TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 3-METHYL-1-(4-NITROPHENYL)-1H-PYRAZOL-5-ON/OL
Lê Nguyễn Bảo Khánh1, Phan Tiểu Long1, Nguyễn Ngọc Tố Quyên1, Trương Ngọc Tuyền1
TÓM TẮT
Đặt vấn đề: Tiếp nối các nghiên cứu về khung cấu trúc pyrazol-5-on, trong nghiên cứu này, các dẫn chất 1- (4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-on/ol mới được tổng hợp, tinh chế và xác định cấu trúc, nhằm hướng tới mục tiêu xác định hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của chúng.
Đối tượng – phương pháp nghiên cứu: Dẫn chất 4-benzyliden-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H -pyrazol- 5(4H)-on được tổng hợp qua 2 giai đoạn. Giai đoạn : ngưng tụ giữa 4-nitrophenylhydrazin và ethyl acetoacetat tạo ra 3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on. Giai đoạn 2: sản phẩm của giai đoạn đầu tham gia ngưng tụ Knoevenagel với các aldehyd thơm/ dị vòng thơm để tạo ra sản phẩm mong muốn. au đó, các dẫn chất này tiếp tục được khử hoá bằng natri borohydrid để tạo ra 4-benzyl-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol.
Các chất tổng hợp được tinh chế và xác định cấu trúc bằng phổ IR, MS và 1H-NMR, rồi tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm.
Kết quả: Tổng hợp được 8 dẫn chất 4-benzyliden-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2h) với hiệu suất 70–80% và 8 dẫn chất 4-benzyl-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3a-3h) với hiệu suất 80–90%. Các sản phẩm tổng hợp cho kết quả phổ IR, MS và 1H-NMR phù hợp với cấu trúc dự kiến. Hầu hết các dẫn chất (2a-2h) không có hoạt tính, nhưng dẫn chất (3a-3h) có hoạt tính trung bình tất cả dòng vi khuẩn, vi nấm thử nghiệm.
Kết luận: 8 dẫn chất 4-benzyliden-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2h) và 8 dẫn chất 4-benzyl-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3a-3h) đã được tổng hợp thành công. Những kết quả trên là tiền đề để tổng hợp thêm các dẫn chất của pyrazol-5-on/ol và hướng tới đánh giá các hoạt tính sinh học khác của khung cấu trúc này.
Từ khóa: 4-nitrophenylhydrazin, 4-benzyliden-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on, 4-benzyl- 3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol, ngưng tụ Knoevenagel
ABSTRACT
SYNTHESIS AND ANTIMICROBIAL-ANTIFUNGAL ACTIVITY EVALUATION OF SOME 3-METHYL-1-(4-NITROPHENYL)-1H-PYRAZOL-5-ONE/OL DERIVATIVES
Le Nguyen Bao Khanh, Phan Tieu Long, Nguyen Ngoc To Quyen, Truong Ngoc Tuyen
* Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Vol. 25 - No. 4 - 2021: 53 - 61 Introduction: Following the previous studies on pyrazol-5-on framework, in this study, 1-(4-nitrophenyl)- 1H-pyrazol-5-one/ol would be synthesized, purified, characterized; towards testing the antibacterial and antifungal activity.
Method: 4-benzylidene-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one derivatives were synthesized in 2 steps. Step 1: condensation reaction between 4-nitrophenylhydrazine and ethyl acetoacetate to produce 3-methyl- 1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on. Step 2: product of the first step joined in the Knoevenagel condensation with aromatic/heterocyclic aldehydes to produce the desired products. Then, these compounds were further reduced with sodium borohydride to form 4-benzyl-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol. The structures
1Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh
Tác giả liên lạc: PGS.TS.DS. Trương Ngọc Tuyền ĐT: 0903330604 Email: [email protected]
of synthesized products that characterized by IR, MS and 1H-NMR spectrum, then tested for antibacterial- antifungal activity.
