguyễn Thị Thuỷ


Mục lục
Trang
Phần 1: Đặt vấn đề

1

Phần 2: Tổng quan

2
2.1 Tình hình nghiên cứu các dẫn chất 5-nitro furfural trong hoá trị 2
liệu

2.1.1 Tình hình nghiên cứu các dẫn chất 5-nitro furfural trong hoá trị
liệu trên thế giới
2.1.2 Tình hình nghiên cứu các dẫn chất 5-nitro furfural trong hoá trị
liệu ở Việt nam
2.2 Về các phản ứng tổng hợp 5-nitro furfural và các dẫn chất
2.2.1 Phản ứng nitro hoá furfural
2.2.2 Phản ứng tổng hợp thiazolidin-2,4-dion

2.2.3 Phản ứng ngưng tụ 5-nitro furfural với các hợp chất có nhóm
methylen ( > CH2) hoạt động.
2.2.4 Về phản ứng Mannich
Phần 3: Thực nghiệm và kết quả
3.1 Hoá chất, phương tiện, phương pháp thực nghiệm
3.2 Tổng hợp hoá học
3.2.1 Tổng hợp 5-nitro furfuraldiacetat (I)
3.2.2 Tổng hợp thiazolidin-2,4-dion (II)
3.2.3 Tổng hợp 5-(5’-nitro-2’-furfuryliden)-thiazolidin-2,4-dion
3.2.4Tổng hợp một số dẫn chất base Mannich của 5-(5’-nitro-2’furfuryliden)-thiazoliđin-2,4-dion
3.3 Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc
3.3.1. Sắc ký lớp mỏng
3.3.2. Phân tích quang phổ hồng ngoại và quang phổ tử ngoại
3.4. Thử tác dụng sinh học
4. Kết luận chung

26
26
27
30
35

Tài liệu tham khảo

36

2

5
7

8

9
10
1 1

14
14
15
15
16
17
18


Phần 1

ĐẶT VẤN ĐỂ

Thuốc được sử dụng trong công tác phòng và chữa bệnh có nhiều nguồn
gốc khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp và
bán tổng hợp giữ một vai trò quan trọng.
Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra các thuốc mới,
các nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm
thuốc hoặc các chất có tác dụng dược lý, có triển vọng để tạo ra các chất mới
dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc hơn, có hiệu quả cao hơn trong điều trị.
Nhiều dẫn chất 5-nitrofurfural đã được dùng làm thuốc kháng khuẩn
như nitrofurazon,nitrofurantoin, furazolidon... và trong điều trị một số bệnh do
nguyên sinh động vật như: Niíuroxim (điều trị bệnh do Trichomonas) và
Nifurtimox (điều trị bệnh Chagas do Trypanosoma cruzi) [11, 14, 24, 25, 27,

31].
Trong những năm qua các nhà nghiên cứu trên thế giới và trong nước
tiếp tục nghiên cứu tổng hợp và sàng lọc tác dụng sinh học của các dẫn chất
5-nitrofurfural để tìm kiếm thuốc mới [ 3-5, 7-10, 12-13, 15, 35, 30]. Mặt
khác, nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ các dẫn chất của thiazolidin2,4-đion và các dẫn chất base Mànnich có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm,
chống ung thư rất đáng quan tâm [13,32,17,18,20,21,35].
Căn cứ vào các thành tựu nghiên cứu nêu trên, xuất phát từ nguyên liệu
furfural dễ kiếm và đang được nghiên cứu sản xuất trong nước [ ], trong
khoá luận này chúng tôi đề ra các mục tiêu sau đây:
6

. Tổng hợp một số dẫn chất của 5-nitrofurfural mà phân tử của chúng có
chứa các yếu tố cấu trúc mang dược tính như gốc 5-nitrofuryl, nhân
thiazolidin -2,4-dion, nhóm ceton cx,p ethylenic, nhóm aminomethyl.
1

2. Thử sàng lọc tác dụng sinh học (kháng khuẩn, kháng nấm) với hy
vọng tìm được các chất có hoạt tính sinh học cao, hướng tới các nghiên cứu
sâu hơn về khả năng ứng dụng thực tế, đồng thời có thể rút ra các nhận xét sơ
bộ về mối liên quan cấu trúc - tác dụng oủa dãy chất này.
Với cặc mục tiêu trên, chúng tôi hy vọng đề tài này là một đóng góp nhỏ
vào việc nghiên cứu, tìm kiếm các chất thúốc của dãy dẫn chất -nitrofurfural.
5


