TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA CÁC DẪN CHẤT THẾ Ở VỊ TRÍ 4
CỦA 3-METHYL-1-(3-NITROPHENYL)-1H-PYRAZOL-5(4H)-ON
Phan Tiểu Long1, Phan Tuyết Minh1, Dương Bằng Vũ1, Đào Tiến Phát1, Trương Ngọc Tuyền1
TÓM TẮT
Đặt vấn đề: Pyrazolon là hợp chất dị vòng 5 cạnh chứa 2 dị tố nitơ và nhóm carbonyl trong phân tử. Gần đây, hợp chất này được nghiên cứu rộng rãi vì những đặc tính quan trọng. Các dẫn chất có chứa dị vòng pyrazolon có hoạt tính sinh học phong phú bao gồm: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao, kháng viêm, kháng ung thư.
Đối tượng – phương pháp nghiên cứu: Dẫn chất thế ở vị trí 4 của 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol- 5(4H)-on được tổng hợp qua 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu là phản ứng ngưng tụ giữa 3-nitrophenylhydrazin và ethyl acetoacetat để tạo ra 1-(3-nitrophenyl)pyrazol-5-on. Giai đoạn 2 là phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa sản phẩm giai đoạn 1 và các aldehyd thơm để tạo ra sản phẩm mong muốn. Các chất tổng hợp được tinh chế và xác định cấu trúc bằng phổ IR, MS, 1H-NMR, 13C-NMR và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm
Kết quả: Tổng hợp được 16 dẫn chất thế ở vị trí 4 của 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on với hiệu suất 40 – 80%. Các sản phẩm tổng hợp cho kết quả phổ IR, MS, 1H-NMR và 13C-NMR phù hợp với cấu trúc dự kiến. Kết quả kháng khuẩn, kháng nấm cho thấy các dẫn chất này hầu như không có hoạt tính, chỉ có chất trung gian là 1-(3-nitrophenyl)pyrazol-5-on thể hiện được hoạt tính mạnh trên MRSA (MIC =32 μg/ml).
Kết luận: 16 dẫn chất thế ở vị trí 4 của 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on đã được tổng hợp thành công. Các sản phẩm này tuy không có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm nhưng là tiền đề để khử hoá tạo ra các dẫn chất pyrazol-5-ol, hướng tới đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và độc tế bào của khung cấu trúc này.
Từ khóa: 3-nitrophenylhydrazin, 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on, kháng khuẩn, kháng nấm
ABSTRACT
SYNTHESIS AND ANTIMICROBIAL, ANTIFUNGAL ACTIVITIES EVALUATION
OF DERIVATIVES ON POSITION 4 OF 3-METHYL-1-(3-NITROPHENYL)-1H-PYRAZOL-5(4H)-ON Phan Tieu Long, Phan Tuyet Minh, Duong Bang Vu, Dao Tien Phat, Truong Ngoc Tuyen
* Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Vol. 25 - No. 2 - 2021: 64 - 71 Introduction: Pyrazolone is a heterocyclic five-membered ring compound containing two nitrogen atoms and carbonyl group in the structure. Recently, this compound have a broad biological activities including antibacterial, antifungal, anti-tuberculosis, anti-inflammatory and anti-cancer.
Materials and methods: Derivatives on position 4 of 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one were synthesized in two steps. The first step is the condensation reaction between 3-nitrophenylhydrazine and ethyl acetoacetate to produce 1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one. The second one is the Knoevenagel condensation reaction between the first step’s product and aromatic aldehydes to produce the desired products.
The synthetic substances were purified and characterized by using IR, MS, 1H-NMR and 13C-NMR spectrum and tested for antimicrobial and antifungal activity.
Results: 16 derivatives on position 4 of 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one were synthesized with the yield of ranging 40 – 80%. The structures of synthesized products that characterized by IR, MS, 1H-
1Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh
NMR and 13C-NMR. Antifungal and antimicrobial results show that these derivatives are almost inactive, only an intermediate product 1- (3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on shows strong activity against MRSA (MIC = 32 μg/mL).
Conclusion: 16 derivatives on position 4 of 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one were successfully synthesized. These products do not have antimicrobial and antifungal activity but will be a promise for the synthesis of derivatives of pyrazol-5-ol through reduction reaction with sodium borohydride, towards the evaluation of antibacterial, antifungal and cytotoxic activity of these compounds.