Results: 8 derivatives of 4-benzylidene-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one were synthesized with the yield of this step ranging 70–80%. 8 derivatives of 4-benzyl-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol were synthesized with the yield of this reduction step ranging 80–90%. The structures of synthesized products that characterized by IR, MS and 1H-NMR spectrum. Most of the second-step compounds (2a-2h) were inactive, but the compounds (3a-3h) had moderate activity in all tested strains of bacteria and fungi.
Conclusion: 8 derivatives of 4-benzylidene-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-one and 8 derivatives of 4-benzyl-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol were successfully synthesized. The results of this study will be a promise for further synthesis of pyrazol-5-on/ol derivatives towards the other biolgical activities of these compounds.
Keywords: 4-nitrophenylhydrazine, 4-benzylidene-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(H)-one, 4- benzyl-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol, Knoevenagel condensation
ĐẶT VẤN ĐỀ
Các dẫn chất của pyrazolon có nhiều tác dụng sinh học đáng lưu ý như kháng viêm, giảm đau, kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa(1,2). Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy nhóm dẫn chất này có tác dụng kháng ung thư(3-5). Tiếp nối các nghiên cứu trước trên các khung 3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on(6) và 3-methyl-1-(3-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on(7), nghiên cứu tiếp tục tổng hợp các dẫn chất 4- benzyliden-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on và 4-benzyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol để tạo sự phong phú về cấu trúc và nhằm hướng tới mục tiêu thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của khung cấu trúc này.
ĐỐI TƯỢNG-PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứuCác dẫn chất 4-benzyliden-1-(4-nitrophenyl)- 1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2h) và 4-benzyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3a-3h). Hoá chất và dung môi trong nghiên cứu này có xuất xứ từ Acros, Aldrich, AKSci, Merck, Trung Quốc và Việt Nam. Các sản phẩm tổng hợp được kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) trên bản mỏng silica gel 60 F254, 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 Shimadzu
LC-MS. Phổ 1H-NMR được đo trên máy cộng hưởng từ hạt nhân Bruker Avance 500 NMR Spectrometer tại Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam.
Phương pháp tổng hợp
Sự ngưng tụ giữa hợp chất 4-nitrophenylhydrazin và ethyl acetoacetat tạo thành hợp chất 3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H- pyrazol-5(4H)-on (1). Các dẫn chất 4-benzyliden- 1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2h) được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa hợp chất (1) và một số aldehyd. Sau đó sản phẩm (2a-2h) được khử hóa bằng NaBH4 thu được các dẫn chất 4-benzyl-1- (4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3a-3h) (Hình 1).
Quy trình tổng hợp Giai đoạn 1 (a)
Cho 4-nitrophenylhydrazin hydroclorid (5,69 g; 0,03 mol), ethyl acetoacetat (3,9 g;
0,03 mol) và ethanol tuyệt đối vào bình cầu 2 cổ. Đun hồi lưu hỗn hợp và 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 tối đa, sau đó lọc thu được sản phẩm (1) tinh khiết.
Hiệu suất: 60%.
Giai đoạn 2 (b)
Cho sản phẩm (1) (0,219 g; 1 mmol), aldehyd thơm/ dị vòng thơm (1 mmol) và 2 ml acid acetic băng vào bình cầu 2 cổ đun hồi hỗn hợp ở 80 °Ctrong 1
–
3 giờ. Theo dõi phản ứng bằng TLC. Sau khi phản ứng kết thúc, làm lạnh rồi lọc lấy tủa. Sản phẩm thô được tinh chế bằng phương pháp kết tinh lại thu được sản phẩm (2a-2h).Giai đoạn 3 (c)
Hòa tan chất (2) (1 mmol) trong ethanol hoặc hỗn hợp ethanol-cloroform làm lạnh đến 0
–
5 °C.Thêm NaBH4 (1 mmol), khuấy trong 15 phút. Cô thu hồi dung môi, sản phẩm thô được hoà tan vào 10 ml nước, lọc lấy dịch.
