Microsoft Word - European_Journal_of_Chemistry_1_1_2010_6_11_12


European Journal of Chemistry 1 (1) (2010) 6‐11 

 
European Journal of Chemistry 

ISSN 2153‐2249 (Print) / ISSN 2153‐2257 (Online)  2010 EURJCHEM 
DOI:10.5155/eurjchem.1.1.6‐11.12 

   

 

European Journal of Chemistry 
Journal homepage: www.eurjchem.com 

 
     

 
Synthesis  and  antimicrobial  activity  of  some  new  1,3‐thiazoles,  1,3,4‐
thiadiazoles,  1,2,4‐triazoles  and  1,3‐thiazines  incorporating  acridine  and 
1,2,3,4‐tetrahydroacridine moieties 

Tarik El‐Sayed Ali* and Azza Mohammed El‐Kazak 

Department of Chemistry, Faculty of Education, Ain Shams University, Roxy, 11711, Cairo, Egypt 

*Corresponding author at: Department of Chemistry, Faculty of Education, Ain Shams University, Roxy, 11711, Cairo, Egypt. Tel.: +20.10.3730144; fax: 
+20.2.2581243. E­mail address: tarik_elsayed1975@yahoo.com (T.E. Ali). 

 
 

   

     
ARTICLE INFORMATION    ABSTRACT
Received: 7 March 2010 
Received in revised form: 22 March 2010 
Accepted: 23 March 2010 
Online: 31 March 2010 

KEYWORDS 

  Some  new  sulfur‐nitrogen  heterocyclic  systems  such  as  1,3‐thiazoles,  1,3,4‐thiadiazoles, 
1,2,4‐triazoles  and  1,3‐thiazines  incorporating  acridine  and  1,2,3,4‐tetrahydroacridine 
moieties were  synthesized  via  heterocyclization of  the  key  intermediate  4‐(acridin‐9‐yl)‐1‐
(1,2,3,4‐tetrahydroacridin‐9‐ylcarbonyl)thiosemicarbazide.  Structures  of  the  new  comp‐
ounds were established by elemental analyses and spectral data. All the products were also 
screened in vitro for their antimicrobial activity. 

Acridine 
1,2,3,4‐Tetrahydroacridine 
S,N‐heterocycles 
Antimicrobial Activity 

 
1. Introduction 
 

Acridine  and  1,2,3,4‐tetrahydroacridine  derivatives,  well 
known  as  DNA  intercalates,  have  been widely  studied  from  a 
variety of viewpoints  such as  synthesis  [1,2], physicochemical 
properties  [3,4],  structural  requirements  [5]  and  biological 
activities  [6,7].  Due  to  a  polycyclic  planar  structure,  acridine 
and its derivatives intercalate within DNA and RNA by forming 
hydrogen bonds  and  stacking between base pairs  resulting  in 
DNA cross links and strand breaks [8]. A variety of natural and 
synthetic  acridine  derivatives  have  also  been  tested  for 
antimalarial  [9],  anti‐inflammatory  [10,11]  and  analgesic  [12] 
activities  and  some  of  them  have  been  approved  for 
chemotherapy. 

The  1,2,4‐triazole  nucleus  has  been  incorporated  into  a 
wide  variety  of  therapeutically  important  agents.  Ribavirin 
(antiviral),  Letrozole  and  Anastrozole  (antitumor)  are  some 
examples of drugs containing the 1,2,4‐triazole moiety [13–17]. 
1,3,4‐Thiadiazole  derivatives  are  another  important  class  of 
heterocycles  due  to  their  biological  activities.  The  only 
commercially  available  1,3,4‐thiadiazole  drugs  are 
Desaglybuzole,  Acetazolamide  and  Furidiazine  [18‐20]. 
Moreover,  1,3‐thiazoles  recently  found  application  in  drug 
development  for  the  treatment  of  hypertension  [21], 
schizophrenia [22], HIV infections [23] and as new inhibitors of 
bacterial  DNA  gyrase  B  [24].  Furthermore,  1,3‐thiazine 
derivatives  have  antibacterial  [25]  and  cannabinoid  receptor 
agonist [26] activity. 

In  view  of  the  above  mentioned  findings  and  in 
continuation of our efforts  [27‐29]  to  identify new candidates 
that may be of value in designing new and potent antimicrobial 
agents, we decided in the present work to synthesize new 1,3‐
thiazole,  1,3,4‐thiadiazole,  1,2,4‐triazole  and  1,3‐thiazine 
derivatives  bearing  acridine  and  1,2,3,4‐tetrahydroacridine 

moieties in order to investigate their antimicrobial activities. 
 
