Tải bản đầy đủ
Tổng hợp các hợp chất 3-(arylideneamino)-1-acetyl-2-thioxoimidazolidin-4-one (4a-c)

Tổng hợp các hợp chất 3-(arylideneamino)-1-acetyl-2-thioxoimidazolidin-4-one (4a-c)

Tải bản đầy đủ

Header PagePhản
33 of
ứng161.
xảy ra theo cơ chế cộng nucleophile (A N ). Đầu tiên, cặp electron chưa
tham gia liên kết trên nguyên tử nitơ của hợp chất (3a-c) đóng vai trò là tác nhân
nucleophile tấn công vào carbon của nhóm carbonyl trong anhydrid acetic. Giai đoạn tiếp
theo là sự loại tách phân tử axit acetic tạo thành hợp chất (4a-c).
3.2 Phân tích phổ
3.2.1 Phổ IR của hợp chất (4a-c)

O

NH
N
N
S
H3CO

Hình 9: Phổ IR của hợp chất (4a)
So với phổ IR của hợp chất (3a), phổ IR của các hợp chất (4a) (xem hình 11) trong
vùng từ 3000-3400 cm-1 không thấy xuất hiện vân hấp thụ nào chứng tỏ lien kết N–H
không còn nữa. Bên cạnh đó, các tần số hấp thụ của liên kết C=S (1312 cm-1), C=N (1512
cm-1), C=O (1703 cm-1) cũng được thấy trên phổ.
Phổ IR của hợp chất (4b-c) cũng xuất hiện các vân phổ tương tự như phổ IR của
hợp chất (4a). Ngoài ra, trên phổ đồ của (4c) không thấy xuất hiện vân phổ đặc trưng của
nhóm –OH chứng tỏ nhóm –OH cũng đã bị acyl hóa trở thành nhóm –OCOCH 3

33

Footer Page 33 of 161.

Header Page
161.
Kết 34
quảof
phân
tích phổ IR của các chất (4a-c) được tóm tắt trong bảng 2 dưới đây:
Bảng 5: Kết quả phân tích phổ IR của các hợp chất (4a-c)
ν (cm-1)
Hợp chất

R
C=O

C=N

C=S

4a

OCH 3

1703

1512

1312

4b

Cl

1728

1597

1312

4c

OH

1736

1604

1319

Kết quả phổ IR bước đầu cho thấy sự tạo thành các hợp chất (4a-c). Ngoài ra, các
dữ liệu về phổ thu được trùng khớp với các giá trị vân phổ trong tài liệu tham khảo [13]
Để có kết luận chính xác và thuyết phục hơn về cấu tạo của các sản phẩm này, chúng tôi
khảo sát phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR,13C-NMR, MS của chúng.
3.2.2 Phổ 1NMR, phổ 13C-NMR
Phổ 1H-NMR của các hợp chất (4a-c) xuất hiện đầy đủ tín hiệu của các proton phù
hợp với công thức dự kiến. Để thuận tiện cho việc quy kết các tín hiệu, chúng tôi quy ước
vị trí của các proton có trong công thức dự kiến của các hợp chất (4a-c) như sau:
O

8

9

12
CH3

R

N

4

2
1a

N

7

3

10

N

5

1

11
O

S

6

Trên phổ cộng hưởng từ proton của các hợp chất (4a-c) (xem phụ lục 16 - 21) đều
xuất hiện đầy đủ các cường độ tín hiệu như dự kiến.

34

Footer Page 34 of 161.