Phần 2
2 . 1

TỔNG QUAN

TÌNH HÌNH NGHIÊN c ú u CÁC DAN CHAT 5-NITR0FƯRFƯRAL

TRONG HOÁ TRỊ LIỆU:
2.1.1. Tình hình nghiên cứu các dẫn chất 5-nitrofurfural trong lĩnh vực
hoá trị liệu trên thế giới.
Hợp chất 5-nitrofurfural lần đầu tiên đã được nhà bác học Pháp
R.Marquis tổng hợp thành công vào năm 1905 [33] .
Năm 1944, M.C.Dodd và W.B.Stillman [19] phát hiện hoạt lực kháng
khuẩn của dẫn chất 5-nitrofurfural. Từ đó, việc nghiên cứu dãy chất này đã
phát triển nhanh chóng tại nhiều nước trên thế giới. Đến nay, đã có khoảng
hàng nghìn chất đã được tổng hợp và trên 30 chất đã được dùng rộng rãi trong
y học [24,25]. Các dẫn chất 5-nitrofurfural là tác nhân kháng khuẩn đáng chú
ý bởi chúng có cấu trúc đơn giản, phổ kháng khuẩn rộng, tác dụng diệt khuẩn
ở nồng độ thấp vầ nhìn chung ít có hiện tượng kháng thuốc [24,25].
Các dẫn chất 5-nitrofurfural được tổng hợp từ furfural, nguyên liệu
được điều chế từ pentosan (có trong các nguyên liệu thực vật như lõi ngô, rơm
rạ, trấu, vỏ hạt hướng dương...) bằng phản ứng thuỷ phân trong môi trường
acid ra pentosa, sau đó là phản ứng loại nước rồi phân riêng furfural tạo thành
bằng cách cất kéo hơi nước [ , ]. Ở nước ta, nguồn nguyên liệu thực vật nêu
I
trên để điều chế furfural rất dồi dào. Trần Công Khanh và cộng sự [ ] đã
1

6

6

nghiên cứu sản xuất furfural dùng hơi nước quá nóng.

Các dẫn chất 5-nitrofurfural có hoạt tính kháng khuẩn và một số chất
được dùng làm thuốc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn có công thức cấu tạo
chung là :
4

3

Bảng 1: Một số thuốc dãy Nitro/uran [11,14,28] có công thức chung là:
3

4

o 2Ì/ x r

R

Tên gốc

-n h c o n h

2

CS -o

1

1 3

V

Tên biệt dược

Công dụng

Furacin
Nitroíural
Furacilin
Furoxon
Niíulidon

Điều trị nhiễm khuẩn
ngoài da ( vết thương, vết
bỏng)
Diệt khuẩn đường ruột
và dùng trong thú y

Nitroíurantoin

Furandantin
Nifasetp
Furadoin

Điều trị nhiễm khuẩn
đường niệu.

Niíurtimox

Lampit
Niíurtimoxin

Điều trị bệnh Chagas do
Trypanosoma cruzi

Niíuroxim

Micoíur

Điều trị bệnh do
Trichomonas

Nitrofurazon
Furazolidon

-N --- f°

C H = N -R

‘H
0

-ì/
UrÌ

sr °

3

-OH

0

Kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả trên thế giới cho thấy 2 yếu tố cấu
trúc là nhóm -N0 gắn vào vị trí 5 và nhóm -C = N- gắn vào vị trí
2

2

của vòng

furan là cần thiết đối với tác dụng kháng khuẩn và các dẫn xuất mới thường
được tạo ra bằng cách thay đổi nhóm thế R gắn vào nitơ của -C = N- [24,25].


Cơ chế tác dụng kháng khuẩn của các nitrofuran cũng như các nitro dị
vòng khác là do các chất này khi tbiấm vào các tế bào vi khuẩn thì nhóm -N0

2

được khử bởi men khử nitro của vi khuẩn thành các chất trung gian (như gốc
nitro, nhóm nitroso, hydroxylamin và cuối cùng là nhóm amin). Các chất
trung gian này ở dạng nguyên thể hoặc sau khi acetyl hoá đã tương tác và làm
tổn thương AND của vikhuẩn; vì vậy có tác dụng kháng khuẩn [16].
Trong những năm gần đây các dẫn chất của nitroíuran vẫn được tiếp tục
nghiên cứu cả về tổng hợp và tác dụng sinh học.
Năm 1975, P.J.Sup [30] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn của
các 5 -nitro furfuryliden-sunfanilamid:

Cũng năm đó Aries Robert và cộng sự [15] đã ngưng tụ 5-nitrofurfural
với Ampicillin cho chất mới, có tác dụng kháng khuẩn mạnh, ngăn cản sự
nhờn thuốc của vi khuẩn.