2. Experimental  
 
2.1. Instrumentation  
 

Melting points were determined on a digital  Stuart  SMP‐3 
apparatus.  Infrared  spectra  were  measured  on  Perkin‐Elmer 
293  spectrophotometer  (cm‐1),  using  KBr  disks.  1H  NMR 
spectra  were  measured  on  Gemini‐200  spectrometer  (200 
MHz), using DMSO‐d6 as a solvent and TMS (δ) as the  internal 
standard.  Elemental  microanalyses  were  performed  at 
Microanalysis  Center  in  National  Research  Center,  Giza.  Mass 
spectra  recorded on a Gas Chromatographic GCMSqp 1000 ex 
Shimadzu  instrument  at  70  eV.  The  purity  of  the  synthesized 
compounds was checked by  thin  layer chromatography (TLC). 
Evaluation  of  antimicrobial  activities  was  carried  out  by  the 
Faculty of Agriculture  for Girls, Al‐Azhar University, Nasr City, 
Cairo, Egypt. 
 
2.2. 4­(Acridin­9­yl)­1­(1,2,3,4­tetrahydroacridin­9­ylcarbon 
yl)thiosemicarbazide (4) 
 

Equimolar amounts of 9‐isothiocyanatoacridine (2)  (0.005 
mol,  1.18  g)  and  1,2,3,4‐tetrahydroacridine‐9‐carbohydrazide 
(3) (0.005 mol, 1.20 g) in ethanol (20 cm3) was heated to reflux 
for  2 h, whereupon  a  solid product was  separated out  during 
heating  (Scheme 1). The  reaction mixture was  cooled and  the 
separated  product  was  filtered  off,  washed with water,  dried 
and recrystallized  from dilute DMF. Yield 52%. M.p.: 218−220 
oC.  FT‐IR,  ν  (cm‐1):  3275  (NH),  3238  (NH),  3181  (NH),  3098 
(C−Harom),  2942  (C−Haliph),  1634  (C=Oamide),  1597  (C=N),  1538 
(C=C),  1160  (C=S),  758  (NH  bending,  −NHCSNH−).  1H  NMR 
(200 MHz,  DMSO‐d6),  δ:  1.19−2.88  (m,  8H,  4  CH2),  7.20−7.30 



Ali and Kazak / European Journal of Chemistry 1 (1) (2010) 6­11  7 
 

 
 

(m, 3H, Ar−H), 7.57 (d, 3H,  J=7.8 Hz, Ar−H), 7.71 (d, 3H,  J=6.8 
Hz,  Ar−H),  7.95  (d,  1H,  J=7  Hz,  Ar−H),  8.22  (d,  2H,  J=7.6  Hz, 
Ar−H), 8.62 (br, 1H, NH exchangeable with D2O), 8.87 (br, 1H, 
NH  exchangeable  with  D2O),  11.80  (s,  1H,  NH  exchangeable 
with D2O). MS (m/z, I %): 478 (M+H, 64%), 473 (46), 407 (35), 
310 (53), 252 (41), 189 (37), 174 (36), 123 (100), 114 (69), 83 
(53). Anal. Calcd. for C28H23N5OS (477.59): C, 70.42; H, 4.85; N, 
14.66; S, 6.71. Found: C, 70.01; H, 4.41; N, 14.23; S, 6.30%. 

 

Scheme 1 
 
2.3. General procedure for the synthesis of 1,3­thiazole 
derivatives 7, 8 and 9 
 

A  mixture  of  4  (0.005  mol,  2.38  g)  and  chloroacetone, 
chloroacetyl chloride and/or chloroacetic acid (0.005 mol) was 
refluxed for 10 h, in dry DMF (20 cm3) with the presence of few 
drops  of  piperidine.  Cold  water  (10  cm3)  was  added  after 
cooling  and  the  resulting  precipitates  were  filtered  off  and 
crystallized  from dilute DMF  to afford compounds 7, 8  and 9, 
respectively (Scheme 2 and 3). 
 