Keywords: 3-nitrophenylhydrazine, 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one, antimicrobial, antifungal activities
ĐẶT VẤN ĐỀ
Gần đây, tình trạng lạm dụng kháng sinh đã làm gia tăng hiện tượng đề kháng kháng sinh trên toàn thế giới. Sự gia tăng các chủng vi khuẩn đa kháng như Acinetobacter, Pseudomonas và họ Enterobacteriaceae, cùng với sự hạn chế trong việc phát triển kháng sinh mới làm cho việc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn ngày càng khó khăn và nguy cơ cao sẽ là không còn kháng sinh để điều trị trong tương lai.
Các dẫn xuất của pyrazolon thể hiện tác dụng sinh học đáng chú ý như kháng khuẩn, kháng nấm(1), kháng lao(2), kháng virus(3), kháng ung thư(4), kháng viêm, giảm đau, đái tháo đường, chống trầm cảm. Các nghiên cứu gần đây trên các khung 3-methyl-1-phenyl-1H- pyrazol-5(4H)-on(5), và 3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on(6), đã cho kết quả khá tốt về hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm. Trên cơ sở đó, 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)- 1H-pyrazol-5(4H)-on và dẫn chất thế tại vị trí số 4 trên khung pyrazol-5(4H)-on được nghiên cứu
quy trình tổng hợp nhằm hướng tới thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm.
ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứuĐối tượng nghiên cứu là tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm 3-methyl-1- (3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (1) và các dẫn chất thế ở vị trí số 4 của 3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2p). Các hóa chất và dung môi cần thiết sử dụng của các công ty Merck, Acros, Aldrich và AKSci hoặc các công ty từ Trung Quốc và Việt Nam.
Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tổng hợp
Hợp chất 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H- pyrazol-5(4H)-on (1) được tổng hợp từ phản ứng ngưng tụ giữa 3-nitrophenylhydrazin và ethyl acetoacetat. Các dẫn chất thế ở vị trí số 4 của 3- methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2p) được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa hợp chất (1) và một số aldehyd thơm.
Hình 1. Sơ đồ qui trình tổng hợp các dẫn chất thế ở vị trí 4 của 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (a) Trong bình cầu 2 cổ, cho 3-
nitrophenylhydrazin hydroclorid (5,69 g; 0,03 mol), ethyl acetoacetat (3,90 g; 0,03 mol) và ethanol tuyệt đối vào. Đun hồi lưu trong 1-2 giờ,
kiểm tra phản ứng bằng TLC. Sau khi phản ứng kết thúc, làm nguội và lọc. Sản phẩm thô được tinh chế như sau: hòa tan vào dung dịch NaOH 10%, đun nhẹ, lọc lấy dịch. Cho từ từ HCl 10%
đến pH = 5, làm lạnh để kết tinh, sau đó lọc thu được sản phẩm (1) tinh khiết. Hiệu suất: 52,05%.
(b) Trong bình cầu 2 cổ 100 ml, cho (1) (0,219 g; 1 mmol), aldehyd thơm (1 mmol) và 2 ml acid acetic băng vào khuấy đều, đun ở 80 oC từ 1-3 giờ. Theo dõi phản ứng bằng TLC. Sau khi phản ứng kết thúc, thêm vào bình phản ứng 20 ml nước cất lạnh, sau đó lọc lấy tủa. Sản phẩm thô được tinh chế bằng phương pháp kết tinh lại được sản phẩm tinh khiết (2a-2p).
Các hệ dung môi: hệ (A): n-hexan:ethyl acetat (1:1); hệ (B): n-hexan:aceton (2:1); hệ (C):
petroleum ether:ethyl acetat (4:1).
Phương pháp kiểm nghiệm
Các sản phẩm tổng hợp được kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) trên bản mỏng silica gel 60 F254 (Merck), đo nhiệt độ nóng chảy (mp) bằng máy Gallenkamp-Sanyo. Phổ IR được đo trên máy IRAffinity-1S tại bộ môn Hóa Hữu Cơ, Khoa Dược, Đại Học Y Dược TP. Hồ Chí Minh. Phổ MS được đo trên máy LC-MS Shimadzu. Các phổ 1H-NMR và 13C-NMR được đo trên máy cộng hưởng từ hạt nhân Bruker Avance 500 NMR Spectrometer tại Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa học.
Phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm
Các chủng vi khuẩn và nấm sử dụng gồm: Escherichia coli ATCC 25922 (E), Staphylococcus aureus ATCC 29213 (MS), Staphylococcus aureus đề kháng methicillin (MRSA) ATCC 43300 (MR), Streptococcus faecalis ATCC 29212 (S), Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 (P), Candida albicans ATCC 20254 (C).