4

0=ả— N -------- —COOH

Ngoài các dẫn chất nitroíuran có cấu trúc được nối với gốc R bằng cầu
azometin và hydrazon, có một hướng nghiên cứu mới rất đáng quan tâm là các
nitrofuran gắn trực tiếp vói các ceton a,p ethylenic và thử tác dụng sinh học.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các dẫn chất này có tác dụng kháng khuẩn rõ rệt
như chất 3-methyl-4-(5’-nitro-2’-furyl)-3-buten-2-on [35]:

CH

3

4


Nhà nghiên cứu Thuỵ điển Akerblom E.B [13] đã tổng hợp và thử tác
dụng kháng khuẩn của các dẫn xuất 5-nitrofurfural mà phân tử có chứa gốc
5-nitrofuryl, nhóm ceton a,Ị3 ethylenic, nhân thiazolidin-2,4-dion, nhân
rhodanin.

n = 0,1; Rị = H; alkyl; R2= 0; s

Kết qủa cho thấy một số chất có tác dụng kháng khuẩn mạnh hơn
nitrofurantoin.

2.1.2. Tình hình nghiên cứu các dẫn chất 5-nitrofurfural trong lĩnh
vực hoá trị liệu ở Việt Nam.
Ở Việt nam cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và tác

dụng sinh học của các dẫn chất nitrofuran và thu được các kết quả đáng quan
tâm.
Năm 1978, Nguyễn Đình Triệu và cộng sự [12] đã tổng hợp và thử tác
dụng kháng khuẩn của một số dẫn chất 5-nitrofurfuralsulfonylhydrazon.

2

ON

u

2

(CH = CH ), —CH = N—NH—O S

n = 0,1 ; R = H, CH3 , Cl, CH3 CONH -

Kết quả cho thấy một vài chất của dãy chất này có tác dụng kháng khuẩn
gần bằng nitroíurantoin.
Năm 1982 Nguyễn Quang Đạt, Nguyễn Ngọc Vinh và cộng sự [3] đã công
bố kết quả tổng hợp niíuroxim đạt hiệu suất cao và sản phẩm đã sơ bộ thử lâm
sàng tại khoa Da liễu - Bệnh viện Bạch Mai- Hà Nội để điều trị một số bệnh
nấm và Trichomonas.


Năm 1991, Nguyễn Thị Xuân Thuỷ, Nguyễn Khang, Nguyễn Quang
Đạt [9] đã nghiên cứu tổng hợp thành công nitroíurantoin từ nguyên liệu trong
nước. Sản phẩm đã được kiểm nghiệm tại Viện kiểm nghiệm Bộ y tế đạt tiêu
chuẩn Dược điển Anh năm 1980.
Năm 1993, Nguyễn Thị Xuân Thuỷ, Nguyễn Khang, Nguyễn Quang Đạt,

Đinh Thị Thanh Hải [ ] đã công .bố kết quả tổng hợp và thăm dò tác dụng sinh
8

học của một loại dẫn chất base Mannich của nitroíurantoin:

Rl, R-2 = aryl, alkyl

Kết quả thử kháng khuẩn của các dẫn chất base Mannich cho thấy các dẫn
chất tổng hợp đựoc đều có tác dụng kháng khuẩn bằng hoặc mạnh hơn
nitroíurantoin.
Năm 1994, Nguyễn Thị Xuân Thuỷ [10] đã nghiên cứu tổng hợp
5-(5’-nitro-2,-furfuryliden)-thiazolidin -2,4-dion và các dẫn chất base
Mannich

R l, R-2 = aryl, alkyl

Kết quả thử tác dụng sinh học cho thấy các dẫn chất này có tác dụng
kháng khuẩn, kháng nấm, chống, phân bào trên mô phân sinh thực vật mạnh.
Gần đây, Đinh Thị Thanh Hải, Nguyễn Quang Đạt [4,5] đã tổng hợp và
thử tácdụng kháng khuẩn, kháng nấm của các hợp chất ceton a,p ethylenic


gắn vào vị trí của nhân 5-nitrofúran và một số dẫn chất của chúng:
2

J Oo L

0 2n

ch

=

i Hí
- c

c

II

-

J Oo L

ch3

0 2n

ch

=

lHỉ

c

-

c

II

-

ch3

N -B

o
0 2n

X Ằ
o

ch

X

= / ' CHỉ
=

0 2N

c

o

I

CH =

/ ' CHỉ

c

Í"C H 3
N -B

ỈT-CH3
o
(B )

Kết quả cho thấy 2 chất A và B có tác đụng mạnh với 10 chủng vi khuẩn và
nấm Candida albicans.
Năm 1997, La Thị Kim Mai, Nguyễn Anh Tuấn, Đặng Văn Giáp,
Trương Thế Kỷ [7] đã nghiên cứu mô hình liên quan định lượng giữa cấu trúc
phân íử và tác dụng kháng khuẩn của
4____ 3
5jí Ị Ih 6
7
ON 0
CH = N —R

1 0

dẫn chất azomethin của

5

-

nitrofurfural

2

R = các gốc Sulíonamid và dị vòng

2.2. Về các phản ứng tổng hợp 5-nitrofurfural và các dẫn chất
Để tổng hợp 5-nitrofurfural và các dẫn chất, các nhà nghiên cứu trên thế
giới và trong nước đã sử dụng các phản ứng chính sau:
+ Nitro hoá furfural.
+ Ngưng tụ 5-nitrofurfural với các hợp chất H N-B.
2

+ Ngưng tụ 5-nitrofurfural với các hợp chất có nhóm methylen (>CH2)
hoạt động.
+ Phản ứng Mannich (đối với các phân tử có nguyên tử H linh động).