N­[2­(9­Acridinylimino)­4­methyl­1,3­thiazol­3(2H)­yl]­
1,2,3,4­tetrahydroacridine­9­carboxamide  (7):  Yield:  64%. 
M.p.: 326−328  oC.  FT‐IR, ν  (cm‐1):  3181  (NH), 3098  (C−Harom), 
2930  (C−Haliph),  1635  (C=Oamide),  1592  (C=N),  1538  (C=C).  1H 
NMR (200 MHz, DMSO‐d6),  δ: 2.53  (s, 3H, CH3), 1.22−2.88  (m, 
8H, 4 CH2), 7.28−7.98 (m, 10H, Ar−H and C5−Hthiazole), 8.27  (d, 
3H,  J=8 Hz, Ar−H), 11.80 (br, 1H, NH exchangeable with D2O). 
MS (m/z, I %): 338 (M−178, 1%), 325 (4), 195 (100), 178 (14), 
167 (38), 152 (23), 139 (19), 84 (29), 63 (21). Anal. Calcd. for 
C31H25N5OS (515.64): C, 72.21; H, 4.89; N, 13.58; S, 6.22. Found: 
C, 71.75; H, 4.49; N, 13.18; S, 5.87%. 
 
N­[2­(9­Acridinylimino)­5­oxo­1,3­thiazolidin­3­yl]­1,2,3,4­
tetrahydroacridine­9­carboxamide  (8):  Yield:  56%.  M.p.:  > 
350  oC. FT‐IR, ν (cm‐1): 3425  (br, H‐bonded, OH  ), 3240  (NH), 
3048  (C−Harom),  2985  (C−Haliph),  1703  (C=Othiazolidinone),  1636 
(C=Oamide),  1601  (C=N).  1H  NMR  (200  MHz,  DMSO‐d6),  δ: 
1.90−2.85 (m, 8H, 4 CH2), 3.93 (s, 2H, NCH2), 7.16−7.26 (m, 3H, 
Ar−H),  7.57−7.72  (m,  6H,  Ar−H),  8.22  (d,  3H,  J=8  Hz,  Ar−H), 
11.73 (br, 1H, NH exchangeable with D2O). MS (m/z, I %): 530 
(M+2/3H2O, 7%), 375 (7), 266 (7), 226 (17), 165 (13), 96 (29), 
54  (100).  Anal.  Calcd.  for  C30H23N5O2S.  2/3H2O  (529.61):  C, 
67.97;  H,  4.59;  N,  13.21;  S,  6.04.  Found:  C,  68.26;  H,  4.21;  N, 
13.19; S, 5.84%. 
  
N­[2­(9­Acridinylimino)­4­oxo­1,3­thiazolidin­3­yl]­1,2,3,4­
tetrahydroacridine­9­carboxamide  (9):  Yield:  70%.  M.p.: 
346−348    oC.  FT‐IR,  ν  (cm‐1):  3404‐3100  (br,  H‐bonded,  OH, 
NH),  3083  (C−Harom),  2924  (C−Haliph),  1718  (C=Othiazolidinone), 
1627 (C=Oamide), 1589 (C=N). 1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 
1.20−2.88 (m, 8H, 4 CH2), 3.83 (s, 2H, SCH2), 7.16−7.26 (m, 3H, 
Ar−H),  7.56−7.96  (m,  6H,  Ar−H),  8.24  (d,  3H,  J=8  Hz,  Ar−H), 

11.74 (br, 1H, NH exchangeable with D2O). MS (m/z, I %): 526 
(M+1/2H2O, 4%), 445 (3), 371 (3), 270 (3), 237 (3), 195 (100), 
166  (39),  63  (34).  Anal.  Calcd.  for  C30H23N5O2S.  1/2H2O 
(526.61): C, 68.36; H, 4.55; N, 13.29; S, 6.07. Found: C, 68.32; H, 
4.13; N, 13.21; S, 5.82%. 
  
2.4. 2­(1,2,3,4­Tetrahydroacridin­9­yl)­5­(9­acridinylimino)­
1H­1,3­thiazolo[3,4­b] [1,2, 4]triazole (10) 
 

