Tổng hợp và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của một số dẫn chất 1,3,4-Oxadiazol

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Chuyên Đề Dƣợc 486 TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 1,3,4-OXADIAZOL Võ Hoàng Nam*, Vũ Thanh Thảo*, Trần Ngọc Châu* TÓM TẮT Mở đầu: Trước tình trạng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn ngày một gia tăng, việc tìm ra các cấu trúc mới có hoạt tính kháng khuẩn l| điều cấp thiết. Cấu trúc dị vòng oxadiazol có nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng, một số dẫn chất 1,3,4-oxadiazol có hoạt tính kháng khuẩn tốt. Mục tiêu nghiên cứu: Trong đề tài này chúng tôi tổng hợp một số dẫn chất 1,3,4-oxadiazol và khảo sát tác dụng kháng khuẩn của các chất trên 5 chủng vi khuẩn gây bệnh. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Dẫn chất 1,3,4-oxadiazol được tổng hợp từ isoniazid và các benzaldehyd tương ứng qua 2 giai đoạn: phản ứng ngưng tụ tạo N-acyl hydrazon v| oxy hóa đóng vòng bởi Cloramin B. Các dẫn chất tổng hợp được x{c định cấu trúc v| độ tinh khiết bằng c{c phương ph{p: SKLM, nhiệt độ nóng chảy, IR, MS, 1H-NMR. Hoạt tính kháng khuẩn được khảo sát trên 5 chủng vi khuẩn: E. coli, P. aeruginosa, S. faecalis, MSSA và MRSA bằng phương ph{p khuếch tán trong thạch. Kết quả: 10 dẫn chất 1,3,4-oxadiazol được tổng hợp v| x{c định cấu trúc. Hoạt tính kháng khuẩn của các chất chủ yếu trên vi khuẩn gram dương. Dẫn chất 2d cho hoạt tính tốt nhất (MIC = 128 µg/ml, 256 µg/ml và 128 µg/ml, lần lượt trên các chủng S. faecalis, MSSA, MRSA). Kết luận: Nhìn chung các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol đã tổng hợp có hoạt tính kháng khuẩn trung bình. Sự có mặt của nhóm thế Cl ở vị trí ortho có ảnh hưởng tốt đến tác dụng kháng khuẩn. Từ khóa: 1,3,4-oxadiazol, N-acyl hydrazon, kháng sinh, kháng khuẩn ABSTRACT SYNTHESIS AND ANTIBACTERIAL ACTIVITY EVALUATION OF SOME 1,3,4–OXADIAZOLE DERIVATIVES Vo Hoang Nam, Vu Thanh Thao, Tran Ngoc Chau * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Supplement Vol. 22 - No 1- 2018: 486 - 493 Introduction: The growing of antibiotic resistance induces an urgent need for the discovery of novel antibacterial scaffolds. 1,3,4–oxadiazole derivatives demonstrate various potential biological activities in which many derivatives are potent against some pathogenic bacterial strains. Objectives: In this study, we aim to synthesize and evaluate the antibacterial activity of some 1,3,4- oxadiazole derivatives. Methods: 1,3,4-oxadiazoles derivatives were synthesized from isoniazid and substituted benzaldehyde in 2 steps: (1) N-acyl hydrazone synthesis via condensation and (2) cyclization oxidation by cloramin B. The structure and purity of these compounds were determined and confirmed by thin layer chromatography, melting point, IR, MS, 1H-NMR. The antibacterial activities against 5 pathogenic strains (E. coli, S. faecalis, P. aeruginosa, MSSA, MRSA) were conducted by agar diffusion method. Results: Ten 1,3,4-oxadiazole derivatives were synthesized. These compounds are more active on gram (+) than gram (–) strains. Among these compounds, 2d reveal the most antibacterial activity (MIC = 128 µg/ml, 256 * Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: TS. Trần Ngọc Châu ĐT: 0938 776 635 Email: tranchau@ump.edu.vn Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dƣợc 487 µg/ml and 128 µg/ml on S. faecalis, MSSA, and MRSA, respectively). Conclusion: 1,3,4-oxadiazole derivatives have potential inhibition