2-(5-sübstitüe-1,3,4-oksadiazol-2-ilimino)-4-tiyazolidinon türevlerinin sentezi ve yapılarının aydınlatılması
Synthesis of 2-(5-substituted-1,3,4-oxadiazol-2-ylimino)-4-thiazolidinones and determination of their structures
Yazar: AYŞE KOCABALKANLI
Danışman: PROF.DR. ÖZNUR ATEŞ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1995
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Aldehitler = Aldehydes

Özet:
ÖZET Değişik aromatik aldehidierin.semikarbazid hidroklorürle muamelesinden elde edilen aromatik aldehid semikarbazonları (Madde Aı.Vı), anhidr sodyum asetat ve glasiyel asetik asidli ortamda, bromla oda tempera- türünde 1 saat karıştırılarak, 5-aril-2-amino-1,3,4-oksadiazoller (Madde B|.Vı) hazır lanmıştır. Bunların a-kloro-a-fenilasetil klorürle reaksiyonu, 5-aril-2-[(a-kloro-cc- fenilasetil)amino]-1,3,4-oksadiazolleri (la, İlla, Va, Vila, IXa, Xla), cc-bromopro- piyonil bromürle reaksiyonu ise 5-aril-2-[(a-bromopropiyonil)amino]-1,3,4-oksa- diazolleri (İla, IVa, Via, Villa, Xa, XI I a) vermiştir. Bu şekilde kazanılan 12 yeni maddenin saflıkları İTK ile saptanmış ve elementel analiz, UV, İR, 1H-NMR ve El kütle spektral verileriyle aydınlatılmıştır. Çalışmamızın bunu izleyen bölümünde tiyazolidon halkası kapatılmak üzere, önce 5-fenil-2-amino-1,3,4-oksadiazol ve amonyum tiyosiyanattan asid ortamda elde edilen tiyoüre türevi, etil a-bromopropiyonat ile siklizasyona sokul muş, ancak oluşan 4-tiyazolidon türevi kromatografik olarak saptandığı halde temiz olarak elde edilememiştir. Bunun üzerine ikinci bir yol olarak Madde la-Xlla, amonyum tiyosiyanatla etanollü ortamda ısıtılarak 5-fenil / metil-2-[(5-aril-1,3,4- oksadiazol-2-il)imino]-4-tiyazolidon yapısında 12 yeni madde sentez edilmiş, saflıkları İTK ile saptanmış ve yapıları elementel analiz, UV, İR, 1H-NMR, 13C-NMR ve El kütle spektral verileriyle aydınlatılmıştır. Siklizasyon mekanizması üzerinde mevcut olan iki görüşten birinde, anilid azotunun tiyosiyanat karbonu üzerine nükleofilik atağı sonucu siklizasyonun gerçekleştiği ileri sürülürken, diğerinde tiyosiyanat azotunun karbonil grubuna yaptığı nükleofilik atağı izleyen bir çevrilmeyle siklizasyonun yürüdüğü fikri savunulmaktadır. Biz, anilid azotunun halka mezomerisine katılan n elektronlarının tiyosiyanat karbonuna nükleofilikatak yapacak güçte olmadığını düşünerek, ikinci tezi savunduk ve bunu ispatlamak için değişik koşullarda hidrolize tabi tuttuk. Bunun için önce madde Vt yi % 25 lik HCI ile 3 saat ısıttık, ancak bu koşullarda hidrolizin gerçekleşmediğini saptadık. Bunun üzerine madde Vlt yi % 12.5 lik HCI ile 10 saat ısıtarak, hidroliz ettik ve hidroliz ürünlerinden ayırabildiğimiz birini inceledik; Bunun kalitatif analizinde kükürt bulunmaması, kromatografide 5-(4-klorofenil)-2-amino-1,3,4- oksadiazol ile aynı Rf te leke vermesi, aynı erime derecesinde olması ve 400 MHz de alınan 1H-NMR spektrumunda p-sübstitüefenili karakterize eden iki dubletinin 7.57 ve 7.95 ppm de gözlenmesi, bu ürünün 2-amino-5-(4-klorofenil)-1,3,4- oksadiazol olduğunu ve sonuçta hidroliz edilen yapının 2-imino-3-(5-aril-1,3,4- oksadiazol-2-il)-5-sübstitüe-4-tiyazolidon değil, 2-[(5-aril-1,3,4-oksadiazol-2- il)imino]-5-sübstitüe-4-tiyazolidon olduğunu kanıtlamıştır. Ayrıca Madde lt-Xllt nin 200 MHz de alınan 1H-NMR spektrumlarında, NH protonunun 12.40-12.84 ppm de gözlenmesi de sübstitüsyonun 3-konu- mundan değil, 2-konumundan olduğunu göstermektedir, çünkü bilindiği gibi imin protonu 9.70 ppm civarında, laktam protonu ise çok daha aşağı alanda çık maktadır. IXt kodlu maddemizin 100.6 MHz de alınan 13C-NMR spektrumunda yapının karakteristiği olarak tiyazolidon halkasının 4 nolu karbonuna ait pik 178.291 ppm de, 2 nolu karbonuna ait pik ise 151.712 ppm de gözlenmektedir. Laktam N-H inin kolaylıkla asetillenebildiğini maddelerimizden IXt kodlu olanı 10 mi asetik asid anhidridiyle 15 dakika açık alevde ısıtmak suretiyle, N- asetil türevini elde ederek saptadık. Bu türevin İR spektrumunda ikinci bir karbonil bandının ortaya çıkması, 1H-NMR spektrumunda N-H pikinin kalkması ve CH3CO protonlarının 2.38 ppm de gözlenmesi, beklediğimiz türevin oluştuğunu göstermiştir. 