A  mixture  of  9  (0.002  mol,  1.02  g)  and  anhydrous 
ammonium  acetate  (1.2  g)  in  absolute  ethanol  (20  cm3)  was 
refluxed for 10 h, whereupon a solid product was separated out 
during  heating.  The  reaction  mixture  was  cooled  and  the 
separated  product  was  filtered  off,  washed with water,  dried 
and recrystallized from dilute DMF. Yield: 40%. M.p.: > 350 oC. 
FT‐IR, ν (cm‐1): 3427 (br, NH), 3083 (C−Harom), 2924 (C−Haliph), 
1619  (C=N),  1589  (C=N),  1550  (C=C).  1H  NMR  (200  MHz, 
DMSO‐d6),  δ:  1.21−2.95  (m,  8H,  4  CH2),  7.16−7.26  (m,  3H, 
Ar−H), 7.56−8.00 (m, 7H, Ar−H and C5−Hthiazole), 8.24 (d, 3H, J=8 
Hz, Ar−H), 11.74 (s, 1H, NH exchangeable with D2O). MS (m/z, I 
%): 498  (M+, 6%), 387  (11), 283 (10), 173  (12), 140  (17), 97 
(19), 68 (76), 54 (100). Anal. Calcd.  for C30H22N6S (498.61): C, 
72.27;  H,  4.45;  N,  16.85;  S,  6.43.  Found:  C,  71.89;  H,  4.09;  N, 
16.39; S, 6.07%. 
 

2.5. 2­(9­Acridinylamino)­5­(1,2,3,4­tetrahydroacridin­9­yl)­
1,3,4­thiadiazole (11) 
 

A mixture of 4 (0.005 mol, 2.38 g) and concentrated sulfuric 
acid (10 cm3) was heated at 50 oC for 2 h. The reaction mixture 
was left overnight at room temperature. The resulting solution 
was poured into crushed ice and treated with dilute NH4OH to 
pH6.  The  formed  precipitate  was  filtered  off,  washed 
thoroughly  with  water  till  neutral  washings,  dried  and 
recrystallized  from dilute DMF. Yield:  58%. M.p.:  196−198  oC. 
FT‐IR, ν (cm‐1): 3394 (br, NH), 3085 (C−Harom), 2920 (C−Haliph), 
1627  (C=N),  1600  (C=N),  1512  (C=C).  1H  NMR  (200  MHz, 
DMSO‐d6),  δ:  1.17−2.99  (m,  8H,  4  CH2),  7.23−7.29  (m,  3H, 
Ar−H), 7.55 (d, 3H, J=7.8 Hz, Ar−H), 7.70 (d, 3H, J=7.6 Hz, Ar−H), 
8.24  (d,  3H,  J=7.8  Hz,  Ar−H),  11.79  (s,  1H,  NH  exchangeable 
with D2O). Anal. Calcd. for C28H21N5S (459.58): C, 73.18; H, 4.61; 
N, 15.24; S, 6.98. Found: C, 72.86; H, 4.23; N, 14.86; S, 6.62%. 
 

2.6. 4­(9­Acridinyl)­5­(1,2,3,4­tetrahydroacridin­9­yl)­2,4­
dihydro­3H­1,2,4­triazole­3­thione (12) 
 

A solution of 4 (0.005 mol, 2.38 g) in 5% sodium hydroxide 
(20 cm3) was heated to reflux for 2 h. The reaction mixture was 
filtered off while hot, then cooled and acidified with dilute HCl 
to pH6. The  separated product was  filtered off, washed well 
with water till neutral washings, dried and recrystallized from 
dilute DMF. Yield: 63%. M.p.: 253−256 oC. FT‐IR, ν (cm‐1): 3280 
(NH), 3090 (C−Harom), 2925 (C−Haliph), 1629 (C=N), 1589 (C=N), 
1523  (C=C),  1161  (C=S).  1H  NMR  (200  MHz,  DMSO‐d6),  δ: 
1.21−2.91 (m, 8H, 4 CH2), 7.22−7.29 (m, 3H, Ar−H), 7.64−7.72 
(m,  6H,  Ar−H),  8.25  (d,  3H,  J=7.6 Hz,  Ar−H),  12.22  (s,  1H, NH 
exchangeable  with  D2O).  MS  (m/z,  I  %):  460  (M+,  12%),  337 
(18),  266  (21),  245  (100),  226  (23),  209  (21),  180  (20),  111 
(24),  91  (12),  84  (9).  Anal.  Calcd.  for  C28H21N5S  (459.58):  C, 
73.18;  H,  4.61;  N,  15.24;  S,  6.98.  Found:  C,  72.85;  H,  4.29;  N, 
14.70; S, 6.60%. 
 