Trong khoá luận này chúng tôi sử dụng 3 loại phản ứng sau:
+ Nitro hoá furfural
+ Ngưng tụ 5-nitrofurfural với các .hợp chất có nhóm methylen (>CH2)
hoạt động
+ Phản ứng Mannich

2.2.1. Phản ứng nitro hoá furfụral:
Đây là phản ứng cần thiết đầu tiên để tạo ra các dẫn xuất của
5-nitrofurfural. Phản ứng được tiến hành trong môi trường anhyđrit acetic
khan, tác nhân nitro hoá là hỗn hợp HN0 đặc (d=l,42-l,51) + H S0 đặc,
3

2

4

nhiệt độ 0-10°C [34,36,37] sẽ tạo ra 5-nitrofurfuraldiacetat(NFD), thuỷ phân
chất này trong môi trường acid sẽ thu được 5-nitrofurfiiral (NF).

C

L

cho

HNO,+ H đ 0 4|

AC2°

nJ

^

CH(OCOCHj)2

(NFD)

2

0;N A A c H O
[ H + 1

<“ ■>

(0-10°C)

Ở Việt Nam, Nguyễn Thị Xuân Thuỷ, Nguyễn Khang, Nguyễn Quang
Đạt [9] đã khảo sát phản ứng này khi dùng HNO3 đ=l,38 (loại sản xuất trong
nước) và xác định các thông số thích hợp là:
Tỷ lệ mol: Furfural/HN /H S /Ac
0 3

2

0 4

20

(1:1,12:0,06:7).

Nhiệt độ phản ứng : -5°c —» +5°c.
Hiệu suất NFD là: 75% .
NFD bền hơn, dễ bảo quản, có thể được dùng để tạo ra NF trong các phản
ứng tiếp theo.

N/
-8-


2.2.2. Phản ứng tổng hợp thiazolidin-2,4-dion:
Thiazolidin-2,4-dion là hợp chất có nhóm methylen (>CH2) hoạt động, là

hợp phần trong phản ứng ngưng tụ với 5-nitrofurfural.
Có nhiều phương pháp tổng hợp thìazolidin-2,4-dion. Dưới đây chúng tôi
nêu một số phương pháp chính, đã được sử dụng nhiều:
a. Phản ứng đóng vỏng của thioure với acid monocloroacetic
Đây là phương pháp được áp dụng nhiều nhiều nhất vì cho hiệu suất cao,
đơn giản, dễ làm. Phương pháp do E.Mameli và L.Zorgi tìm ra năm 1954 [26]
ọ.
c —NH
hn = c - n h 2
c
+ C1CH2-COOH -------- ► s
—NH CI 'ch ^

SH

4

= 0

2

Thiazolidin-2,4-dk)n

phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: tạo pseudothiohidantoin.
hn = c - n h
SH

2

HO
+
C1-CH2-C

— HCI

HN =c

-

NH

11

0
pseudothiohidantoin

Giai đoạn 2: thuỷ phân pseudothiohidantoin dưới tác dụng của acid clohidric
mới sinh ở giai đoạnl.
HN = C----- N-H
CH

+HC1/H 0'
- NH CI
2

o
II
cc-----N - H

4

2

Thiazolidin-2,4-dk)n
Dung môi là nước, không cần tác nhân loại acid.


b. phản ứng đóng vòng của etylthioxyanoacetat có mặt acid clohỉdric
Phương pháp do K.CJoshi [23] sử dụng đầu tiên, tuy đơn giản nhưng
cho hiệu suất thấp nên ít dùng.
0

1

c = N

]

s

v'CH2/

c—

HC1

n

T

s.

-COOEt

I

ch

-

h

2

Thiazolidin-2,4-dion

2.2.3. Phản ứng ngưng tụ 5-nitrofurfural với các hợp chất có nhóm
methylen (> CH2) hoạt động:
Có nhiều công trình nghiên cứu đã công bố kết quả của phản ứng ngưng
tụ 5-nitro furfural vói nhóm methylen hoạt động để tạo ra các dẫn xuất ceton
a,(3 - ethylenic.
Có thể nêu một vài ví dụ điển hình như sau:
+ Ngưng tụ 5-nitro furfural với ethyl methyl ceton [ 8,9,13,15,19,17] :
ch3

- h 20

----1

0 2N" ^ c r

+ jr H 2C 'CH=;k ở. . ..........
;
« ............................... J

c

II

ch

ch3

3
0?n' "

o

o"

'C H = C - C - C H 3
11

0

+ Ngưng tụ 5-nitro furfural với thiazolidin-2,4-dion [9,10]:
a

/H „

m
.
ĩ
o n ^ o ^ c h = Ị o '" " ' Hf ^ s ^ o
2

„

- .X I
ON o
2

-N -H

X

o

Phản ứng thường tiến hành trong môi trường acid acetic băng, có Na
acetat khan làm xúc tác.