Sau đó cho 10 ml HCl 10% vào, làm lạnh để kết tinh hoàn toàn. Lọc thu được sản phẩm (3a-3h).
Các hệ dung môi dùng cho TLC: (A):
hexan:ethyl acetat (1:1); (B): hexan:aceton (2:1);
(C): petroleum ether:ethyl acetat (4:1).
Hình 1. ơ đồ quy trình tổng hợp các dẫn chất 1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-on/ol 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), Candida albicans ATCC 20254 (C).
Các chất thử nghiệm kháng nấm, kháng khuẩn gồm: chất (1), 8 dẫn chất (2a-2h), 8 dẫn chất (3a-3h) được hòa tan trong DMSO, và được tiến hành thử hoạt tính bằng các phương pháp sau:
Phương pháp khuếch tán qua giếng trên đĩa thạch (định tính): các chất được pha ở nồng độ 1024 µg/mL với dung môi DMSO. Sau đó được cho khoảng 60 µL vào lỗ (đường kính 6 mm) trên đĩa thạch đã được cấy vi khuẩn và vi nấm thử nghiệm. Tiến hành tương tự với 60 µL chứng âm (DMSO 10%) và 60 µL chứng dương
(Ciprofloxacin 10 µg/mL và Fluconazol 10 µg/mL).
Các chất xuất hiện vòng kháng khuẩn sẽ được tiếp tục thực hiện phương pháp kế tiếp.
Phương pháp pha loãng bán định đượng:
xác định nồng độ ức chế tối thiếu (MIC). Thực hiện trên 11 nồng độ giảm dần (pha loãng 2 lần ở mỗi giai mẫu): 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-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol- 5(4H)-on (1)
C10H9N3O3. Bột mịn màu trắng ngà hay vàng nhạt, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, EtOAc và tan tốt trong DMSO. Hiệu suất:
60,00%. Mp: 221
–
223 °C. TLC (Rf): 0,73 (A); 0,40(B); 0,19 (C). IR (ν, cm-1): 3122,5 và 2960,8 (C-H);
1727,7 (C=O); 1628,5 (C=N). MS (ESI) m/z:
[M+H]+ dự kiến 220,0722; tìm thấy 220,0715. 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 12,20 (s, 1H, HOH); 8,29 (d, 2H, J = 9 Hz, H8, H10); 8,04 (d, 2H, J
= 9 Hz, H7, H11); 5,42 (s, 1H, H4); 2,14 (s, 3H, H12).
4-(4-Methoxybenzyliden)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a)
C18H15N3O4. Bột kết tinh màu đỏ, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO và DMF. Hiệu suất: 74,48%. Mp: 229
–
231 °C. TLC (Rf): 0,70 (A); 0,50 (B); 0,18 (C). IR (ν, cm-1): 3124,7 (C-H); 1687,7 (C=O); 1579,7 (C=N); 1508,3 (C=C).MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 338,1160; tìm thấy 338,1141. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm):
8,68 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H8, H10); 8,32 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H7, H11); 8,23 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H15, H19); 7,85 (s, 1H, H13); 7,16 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H16, H18); 3,91 (s, 3H, H20); 2,37 (s, 3H, H12).
4-(4-Methylthiobenzyliden)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2b)
C18H15N3O3S. Bột kết tinh màu vàng, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 80,17%. Mp: 217
–
220 °C.TLC (Rf): 0,70 (A); 0,42 (B); 0,2 (C). IR (ν, cm-1):
3109,3 (C-H); 1678,1 (C=O); 1608,6 (C=N); 1523,8 (C=C). MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 354,0811;
tìm thấy 354,0913. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6,
ppm): 8,57 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H8, H10); 8,32 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H7, H11); 8,22 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H15, H19); 7,85 (s, 1H, H13); 7,45 (d, 2H, J = 9,0, H16, H18); 2,59 (s, 3H, H20); 2,37 (s, 3H, H12).