Header Page
35 oftrường
161.mạnh (δ = 2,10-2,50 ppm) trên phổ 1H-NMR của các đều xuất
Ở vùng
hiện tín hiệu singlet ở với cường độ tương đối bằng 3 được quy kết cho proton H12 của
nhóm acetyl gắn với nitơ.
Hai tín hiệu doublet ở độ chuyển dịch δ = 4,30-4,47 ppm với cường độ tương đối
là 1:1 được chúng tôi qui kết cho 2 proton của H9, do 2 proton này không tương đương
với nhau nên có độ chuyển dịch khác nhau và chúng tương tác spin-spin với nhau làm
cho mỗi tín hiệu bị tách thành dạng doublet.
Các proton từ H1 đến H7 cũng xuất hiện đầy đủ các tín hiệu và cường độ tương đối
tương tự như các hợp chất (3a-c).
Ngoài ra, đối với hợp chất (4c), trên phổ đồ có sự xuất hiện tín hiệu singlet và
doublet với cường độ tương đối bằng 3 tại δ = 2,82 ppm và δ = 2,14 ppm chứng tỏ ngoài
hydro linh động của nhóm NH trên dị vòng 2-thioxoimidazolidin-4-one bị thay thế bởi
nhóm CH 3 CO- trong phản ứng acyl hóa bởi anhydrid acetic thì nhóm OH gắn trên vòng
benzene cũng bị acyl hóa. Do proton H12 trong nhóm acetyl gắn với nguyên tử nitơ,
proton H1a trong nhóm acetyl gắn với nguyên tử oxygen nên mật độ electron tại proton
H12 lớn hơn mật độ electron tại H1a, do đó tín hiệu của proton H12 sẽ chuyển về vùng
trường mạnh ứng với độ dịch chuyển thấp hơn tín hiệu của proton H1a. Do đó, tín hiệu
singlet với cường độ tương đối bằng 3 tại δ = 2,14 ppm được qui kết cho proton H1a và
tín hiệu singlet tại δ = 2,82 ppm với cường độ tương đối bằng 3 được quy kết cho proton
H12.
Trong vùng trường trung bình có sự xuất hiện của các proton của vòng benzene:
do các proton H2 và H6 cũng như H3 và H5 tương đương nhau nên sẽ cho các tín hiệu có
cường độ tương đối bằng 2.
+ Đối với hợp chất (4a) các proton H2 và H6 chịu sự ảnh hưởng của nhóm đẩy
electron –OCH 3 nên mật độ electron tại vị trí này tăng mạnh, do đó tín hiệu proton H2 và
H6 sẽ chuyển về vùng trường mạnh ứng với độ chuyển dịch thấp hơn tín hiệu proton H3
và H5 . Vậy tín hiệu doublet với cường độ tương đối bằng 2 tại δ = 6,94 ppm (J=8,5 Hz)
được qui kết cho các proton H2 và H6. Các tín hiệu doublet tại δ = 7,33 ppm (J=8,5 Hz)
với cường độ tương đối bằng 2 được quy kết cho proton H3 và H5.
35

Footer Page 35 of 161.

Header Page 36 of 161.

O

4

2
1a
H3CO

1

5

9

12
10 11
N

7

3

8

CH3

N
N

11

O

S

Hình 10 : Phổ H1-NMR của hợp chất (4a)
+ Đối với hợp chất (4b), ngoài các tín hiệu được chúng tôi quy kết ở trên, tín hiệu
multiplet ở δ = 7,47 ppm, cường độ tương đối là 4, được chúng tôi quy kết cho các
proton của vòng benzene. Mặc các proton trong nhân thơm không tương đương nhau
nhưng có độ chuyển dịch rất gần nhau và độ phân giải của máy không đủ cao nên các tín
hiệu của các proton này chồng chập lên nhau trên phổ đồ.
+ Đối với hợp chất (4c) các proton H2 và H6 chịu sự ảnh hưởng của nhóm đẩy
electron –OCOCH 3 nên mật độ electron tại vị trí này tăng, do đó tín hiệu proton H2 và H6
sẽ chuyển về vùng trường mạnh ứng với độ chuyển dịch thấp hơn tín hiệu proton H3 và
H5 . Vậy tín hiệu doublet ( J = 8,5 Hz) với cường độ tương đối bằng 2 tại δ = 7,48 ppm
36

Footer Page 36 of 161.

Header
Page
37cho
of các
161.
được
qui kết
proton H3 và H5. Các tín hiệu doublet ( J = 8,5 Hz) tại δ = 7,17 ppm
với cường độ tương đối bằng 2 được quy kết cho proton H2 và H6.
Ngoài ra ở hợp chất (4a) còn xuất hiện tín hiệu singlet ở độ chuyển dịch δ = 3,75
ppm với cường độ tương đối là 3 được chúng tôi qui kết cho proton H1a của nhóm –
OCH 3 do proton này gắn trực tiếp với dị tố O nên cho độ chuyển dịch ở vùng trường yếu
hơn so với 3 proton ở vị trí H12.

O

4

2
1a
H3CO

1

5

9

12
10 11
N

7

3

8

CH3

N
N

11

O

S

Hình 11 : Một phần phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất (4a)

37

Footer Page 37 of 161.