2.2.4 Về phản ứng Mannich
2.2.4.1 Định nghĩa: Phản ứng Mannich là phản ứng aminomethyl hoá các hợp
chất hữu cơ có nguyên tử H linh động bằng tác dụng của HCHO (hoặc các
aldehyd khác) và amin bậc hoặc amin bậc
1

2

(hoặc NH3)

Sơ đồ:
I

___________

TT+

Ị

— ộ— H + HCHO + HN— ụ — ► - C - C H 2 - N
1
^ r 2 -h 2 0
1

^r

2

Phản ứng xảy ra dễ dàng tròng dung môi alcol ở nhiệt độ không cao
(<100°C) và xúc tác acid (thường dùng acid clohidric).
Cơ chế phản ứng :
Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn
- Giai đoạn 1 : Amin phản ứng" íormaldehyd với sự có mặt của acid tạo
thành một chất trung gian, chất này loại nước tạo thành tác nhân ái điện tử.
R

\

-1

nNh + CH 2 =O H — ►

^

r/

Jm h— CH2— OH

' n — C H 2=5=is

R
2

+
n

CH2

R l'

* 2

- Giai đoạn 2: Các phân tử hữu cơ có H linh động phản ứng với tác nhân ái
điện tử tạo sản phẩm của phản ứng gọi là các base Mannich
Ri

I

\ — CH+
2 +
r

/

H— ệ —

R1

----- ►

I

/N — CH2
r

-11-

/

c
I

+ H


2.2A.2. ứng dụng của phản ứng Mannich trong tổng hợp thuốc
Một trong những ứng dụng đặc biệt quan trọng của những phản ứng

Mannich là tổng h(7p ra các thuốc mới có hiệu quả điều trị cao.
Một thí dụ điển hình trong ứng dụng của phản ứng Mannich là đã tổng
hợp ra các dẫn chất Tetracyclin [22] có tính chất hoà tan trong nước tốt hơn
và ít tác dụng phụ.
Sơ đồ:
R

CH3

OH

R

Rl

CH3

OH Rl

HCHO, HNR 2R 3
CONHCH2NR2R3

CONH2

Tetracyclin

Khi R = Ri=H
/R 2

-N

—N

\_ /

R3

/R

Ồ

Moríòxyclin

2

-N
' nRj
/R 2
-N .
\
R3

=

- NHCH2 COOH

= -N

Glycoxylin
Rolitetracyclin

2.2.4.3. ứng dụng trong tổng hợp dẫn chất base Mannich của một số dẫn
chất của 5-nitrofurfural:
Một số dẫn chất của 5-nitrofurfural có nguyên tử H linh động trong
phân tử có thể tạo ra các dẫn xuất base Mannich của chúng bằng cách cho tác
dụng formaldehyd và các amin bậcl, bậc

2

[ , ]
9

1 0


r

I

Có thể nêu một vài ví dụ điển hình sau đấy:
+ Tổng hợp các dẫn chất base Mannich của 5-nitrofurantoin theo phương
trình sau [ ]:
9

Rl Rỉ
\ /
N
I

0

V

n- h
/

./
02N O ^ C H = N-N.

\
0

R |

-H 2O

+ HCHO + HN
N"R2

I

-CH2

I

*"o 2n

o/

ữ

^ c h = n - n n ^ /X 0

+ Tổng hợp các dẫn chất base Mannich của 5-(5’-nitro-2’-furfuryliden)thiazoliden-2,4-dion theo phương trình sau [10]:

R| R
\ /
2

N

O ^O ^C H

< R' -HạO
+ HCHO+ HN
-R 2

Iy — ^

I
0

2N

cf

C H = (^

CH2

s

o

Phản ứng này xảy ra dễ dàng trong dung môi ethanol, nhiệt độ phòng với
hiệu suất khá cao.

-13-


Phần 3

THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

3.1. Hoá chất, phương tiện và phương pháp thực nghiệm
* Hoá chất:
Các hoá chất sử dụng là loại thông thường, p, PA được cung cấp
* Phương tiện:
- Sắc ký lớp mỏng (SKLM) trên bản mỏng Kieselgel 60 F

254

(Merck).