Các chất thử nghiệm kháng nấm, kháng khuẩn gồm: chất (1), 16 dẫn chất (2a-2p) được hòa tan trong DMSO.
Thử định tính hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm: Sử dụng phương pháp khuyếch tán trong bản thạch. Các chất được pha trong DMSO ở các nồng độ 1024 μg/mL. Đường kính lỗ thạch 1 cm. Các chất có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm thì sẽ có vòng vô
khuẩn, các chất này sẽ được tiếp tục xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC).
Xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) các chất có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm: phương pháp pha loãng bán định lượng (Semi–quantitative dilution test). Thử nghiệm trên 11 nồng độ (mỗi giai mẫu pha loãng 2 lần):
1024 μg/mL; 512 μg/mL; 256 μg/mL; 128 μg/mL;
64 μg/mL; 32 μg/mL; 16 μg/mL; 8 μg/mL;
4 μg/mL; 2 μg/mL; 1 μg/mL. MIC là nồng độ tối thiểu trong các nồng độ trên còn khả năng ức chế vi khuẩn.
KẾT QUẢ
Tổng hợp hóa học
3-Methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol- 5(4H)-on (1)
C10H9N3O3. P.t.l: 219,0643. Bột mịn màu vàng sáng, không tan trong nước, tan ít trong ethanol, ethyl acetat và tan tốt trong DMSO. Hiệu suất:
52,05%. Mp: 184 – 187 oC. TLC (Rf): 0,70 (A); 0,39 (B); 0,33 (C). IR (ν, cm-1): 3194,1 (C-H); 1624,1 (C=O); 1525,7 và 1346,3 (NO2). MS (m/z):
220,0737 [M+H]+, tính toán 220,0722. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 12,04 (s, 1H, HOH);
8,60 (s, 1H, H7); 8,20 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H9); 8,03 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 1,5 Hz, H11); 7,20 (t, 1H, J = 8,0 Hz, H10); 5,43 (s, 1H, H4); 2,15 (s, 3H, H12). 13C- NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 159,8; 148,1;
139,6; 130,6; 130,5; 125,2; 123,3; 119,0; 118,6; 113,5;
111,6; 43,2; 16,7; 14,0.
4-(4-Clorobenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a)
C17H12ClN3O3. P.t.l: 341,0567. Bột mịn màu cam nhạt, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất:
77,13%. Mp: 271 – 273 oC. TLC (Rf): 0,75 (A);
0,46 (B); 0,25 (C). IR (ν, cm-1): 3130,5 (C-H); 1685,8 (C=O); 1612,5 (C=C); 1523,8 (NO2). MS (m/z):
342,0728 [M+H]+, tính toán 342,0645. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,83 (t, 1H, J = 2,5 Hz, H7); 8,61 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H15, H19); 8,35 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H9); 8,05 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 2,0
Hz, H11); 7,93 (s, 1H, H13); 7,75 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 7,68 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H16, H18); 2,30 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm):
161,5; 152,4; 147,9; 147,1; 138,5; 137,7; 134,8; 131,2;
130,0; 128,3; 126,3; 123,3; 118,4; 111,8; 12,5.
4-(2-Clorobenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-3H-pyrazol-5(4H)-on (2b)
C17H12ClN3O3. P.t.l: 341,0567. Bột mịn màu vàng cam, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất: 76,54%.
Mp: 241 – 243 oC. TLC (Rf): 0,71 (A); 0,40 (B);
0,20 (C). IR (ν, cm-1): 3085,8 (C-H); 1685,8 (C=O); 1614,4 (C=C); 1521,8 và 1346,3 (NO2).
MS (m/z): 342,0635 [M+H]+, tính toán 342,0645.
1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,75-8,73 (m, 2H; H7, H7’); 8,54 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz, H19); 8,34 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz; 1,5 Hz, H9’); 8,30 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,5 Hz;
1,0 Hz, H9); 8,08 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz;
1,0 Hz, H11’); 8,06-8,04 (m, 2H, H11, H13’); 8,03 (s, 1H, H13); 7,79-7,72 (m, 3H, H10, H10’, H19’);
7,68-7,65 (m, 2H, H17, H17’); 7,62-7,59 (m, 2H, H18, H18’); 7,53-7,48 (m, 2H, H16, H16’); 2,94 (s, 3H, H12); 2,07 (s, 3H, H12’). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 160,1; 159,7; 152,1;
148,8; 137,2; 136,2, 134,2; 133,1; 133,0; 132,7;
132,6; 131,2; 130,6; 130,6; 125,1; 125,1; 123,5;
123,2; 120,0; 120,0; 119,1; 119,0; 114,6; 114,4;
111,9; 111,6; 14,4; 12,8.
