[4- (4-klorofenil)-5-(alfa-hidroksibenzil)-4H-1, 2, 4-Triazol-3-il] merkaptoasetik asid etil esteri, hidrazidi ve hidrazid-hidrazonlarının sentez ve spektral verileri

Abstract

ÖZET Literatüre göre, hidrazidlerin ve bunlardan türeyen hidrazid-hidrazonların antibakteriyel, antifungal,antiprotozoa^antikonvülsan,antineoplastik ve antiinfla- matuar etkilerine sahip bulunmaları ve son yıllarda bazı araştırmacılar tarafından merkaptoasetik asid hidrazid ve hidrazid-hidrazonlarında da bu aktivitelere rastlanılması, mandelik asidden türeyen ve 1,2,4-triazol çekirdeğine sahip merkaptoasetik asid hidrazidi ve hidrazid-hidrazonlarının tarafımızdan sentez- lenmesine neden olmuştur. Bu çalışmada literatürce bilinen 4-(4-klorofenil-5-(cx-hidroksibenzil)- 1,2,4-triazolin-3-tiyonun alkali etanollü çözeltisini etil bromoasetat ile ısıtmak suretiyle kazanılan [4-(4-klorofenil)-5-(«-hidroksibenzil)-4H-1,2,4-triazol- 3-il]merkaptoasetik asid etil esterinin (madde I), hidrazin hidratla reaksiyonundan hidrazid türevi (madde II), son aşamada ise kazanılan hidrazidin benzaldehid, 2-, 4- hidroksibenzaldehid, 2-,3-,4-metoksibenzaldehid, 2-,4-nitrobenzaldehid, 4- dimetilaminobenzaldehid ve 4-klorobenzaldehid gibi aromatik aldehidlerle etanollü ortamda ısıtılmasıyla karşı gelen [4-(4-klorofenil)-5-(u-hidroksibenzil)-4H- 1,2,4-triazol-3-il]merkaptoasetik asid ariliden hidrazidleri (madde III-XII) elde edilmiştir. Kimyasal yapıları, elementel analiz sonuçları ve UV,IR,^H-NMR ve kütle spektrumları verilerinden yararlanılarak doğrulanmıştır. UV spektral verileri, elde ettiğimiz maddelerin kimyasal ve elektronik yapısını literatüre uygun olarak kanıtlamıştır. Burada başlangıç maddemiz olan 4- (4-klorofenil)-5-(a-hidroksibenzil)-l,2,4-triazolin-3-tiyonun etanollü çözel tisinde alınan spektrumda 256.8 nm deki maksimum absorpsiyonun ester ve hidrazid türevlerinde (madde I ve II de) ortadan kalkması, ayrıca hidrazid türevi olan madde ll'nin NaOH içeren etanollü çözeltisinde 318.8 nm de yeni bir maksimum absorpsiyonun ortaya çıkması madde I ve ll'nin yapısını kanıtlamıştır. Hidrazid- hidrazon türevlerinde (madde III-XII) delokalize n elektronlarınca zengin ve sistemin elektronik yapısıyla konjugasyona girme yeteneğine sahip ariliden grubunun girmesi, bu maddelerin (III-XII) etanoldeki absorpsiyonlarını düşük enerjili alana kaydırarak madde ll'ye göre farklı derecelerde batokromik kaymalara yol açmıştır.101 Hidrazid-hidrazonların hemen hemen tümünün NaOH içeren etanollü çözeltilerinde alınan spektrumları, enolat şeklinin stabilitesinin artmasından absorpsiyonun gerçekleştiği enerji seviyesi daha da düşmüş ve bu nedenle batokromik kaymalarda artışa neden olmuştur. Maddelerimizin KBr tableti içinde alınan İR spektrumları tüm ödevli gruplara ait titreşim bandlarını literatüre uygun olarak ve gereken dalga sayılarında yansıtmıştır. Başlangıç maddemiz olan 4-(4-klorofenil)-5-(a-hidroksibenzil)- l,2,4-triazolin-3-tiyonun KBr tableti içinde alınan spektrumunda, C= S; gerilme titreşimine ait 1445 cm-1 deki kuvvetli band, ester yapısında olan madde l'in spektrumunda kalkmış ve ester karbonilini kanıtlayan 1 740 cm` 1 de yeni bir band gözlenmiştir. Madde II de ise etoksi grubu yerine hidrazino artığının girmesi sonucu oluşan hidrazid türevinin spektrumunda, bir yandan karbonile ait C=0 gerilme bandının madde l'e nazaran düşük dalga sayısı olan 1 670 cm` ^ de gözlenmesi, öte yandan N-H gerilme titreşimini temsil eden 3320 ve 3260 cm` 1 deki yeni bandların ortaya çıkması maddemizin hidrazid