2.7. N­[2­(9­Acridinylimino)­5­cyano­4­imino­6­(methyl 
thio)­2H­1,3­thiazin­3(4H)­yl]­1,2,3,4­tetrahydroacridine­9­
carboxamide (15) 
 

A  mixture  of  4  (0.005  mol,  2.38  g)  and 
[bis(methylthio)methylene]malononitrile (13) (0.005 mol, 0.85 
g)  in  DMF  (20  cm3)  was  refluxed  for  4  h.  After  cooling,  cold 
water  (10  cm3)  was  added  and  the  resulting  precipitate  was 
filtered off  and crystallized from dilute DMF. Yield: 55 %. M.p.: 

 



8  Ali and Kazak / European Journal of Chemistry 1 (1) (2010) 6­11 
 

   

 
Scheme 2 

 
 

270−272  oC.  FT‐IR,  ν  (cm‐1):  3275  (NH),  3178  (NH),  3098 
(C−Harom),  2924  (C−Haliph),  2210  (CN),  1636  (C=Oamide),  1591 
(C=N), 1539 (C=C). 1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 1.19−2.80 
(m, 8H, 4 CH2), 3.34 (s, 3H, SCH3), 7.22−7.29 (m, 3H, Ar−H), 7.50 
(d, 3H, J=8 Hz, Ar−H), 7.73 (d, 3H, J=6.4 Hz, Ar−H), 8.24 (d, 3H, 
J=7.8  Hz,  Ar−H),  9.94  (br,  1H,  NH  exchangeable  with  D2O), 
11.74  (s, 1H, NH exchangeable with D2O). MS  (m/z,  I %): 386 
(M−213,  8%),  194  (23),  140  (17),  105  (36),  60  (100).  Anal. 
Calcd.  for C33H25N7OS2  (599.74): C, 66.09; H, 4.20; N, 16.35; S, 
10.69. Found: C, 65.69; H, 4.21; N, 16.78; S, 10.46%. 
 
2.8. 5­(9­Acridinylimino)­7­(methylthio)­2­(1,2,3,4­tetra 
hydroacridin­9­yl)­[1,2,4] triazolo[1,5­c][1,3]thiazine­8­
carbonitrile (16) 
 

A  mixture  of  15  (0.002  mol,  1.19  g)  and  phosphorus 
oxychloride (7 cm3) was heated at 80  oC  for 2 h. The reaction 
mixture was left overnight at room temperature. The resulting 
solution was  poured  into  crushed  ice.  The  formed  precipitate 
was  filtered  off,  washed  thoroughly  with  water,  dried  and 

recrystallized from dilute DMF. Yield: 69%. M.p.: > 350 oC. FT‐
IR, ν (cm‐1): 3100 (C−Harom), 2923, 2852 (C−Haliph), 2215 (CN), 
1628  (C=N),  1591  (C=N),  1522  (C=C).  1H  NMR  (200  MHz, 
DMSO‐d6),  δ:  1.15−2.87  (m,  8H,  4  CH2),  3.20  (s,  3H,  SCH3), 
7.20−7.30  (m,  3H,  Ar−H),  7.55  (d,  3H,  J=8 Hz,  Ar−H),  7.72  (d, 
3H, J=6.5 Hz, Ar−H), 8.24 (d, 3H, J=7.8 Hz, Ar−H). MS (m/z, I %): 
527  (M−54,  2%),  315  (3),  195  (100),  152  (20),  139  (19),  84 
(30). Anal. Calcd.  for C33H23N7S2 (581.73): C, 68.14; H, 3.99; N, 
16.85; S, 11.02. Found: C, 68.59; H, 3.89; N, 16.49; S, 10.64%. 
 
3. Results and Discussion 
 
3.1. Synthesis  
 

Treatment of 9‐chloroacridine (1) [30] in absolute ethanol 
with  potassium  thiocyanate  afforded  the  corresponding  9‐
isothiocyanatoacridine (2) [31] (Scheme 1).   Compound 2 was 
refluxed  for  2  h  with  1,2,3,4‐tetrahydroacridine‐9‐
carbohydrazide  (3)  [32]  in  DMF,  yielding  4‐(acridin‐9‐yl)‐1‐
(1,2,3,4‐tetrahydroacridin‐9‐ylcarbonyl)thiosemicarbazide  (4) 



Ali and Kazak / European Journal of Chemistry 1 (1) (2010) 6­11  9 
 

 
 

(Scheme 1). The IR spectrum of 4 showed three characteristic 
absorption bands at 3275, 3238 and 3181 cm‐1 due to three NH 
functions  in addition to the carbonyl absorption band at 1634 
cm‐1. Its 1H NMR spectrum revealed three characteristic signals 
(D2O exchangeable) at  8.62, 8.87 and 11.80 ppm assigned to 
three  NH  protons.  Also,  its  mass  spectrum  showed  the 
molecular ion peak at m/z 478 [M+H] and the base peak at m/z 
123. 