4-(3,4-Diclorobenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2c)
C17H11N3O3Cl2. P.t.l: 375,0178. Bột mịn màu đỏ cam, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất: 80,80%. Mp:
273 – 275 oC. TLC (Rf): 0,79 (A); 0,48 (B); 0,25 (C). IR (ν, cm-1): 3090,0 (C-H); 1681,9 (C=O);
1614,4 (C=C); 1525,7 và 1344,4 (NO2). MS (m/z):
376,0475 [M+H]+, tính toán 376,0256. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,96 (d, 1H, J = 2,0 Hz, H15); 8,77 (t, 1H, J = 2,5 Hz, H7); 8,46 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz, H19); 8,34 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz;
2,0 Hz; 1,0 Hz, H9); 8,05 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,5
Hz; 1,0 Hz, H11); 7,90 (s, 1H, H13); 7,87 (d, 1H, J = 8,5 Hz, H18); 7,75 (t, 1H, J = 8,0 Hz, H10);
2,37 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO- d6, ppm): 161,4; 152,4; 147,9; 145,6; 138,4;
135,3; 134,1; 133,0; 132,7; 131,1; 130,5; 130,1;
127,4; 123,4; 118,6; 111,8; 12,6.
4-(4-Fluorobenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2d)
C17H12FN3O3. P.t.l: 325,0863. Bột mịn màu vàng, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất: 86,00%.
Mp: 278 - 280 oC. TLC (Rf): 0,71 (A); 0,45 (B); 0,25 (C). IR (ν, cm-1): 3109,2 (C-H); 1691,6 (C=O);
1614,4 (C=C); 1508,3 và 1346,3 (NO2). MS (m/z):
326,0806 [M+H]+, tính toán 326,0941. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,83 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,72 (dd, 2H, J = 9,0 Hz; 6,0 Hz, H15, H19);
8,35 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 1,5 Hz, H9); 8,05 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz H11); 7,94 (s, 1H, H13);
7,75 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 7,45 (t, 2H, J = 9,0 Hz, H16, H18); 2,39 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 161,7; 152,6; 147,9; 147,6;
138,7; 136,5; 136,4; 130,1; 123,4; 118,5; 115,6; 115,5;
111,8; 12,7.
4-(2-Cloro-6-fluorobenzyliden)-3-methyl-1- (3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2e)
C17H11ClFN3O3. P.t.l: 359,0473. Bột mịn màu cam, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất: 77,16%. Mp:
280 – 282 oC. TLC (Rf): 0,75 (A); 0,48 (B); 0,23 (C).
IR (ν, cm-1): 3099,6 (C-H); 1708,9 (C=O); 1614,4 (C=C); 1527,6 và 1342,5 (NO2). MS (m/z):
360,0621 [M+H]+, tính toán 360,0551. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,71 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7’); 8,68 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,32 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz; 1,0 Hz, H9’); 8,25 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz; 1,0 Hz, H9); 8,08 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,5 Hz; 1,0 Hz, H11’); 8,04 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz;
2,5 Hz; 1,0 Hz, H11); 7,91 (s, 1H, H13); 7,86 (s, 1H, H13’); 7,78 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10’); 7,72 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 7,66-7,56 (m, 3H, H17’, H18, H18’); 7,49 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H16); 7,46 (d, 1H, J = 8,0 Hz,
H16’); 7,37 (t, 1H, J = 9,0 Hz, H17); 2,42 (s, 3H, H12);
1,98 (s, 3H, H12’).13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 160,6; 158,8; 151,3; 148,0; 138,4; 136,5;
135,6; 133,6; 133,2; 132,8; 132,7; 131,2; 130,7; 130,6;
126,0; 125,4; 123,5; 123,3; 120,1; 119,9; 119,2; 118,9;
114,7; 114,5; 111,9; 111,6; 14,4; 12,8.
4-(4-Hydroxybenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2f)
C17H13N3O4. P.t.l: 323,0906. Bột mịn màu vàng, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất: 75,00%. Mp:
298 – 300 oC. TLC (Rf): 0,70 (A); 0,41 (B); 0,21 (C). IR (ν, cm-1): 3310,0 (OH); 3107,3 (C-H);
1662,8 (C=O); 1587,4 (C=C); 1514,1 và 1321,2 (NO2). MS (m/z): 322,0800 [M-H]-, tính toán 322,0828. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 9,10 (s, 1H, HOH); 8,86 (t, 1H, J = 2,5 Hz, H7); 8,63 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H15, H19); 8,37 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz; 1,0 Hz, H9); 8,03 (ddd, 1H, J = 8,0 Hz; 2,5 Hz; 1,0 Hz, H11); 7,77 (s, 1H, H13); 7,73 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 6,97 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H16, H18); 2,36 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 163,5; 162,4;
153,1; 149,7; 148,0; 139,2; 137,7; 130,5; 124,8;
123,5; 121,8; 118,5; 116,0; 111,8; 13,2.