yapısında olduğunu kanıtlamıştır. Ariliden grupları nonsübstitüe ve 4-kloro sübstitüe olan madde III ve XII dışındaki diğer hidrazid-hidrazonların İR spektrumlarmda, sübstitüente bağlı olarak bazı karakteristik bandların gözlenmesi, bu türevlerin oluştuğunu doğrulamıştır. l-XII maddelerimizin tümünde, benzilin a- karbonuna bağlı O-H grubunun yaptığı hidrojen bağının karakterini tesbit etmek amacıyla madde l'in CHCI3 içindeki İR spektrumu incelenmiş ve intramoleküler hidrojen bağının yanısıra, kuvvetli bir moleküller arası hidrojen bağının varlığı da kanıtlanmıştır. Madde l'in DMSO-d6 içinde alınan ^H-NMR spektrumunda başlangıç maddemiz olan 4-(4-klorofenil)-5-(a-hidroksibenzil)-1,2,4-triazolin-3-tiyona ait piklerin yanısıra SCH2, OCH2 ve CH3 protonlarının varlığını kanıtlayan 4.01, 4.08 ve 1.16 ppm değerlerindeki sinyallerin de çıkması planladığımız yapının oluştuğunu doğrulamıştır. Madde H'nin DMSO-d6 içinde alınan spektrumunda, NH2 ve CONH'a ait 4.26 ve 9.31 ppm değerlerindeki sinyaller ve bu sinyallerin döteryum değişimine uğrayarak kalkması, madde H'nin planladığımız yapıya sahip olduğunu kanıtlamıştır. 1H-NMR da hidrazid-hidrazonların oluşumunu kanıtlayan bulgu, bu türevlerde bulunan SCH2, CONH ve N=CH protonlarına ait piklerin ikişer singlet halinde gözlenmesidir. Bu türevlerde N=C çifte bağı etrafındaki dönmenin sınırlı olması bu iki atoma bağlı grupların uzaysal konumuna iki farklı olanak sunmaktadır. Syn ve anti konformasyonlarına neden olan bu iki farklı uzaysal konum,102 konformasyonlarm herbirine ait protonları farklı manyetik çevrelere tabi tutarak değişik alanlarda sinyal vermelerine neden olmaktadır. Elde ettiğimiz hidrazid- hidrazonlar (III-XII) birer syn-anti karışımı olduğundan, bu bileşiklere ait SCH2, CONH ve N=CH protonları ikişer singlet halinde gözlenmiştir. Her çift singleti oluşturan singletlerin integral değerlerinden yararlanılarak, syn-anti karışımındaki isomerlerin % oranları hesaplanmış ve literatür verileri de dikkate alınarak % oranı yüksek olan isomerin anti konformasyonuna ait olduğu kabul edilmiştir. I-VII, IX-XII maddelerin kimyasal iyonlaştırma yöntemiyle alınan kütle spektrumlarında, madde I dışındaki diğer bileşiklerde molekül ağırlığını kanıtlayan pik gözlenmemekte, buna karşılık C6H5-CH=OH+'a ait m/z değeri 107 olan pik, kütle spektrumu alınan bileşiklerin tümünde (VII hariç) temel pik olarak gözlenmektedir. Maddelerimizin ortak kısmını oluşturan [4-(4-klorofenil)-5-(o- hidroksibenzil)~4H-l,2,4-triazol-3-il]merkaptoasetil bölümü literatüre uygun olarak aynı parçalanma yolunu izleyerek ortak pikleri meydana getirmektedir. Parçalanma ürünlerinden bağıl bolluğu, dolayısıyla stabilitesi yüksek olan iyonlar, N2, HCN, HNCS ve HNCO gibi nötr parçaların atılması ve çevrilme reaksiyonları sonucu ortaya çıkmaktadır. Hidrazid-hidrazonlara ait kütle spektrumları, arilidenhidrazino kısmının parçalanmasını literatüre uygun olarak yansıtmakta ve bu yapıların oluştuğunu doğrulamaktadır. Maddelerimizin literatürdeki benzerleri için verilen değişik biyolojik aktivitelerden en önemlisi olan antibakteriyel ve antifungal aktiviteler üzerinde fakültemiz Mikrobiyoloji biriminde yapılan tetkik sonucu I-XII maddelerinin Staphyloccoccus aureus ATCC 6538, Escherichia coli ATCC 8739, Klebsiella pneumoniae UC 57, Pseudomonas aeruginosa ATC 1539, Bacillus subtilis ATCC 6633, Proteus mirabilis, Shigella flexneri ve Salmonella typhtye karşı antibakteriyel, Candida albicans ATC 10231 'e karşı antifungal etkilerinin olmadığı anlaşılmıştır.