- Nhiệt độ nóng chảy đo trên máy Electro-Thermal digital.
- Phổ tử ngoại ghi trên niáy Cary IE UV-Visible Spectrophotometer
Varian.
- Phổ hồng ngoại ghi trên máy IR-SHUPCO-JAPAN với kỹ thuật viên
nén KBr, ghi trong vùng 4000-400cm''.
* Phương pháp thực nghiệm:
- Áp dụng các quá trình biến đổi hoá học để tổng hợp các sản phẩm dự

kiến.
- Xác định độ tinh khiết của sản phẩm bằng sắc ký lớp mỏng, đo nhiệt độ
nóng chảy.
- Xác định cấu trúc các chất tổng hợp được dựa trên kết quả phân tích phổ
UV.IR.
- Thử tác dụng kháng khuẩn, chống nấm của các chất tổng hợp được dựa
trên phương pháp khuếch tán trên thạch theo quy định cuả Dược điển
Việt Nam.


3.2. Tổng hợp hoá học:
3.2.1. Tổng hợp 5-nitrofurfural diacetat (NFD) (I).
NFD là chất trung gian, là chất khởi đầu cho dãy chất mà chúng tôi
tổng hợp.
Chúng tôi lựa chọn phương pháp của tác giả Nguyễn Thị Xuân Thuỷ,
Nguyễn Khang, Nguyễn Quang Đạt [9] là phương pháp thích hợp cho hiệu
suất cao, sử dụng loại HN0 d= 1,38 ( nhà máy hoá chất Đức Giang sản
3

suất) dễ kiếm hơn loại HNO bốc khói (đ=l,51 hay đ=l,42)
3

Các thông số của phản ứng là:
-

Tỉ lệ mol: Furfural/HN /H S /Ac
0

3

2

0 4

20

(1:1,12:0,06:7).

- Nhiệt độ của phản ứng: từ -5°c đến +5°c.
Sơ đồ phản ứng tổng hợp là:

01

CHO

0?NA r " C H ( 0 C 0 C H 3)2
ACỉ0

(NFD)

* Tiến hành:
Dụng cụ phản ứng: bình cầu ba cổ dung tích lOOOml, nhiệt kế, máy
khuấy từ, sinh hàn không khí, phễu nhỏ giọt.
Cho vào bình cầu 120 ml Ac20 (1,18 mol) làm lạnh tới -5°c. Rỏ từ từ
và thận trọng vào đó hỗn hợp 13,5 ml (0,2 mol) HNO d=l,38 và 0,66 ml
3

(0,01 mol) H S0 d=l,82.Duy trì nhiệt độ trong khoảng - 5 ° c đến +5°c. Rỏ từ
2

4

từ 15 ml furfural (0,17 mol) mới cất vào, khuấy đều duy trì nhiệt độ -5°c đến
+5°c. Giữ nhiệt độ này trong 30 phút. Sau đó, bỏ nước đá làm lạnh, nâng dần
nhiệt độ phản ứng lên nhiệt độ phòng. Khuấy đều tiếp ở nhiệt độ phòng trong
1 giờ 30 phút. Sau đó làm lạnh và thêm từ từ 200 ml nước. Luôn khuấy và giữ


hỗn hợp phảp ứng ờ nhiệt độ từ 0°c đến 10°c. Thu được nhũ dịch đục. Thêm
tiếp NaOH 25% cho tới pH=4 nâng nhiệt độ hỗn họp lên 50°c. Khuấy tiếp
lgiờ. Để nguội sau 24 giờ, lọc rửa cho hết acid. Thu được tinh thể kết tinh
vàng nhạt. Kết tinh lại trong Ethanol 90°. Thu đuợc sản phẩm 41,13g.
Nhiệt độ nống chảy: 90-92°C.
Hiệu suất'. 75%.
Độ tan: Rất ít tan trong nước, ít tan trong EtOH, tan trong aceton và DMF.
Kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng dung môi cloroíorm. Soi đèn tử
ngoại thấy có một vết gọn rõ, Rf=0J5.

3.2.2. Tổng họp thiazoỉidin-2,4-dion (H)
Chúng tôi chọn phương pháp của Mameli và Zorgi [26] là tác dụng
thioure với acid mono cloroacetic
o.

________X ĩ _ u

SH

Thiazolidin - 2,4 - dion
C 3 H 3 O 2 NS; M=117

* Tiến hành:
Trong bình cầu

1

lít, cho vào 50g (0,65mol) thioure và 62g (0,65 mol)

acid mono cloroacetic và 500 ml H 0. Đun hồi lưu 4 giờ. Để yên 24 giờ.
2

Tủa tạo thành. Lọc hút. Rửa tủa bằng nước lạnh. Sấy khô. Kết tinh lại trong
nước. Thu được 57g chất kết tinh hình kim, trắng.
Hiệu suất: 74%.
Nhiệt độ nóng chảy.
Thuỷ).