activity on pathogenic bacteria, especially on gram positive strains. Substitution of a chlorine atom on phenyl ring at ortho position could enhance the antibacterial activity. Key words: 1,3,4-oxadiazol, N-acyl hydrazon, antibiotic, antibacterial activity ĐẶT VẤN ĐỀ Tình trạng đề kháng thuốc của vi khuẩn đang trở nên ngày càng nghiêm trọng. Hiện trạng này khiến cho việc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn trở n n khó khăn hơn, thậm chí có những trường hợp thất bại dẫn đến tử vong. Trong những năm gần đ}y, vấn đề kháng thuốc của vi sinh vật không chỉ thu hẹp trong phạm vi các quốc gia đang ph{t triển như Việt Nam, nơi m| việc sử dụng kháng sinh còn chưa được kiểm soát chặt chẽ m| đã trở thành vấn đề chung toàn cầu(10). Trước thực trạng trên, Tổ chức Y Tế Thế giới (WHO) đã công bố v|o đầu năm 2017 danh sách 12 nhóm vi khuẩn được ưu ti n h|ng đầu trong việc phát triển thuốc mới vì khả năng kháng thuốc cao của các chủng này(11). Chính vì vậy việc tìm kiếm các hoạt chất mới với cấu trúc v| cơ chế tác dụng khác với các kháng sinh cổ điển ngày càng trở nên cấp thiết. Các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol là các hợp chất dị vòng 5 cạnh được ứng dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ v| nghi n cứu ứng dụng trong hóa dược(6). Thật vậy, dị vòng 1,3,4-oxadiazol được tìm thấy trong cấu trúc của một số thuốc đang được sử dụng tr n l}m s|ng (như raltegravir, furamizol). Ngoài ra, sự thay thế trên các vị trí carbon số 2 và 5 của dị vòng 1,3,4- oxadiazol đã tạo ra nhiều dẫn chất thể hiện nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng. C{c kết quả được nhiều nhóm nghiên cứu trong và ngoài nước công bố trong thời gian gần đ}y cho thấy nhiều dẫn chất 1,3,4-oxadiazol có hoạt tính kháng vi sinh vật m| đặc biệt là tác dụng kháng khuẩn khá tốt(1,3-5,9). Trong phạm vi đề tài này, một số dẫn chất 1,3,4-oxadiazol thế vòng thơm hoặc dị vòng thơm kh{c nhau được tổng hợp và khảo s{t sơ bộ hoạt tính kháng khuẩn in vitro tr n 5 chủng vi khuẩn g}y bệnh. Ngo|i ra, mối li n quan giữa cấu trúc hóa học v| hoạt tính kh{ng khuẩn cũng được ph}n tích nhằm tìm ra những điểm quan trọng tr n khung cấu trúc 1,3,4-oxadaziol có ảnh hưởng thuận lợi cho hoạt tính kh{ng khuẩn. ĐỐI TƢỢNG - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tƣợng, nguyên liệu và trang thiết bị Tất cả nguyên liệu và dung môi dùng trong tổng hợp được mua từ các công ty Acros Organics (Bỉ), Merck (Đức), ChemSol (Việt Nam), Guangdong Guanghua Sci-Tech Co Ltd. (Trung Quốc), Amsal Chem Pvt Ltd. (Ấn Độ) và được sử dụng trực tiếp, không tinh chế lại. Nhiệt độ nóng chảy được x{c định trên máy Stuart SMP10 với nhiệt kế không hiệu chỉnh. Phổ hồng ngoại (IR) được đo bằng phương ph{p TR tr n máy Nicolet™ iS™ 5. Phổ 1H-NMR đo bằng máy Avance-Bruker 500MHz. Khối phổ (MS) được quét bằng m{y Thermo Scientific™ MSQ Plus™ (phương ph{p CPI) hoặc máy LC-MS của Shimadzu (phương ph{p ESI). Tổng cộng 5 chủng vi khuẩn thử nghiệm được khảo sát dựa theo tiêu chuẩn ATCC gồm 3 chủng gram (+): Streptococcus faecalis ATCC 29212, Staphylococcus aureus ATCC 29213 (MSSA), Staphylococcus aureus đề kháng methicilin ATCC 43300 (MRSA) và 2 chủng gram (–): Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853. Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp tổng hợp Các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol được tổng hợp từ nguyên liệu ban đầu là isoniazid và các benzaldehyd thơm tương ứng qua 2 giai đoạn (xem sơ đồ 1). Giai đoạn 1 là phản ứng ngưng tụ giữa isoniazid và các benzaldehyd (tỉ lệ mol 1,1:1,0) được đun hồi lưu trong methanol. cid Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Chuyên Đề Dƣợc 488 acetic băng ( cOH) được sử dụng như chất xúc tác. Phản ứng được theo dõi bằng sắc ký lớp mỏng. Sau khi phản ứng kết thúc, dung môi được loại bỏ dưới áp suất giảm cho chất rắn thô. Sản phẩm n|y được rửa bằng nước để loại tạp và được tinh chế bằng phương ph{p kết tinh lại trong ethanol tuyệt đối để cho các N-acyl hydrazon (1a-1j). Giai đoạn tiếp theo là phản ứng đóng vòng chất trung gian (1a-1j) dưới tác động oxy hóa của Cloramin B. Phản ứng xảy ra trong dung môi ethanol tuyệt đối. Tỉ lệ mol của Cloramin B và N-acyl hydrazon sử dụng trong thực tế là 2,5:1,0. Hỗn hợp phản ứng được khuấy ở nhiệt độ phòng thí nghiệm (30-35 oC). Khi vết N-acyl hydrazon không còn (theo dõi qua sắc ký lớp mỏng), hỗn hợp phản ứng được cô quay dưới áp suất giảm để loại hết dung môi. Chất rắn thô sau đó được kết tinh lại bằng hỗn hợp cồn- nước để cho sản phẩm 1,3,4-oxadiazol tinh khiết (2a-2j). Sơ đồ 1: Quy trình tổng hợp các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol (2a-2j) Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng khuẩn Hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol (2a-2j) được khảo sát trên 5 chủng vi khuẩn gây bệnh thường gặp như trình bày trong phần đối tượng nghiên cứu. Quá trình khảo s{t được tiến h|nh qua 2 bước. Trước hết, hoạt tính sơ bộ được khảo sát thông qua việc đ{nh gi{ đường kính vòng kháng khuẩn của các chất thử nghiệm (nồng độ 1024 µg/ml) bằng phương ph{p khuếch tán từ đĩa giấy trên bản thạch. Sau đó c{c chất có đường kính vòng kháng khuẩn tốt (> 7mm) được tiến h|nh x{c định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) ở giai đoạn 2 bằng phương ph{p pha loãng b{n định lượng(12). Trong các khảo sát này, DMSO được dùng như mẫu chứng }m. Ngược lại, kh{ng sinh gentamicin được dùng như mẫu chứng dương trên các chủng vi khuẩn thử nghiệm. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Kết quả phần tổng hợp hóa học Tổng hợp các chất trung gian N-acyl hydrazon (1a-1j) N’-(benzyliden)isonicotinohydrazid (1a) C13H11N3O, Ptl: 225,25. Hiệu suất 89%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 199-201 oC. SKLM: Rf = 0,5 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,4 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3194, 3024 (N–H), 1682 (C=O), 1598 (C=N). N’-(3’-nitrobenzyliden)isonicotinohydrazid (1b) C13H10N4O3, Ptl: 270,24. Hiệu suất 90%. Chất rắn m|u v|ng. Điểm chảy: 230-232 oC. SKLM: Rf = 0,2 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,3 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3232, 3081 (N–H); 1687 (C=O); 1547 (C=N); 1351 (NO2). N’-(4’-nitrobenzyliden)isonicotinohydrazid (1c) C13H10N4O3, Ptl: 270,24. Hiệu suất 80%. Chất rắn m|u v|ng. Điểm chảy: 278-280 oC. SKLM: Rf Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dƣợc 489 = 0,3 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,3 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 2986, 2828 (N–H); 1680 (C=O); 1553 (C=N); 1334 (NO2). N’-(2’-chlorobenzyliden) isonicotinohydrazid (1d) C13H10ClN3O, Ptl: 259,69. Hiệu suất 86%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 221-223 oC. SKLM: Rf = 0,5 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,5 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3192, 3025 (N–H); 1682 (C=O); 1594 (C=N); 759 (C-Cl). N’-(2’,4’-dichlorobenzyliden)isonicotinohydrazid (1e) C13H9Cl2N3O, Ptl: 294,14. Hiệu suất 