103 SUMMARY It is well established in the literature that hydrazides and hydrazide-hydrazones derived from them exhibit antibacterial, antifungal, MAO inhibitory, antineoplastic and antiinflammatory activity. Furthermore, it has been recently reported that mercaptoacetic acid hydrazides and hydrazones demonstrate similar activities. The above findings led us to synthesize new mercaptoacetic acid derivatives incorporating a 1,2,4-triazole nucleus derived from mandelic acid to test their antimicrobial activity. Reaction of 4-(4-chlorophenyl)-5-(a-hydroxybenzyl)-1,2,4-triazoline-3-thione (F46), previously synthesized at our department, with BrCH2COOC2H5 in the presence of KOH furnished [4-(4-chlorophenyl)-5-(a-hydroxybenzyl)-4H-1,2,4-triazole-3-yl]mercaptoacetic acid ethyl ester (I) which in turn was treated with H2NNH2.H2O to afford the hydrazide derivative (II). II Was reacted with benzaldehyde, 2- and 4-hydroxybenzaldehyde, 2-,3-and 4-methoxybenzaldehyde, 2- and 4-nitrobenzaldehyde, 4-dimethylaminobenzaldehyde and 4- chlorobenzaldehyde to give the corresponding[4-(4-chlorophenyl)-5-(<x-hydroxybenzyl)-4H- 1,2,4-triazole-3-yl]mercaptoace tic acid arylidenehydrazides (III- XII). The structures of I- XII were confirmed by elemental analysis and spectral data (UV, IR, 1H-NMR, MS). The UV data of I- XII supported the formation of the expected structures. The maximum at 256.8 nm assigned to the C=S function observed in the spectrum of F46 was no longer displayed by compounds I and II providing proof for the presence of the thioether function. The increase in the availability of delocalized n electrons brought about by the introduction of the phenyl group resulted in extended conjugation and thus the hydrazide hydrazones (III- XII) absorbed at lower wavelengths when compared to I and II. The spectra of hydrazide hydrazones recorded in NaOH/C2H50H showed increased bathochromic shifts due to the stabilization of the enolate which absorbed at a lower energy level. The solid state IR spectra of I- XII recorded in KBr showed absorption bands with the expected wavenumbers in accordance with the literature. Compound I did not display the strong C=S vibration of F46 at 1445 cnH, whereas it showed a new strong band at 1740 cm-1 attributed to the C=0 function of the ester group. Compound II showed the C=0 band at 1670 cm-1 in accordance with the absorption position cited for amides. The formation of the hydrazide function was further supported by two absorptions at 3220 and 3260 cm-1 resulting from the N-H stretching vibrations. All the compounds (except III and XII) showed characteristic bands depending upon the substituent of the arylidene moiety which also supported the formation of104 the expected structures. To determine the type of hydrogen bonding in which the OH group on the a-carbon atom of the benzyl moiety of I- XII was involved, the IR spectrum of I was recorded in CHCI3. The appearance of a new band at 3260 cm-1 showed the presence of both intra- and intermolecular hydrogen bonds. The 1 H-NMR spectra of I (DMSO-d6) exhibited resonances attributed to the protons of the SCH2 and OCH2CH3 groups (6 4.01, 4.08, 1.16 ppm) in addition to the expected resonances of F46. Absence of the OCH2CH3 resonances and presence of two new peaks at 8 4.26 and 9.31 ppm which disappeared on deuteration and thus assigned to the NH2 and CONH protons confirmed the structure of compound II. The spectra of III- XII displayed the N=CH resonance as a double singlet and resonaces of the substituents on the arylidene moiety in the expected region confirming the proposed structures. `I H-NMR findings also pointed to the presence of two isomers in solution as the resonances of the SCH2, CONH and N=CH groups were duplicated. In these derivatives the C=N linkage restricts rotation and thus leads to the formation of two isomers in which different spatial arrangements of the groups results in different magnetic environments. Syn and anti isomers thus formed absorbed at different ppm values giving rise to double resonances. The percentage of each isomer was calculated using the integral values of each singlet pair and in line with the literature findings the compound with the higher percentage was assigned to the anti isomer. The CI-MS (Chemical Ionization Mass Spectra) of compounds ( except compound I ) did not display the quasi-molecular ion. All the compounds except VII showed an ion at m/z 1 07 formulated as C6H5-CH=OH+ as the base peak. Althogh the compounds did not show quasi- molecular ions the common fragments resulting from the [4-(4-chlorophenyl)-5-(a- hydroxybenzyl)-4H-1,2,4-triazole-3-yl]mercaptoacetyl moiety and additional fragments peculiar to the arylidenehydrazino structure observed in the CI-MS of lll-VII and IX-XII supported the structures of the synthesized compounds. All the compounds were evaluated for antibacterial activity against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Proteus mirabilis, Shigella flexneri, Salmonella typhi and antifungal activity against Candida albicans but no remarkable activity was observed at 8mg/ml.