4-(2-Clorobenzyliden)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2c)
C17H12ClN3O3. Bột kết tinh màu cam nhạt, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 80,94%. Mp: 227
–
229 °C.TLC (Rf): 0,81 (A); 0,58 (B); 0,27 (C). IR (ν, cm-1):
3124,7 (C-H); 1685,0 (C=O); 1614,4 (C=N); 1521,8 (C=C). MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 342,0728;
tìm thấy 342,0646. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6,
ppm): 8,52 (dd, 1H, J = 8 Hz; 1,5 Hz, H19); 8,34
(d, 2H, J = 9,5 Hz, H8’, H10’); 8,30 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H8, H10); 8,18 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H9’, H11’); 8,15 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H9, H11); 8,06 (s, 1H, H13’); 8,00 (s, 1H, H13); 7,70 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H19’); 7,66-7,63 (m, 2H, H16, H16’); 7,60 (t, 1H, J = 7,0 Hz, H17); 7,59 (t, 1H, J = 7,0 Hz, H17’); 7,51 (t, 1H, J = 7,5 Hz, H18);
7,48 (t, 1H, J = 7,5 Hz, H18’); 2,40 (s, 3H, H12); 2,06 (s, 3H, H12’).
4-(2-Cloro-6-fluorobenzyliden)-3-methyl-1- (4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2d)
C17H11N3O3FCl. Bột kết tinh màu nâu, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 83,84%. Mp: 230
–
232 °C.TLC (Rf): 0,70 (A); 0,52 (B); 0,21 (C). IR (ν, cm-1):
3099,6 (C-H); 1708,9 (C=O); 1641,4 (C=N); 1527,6 (C=C). MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 360,0593;
tìm thấy 360,0552. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6,
ppm): 8,36 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8’, H10’); 8,31 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,15 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H9’, H11’); 8,10 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H9, H11); 7,91 (s, 1H, H13); 7,87 (s, 1H, H13’); 7,65-7,62 (m, 1H, H18’);
7,61-7,55 (m, 2H, H17’, 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, 1H, H12); 1,98 (s, 1H, H12’).
4-(2,4-Dimethoxybenzyliden)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2e)
C19H17N3O4. Bột kết tinh màu vàng cam, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 85%. Mp: 232
–
234 °C.TLC (Rf): 0,75 (A); 0,50 (B); 0,16 (C). IR (ν, cm-1):
3130,5 (C-H); 1697,4 (C=O); 1602,9 (C=N); 1521,8 (C=C). MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 368,1116;
tìm thấy 368,1247. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6,
ppm): 9,24 (d, 1H, J = 8,5 Hz, H19); 8,28 (d, 2H, J
= 9,5 Hz, H8, H10); 8,22 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11);
8,01 (s, 1H, H13); 6,73 (d, 1H, J = 2,0 Hz, H16); 6,71 (dd, 1H, J = 8,0 Hz; 2,0 Hz, H18); 3,98 (s, 3H, H20);
3,94 (s, 3H, H21); 2,33 (s, 3H, H12).
4-(2,5-Dimethoxybenzyliden)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2f)
C19H17N3O5. Bột kết tinh màu đỏ, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 85,83%. Mp: 233
–
234 °C. TLC(Rf): 0,71 (A); 0,37 (B); 0,22 (C). IR (ν, cm-1): 3124,7 (C-H); 1674,2 (C=O); 1598,9 (C=N); 1531,5 (C=C).
MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 368,1116; tìm thấy 368,1247. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm):
8,71 (d, 1H, J = 3,0 Hz, H19); 8,33 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,21 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11); 8,05 (s, 1H, H13); 7,27 (dd, 1H, J = 9,0 Hz; 2,5 Hz, H17);
7,15 (d, J = 9,5 Hz, H16); 3,90 (s, 3H, H20); 3,81 (s, 3H, H21); 2,35 (s, 3H, H12).