126°c (tài .liệu 124-126°c [47] Nguyễn Thị

Xuân


Độ tan: Tan dễ trong aceton, cloroíorm, tan nhiều trong ethanol nóng,
ít tan trong ethanol lạnh. Tan nhiều trong nước nóng, hầu như không tan
trong nước lạnh.
SKLM : hệ dung môi aceton-benzen (1:4), Rf=0,33.
3.2.3. Tổng hợp 5-(5’-nitro-2’-furfuryIiden)-thiazolidin-2,4-dion (IQ)
Chúng tôi đã tiến hành tổng hợp chất (III) theo phương pháp của
J.N.Nazarova và L.D.Babeshkina [35] và theo quy trình tổng hợp của
Nguyễn Thị Xuân Thuỷ [10].
Quá trình tổng hợp gồm

2

bước:

- Bước 1: Thuỷ phân NFD trong AcOH nóng có mặt H S0
2

4

- Bước : Ngưng tụ 5-nitrofurfural tạo thành trong hỗn hợp phản ứng với
2

thiazolidin-2,4-dion với xúc tác Na acetat khan.
----- N “ H
j n
AcOH băng
0 2N ^ 0 ^ k CH(0C0CH3)ỉ
“
■ 0:N

o

^

sA d
J T J k
J ----- V “ H
CHO Naacetatkhan“ °>N
0

CH= S A >
(III)
C8H 1O5N2S ; M = 240

- Phương pháp này có ưu điểm là quy trình tổng hợp đơn giản, đỡ tốn thời
gian phản ứng vì khổng cần tách riêng 5-nitrofurfural.
* Tiến hành:
Trong bình cầu dung tích 500ml, cho vào 43, g (0,18 mol)
8

5-nitrofurfuraldiacetat, hoà tan trong 165 ml acid acetic băng ở nhiệt độ
20°c -35°c. Rỏ từ từng giọt 3,5 ml acid H S0 khuấy đều. Nâng nhiệt độ
2

lên

85°C-90°C trong

1

4

giờ. Để nguội đến nhiệt độ phòng. Cho tiếp vào

bình phản ứng 27g Na acetat khan và 17,5g (0,15 mol) thiazolidin-2,4dion. Đun cách dầu khi hỗn hợp sôi và hồi lưu thì tính giờ và theo dõi bằng
sắc ký lớp mỏng, với hệ dung môi CHƠ3:MeOH (40:1).


Xác định được thời gian của phản ứng là 3 giờ. Để nguội, đổ ra ngâm
lạnh, tạo tủa. Lọc hút. Sấy khô. Thu được 50g tủa thô. Kết tinh lại trong dung

môi aceton-nước (1:2), được 21,9 g sản phẩm tinh khiết. Hiệu suất sau tinh
chế là 60,8%, tính từ -nitrofurfuraldi acetat.
5

Nhiệt độ nóng chảy. 224-225°C
Độ tan: khó tan trong MeOH, EtOH; dễ tan hơn trong CHC13, aceton, tan
trong DMF.
Kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng hệ dung môi CloroíormMethanol (20:1) cho vết gọn rõ dưới ánh sáng đèn tử ngoại, Rf=0,416.
Nhận xét: Trong tổng hợp chất (III), chúng tôi đã xác định được thời
gian phản ứng là 3h (ngắn hơn so với thời gian 5h của Nguyễn Thị Xuân Thuỷ
[10]) và đạt hiệu suất 60,8% (cao hơn hiệu suất 30% của tác giả Nguyễn Thị
Xuân Thuỷ [10] và 36% của nhà nghiên cứu E.B.Akerblom [13]).
Hiệu suất đạt cao hơn do chúng tôi đã thay đổi dung môi kết tinh lại:
dùng hỗn hợp dung môi aceton - nước (1:2) thay cho DMF-EtOH(l:l)
3.2.4. Tổng hợp một số dẫn chất base Mannich của S -^ -nitro-l’
-furfuryliden)-thiazolidin-2,4-dion.
Dựa vào tính chất của nguyên tử H linh động trong nhóm -NH kẹp giữa
2 nhóm carbonyl của nhân thiazolidin-2,4-dion trong phân tử chất (III), chúng
tôi đã tiến hành tổns hợp một số dẫn chất base Mannich của chất (III), bằng
cách cho chất (III) tác dụng với íbrmaldehyd và amin bậc , bậc 2.
1


Sơ đồ phản ứng như sau:
/R,
[

+ HCHO + HN

^

2

s ò
( IV- ix;

(III)
Với r , = r 2 = c h 3 (I V )
R, = H ;R 2 = - ( ^ )

(V )

R, = H ; R 2 = - ^ ^ - F ( V I )

R, = H ;R 2= - < ^ ) - C i (V II)
R| = H ; Rt =

3r ( VIII)

R, = H ;R 2 =

I

(EX)

Tất cả các phản ứng đều tiến hành trong môi trường ethanol, nhiệt độ
phòng.