209Maddelerimizin UV spektrumlarında ana yapılarından kaynaklanan B / E bandları gözlenmektedir.Amid türevi maddelerimizin spektrumlarında fenile bağlı halojenlerin elektronegatifligi ile ters orantılı olarak hipsokromik kayma gözlenirken, tiyazolidon türevi olanlarınkinde böyle bir durum görülmemiştir. Maddelerimizin amfoter özelliği, asid ve alkali ortamda alınan spektrumlarına da yansımış ve asid ortamda hipsokromik kayma, bazik ortamda batokromik kayma gözlenmiştir. Maddelerimizin KBr içinde alınan İR spektrumlarında ana yapıyla ilgili ortak bandlar, çıkması beklenen yerlerde gözlenmektedir. Ia-Xlla maddelerinde amid grubu N-H gerilme bandı 3524-3261 cm"1 de, amid C=0 gerilme bandı, amid I bandı 1753-1723 cm"1 de, lt-Xllt maddelerinde ise N-H gerilme bandları 3489- 3363 cm"1 de, laktam grubu C= O gerilme bandı, amid I bandı, 1739-1724 cm"1 de çıkmaktadır. Maddelerimizin El kütle spektrumlarında gözlenen moleküler iyon pikleri, molekül ağırlıklarıyla uyum içindedir.Madde la-Xlla, A ve B parçalanma yollarına göre, B yolu ile oluşan 2-amino-5-aril-1,3,4-oksadiazol de B-t ve B2 yollarına göre parçalanmıştır. It-Xllt maddeleri, A, B, C, D, E parçalanma yollarına ve E yolunda oluşan 2-amino-5-aril-1,3,4-oksadiazol türevlerine ait Bı ve B2 parçalanma yollarına uygun parçalar vermiştir. Maddelerimizin antimikrobiyal ve antikonvülsan etkilerde olabileceği düşünülerek, bu etkiler araştırılmıştır. Fakültemiz Mikrobiyoloji Biriminde tüm maddelerin S. aureus ATCC 6538, E. coli ATCC 8739, K. pneumoniae ATCC 4352, P. aeroginosa ATCC 1539'a karşı antibakteriyel ve C. albicans ATCC 10231 'e karşı antifungal aktiviteleri incelenmiş ve sadece S. aureus'a karşı önemli etkide olduklarının görülmesi üzerine, bu bakteriye karşı MİK değerleri saptanmıştır. 210Antikonvülsan etki, Antikonvülsan Araştırma Merkezi'nde (National Institute of Neurological Disorders and Stroke MD, USA) araştırılmış, ancak kayda değer bir etki bulunamamıştır. 211

Abstract:
SUMMARY Aromatic aldehyde semicarbazones (Compound Ai. vi) which were obtained by the treatment of various aromatic aldehydes with semicarbazide hydrochloride, were stirred with bromine and anhydrous sodium acetate in glacial acetic acid for an hour at room temperature to give 5-aryl-2-amino-1,3,4- oxadiazoles (Compound B(. vi)- Reaction of these with a-chloro-cc-phenylacetyl chloride yielded 5-aryl-2-[(a-chloro-a-phenylacetyl)amino]-1,3,4-oxadiazoles (la, Ilia, Va.Vlla, IXa, Xla) and with a-bromopropionyl bromides yielded 5-aryl-2-[(a- bromopropionyi)amino]-1,3,4-oxadiazoles (lla, IVa, Via, Villa, Xa, Xlla). The purity of these twelve new substances were controlled by thin layer chromatography, their formulas were confirmed by the elemental analyses and their structures were determined by UV, IR, 1H-NMR and El mass spectral data. Furthermore, 5-phenyl-2-amino-1,3,4-oxadiaxole and ammonium thio- cyanate were reacted in acidic medium to give the thiourea derivative which then was attempted to be cyclized with ethyl a-bromopropionate in order to obtain the thiazolidone ring. However, the formation of the 4-thiazolidone derivative was confirmed by TLC, the purification of the compound could not be achieved. Therefore, a second route was chosen and compounds la-Xlla were heated with ammonium thiocyanate in ethanol to give twelve new substances with the structure 5-phenyl / methyl-2-[(5-aryl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)imino]-4-thiazolidone (It- XI It). Their formulas were confirmed by the elemental analyses and their structures were determined by UV, IR, 1H-, 13C-NMR and El mass spectral data. Two hypotheses were proposed on the eyclization mechanism; one of them assumed that the eyclization was brought about by the nucleophilic attack ofthe anilide nitrogen on the thiocyanate carbon while the other asserted that the