4-(Furan-2-ylmethylen)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2g)
C15H11N3O4. Bột kết tinh màu nâu, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 83,84%. Mp: 207
–
209 °C. TLC (Rf): 0,77 (A); 0,50 (B); 0,28 (C). IR (ν, cm-1): 3126,6 (C-H); 1687,7 (C=O); 1618,3 (C=N); 1523,8 (C=C).MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 298,0322; tìm thấy 298,0828. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm):
8,61 (d, 1H, J = 4,0 Hz, H18); 8,34 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H8’, H10’); 8,33 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,32 (d, 1H, J = 4,0 Hz, H16’); 8,30 (d, 1H, J = 4,0 Hz, H16); 8,22 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H9, H11); 8,19 (d, 2H, J
= 9,0 Hz, H9’, H11’); 7,78 (s, 1H, H13); 7,70 (d, 1H, J
= 3,5 Hz, H18’); 7,62 (s, 1H, H13’); 6,97 (d, 1H, J = 4,0 Hz; 1,0 Hz, H17); 6,91 (dd, 1H, J = 4,0 Hz; 1,5 Hz, H17’); 2,51 (s, 3H, H12’); 2,36 (s, 3H, H12).
3-Methyl-1-(4-nitrophenyl)-4-(pyridin-3- ylmethylen)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2h)
C16H12N4O3. Bột kết tinh màu vàng cam, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 79,22%. Mp: 230
–
232 °C.TLC (Rf): 0,67 (A); 0,32 (B); 0,20 (C). IR (ν, cm-1):
3120,8 (C-H); 1695,4 (C=O); 1591,3 (C=N); 1496,8 (C=C). MS (ESI) m/z: [M+H]+ dự kiến 309,0806;
tìm thấy 309,0988. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6,
ppm): 9,37 (s, 1H, H15); 9,06 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H17); 8,75 (d, 1H, J = 4,5 Hz, H19); 8,34 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H8, H10); 8,20 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H7, H11); 7,99 (s, 1H, H13); 7,63-7,61 (m, 1H, H18); 2,50 (s, 3H, H12).
4-(4-Methoxybenzyl)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3a)
C18H17N3O4. Bột kết tinh màu đỏ, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, tan tốt trong
EtOAc, DCM, DMSO và DMF. Hiệu suất:
81,33%. Mp: 209
–
210 °C. TLC (Rf): 0,73 (A); 0,44 (B); 0,26 (C). IR (ν, cm-1): 2918,2 (C-H); 1624,1 (C=C); 1511,0 và 1312,6 (NO2). MS (ESI) m/z: [M- H]+ dự kiến 338,1141; tìm thấy 338,1176. 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 11,01 (brs, 1H, HOH); 8,32 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H8, H10); 8,23 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11); 7,14 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H15, H19); 6,82 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H16, H18); 3,70 (s, 3H, H20); 3,55 (s, 2H, H13); 2,07 (s, 3H, H12).4-(4-Methylthiobenzyl)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3b)
C18H17N3O3S. Bột màu đỏ cam, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, tan tốt trong EtOAc, DCM, DMSO và DMF. Hiệu suất:
89,13%. Mp: 191
–
193 °C. TLC (Rf): 0,72 (A);0,43 (B); 0,30 C). IR (ν, cm-1): 2928,1 (C-H);
1521,8 và 1319,4 (NO2). MS (ESI) m/z: [M-H]+ dự kiến 354,0912; tìm thấy 354,0903. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 11,12 (brs, 1H, OH); 8,32 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,07 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11); 7,22-7,18 (m, 4H, H15, H16, H18, H19); 3,56 (s, 2H, H13); 2,41 (s, 3H, H20);
2,07 (s, 3H, H12). 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6,
ppm): 155,1; 149,1; 148,1; 139,2; 138,2; 135,0;
134,3; 131,0; 130,7; 129,7; 128,1; 118,7; 113,0;
25,1; 13,6; 12,7.