81%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 222-224 oC. SKLM: Rf = 0,4 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,4 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3089 (N–H); 1675 (C=O); 1589 (C=N); 798 (C-Cl). N’-(3’,4’-dichlorobenzyliden)isonicotinohydrazid (1f) C13H9Cl2N3O, Ptl: 294,14. Hiệu suất 83%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 246-248 oC. SKLM: Rf = 0,3 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,3 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3178 (N–H); 1680 (C=O); 1590 (C=N); 813 (C-Cl). N’-(2’-chloro-6’-fluorobenzyliden)isonicotinohydrazid (1g) C13H9ClFN3O, Ptl: 277,68. Hiệu suất 90%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 226-228 oC. SKLM: Rf = 0,3 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,4 (cloroform-methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3099, 2760 (N–H), 1676 (C=O), 1591 (C=N), 1390 (C-F), 781 (C-Cl). N’-(4’-fluorobenzyliden)isonicotinohydrazid (1h) C13H10FN3O, Ptl: 243,24. Hiệu suất 93%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 195-197 oC. SKLM: Rf = 0,5 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,4 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3469, 3182 (N–H), 1656 (C=O), 1598 (C=N), 1300 (C-F). N’-(4’-methoxybenzyliden)isonicotinohydrazid (1i) C14H13N3O2, Ptl: 255,27. Hiệu suất 90%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 163-165 oC. SKLM: Rf = 0,2 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,3 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3439 (N–H), 3046 (C–H,–OMe) 1652 (C=O); 1596 (C=N). N’-(3’,4’,5’- trimethoxybenzyliden)isonicotinohydrazid (1j) C16H17N3O4, Ptl: 315,32. Hiệu suất 86%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 220-222 oC. SKLM: Rf = 0,3 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,4 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3494 (N–H); 2943 (C–H,–OMe); 1676 (C=O); 1576 (C=N). Nhận xét chung, phản ứng tổng hợp các N- acyl hydrazon trong giai đoạn 1 dễ thực hiện. Thời gian phản ứng tương đối nhanh (1-3 giờ) và cho hiệu suất cao (80-93%). Các sản phẩm trung gian 1a-1j thu được có các giá trị nhiệt độ nóng chảy và phổ IR phù hợp với các tài liệu đã công bố.(2),(8),(13) Dựa trên các kết quả trên có thể kết luận sơ bộ các sản phẩm trung gian có cấu trúc phù hợp để tiến hành phản ứng đóng vòng 1,3,4- oxadiazol trong giai đoạn 2. Tổng hợp các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol (2a-2j) 2-phenyl-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4-oxadiazol (2a) C13H9N3O, Ptl: 223,23. Hiệu suất 22%. Tinh thể màu vàng nhạt. Điểm chảy: 137-139 oC. SKLM: Rf = 0,7 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,7 (cloroform-methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1606 (C=N); 1549 (C=C); 1448 (C-O-C). 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,87 (d, J = 3,5 Hz, 2H, H-pyridin), 8,18-8,16 (m, 2H, H- Ar), 8,07 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,6 Hz, 2H, H- pyridin), 7,69-7,64 (m, 3H, H-Ar). MS (APCI): [M+H]+ dự kiến: 224,23; [M+H]+ tìm thấy: m/z = 224,48 (base peak). 2-(3’-nitrophenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4-oxadiazol (2b) C13H8N4O3, Ptl: 268,23. Hiệu suất 29%. Tinh thể màu trắng. Điểm chảy: 214-216 oC. SKLM: Rf = 0,5 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,8 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1605 (C=N); 1567 (C=C); 1413 (C-O-C); 1354 (NO2). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,89-8,87 (m, 3H, 2H-pyridin, 1H-Ar), 8,60 (d, J = 7,5 Hz, 1H, H- Ar), 8,20 (d, J = 8,0 Hz, 1H, H-Ar), 8,14 (d, J = 6,0 Hz, 2H, H-pyridin), 7.98-7,95 (m, 1H, H-Ar). MS Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Chuyên Đề Dƣợc 490 (APCI): [M+H]+ dự kiến: 269,23; [M+H]+ tìm thấy: m/z = 269,41 (base peak). 2-(4’-nitrophenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4-oxadiazol (2c) C13H8N4O3, Ptl: 268,23. Hiệu suất 26%. Tinh thể màu trắng. Điểm chảy: 220-222 oC. SKLM: Rf = 0,6 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,6 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1605 (C=N), 1551 (C=C), 1409 (C-O-C), 1338 (NO2). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,89-8,87 (m, 3H, 2H-pyridin, 1H-Ar), 8,60 (d, J = 7,5 Hz, 1H, H- Ar), 8,20 (d, J = 8,0 Hz, 1H, H-Ar), 8,14 (d, J = 6,0 Hz, 2H, H-pyridin), 7.98-7,95 (m, 1H, H-Ar). MS (APCI): [M+H]+ dự kiến: 269,23; [M+H]+ tìm thấy: m/z = 269,45 (base peak). 2-(2’-chlorophenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4-oxadiazol (2d) C13H8ClN3O, Ptl: 257,68. Hiệu suất 27%. Chất rắn màu vàng nhạt. Điểm chảy: 131-133 oC. SKLM: Rf = 0,6 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,7 (cloroform-methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1596 (C=N), 1570 (C=C), 1443 (C-O-C), 825 (C-Cl). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,88 (d, J = 4,5 Hz, 2H, H-pyridin), 8,17 (dd, J= 7,5 Hz, J = 1,5 Hz, 1H, H-Ar), 8,04 (dd, J = 6,0 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H-pyridin), 7,77 (d, J = 6,0 Hz, 1H, H-Ar), 7,71- 7,68 (m, 1H, H-Ar), 7,64-7,61 (m, 1H, H-Ar). MS (APCI):[M(35Cl) +H]+ dự kiến: 258,04, [M(35Cl) +H]+ tìm thấy: 257,93 (28%); [M(37Cl)]+ dự kiến: 259,03, [M(37Cl)]+ tìm thấy: m/z = 259,26 (base peak). 2-(2’,4’-dichlorophenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4- oxadiazol (2e) C13H7Cl2N3O, Ptl: 292,12. Hiệu suất 30%. Chất rắn màu vàng nhạt. Điểm chảy: 145-147 oC. SKLM: Rf = 0,6 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,7 (cloroform-methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1594 (C=N), 1537 (C=C), 1450 (C-O-C), 824 (C-Cl). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,88 (d, J = 6,0 Hz, 2H, H-pyridin), 8,21 (d, J = 8,5 Hz, 1H, H- Ar), 8,05 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H- pyridin), 7,97 (d, J = 2,0 Hz, H-Ar), 7,73 (dd, J = 8,5 Hz, J = 2,0 Hz, H-Ar). MS (APCI): [M(35Cl×2)]+ dự kiến: 291,00, tìm thấy: 291,05 (base peak); [M(35Cl37 Cl)]+ dự kiến: 292,99, tìm thấy: 292,88 (15%); [M(37Cl×2) – H]– dự kiến: 294,00, tìm thấy: m/z = 294,12 (45%). 2-(3’,4’-dichlorophenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4- oxadiazol (2f) C13H7Cl2N3O, Ptl: 292,12. Hiệu suất 21%. Chất rắn màu vàng nhạt. Điểm chảy: 146-148 oC. SKLM: Rf = 0,7 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,6 (cloroform-methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1605 (C=N), 1537 (C=C), 1413 (C-O-C), 825 (C-Cl). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,88 (d, J = 6 Hz, 2H, H-pyridin), 8,42 (d, J = 2 Hz, 1H, H- Ar), 8,15 (dd, J = 8,5 Hz, J = 2Hz, 1H, H-Ar), 8,12 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H-pyridin), 7,95 (d, J = 8,5 Hz, 1H, H-Ar). MS (APCI): [M(35Cl×2)]+ dự kiến: 291,00; tìm thấy: m/z = 290,99 (base peak); [M(35Cl37Cl)]+ dự kiến: 292,99; tìm thấy: m/z = 292,76 (12%); [M(37Cl×2)–H]– dự kiến: 294,00; tìm thấy: m/z = 294,09 (49%); [M(37Cl×2)+H]+ dự kiến: 295,99, tìm thấy: m/z = 295,36 (5%). 