 

Scheme 3 
 
Thiosemicarbazide  derivative  4  represents  versatile 

synthons  for  several  sulfur‐nitrogen  heterocycles.  Thus, 
compound  4  reacts  with  chloroacetone  in  DMF  containing 
piperidine as a base catalyst to give the product identified as N‐
[2‐(9‐acridinylimino)‐4‐methyl‐1,3‐thiazol‐3(2H)‐yl]‐1,2,3,4‐
tetrahydroacridine‐9‐carboxamide  (7)  and  not  compound  6 
(Scheme 2). The reaction proceeds via nucleophilic substitution 
attack  of  chloroacetone  by  the  thiosemicarbazide  sulfur  atom 
(after  tautomeric  shift  to  the  thiol  form  with  the  hydrogen 
emanating  from  either  N­2  or  N­4)  to  remove  hydrogen 
chloride.  The  first  step may  afford  either  of  the  two  possible 
tautomeric intermediates, 5A or 5B (Scheme 2), which are then 
able to undergo differing reaction routes  to  form either of  the 
cyclic products 6 or 7. (A third tautomeric intermediate 5C,  in 
which the HN‐10' tautomer is also plausible and indeed likely, 
but it must transpose into either 5A or 5B for the final step of 
the  cyclization  reaction  to  occur)  [33,34].  Several  recent 
articles  reported  [34‐36]  that  when  acridin‐9‐yl  moiety  was 
comprised  of  phenyl  and  pyridinyl moieties,  the  tautomer 5B 
was thermodynamically more favorable while the tautomer 5A 
was  kinetically  more  disfavored,  i.e.  acridin‐9‐yl  is  better  at 
conjugation  and/or  electron  withdrawal  in  comparison  to 
phenyl  and  pyridinyl  positioned  at  N­4  of  thiosemicarbazide 
moiety, resulting in 7 to be produced exclusively. The structure 
of  the  latter  product  7  was  confirmed  by  its  elemental  and 
spectral data.  Its IR spectrum showed absorption bands of the 
amide  group  at  3181  and  1635  cm‐1 which  is  due  to  NH  and 
C=Oamide  groups,  respectively.  Also,  its mass  spectrum did  not 
show  the molecular  ion  peak  but  showed  a  peak  at m/z  338 
(M−acridine moiety) and the base peak at m/z 195 which is due 
to 9‐aminiumacridine cation. 

It  is  known  that  the  thiosemicarbazide  reacts  with 
halocarbonyl compounds (e.g. ethyl bromoacetate, chloroacetic 

acid) yielding 1,3‐thiazolidinone derivatives [37,38]. Thus, two 
new  isomers  of  1,3‐thiazolidinone  derivatives  8  and  9  were 
obtained by cyclocondensation of 4 with chloroacetyl chloride 
and chloroacetic acid,  respectively (Scheme 3). The structures 
of  the  latter  products  8  and  9  were  confirmed  by  the 
appearance of  C=Othiazolidinone,  C=Oamide,  and NH bands  at  1703‐
1718,  1636‐1627  and  3240‐3100  cm‐1,  respectively.  The 
elemental analysis,  IR and mass  spectra of 8  and 9  confirmed 
the existence of water molecules in their crystallized states due 
to forming strong hydrogen bonds with water (Figure 1). Also, 
the 1H NMR spectra of 8 and 9 revealed the methylene protons 
at  3.93 and 3.83 ppm, respectively. 

 

Figure 1. Hydrogen bonds of the compounds 8 and 9 with water.
 
Interestingly,  interaction  of  compound 9  with  ammonium 

acetate  in  refluxing  ethanol  furnished  the  corresponding  2‐
(1,2,3,4‐tetrahydroacridin‐9‐yl)‐5‐(9‐acridinylimino)‐1H‐1,3‐
thiazolo[3,4‐b][1,2,4]triazole  (10)  (Scheme  3).  The  lack  of 
C=Othiazolidinone and C=Oamide  functions  in  the IR spectrum of  the 
isolated  product  supported  the  formation  of  compound  10. 
Moreover, its mass spectrum showed the molecular ion peak at 
m/z 498 (6 %). 