4-(2-Clorobenzyl)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3c)
C17H14ClN3O3. Bột kết tinh màu vàng nhạt, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, tan tốt trong EtOAc, DCM, DMSO và DMF. Hiệu suất: 90,09%. Mp: 199
–
201 °C. TLC (Rf): 0,75 (A); 0,50 (B); 0,27 (C). IR (ν, cm-1): 2997,8 (C-H);1612,7 (C=C); 1532,7 và 1316,2 (NO2). MS (ESI) m/z: [M-H]+ dự kiến 342,0545; tìm thấy 342,0611. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 11,42 (brs, 1H, OH); 8,31 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,05 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11);
7,42 (dd, 1H, J = 7,5 Hz; 1,0 Hz, H19); 7,25-7,20 (m, 3H, H16, H17, H18); 3,70 (s, 2H, H13); 2,06 (s, 3H, H12).
4-(2-Cloro-6-fluorobenzyl)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3d)
C17H13ClFN3O3. Bột kết tinh màu vàng sáng, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, tan tốt trong EtOAc, DCM, DMSO và DMF. Hiệu suất:
82,31%. Mp: 196
–
197 °C. TLC (Rf): 0,78 (A); 0,50 (B); 0,25 (C). IR (ν, cm-1): 2870,1 (C-H); 1521,7 và 1327,1 (NO2). MS (ESI) m/z: [M-H]+ dự kiến 360,0551; tìm thấy 360,0516. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 11,01 (brs, 1H, HOH); 8,34 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H8, H10); 8,07 (d, 2H, J = 9,0 Hz, H7, H11); 7,34-7,30 (m, 2H, H16, H18); 7,21-7,19 (m, 1H, H17); 3,76 (s, 2H, H13); 1,99 (s, 3H, H12).4-(2,4-Dimethoxybenzyl)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3e)
C19H19N3O5. Bột kết tinh màu vàng, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, tan tốt trong EtOAc, DCM, DMSO và DMF. Hiệu suất:
89,13%. Mp: 198
–
200 °C. TLC (Rf): 0,79 (A); 0,53 (B); 0,33 (C). IR (ν, cm-1): 2987,8 (C-H); 1521,1 và 1327,6 (NO2). MS (ESI) m/z: [M-H]+ dự kiến 368,1246; tìm thấy 368,1198. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 10,91 (brs, 1H, HOH); 8,29 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,04 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11); 6,94 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H19); 6,51 (d, 1H, J = 2,0 Hz, H16); 6,41 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,5 Hz, H18);3,79 (s, 3H, H20); 3,70 (s, 3H, H21); 3,30 (s, 2H, H13);
2,06 (s, 3H, H12).
4-(2,5-Dimethoxybenzyl)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3f)
C19H19N3O5. Bột kết tinh màu vàng, không tan trong nước, tan ít trong EtOH, tan tốt trong EtOAc, DCM, DMSO và DMF. Hiệu suất:
89,13%. Mp: 197
–
198 °C. TLC (Rf): 0,77 (A); 0,50 (B); 0,31 (C). IR (ν, cm-1): 2978,7 (C-H); 1511,1 và 1321,6 (NO2). MS (ESI) m/z: [M-H]+ dự kiến 368,1246; tìm thấy 368,1198. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): 10,92 (brs, 1H, HOH); 8,33 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,08 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11); 6,97 (d, 1H, J = 2,0 Hz, H19); 6,53 (d, 1H, J = 8,5 Hz, H16); 6,42 (dd, 1H, J = 8,5 Hz; 2,0 Hz, H17);3,77 (s, 3H, H20); 3,69 (s, 3H, H21); 3,31 (s, 2H, H13);
2,08 (s, 3H, H12).
4-(Furan-2-ylmethyl)-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3g)
C15H13N3O4. Bột kết tinh màu nâu đỏ, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 80,14%. Mp: 181
–
183 °C.TLC (Rf): 0,72 (A); 0,51 (B); 0,28 (C). IR (ν, cm-1):
3112,3 (C-H); 1617,2 (C=N); 1521,1 (C=C). MS (ESI) m/z: [M-H]+ dự kiến 298,0671; tìm thấy 298,0611. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm):
10,51 (brs, 1H, HOH); 8,32 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,07 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11); 8,01 (d, 1H, J
= 4,0 Hz, H16); 7,26 (d, 1H, J = 4,0 Hz, H18); 6,87 (dd, 1H, J = 4,0 Hz; 1,0 Hz, H17); 3,30 (s, 2H, H13);
2,06 (s, 3H, H12).