3.2.4.I. Tổng hợp 3-(dimethyl amino methyO-S-^-nitro-l’furfuryliden)-thiazolidin-2,4-dịon.(IV).
Công thức:

S

Ò

(IV)
C„H u0 5N3S;M=297

* Tiến hành:
Dụng cụ gồm bình cầu lOOml, có lắp sinh hàn hồi lưu và máy khuấy từ.
Cho vào bình cầu 0,6g (0,0025 mol) chất (III), 0,30 ml íormol (0,00375 mol
HCHO), 0,18 ml (0,00275 mol) dimethylamin, 15 ml EtOH. Khuấy kỹ. Sau 5


phút hỗn hợp tan hoàn toàn tạo hỗn hợp đồng thể màu đỏ nâu. Khuấy 2h ở
nhiệt độ phòng. Làm lạnh qua đêm, cạo thành cốc thật kỹ. Tủa hình thành.
Lọc hút. Rửa tủa vói nước lạnh. Kết tinh. lại từ Me0H:H20 (1:1). Sấy ở 60°c.
Thu được 0,5g chất kết tinh màu vàng. Hiệu suất 61,3%. Nhiệt độ nóng
chảy:191°C- 192°c.
SKLM: hệ dung môi CHC13: MeOH (20:1), Rf = 0,390.
Độ tan: dễ tan trong ethanol, methanol, cloroíorm, aceton, acid acetic.
Khó tan trong nước. Dễ tan hơn ở nước nóng.

3.2.4.2. Tổng hợp 3-anilino methyl- 5-(5’-nitro-2’-fiirfuryliden)thiazolidin-2,4-dion.(V)
ì

i
0 2n

o

% — n -C H —n—
c h J Ụ 1 0
l
(V )

c Hị! N3S;M=345
15

*

0

5

Tiến hành: trong bình cầu dung tích 100 ml; cho vào đó l,2g (0,005

mol) chất (III), 75 ml ethanol. Vừa khuấy, vừa đun nhẹ cho tan. Cho tiếp
0,55 ml (0,0055 mol) anilin mới cất; 0,60 ml íormol (0,0075 mol HCHO).
Sau 15 phút tủa đỏ xuất hiện. Tiếp tục khuấy

1

giờ ở nhiệt độ phòng. Lọc hút.

Rửa tủa bằng ethanol lạnh. Kết tinh lại trọng MeOH. Thu được l,60g chất kết
tinh màu đỏ tươi.
Hiệu suất 92,7%.
Nhiệt độ nóng chảy: 185,7°c -187°c.
SKLM:hệ dung môi CHC13: MeOH (20:1), Rf= 0,408.

Độ tan: dễ tan trong ethanol, methanol nóng, aceton, cloroíorm. Khó tan
trong nước, tan ít trong ethanol, methanol lạnh.


3.2.4.3. Tổng hợp 31-p-FIuoro anilino methyl-5-(5’-nitro-2’-furfuryliden)-thiazolidin-2,4-dion.(VI)
Công thức:

(VI)
C, H 0 N3SF;M = 363
5

11

5

* Tiến hành: như 3.2.4.2 nhưng thời gian phản ứng là 2 giờ
Hỗn hợp phản ứng gồm 0,6 g (0,0025 mol) chất (HI), 0,305g
(0,00275 mol) p-fluoroanilin, 0,30ml formol (0,000375 mol HCHO), 37,5 ml
ethanol
Kết tinh lại trong EtOH:CHCl (2:l).Thu được 0,83g chất kết tinh màu
3

vàng óng ánh.
Hiệu suất: 91,46%.

Nhiệt độ nóng chảy: 188°c -189°c
Độ tan: khó tan trong ethanol, methanol, cloroíorm. Tan được nhiều
hơn trong CHC1 nóng, aceton, DMF.
3

SKLM: Hệ dung môi CHCl3:MeOH (20:1), Rf= 0,386.


3.2A.4. Tổng hợp 3-p-cloro anilino methyl-5-(5’-nitro-2’-furfuryliden)thiazolidin-2,4-dỉon (VII)
Công thức:

C ,sH ,i0 5N 3 SC I;M =379.5

* Tiến hành: như 3.2A.2 nhưng thời gian phản ứng là 2 giờ.
Hỗn hợp phản ứng gồm 0,60g (0,0025 mol) chất (HI), 0,352g (0,00275
mol) p.cloroanilin, 0,30 ml íormol (0,00375 mol HCHO), 40 ml EtOH.
Sản phẩm kết tinh lại trong dung môi EtOH:CHCl (2:l).Thu được 0,87g
3

chất kết tinh màu đỏ gạch.
Hiệu suất: 91,7%.
Nhiệt độ nóng chảy. 233°c - 234°c.
SKLM. hệ dung môi CHCl :MeC)H(20:l), Rf=0,373.
3

Độ tan: dễ tan trong ethanol nóng, methanol nóng, cloroíorm, aceton.
Khó tan hơn trong ethanol, methanol nhiệt độ thường.
3.2.4.S. Tổng hợp 3-p-Bromo anỉlino methyl- 5-(5’-nitro-2’-furfuryliden)thiazolidin-2,4-dion.(Vin):
Công thức:

C15Hu05N3SBr;M=424

-22-