4-(2-Hydroxybenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2g)
C17H13N3O4. P.t.l: 323,0906. Bột mịn màu vàng cam, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất: 73,37%.
Mp: 280 – 283 oC. TLC (Rf): 0,71 (A); 0,43 (B);
0,25 (C). IR (ν, cm-1): 3302,1 (OH); 2916,4 và 2848,9 (C-H); 1730,2 (C=O); 1527,6 (NO2). MS (m/z): 322,0767 [M-H]-, tính toán 322,0828. 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 9,31 (s, 1H, HOH); 9,03 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz, H19); 8,82 (t, 1H, J = 2,5 Hz, H7); 8,35 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz;
2,0 Hz; 1,0 Hz, H9); 8,10 (s, 1H, H13); 8,03 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz; 1,0 Hz, H11); 7,73 (t, 1H, J
= 8,5 Hz, H10); 7,49 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H17); 7,01 (d, 1H, J = 7,5 Hz, H16); 6,95 (t, 1H, J = 8,0 Hz, H18); 2,35 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz,
DMSO-d6, ppm): 162,6; 159,4; 158,1; 152,9;
148,0; 142,9; 139,0; 136,3; 132,9; 130,5; 124,0;
123,5; 123,2; 119,7; 118,9; 118,6; 115,9; 111,8;
111,6; 17,1; 13,0.
4-(4-Methoxybenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2h)
C18H15N3O4. P.t.l: 337,1063. Bột mịn màu vàng tươi, không tan trong nước và ethanol, tan ít trong ethyl acetat, DMSO và DMF, tan tốt trong dicloromethan. Hiệu suất: 75,07%.
Mp: 188 – 190 oC. TLC (Rf): 0,78 (A); 0,52 (B);
0,27 (C). IR (ν, cm-1): 3124,7 và 3093,8 (C-H);
1687,7 (C=O); 1579,7 (C=C); 1508,3 (NO2). MS (m/z): 338,1130 [M+H]+, tính toán 338,1141. 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,82 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,68 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H15, H19); 8,35 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz, H9);
8,0 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz, H11); 7,80 (s, 1H, H13); 7,71 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 7,14 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H16, H18); 3,90 (s, 3H, H20), 2,35 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 163,9; 162,3; 153,0; 149,2; 147,3; 139,1;
137,0; 130,4; 126,0; 123,5; 123,0; 118,5; 114,4;
111,8; 55,7; 13,1.
4-(3-Methoxybenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2i)
C18H15N3O4. P.t.l: 337,1063. Bột màu vàng tươi, không tan trong nước và EtOH, tan ít trong EtOAc, DMSO và DMF, tan tốt trong DCM. Hiệu suất: 76,56%. Mp: 184 – 188 oC.
TLC (Rf): 0,75 (A); 0,50 (B); 0,23 (C). IR (ν, cm-1): 3124,7 và 3093,8 (C-H); 1687,7 (C=O);
1579,7 (C=C); 1508,3 (NO2). MS (m/z):
338,1110 [M+H]+, tính toán 338,1141. 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,78 (t, 1H, J = 2,5 Hz, H7); 8,39 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H15); 8,37 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz; 1,0 Hz, H9); 8,07-8,03 (m, 2H, H11; H19); 7,89 (s, 1H, H13); 7,75 (t, 1H, J = 8,0 Hz, H10); 7,50 (t, 1H, J
= 8,0 Hz, H18); 7,24 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,5 Hz; 1,0 Hz, H17); 3,86 (s, 3H, H20); 2,38 (s, 3H,
H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm):
161,8; 159,0; 152,9; 149,3; 148,0; 138,8; 133,9;
130,4; 129,6; 126,8; 126,2; 123,6; 119,8; 118,7;
117,9; 111,9; 55,3; 13,1.
4-(2,4-Dimethoxybenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2j)
C19H17N3O5. P.t.l: 367,1169. Bột màu vàng, không tan trong nước và EtOH, tan ít trong EtOAc, DMSO và DMF, tan tốt trong DCM.