3-Methyl-1-(4-nitrophenyl)-4-(pyridin-3- ylmethyl)-1H-pyrazol-5-ol (3h)
C16H12N4O3. Bột kết tinh màu vàng cam, không tan trong EtOH, nước, tan ít trong EtOAc, DMSO, DMF. Hiệu suất: 80,12%. Mp: 199
–
202°C. TLC (Rf): 0,70 (A); 0,41 (B); 0,20 (C). IR (ν, cm-
1): 3120,8 (C-H); 1591,3 (C=N); 1446,8 (C=C). MS (ESI) m/z: [M-H]+ dự kiến 309,0899; tìm thấy 309,0988. 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm):
10,81 (brs, 1H, HOH); 9,35 (s, 1H, H15); 9,01 (d, 1H, J = 8,0 Hz, H17); 8,67 (d, 1H, J = 4,5 Hz, H19); 8,33 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H8, H10); 8,05 (d, 2H, J = 9,5 Hz, H7, H11), 7,60-7,58 (m, 1H, H18); 3,31 (s, 2H, H13);
2,08 (s, 3H, H12) (Bảng 1, 2).
BÀN LUẬN
Tổng hợp hóa học
Phản ứng tổng hợp 3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on là phản ứng ngưng tụ cần đun hồi lưu trong EtOH tuyệt đối, thời gian phản ứng ngắn (1
–
2 giờ). Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện. Hiệu suất phản ứng 60%.Phản ứng tổng hợp một số dẫn chất của 4- benzyliden-3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H- pyrazol-5(4H)-on (2a-2h) xảy ra trong môi trường acid, nhiệt độ cao 80 °C, thời gian phản ứng ngắn (thường từ 1-3 giờ). Hiệu suất tổng hợp cao từ 70-80%.
Phản ứng tổng hợp 4-benzyl-3-methyl-1-(4- nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3a-3h) là phản ứng khử nối đôi liên hợp, tiến hành ở nhiệt độ 0
–
5 °C, diễn ra êm dịu và chọn lọc tốt. Hiệu suất tổng hợp cao từ 70-80%.Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm
Các chất xuất hiện đồng phân cấu dạng (2c, 2d, 2g) được thử hoạt tính ở dạng hỗn hợp trước.
Nếu như có hoạt tính thì sẽ tiến hành phân tách để xác định hoạt tính lại.
Kết quả cho thấy hầu như sản phẩm giai đoạn 2 (2a-2h) không có hoạt tính, trong khi đó sản phẩm giai đoạn khử hoá (3a-3h) lại có hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm khá tốt trên hầu hết các dòng vi khuẩn, vi nấm thử nghiệm. Có thể giải thích dựa trên độ tan của (2a-2h) khá
kém trong DMSO, trong khi các sản phẩm (3a-3h) lại tan rất tốt.
Không có sự khác biệt đáng kể khi thế các nhóm thế khác nhau lên vòng thơm thứ 2. Chỉ có dẫn chất 3f (2,5-(OCH3)2) và 3h (pyridin-3yl) là có hoạt tính tốt hơn trên chủng MRSA so với các nhóm khác.
Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng của các dẫn chất pyrazol-5-ol
Thế nitro ở vị trí số 3 trên vòng phenyl cho hoạt tính tốt hơn thế ở vị trí số 4.
Thế trên vòng phenyl thứ 2 giúp mở rộng phổ kháng khuẩn, nhưng sự khác biệt không rõ ràng.
Thế nhóm methoxy ở vị trí 2,5 trên vòng phenyl thứ 2 (3f) giúp tăng hoạt tính trên chủng MRSA.