HeaderBảng
Page6 38
oftín
161.
: Các
hiệu trên phổ 1H-NMR (δ, ppm và J, Hz) của các hợp chất (4a-c)

O

8

9

12
CH3

R

Hợp chất
(R)

4a

H1a

6

H2,6

H3,5

6,94

7,33

3,76

H7

H9a,b

4,42

H12

4,32

6,69
(d )

(s)

2,10
(d)

(d)

(s)
J=8,5 Hz

J=8,5 Hz

7,47

7,47

(s)

4,44

4,34

6,76
(m)

-

(m)

2,20
(d)

(d)

(s)

(Cl)

7,15

7,48

2,28

4,46

(d)

(s)

13

4,34
2,14

(d)
(s)

J= 8,5 Hz

Trên phổ

(s)

6,77
(d)

(OH)

O
S

5

1

4b

4c

10

N

( d)
(OCH 3 )

N

4

2
1a

N

7

3

11

(d)
(s)

J= 8,5 Hz

C-NMR của các hợp chất (4a-b) (xem phụ lục 22-27), hợp chất (4a)

cho 10 tín hiệu, hợp chất (4b) cho 9 tín hiệu, hợp chất (4c) cho 12 tín hiệu. Hai tín hiệu ở
vùng trường yếu nhất một ở gần 166,5 ppm và một ở gần 169,6 ppm là các tín hiệu của
nguyên tử carbon trong C=O, C=S (C8, C11, C13), một tín hiệu ở vùng trường trung bình
khoảng 152,4 ppm là tín hiệu của nguyên tử carbon trong –CH=N (C7), bốn tín hiệu trong
38

Footer Page 38 of 161.

Header
Page
39trung
of 161.
vùng
trường
bình khoảng từ 120-140 ppm là tín hiệu của nguyên tử carbon trong
vòng benzene (C1-6), một tín hiệu trong vùng trường mạnh khoảng 73,41 ppm là tín hiệu
của nguyên tử carbon trong nhóm –CH 2 (C9), một tín hiệu carbon nằm trong trường
mạnh khoảng 21,48 là tín hiệu của nguyên tử carbon trong nhóm –CH 3 (C12). Ngoài ra
trong hợp chất (4a) còn xuất hiện tín hiệu ở vùng trường mạnh khoảng 55,2 ppm là tín
hiệu của nguyên tử carbon trong nhóm –CH 3 (C1a), trong hợp chất (4c) xuất hiện thêm 2
tín hiệu, một ở trường mạnh, một ở trường yếu là tín hiệu của các carbon trong –
OCOCH 3 .
Tín hiệu của các carbon trong các hợp chất (4a-b) được chúng tôi tóm tắt trong
bảng sau đây:
Bảng 7: Các tín hiệu trên phổ 13C-NMR (δ, ppm) của các hợp chất (4a-c)

O

9

8

12
CH3

R

N

4

2
1a

N

7

3

10

N

O
S

5

1

11

6

Hợp
chất

C1-6

C1a, 1b

C7

55,20

159,89

-

152,44

C8,11,10

C9

C12

(R)
4a

113,89 127,64 128,39

(OCH 3 )

151,79

4b

129,11 129,56 134,44

(Cl)

134,88

163,20
165,76
163,82
166,46

73,28

21,03

73,41

21,48

39

Footer Page 39 of 161.

Header4cPage 40
of 161.
122,52
128,84 133,44 163,83
(OH)

151,54

19,03

152,43

166,48
169,60

73,50

21,40

3.2.3 Phổ khối lượng MS của hợp chất (4a-b)
Cấu trúc của sản phẩm còn được chúng tôi xác định qua phổ MS (xem hình 12,
phụ lục 28-29 ). Với cả ba hợp chất (4a), C 13 H 13 O 3 N 3 S, M=291,0678; (4b),
C 12 H 10 O 2 N 3 SCl, M= 295,0182; (4c), C 12 H 11 O 3 N 3 S, M= 319,0627 trên phổ MS đều
xuất hiện peak ion phân tử như dự kiến. Cụ thể là hợp chất (4a) cho peak ion phân tử (M
+ Na)+ = 314,0561, hợp chất (4b) cho peak ion phân tử (M + Na)+ = 318,0780, còn hợp
chất (4c) cho peak ion phân tử (M+H)+ = 320,0527. Điều đó cho thấy các hợp chất (4a-c)
có cấu trúc phù hợp với công thức dự kiến.

C13H13O3N3S
M= 291,0678

Hình 12: Phổ MS của hợp chất (4a)

40

Footer Page 40 of 161.