2-(2’-chloro-6’-fluorophenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4- oxadiazol (2g) C13H7ClFN3O, Ptl: 257,67. Hiệu suất 25%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 138-140 oC. SKLM: Rf = 0,7 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,7 (cloroform-methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1610 (C=N); 1539 (C=C); 1412 (C-O-C); 1256 (C-F); 828 (C-Cl). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,87 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H- pyridin), 8,02 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H- pyridin), 7,83-7.78 (m, 1H, H-Ar), 7,67 (dd, J = 8,0 Hz, J = 2,0 Hz, 1H, H-Ar), 7,60-7,57 (m, 1H, H- Ar). MS (ESI): [M35Cl+Na]+ dự kiến: 298,0262; tìm thấy: m/z = 298,0157 (base peak). 2-(4’-fluorophenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4- oxadiazol (2h) C13H8FN3O, Ptl: 241,22. Hiệu suất 21%. Chất rắn m|u v|ng. Điểm chảy: 140-142 oC. SKLM: Rf = 0,7 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,6 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 1605 (C=N); Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dƣợc 491 1538 (C=C); 1411 (C-O-C); 1224 (C-F). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,87 (d, J= 6,0 Hz, 2H, H-pyridin), 8,25–8,22 (m, 2H, H-Ar), 8,07 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H-pyridin), 7,53- 7,49 (m, 2H, H-Ar). MS (APCI): [M+H]+ dự kiến: 242,22; tìm thấy: m/z = 242,54 (base peak). 2-(4’-methoxyphenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4- oxadiazol (2i) C14H11N3O2, Ptl: 253,26. Hiệu suất 27%. Chất rắn màu trắng. Điểm chảy: 190-192 oC. SKLM: Rf = 0,7 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,8 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 3041 (C-H, OMe); 1615(C=N); 1538(C=C); 1415(C-O-C). 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,85 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H-pyridin), 8,12-8,10 (m, 2H, H-Ar), 8,05 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H- pyridin), 7,20-7,19 (m, 2H, H-Ar), 3,88 (s, 3H, OMe). MS (APCI): [M+H]+ dự kiến: 254,26; tìm thấy: m/z = 254,26 (base peak). 2-(3’,4’,5’-trimethoxyphenyl)-5-(pyridin-4-yl)-1,3,4- oxadiazol (2j) C16H15N3O4, Ptl: 313,31. Hiệu suất 28%. Chất rắn m|u v|ng. Điểm chảy: 130-132 oC. SKLM: Rf = 0,7 (aceton-toluen, 1:1); Rf = 0,7 (cloroform- methanol, 9,5:0,5). IR (ATR, ν cm-1): 2947 (C-H, OMe); 1590 (C=N); 1547 (C=C); 1416 (C-O-C). 1H- NMR (500 MHz, DMSO-d6, δ ppm): 8,87 (d, J = 6 Hz, 2H, H-pyridin), 8,11 (dd, J = 4,5 Hz, J = 1,5 Hz, 2H, H-pyridin), 7,44 (s, 2H, H-Ar), 3,94 (s, 6H, 2 × OMe), 3,78 (s, 3H, OMe). MS (ESI): [M+Na]+ dự kiến: 336,3080; tìm thấy: 336,0920 (base peak). Trong giai đoạn 2, phản ứng đóng vòng c{c N-acyl hydrazon (1a-1j) tạo các dẫn chất 1,3,4- oxadiazol (2a-2j) được thực hiện dưới tác dụng của chất oxy hóa Cloramin B. Nhìn chung phản ứng xảy ra không cần gia nhiệt. Sau khoảng 2-4 giờ sản phẩm tạo thành và không còn vết nguyên liệu. Tuy nhiên các sản phẩm thu được với hiệu suất thấp (20-30%) được giải thích do các phản ứng phụ xảy ra do sự phân hủy một phần nguyên liệu ban đầu N-acyl hydrazon. Trong 10 dẫn chất 1,3,4-oxadiazol thu được, 3 chất (2f, 2g, 2h) là các chất mới chưa được công bố (theo tra cứu tr n cơ sở dữ liệu Scifinder và Reaxys ngày 18/10/2017). 7 chất còn lại đều có các kết quả phân tích cấu trúc phù hợp với tài liệu về tổng hợp hóa học.