Bảng 1. Cấu trúc tổng hợp và hiệu suất
Chất Cấu trúc Hiệu suất
(%)
Chất Cấu trúc Hiệu suất
(%) 1
60,00
2a 74,78 3a 81,33
2b 80,17 3b 89,13
2c 80,94 3c 90,09
2d 83,84 3d 82,31
2e 85,00 3e 89,13
2f 85,83 3f 89,13
2g 83,84 3g 80,14
2h 79,22 3h 80,12
Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm
Bảng 2. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm
Chất E
(μg/mL) MS
(μg/mL) MR
(μg/mL) S
(μg/mL) C
(μg/mL)
1 - 128 128 128 -
2a - - - - -
2b - - - - -
2c - - - - -
2d - - - - -
2e - - - - -
2f - - - - -
2g - - - - -
2h - - - - -
3a 64 64 128 64 64
3b 64 64 128 64 64
3c 64 64 128 64 64
3d 64 64 128 64 64
3e 64 64 128 64 64
3f 64 64 64 64 64
3g 64 64 256 64 64
3h 64 64 64 64 64
DMSO - - - - -
Cip 1 1 8 1 nd
Flu nd nd nd nd 0,25
* (-): không có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm; ** (nd): không thực hiện; Cip: ciprofloxacin; Flu:
fluconazol; E: Escherichia coli; MS: Staphylococcus aureus; MR: taphylococcus aureus đề kháng methicillin; S:
Streptococcus faecalis, C: Candida albicans
KẾT LUẬN
Bằng phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa 3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on và aldehyd thơm/ dị vòng thơm, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp được 8 dẫn chất 4-benzyliden- 3-methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5(4H)-on (2a-2h). Sau đó tiếp tục khử hoá bằng natri borohydrid để tạo ra sản phẩm 4-benzyl-3- methyl-1-(4-nitrophenyl)-1H-pyrazol-5-ol (3a- 3h). Hiệu suất tổng hợp tương đối cao, thời gian phản ứng ngắn và các sản phẩm tinh chế dễ dàng. Hầu hết các sản phẩm (3a-3h) đều cho hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn tốt. Nghiên cứu này là tiền đề để tiếp tục tổng hợp các dẫn chất của khung pyrazol-5-on/ol nhằm hướng tới mục tiêu thử các hoạt tính sinh học khác của nhóm cấu trúc này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vijesh A, Isloor AM, Isloor S, et al (2011). Synthesis of some new pyrazolone derivatives as potent antimicrobial agents. Der Pharma Chemica, 3(4):454-463.
2. Vijesh A, Isloor AM, Shetty P, et al (2013). New pyrazole derivatives containing 1, 2, 4-triazoles and benzoxazoles as potent antimicrobial and analgesic agents. European Journal of Medicinal Chemistry, 62:410-415.
3. Gouda MA, Eldien HF, Girges MM, et al (2016). Synthesis and antitumor evaluation of thiophene based azo dyes incorporating pyrazolone moiety. Journal of Saudi Chemical Society, 20(2):151-157.
4. Dube PN, Bule SS, Ushir YV, et al (2015). Synthesis of novel 5- methyl pyrazol-3-one derivatives and their in vitro cytotoxic evaluation. Medicinal Chemistry Research, 24(3):1070-1076.
5. Ma R, Zhu J, Liu J, et al (2010). Microwave-assisted one-pot synthesis of pyrazolone derivatives under solvent-free conditions. Molecules, 15(5):3593-3601.
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, 57(496):33-37.
7. Phan Tiểu Long, Phan Tuyết Minh, Dương Bằng Vũ, Đào Tiến Phát, Trương Ngọc Tuyền (2021). 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. Y Học Thành Phố Hồ Chí Minh, 25(2):65-72.
Ngày nhận bài báo: 14/04/2021
Ngày phản biện nhận xét bài báo: 14/06/2021 gày bài báo được đăng: 20/08/2021