Header Page 41 of 161.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN- ĐỀ XUẤT
1. Kết luận
Qua đề tài:
“TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC
MỘT SỐ HỢP CHẤT 2-THIOXOIMIDAZOLIDIN-4-ONE”
Chúng tôi đã tổng hợp được 09 chất:


1-(4’-methoxybenzylidene)thiosemicarbazide (2a)



1-(4’-chlorobenzylidene)thiosemicarbazide (2b)



1-(4’-hydroxybenzylidene)thiosemicarbazide (2c)



3-(4’-methoxyl benzylidene)-2-thioxoimidazolidin-4-one (3a)



3-(4’-chlorobenzylidene)-2-thioxoimidazolidin-4-one (3b)



3-(4’-hydroxybenzylidene)-2-thioxoimidazolidin-4-one (3c)



3-(4’-methoxybenzylidene)-1-acetyl-2-thioxoimidazolidin-4-one (4a)



3-(4’-chlorobenzylidene)-1-acetyl-2-thioxoimidazolidin-4-one (4b)



3-(4’-acetyloxybenzylidene)-1-acetyl-2-thioxoimidazolidin-4-one (4c)

Trong đó 06 hợp chất (3a-c, 4a-c) là các chất đã được tổng hợp trong tài liệu [13]
song lại chưa được nghiên cứu về các tính chất phổ NMR (phổ 1H-NMR, phổ 13C-NMR)
và phổ MS.
Tính chất vật lí (trạng thái, dung môi kết tinh, nhiệt độ nóng chảy, màu sắc) và cấu
trúc phân tử của các hợp chất đã được khảo sát và xác nhận qua các phương pháp phổ IR,
1

H-NMR, 13C-NMR và MS.

2. Đề xuất


Thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất (4a-c) đã tổng hợp được.

41

Footer Page 41 of 161.

HeaderPage
42tụcoftạo
161.
Tiếp
thêm một số dẫn xuất có chứa nhóm acetyl của dị vòng 2-thioxi
imidazolidin-4-one ở vị trí nitơ số 1.


Thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng hợp được.

42

Footer Page 42 of 161.

Header Page 43 of 161.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thomas Kurz, Khalid Widyan, A convenient synthesis of 3-amino-4-imino(thixo)imidazolidin-2-ones, Tetrahedron Letters, Vol.45, No.1, pp. 7049-7051 (2004).
[2] Shipra Baluja, Sumitra Chanda, Hemali Padalia, Paras Ramavat, Synthesis,
characterization and antimicrobal activity of some new 2-thioxoimidazolidin-4-one
derivatives, International Journal of pharaceutical., chemical and biological sciences,
Vol 5, No.1, pp. 196-202 (2015).
[3] Heba A.Elhady, Convinient synthesis of 1,3-disubstituted-2-thixo-imidazolidin-4ones as potential anti-tumor agents, International Journal of Pharmaceutical
Chemistry, Vol 5, No.9, pp.297-307 (2015)
[4] Lydia Salhi, Samia Bouzroura-Aichouche, Yamina Benmalek, Yamina Bentarzi,
Sophie Poulain-Martini, Bastien Cacciuttolo, Elisabet Dunach, Bellara Nedjar-Kolli,
An efficient conversion of maleimide derivatives to 2-thioxo imidazolidinones,
Organic Communications., Vol. 6, No.2, pp.87-94 (2013)
[5] A.Jamal Abdul Nasser, A.Idhay Adhulla, R.Surendra Kumar, J.Selvin, Synthesis of
Some-2-Thioxo-imidazolidin-4-one Derivatives and its Antimicrobial Activity, EJournal of Chemistry, Vol. 8, No.4, pp.1320-1325 (2010)
[6] Vijay V.Dabhoklar, Faisal Y.Ansari, Synthesis and characterization of selected fused
isoxazole and pyrazole derivatives and their antimicrobial activity, Journal of the
Serbian Chemiscal Society, Vol.74, No.11, pp.1219- 1229 (2009)
[7] M E Abd- Fattah, Synthesis and investigation of mass spectra of 3-substituted-2thioxo-imidazolidin-4-one derivatives, Indian Journal of Chemistry, Vol. 45B, pp.
2523-2533 (2006)
[8] Hussein A,Al- Tamamy, M.E.Abdel Fattah, Synthesis and antibacterial activity of
some new imidazole, imidazo[2,1-c]triazole and Imidazo[1,2-e]tetrazole derivatives,
Oriental Journal of Chemistry, Vol. 26, No. 2, pp.421-427 (2010)
[9] Jehan A.Hasanen, Synthesis and mass spectra of some new 3-substitued coumarin
derivatives, Der Pharma Chemica, Vol. 4, pp.1923 – 1934 (2012)
43

Footer Page 43 of 161.