Hiệu suất: 68,93%. Mp: 251 – 252 oC. TLC (Rf):
0,80 (A); 0,60 (B); 0,31 (C). IR (ν, cm-1): 3130,5 (C-H); 1697,4 (C=O); 1602,9 (C=C); 1521,8 (NO2). MS (m/z): 368,0683 [M+H]+, tính toán 368,1246. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,78 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,72 (d, 1H, J
= 1,5 Hz, H16); 8,39 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz, H9); 8,14 (d, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz, H19); 8,02 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 1,5 Hz, H11); 7,81 (s, 1H, H13); 7,73 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 7,19 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H18); 3,91(s, 3H, H20); 3,81 (s, 3H, H21);
2,36 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO- d6, ppm): 162,1; 154,0; 152,6; 149,2; 148,2;
147,9; 138,9; 130,5; 130,0; 126,0; 123,4; 122,8;
118,2; 116,5; 111,8; 111,4; 55,7; 55,5; 12,7.
4-(3,4-Dimethoxybenzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2k)
C19H17N3O5. P.t.l: 367,1169. Bột màu đỏ cam, không tan trong nước và EtOH, tan ít trong EtOAc, DMSO và DMF, tan tốt trong DCM. Hiệu suất: 75,31%. Mp: 237 – 239 oC.
TLC (Rf): 0,77 (A); 0,51 (B); 0,24 (C). IR (ν, cm-
1): 2945,3 và 2841,1 (C-H); 1697,4 (C=O); 1602,8 (C=C); 1521,8 (NO2). MS (m/z): 368,1595 [M+H]+, tính toán 368,1246. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 9,34 (d, 1H, J = 9,0 Hz, H19); 8,84 (s, 1H, H7); 8,36 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H9); 8,02 (d, 1H, J = 9,0 Hz, H11); 7,99 (s, 1H, H13);
7,72 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 6,75 (d, 1H, J = 9,0 Hz, H18); 6,70 (s, 1H, H19); 3,96 (s, 3H, H20); 3,92 (s, 3H, H21); 2,32 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 162,2; 154,0; 152,7; 149,3;
148,2; 148,0; 139,0; 130,5; 130,1; 126,0; 123,5; 122,8;
118,3; 116,6; 111,9; 111,5; 55,7; 55,6; 12,7.
3-Methyl-4-(3-nitrobenzyliden)-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2l)
C17H12N4O5. P.t.l: 352,0808. Bột màu đỏ cam, không tan trong nước và EtOH, tan ít trong EtOAc, DMSO và DMF, tan tốt trong DCM. Hiệu suất: 85%. Mp: 264 – 266 oC. TLC (Rf): 0,70 (A); 0,39 (B); 0,19 (C). IR (ν, cm-1):
3072,6 (C-H); 1691,7 (C=O); 1616,3 (C=C);
1516,0 (NO2). MS (m/z): 353,0873 [M+H]+, tính toán 353,0886. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 9,51 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H15); 8,84 (d, 1H, J
= 8,0 Hz, H19); 8,74 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,43 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz, H17); 8,33 (dd, 1H, J
= 8,5 Hz; 1,0 Hz, H9); 8,07 (s, 1H, H13); 8,05 (ddd, 1H, J = 8,0 Hz; 1,5 Hz; 1 Hz, H11); 7,86 (t, 1H, J = 8,0 Hz, H18); 7,74 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10);
2,36 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6,
ppm): 161,6; 152,8; 148,0; 147,8; 146,3; 138,6;
134,8; 130,1; 129,7; 128,5; 127,0; 125,4; 124,0;
123,7; 119,6; 112,0; 13,0.
4-(Benzo[1,3]dioxol-5ylmethylen)-3-methyl-1- (4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2m)
C18H13N3O5. P.t.l: 351,0855. Bột màu vàng cam, không tan trong nước và EtOH, tan ít trong EtOAc, DMSO và DMF, tan tốt trong DCM. Hiệu suất: 80%. Mp: 215 – 217 oC. TLC (Rf): 0,80 (A); 0,40 (B); 0,21 (C). IR (ν, cm-1):
2918,3 (C-H); 1689,6 (C=O); 1523,8 và 1344,4 (NO2). MS (m/z): 352,0852 [M+H]+, tính toán 352,0933. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,81 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,66 (d, 1H, J = 1,5 Hz, H15); 8,38 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 1,5 Hz, H9);
8,04-8,02 (m, 2H, H11; H19); 7,80 (s, 1H, H13); 7,73 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 7,17 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H18); 6,22 (s, 2H, H20); 2,36 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 162,2; 153,0; 152,5;
149,4; 148,0; 147,7; 139,0; 133,2; 130,5; 127,7;
123,6; 123,3; 118,7; 111,9; 108,7; 102,5; 13,1.