(1,3,4,7) Bảng 1: Hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol (2a-2j) Hợp chất Nồng độ ức chế tối thiểu – MIC (g/ml) Vi khuẩn Gram (+) Vi khuẩn Gram (-) Streptococcus faecalis ATC 29212 Staphylococcus aureus ATCC 29213 MSSA Staphylococcus aureus ATCC 43300 MRSA Escherichia coli ATCC 25922 Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 DMSO – – – – – 2a >1024 – 1024 512 – 2b >1024 – – – – 2c >1024 – – >1024 – 2d 128 256 128 – – 2e – 512 256 – – 2f – – – – – 2g 256 – >1024 – – 2h >1024 >1024 >1024 256 – 2i – – – – – 2j >1024 >1024 >1024 >1024 – Gentamicin 8 0,5 2 0,5 2 Ghi chú: ký hiệu (–) có nghĩa l| chất không có hoạt tính kháng khuẩn khi khảo s{t sơ bộ Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Chuyên Đề Dƣợc 492 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn Hoạt tính khảng khuẩn của 10 dẫn chất 1,3,4- oxadiazol được khảo sát trên 5 chủng vi khuẩn thử nghiệm. Các chủng vi khuẩn được lựa chọn là các chủng gây bệnh thường gặp gồm 3 chủng vi khuẩn gram (+) và 2 chủng vi khuẩn gram (–). Kết quả được trình bày trong bảng 1. Dựa trên bảng 1, kết quả khảo sát của DMSO (mẫu chứng âm) và gentamicin (mẫu chứng dương) giúp khẳng định độ tin cậy của kết quả v| đảm bảo độ nhạy của vi khuẩn thử nghiệm. Nhìn chung, các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol (2a-2j) có hoạt tính kháng khuẩn ở mức trung bình và có hoạt tính nghiêng về nhóm vi khuẩn gram (+). Toàn bộ 10 chất khảo s{t đều không có hoạt tính ức chế vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa. Đ}y l| chủng vi khuẩn có khả năng kh{ng thuốc rất cao. Hai dẫn chất 2f và 2i hoàn toàn không có hoạt tính kháng khuẩn. Tuy nhiên 8 dẫn chất còn lại (2a-2e, 2g-2j) thể hiện hoạt tính kháng khuẩn với c{c đặc điểm và mức độ khác nhau được phân tích chi tiết trong phần sau. BÀN LUẬN Liên quan cấu trúc và hoạt tính Các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol được thiết kế nhằm mục đích đ{nh gi{ sự thay đổi của các nhóm thế tr n vòng thơm v| hoạt tính kháng khuẩn. Khi vòng thơm không mang nhóm thế (2a) hoặc nhóm thế nhỏ như F (2h), hoạt tính kháng khuẩn nghiêng về vi khuẩn gram âm (E. coli). Ngoài ra, các nhóm thế nitro (2b, 2c) hoặc methoxy (2i, 2j) tr n vòng thơm có ảnh hưởng không đ{ng kể đến hoạt tính kháng khuẩn. Ngược lại, sự thế halogen trên vòng thơm đem lại những thay đổi khá thú vị trên hoạt tính của các dẫn chất. Khi thế Cl tại vị trí ortho (2d), hoạt tính kháng khuẩn tăng l n. Tuy nhi n hoạt tính này không tỉ lệ thuận với số nhóm thế Cl, vì khi tăng l n 2 nhóm Cl thì hoạt tính giảm (2e) hoặc không còn (2f). Từ kết quả trên cho thấy sự thế 1 nguyên tử Cl tại vị trí ortho của vòng thơm l| quan trọng cho hoạt tính kháng khuẩn của khung cấu trúc n|y. Đặc biệt hoạt tính ức chế còn thể hiện trên MRSA là một chủng vi khuẩn đề kháng methicilin. Ngoài ra, nhận định trên được thể hiện qua hoạt tính khá tốt của dẫn chất (2g) mang 2 nhóm thế Cl và F tại vị trí ortho. Hình 1: Cấu trúc của các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol (2a-2j) KẾT LUẬN Nhằm góp phần tìm kiếm các khung cấu trúc mới có hoạt tính kháng khuẩn, đề t|i đã tổng hợp được 10 dẫn chất 1,3,4-oxadiazol (2a- 2j) bằng phản ứng oxy hóa đóng vòng qua chất trung gian N-acyl hydrazon (1a-1j). Cấu trúc của các chất tổng hợp được x{c định bằng c{c phương ph{p IR, 1H-NMR, MS. Kết hợp với SKLM và nhiệt độ nóng chảy cho thấy các chất có độ tinh khiết đạt yêu cầu cho thử nghiệm sinh học. Khảo sát trên các chủng vi khuẩn gây bệnh thường gặp cho thấy các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol có hoạt tính kháng khuẩn trung bình. Ngoài ra, phân tích về sự liên quan giữa cấu trúc và hoạt tính cho thấy vai trò của nhóm thế Cl tại vị trí ortho của vòng thơm có ảnh hưởng tốt đến hoạt tính kháng khuẩn. Các kết quả trên có thể được sử dụng nhằm mục đích thiết kế thêm các dẫn chất mới nhằm cải thiện tác dụng kháng khuẩn. Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dƣợc 493 Lời cám ơn: Nghiên cứu n|y được thực hiện dưới sự tài trợ của Quỹ nghiên cứu khoa học - Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh d|nh cho đề tài cấp cơ sở mã số đăng ký 195-17. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Gilani SJ, Khan SA, and Siddiqui N (2010). Synthesis and pharmacological evaluation of condensed heterocyclic 6- substituted 1,2,4-triazolo-[3,4-b]-1,3,4-thiadiazole and 1,3,4- oxadiazole derivatives of isoniazid. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 20(16): p. 4762-4765. 2. Hearn MJ, Cynamon MH, Chen MF, Coppins R, Davis J, Kang HJO, Noble A, Tu-Sekine B, Terrot MS, and Trombino D (2009). Preparation and antitubercular activities in vitro and in vivo of novel Schiff bases of isoniazid. European Journal of Medicinal Chemistry, 44(10): p. 4169-4178. 3. Maheshwari R, Chawla P, and Saraf SA (2011). Comparison between antioxidant activity of 2, 5-disubstituted 1,3,4- oxadiazoles containing heteroaromatic ring and aromatic ring at 2 position. Medicinal Chemistry Research, 20(9): p. 1650-1655. 4. Navarrete-Vázquez G, Marı G, Duarte-Fajardo ZV, Vargas- Villarreal J, Estrada-Soto S, González-Salazar F, Hernández- Núñez E, and Said-Fernández S (2007). Synthesis and antimycobacterial activity of 4-(5-substituted-1,3,4-oxadiazol- 2-yl) pyridines. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 15(16): p. 5502-5508. 5. Nguyễn Thị Sơn (2012). Tổng hợp và tính chất của một số acetamidoral-1,3,4-oxadiazol-2-thiol, Luận án Tiến sĩ hóa học, Đại học quốc gia Hà Nội, 148 trang. 6. Oliveira CS, Lira BF, Barbosa-Filho JM, LorenzoJGF, de Athayde-Filho PF (2012). Synthetic approaches and Pharmacological activity of 1,3,4-Oxadiazoles: A review of the literature from 2000–2012. Molecules, 17, pp.10192-10231. 7. Revanasiddappa B and Subrahmanyam E (2009). Synthesis of Some 1, 3, 4-Oxadiazole Derivatives as Potential Biological Agents. International Journal of Chemical Sciences, 7(4). 8. Siddiqui SM, Salahuddin A, and Azam A (2012). Synthesis, characterization and antiamoebic activity of some hydrazone and azole derivatives bearing pyridyl moiety as a promising heterocyclic scaffold. European Journal of Medicinal Chemistry, 49: p. 411-416. 9. Trương Ngọc Tuyền, Phạm Cảnh Em, Nguyễn Thị Phương Nhung (2016). “Tổng hợp một số dẫn chất 1,3,4-oxadiazol-2- amin và 1,3,4-thidiazol-2-amin”, Tạp chí dược học, số 484, tr. 35- 38. 10. WHO (2014) Antimicrobial resistance: global report on surveillance 2014. 11. WHO (2017) Global priority list of antibiotic-resistant bacteria to guide research, discovery, and development of new antibiotics. 12. Wikler MA (2008). Performance standards for antimicrobial susceptibility testing: eighteenth informational supplement, Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). 13. Zafar H, Hayat M, Saied S, Khan M, Salar U, Malik R, Choudhary MI, and Khan KM (2017). Xanthine oxidase inhibitory activity of nicotino/isonicotinohydrazides: A systematic approach from in vitro, in silico to in vivo studies. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 25(8): p. 2351-2371. Ngày nhận bài báo: 18/10/2017 Ngày phản biện nhận xét bài báo: 01/11/2017 Ng|y b|i b{o được đăng: 15/03/2018