cyclization was run by the nucleophilic attack of the thiocyanate nitrogen on the carbonyl group followed by a rearrangement. Considering that the n electrons of the anilide nitrogen contributing to the ring mesomerism would not be strong enough to attack the thiocyanate carbon, we acknowledged the second thesis to be more valid. To provide evidence for this idea, we performed hydrolyses under various conditions and found that heating the compound Vt in 25% HCI for 3 hours did not lead to the hydrolysis of the compound whereas heating in 12.5% HCI solution for 10 hours yielded the desired hydrolysis products. The investigation of one of the hydrolysis products which did not contain sulfur and had the same melting point and Rf value as 5-(4-chlorophenyl)-2-amino-1,3,4-oxadiazole and which had two doublets at 7.57 and 7.95 ppm that are characteristic for p- substituted phenyl in the 1H-NMR spectrum, proved the product to be 5-(4- chlorophenyl)-2-amino-1,3,4-oxadiazole and as a result the structure of the hydrolyzed substance to be 2-[(5-aryl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)imino]-5-substituted-4- thiazolidone rather than 2-imino-3-(5-aryl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-5-sustituted-4- thiazolidone. Besides, in 1H-NMR spectra of compounds It-Xllt N-H proton observed at 12.40-12.84 ppm also showed that the substitution was on 2-position rather than on 3-position, because the imine proton appears at about 9.70 ppm, while the lactam proton resonates in a much lower field. In 13C-NMR spectrum of compound IXt the C4 and C2 of the thiazolidone ring appear at 178.291 ppm and 151.712 ppm, respectively. 213We determined that the lactam N-H could be acetylated readily by refluxing the compound IXt with 10ml of acetic acid anhydride. A second carbonyl band on IR spectrum and the dissappearance of the N-H peak with the appearance of CH3CO protons at 2.38 ppm in the 1H-NMR spectrum showed us that the expected acetyl derivative was formed. On the UV spectra of the substances B / E bands are characteristic for the common structure. On the spectra of the amide derivatives, hypsochromic shifts increase as the electronegativity of the halogens on the phenyl ring decreases, while for thiazolidone derivatives no such relationship could be established. The amphotherical character of the compounds affected the UV spectra taken in acidic and alkaline media showing hypsochromic and batochromic shifts in acidic and alkaline media, respectively. On the IR spectra of the compounds, taken in KBr, the common bands related to the common structure were encountered at expected frequencies. In compounds la-Xlla, the N-H stretching bands of the amide group were observed at 3524-3261 cm"1, C=0 stretching bands, amide I band, at 1753- 1723 cm'1 ;and in compounds It-Xllt, the stretching bands of lactam group N-H, amide II band, N-H at 3363-3489 cm"1 and the lactam C=0 stretching bands at 1724-1739 cm"1. On the El mass spectra of the compounds, the observed molecular ion peaks were in accordance with the molecular weights. Compounds la-Xlla were fragmented by the A and B routes; 5-aryi-2-amino-1,3,4-oxadiazoles which resulted from the B route fragmented by Bv and B2 routes. Compounds It-Xllt gave 214fragments in accordance with A, B, C, D, E fragmentation patterns and 5-aryl-2- amino-1,3,4-oxadiazolefrom E route gave fragments of Bi and B2 routes. All the compounds were tested for antibacterial activity against S. aureus ATCC 6538, E. coli ATCC 8739, K. pneumoniae ATCC 4352, P. aeruginosa ATCC 1539 and for antifungal activity against C. albicans ATCC 10231 at the Microbiology Department of our faculty. They were found to possess significant activity only against S. aureus and therefore their MİC values were determined against this species. The anticonvulsant activity was evaluated at National Institute of Neurological Disorders and Stroke MD, USA, but they were found to possess no significant activity. 215