4-(3-Hydroxy-4-methoxybenzyliden)-3-methyl- 1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2n)
C18H15N3O5. P.t.l: 353,1012. Bột màu cam, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, EtOAc, DMSO, tan tốt trong DCM. Hiệu suất:
63,17%. Mp: 212 – 214 oC. TLC (Rf): 0,75 (A);
0,42 (B); 0,27 (C). IR (ν, cm-1): 3408,2 (OH);
3080,3 (C-H); 1668,4 (C=O); 1564,2 (C=C);
1529,6 và 1344,4 (NO2). MS (m/z): 352,0936 [M-H]-, tính toán 352,0933. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 9,50 (s, 1H, HOH); 8,87 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,44 (d, 1H, J = 2,0 Hz, H15); 8,36 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz, H9); 8,04-8,01 (m, 2H, H11, H19); 7,73 (s, 1H, H13); 7,73 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 7,15 (d, 1H, J = 8,5 Hz, H18); 3,91 (s, 3H, H20); 2,36 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 162,3; 153,4; 153,1; 149,9;
148,0; 146,2; 139,1; 130,4; 129,7; 126,3; 123,5;
122,6; 119,9; 118,5; 111,8; 111,6; 55,8; 13,1.
4-(4-Hydroxy-3-methoxybenzyliden)-3-methyl- 1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2o)
C18H15N3O5. P.t.l: 353,1012. Bột màu cam, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, EtOAc, DMSO và DMF, tan tốt trong DCM. Hiệu suất:
48,44%. Mp: 220 – 222 oC. TLC (Rf): 0,76 (A); 0,42 (B); 0,27 (C). IR (ν, cm-1): 3410,1 (OH); 3080,3 (C- H); 1668,4 (C=O); 1564,2 (C=C); 1527,6 và 1344,4 (NO2). MS (m/z): 352,0903 [M-H]-, tính toán 352,0933. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm):
10,62 (s, 1H, HOH); 8,79 (t, 1H, J = 2,5 Hz, H7); 8,71 (d, 1H, J = 2,0 Hz, H15); 8,39 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 1,5 Hz, H9); 8,05 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz, H19); 8,00 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz, H11); 7,74 (s, 1H, H13);
7,72 (t, 1H, J = 8,5 Hz, H10); 6,96 (d, 1H, J = 8,5 Hz, H18); 3,89 (s, 3H, H20); 2,34 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 162,5; 153,4; 153,0;
150,0; 148,0; 147,4; 139,2; 131,4; 130,4; 125,2; 123,6;
121,7; 118,5; 117,3; 115,7; 111,9; 55,7; 13,1.
4-(4-(Methylthio)benzyliden)-3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2p)
C18H15N3O3S. P.t.l: 353,0834. Bột màu vàng, không tan trong nước. EtOH, tan ít trong EtOAc, DMSO, tan tốt trong DCM. Hiệu suất:
73,94%. Mp: 200 – 202 oC. TLC (Rf): A (0,71); B (0,41); C (0,24). IR (ν, cm-1): 2920,2 (C-H);
1678,1 (C=O); 1608,6 (C=C); 1523,8 và 1327,0 (NO2). MS (m/z): 352,0681 [M-H]-, tính toán
352,0756. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 8,84 (t, 1H, J = 2,0 Hz, H7); 8,59 (d, 2H, J
= 8,5 Hz, H15, H19 ); 8,34 (ddd, 1H, J = 8,0 Hz;
2,0 Hz; 1,0 Hz, H9); 8,04 (ddd, 1H, J = 8,5 Hz;
2,0 Hz; 1,0 Hz, H11); 7,84 (s, 1H, H13); 7,74 (t, 1H, J = 8,0 Hz, H10); 7,45 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H16, H18); 2,56 (s, 3H, H20), 2,38 (s, 3H, H12). 13C- NMR (125 MHz, DMSO-d6, ppm): 161,8;
152,5; 148,3; 147,9; 146,8; 138,8; 133,9; 130,0;
128,9; 124,6; 124,3; 123,3; 118,2; 111,7; 13,6; 12,6.
Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm
Bảng 1. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm
Chất E (μg/mL)
MS (μg/mL)
MR (μg/mL)
S (μg/mL)
P (μg/mL)
C (μg/mL)
1 - 32 32 32 - -
2a – 2p - - - - - -
DMSO - - - - - -
Ciprofloxacin 1 1 8 1 nd nd
Fluconazol nd nd nd nd 0,25 0,25
* (-): không có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm;
** (nd): không thực hiện
BÀN LUẬN
Phản ứng tổng hợp 3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (1) là phản ứng ngưng tụ cần đun hồi trong dung môi là EtOH, thời gian phản ứng ngắn (1 – 2 giờ). Hiệu suất trung bình khoảng 52,05%. Phản ứng tổng hợp một số dẫn chất ở vị trí số 4 của 3-methyl-1- (3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2p) xảy ra trong môi trường acid, nhiệt độ 80 oC, thời gian phản ứng ngắn (thường từ 1 – 3 giờ). Hiệu suất tổng hợp khá cao 40,87 – 85,38%.
Kết quả thực nghiệm cho thấy sản phẩm (2a-2p) không có hoạt tính. Trong khi đó sản phẩm trung gian (1) lại cho hoạt tính tương đối cao trên MRSA (MIC = 32 μg/mL). Điều này được giải thích là do các dẫn chất (2a-2p) có độ tan rất kém trong dung môi thử nghiệm (DMSO), trong khi (1) tan hoàn toàn trong dung môi này. Bên cạnh đó, nhóm OH ở vị trí số 5 trên vòng pyrazol có thể đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm của khung cấu trúc này. Vì vậy việc tạo ra các dẫn chất có nhóm OH ở vị trí số 5 trên vòng pyrazol
là cơ hội để tìm ra những hoạt chất mới có hoạt tính sinh học mạnh. Khi so sánh với các nghiên cứu tương tự khi không có nhóm nitro(5) hay có nhóm nitro ở vị trí para của vòng phenyl-1H- pyrazol-5(4H)-on(6), nhận thấy việc thêm nhóm nitro ở vị trí meta trên khung 3-methyl-1-phenyl- 1H-pyrazol-5(4H)-on cho phổ kháng khuẩn hẹp hơn nhưng hoạt tính trên các chủng MRSA, MSSA và Streptococcus faecalis mạnh hơn. Tuy nhiên khi thế vào vị trí số 4 thì mất tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.
KẾT LUẬN
Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp được 16 dẫn chất thế ở vị trí số 4 của 3-methyl-1-(3- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2p). Hiệu suất tổng hợp tương đối cao với thời gian tổng hợp ngắn, tinh chế dễ dàng. Sản phẩm (2a-2p) hầu như không có hoạt tính, trong khi sản phẩm (1) lại có hoạt tính khá tốt trên chủng MRSA. Kết quả này là tiền đề cho việc tổng hợp các dẫn chất thế ở vị trí số 4 của 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)- 1H-pyrazol-5-on bằng phản ứng khử với natri
borohydrid, hướng tới mục tiêu khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và độc tế bào.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vijesh A, Isloor AM, Isloor S, et al (2011). Synthesis of some new pyrazolone derivatives as potent antimicrobial agentes.
Der Pharma Chemica, 3(4):454-463.
2. Parekh NM, Maheria KC (2012). Antituberculosis and antibacterial evaluations of some novel phenyl pyrazolone- substituted 1H-benzo [g] pyrazolo [3, 4-b] quinoline-3-ylamine derivatives. Medicinal Chemistry Research, 21(12):4168-4176.
3. Narule M (2011). Synthesis of some new 1-N-(β-D- glucopyranosyl)-2-((1-phenyl-5-aryl)-pyrazol-3-yl) pyrroles and their biological activities. J. Chem Pharm Res, 3(3):38-47.
4. Dube PN, Bule SS, Ushir YV, Kumbhare MR, Dighe PR (2015).
Synthesis of novel 5-methyl pyrazol-3-one derivatives and their in vitro cytotoxic evaluation. Medicinal Chemistry Research, 24:1070–1076.
5. Võ Phước Hải, Phan Tiểu Long, Nguyễn Xuân Thanh, Trương Ngọc Tuyền (2018). Tổng hợp và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số dẫn chất pyrazol-5-on và pyrazol-5-on.
Dược học, 506(58):25-30.
6. Nguyễn Thanh Thanh Hằng, Trần Thị Mỹ Oanh, Phạm Cảnh Em, Phạm Ngọc Tuấn Anh, Trương Ngọc Tuyền (2017). Tổng hợp và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số dẫn chất pyrazolon. Dược học, 496(57): 33-37.
Ngày nhận bài báo: 15/12/2020
Ngày phản biện nhận xét bài báo: 18/01/2021 Ngày bài báo được đăng: 20/04/2021