The  vast  pharmaceutical  activities  of  the  1,3,4‐thiadiazole 
and  1,2,4‐triazole  derivatives  [14,19]  encouraged  us  to 
synthesize  bis(acridinyl)thiadiazole/triazole  derivatives  of 
potential  biological  interest.  Thus,  cyclodehydration  of 4 with 
concentrated  sulfuric  acid  afforded  2‐(9‐acridinylamino)‐5‐
(1,2,3,4‐tetrahydroacridin‐9‐yl)‐1,3,4‐thiadiazole  (11), 
whereas  its  cyclization  under  reflux  in  sodium  hydroxide 
solution  afforded  4‐(9‐acridinyl)‐5‐(1,2,3,4‐tetrahydroacridin‐
9‐yl)‐2,4‐dihydro‐3H‐1,2,4‐triazole‐3‐thione  (12)  (Scheme  4) 
[38].  The  structures  of  the  latter  products  11  and  12  were 
established on the basis of their elemental analysis and spectral 
data (See experimental section). 

N‐[2‐(9‐Acridinylimino)‐5‐cyano‐4‐imino‐6‐(methylthio)‐
2H‐1,3‐thiazin‐3(4H)‐yl]‐1,2,3,4‐tetrahydroacridine‐9‐carbox 
amide  (15)  was  achieved  from  refluxing  compound  4  with 
[bis(methylthio)methylene]malononitrile (13) [39] through the 
nonisolable intermediate 14, which underwent an 

 

Scheme 4 



10  Ali and Kazak / European Journal of Chemistry 1 (1) (2010) 6­11 
 

 

Table 1. In vitro antibacterial activities of the prepared compounds 4‐16*. 

Compound No 

Diameter of zone of inhibition in mm
Gram­positive bacteria Gram­negative bacteria 

S. aureus  
(ATCC 25923)   

S. pyogenes  
(ATCC 19615)   

P. phaseolicola 
(GSPB 2828)   

P. fluorescens 
(S 97) 

1 mg/mL  2 mg/mL   1 mg/mL  2 mg/mL 1 mg/mL  2 mg/mL   1 mg/mL  2 mg/mL 

4  –  8    6 11 – 9   7  13
7  –  11    7 13 6 14   9  16
8  –  13    – 12 – 10   6  17
9  9  20    8 21 11 21   8  14
10  –  15    6 14 6 13   7  16
11  6  13    8 14 – 7   –  12
12  10  19    16 25 17 22   11  18
15  11  20    10 18 7 17   9  21
16  11  23    9 19 6 17   12  15

Cephalothin  28    30 NT    NT 
Chloramphenicol  NT    NT  25   30

*Less active: 6–12 mm; moderately active: 13–19 mm; highly active: 20–30 mm; –: No inhibition or inhibition less than 5 mm; NT: not tested. 

 
intramolecular cyclization via addition of NH  functional group 
at CN group (Scheme 5). Both elemental analysis and spectral 
data of 15 were  consistent with  the  assigned  structure.  Its  IR 
spectrum  revealed  appearance  of  C=Oamide  and  CN  group  at 
1636  and  2210  cm‐1,  respectively.    Furthermore,  its  1H  NMR 
spectrum  exhibited  signals  of  SCH3  and  two  NH  protons  at  δ 
3.34, 9.94 and 11.74 ppm, respectively. 
 

 
Scheme 5 

 
Finally,  cyclization  of  15  via  refluxing  in  phosphorus 

oxychloride  for  3  h  at  80  oC  afforded  5‐(9‐acridinylimino)‐7‐
(methylthio)‐2‐(1,2,3,4‐tetrahydroacridin‐9‐yl)‐[1,2,4]triazolo 
[1,5‐c][1,3]thiazine‐8‐carbonitrile  (16)  (Scheme  5).  The  IR 
spectrum  of  16  revealed  disappearance  of  NH  and  C=Oamide 
groups, while its 1H NMR spectrum confirmed this structure by 
lacking two NH protons of 15. However, the mass spectra of 15 
and  16  did  not  show  the  molecular  ion  peaks  indicating  a 
fragile  nature  of  these  compounds  which  may  loose  the  9‐
hydroxymethyl‐1,2,3,4‐tetrahydroacridine  (m/z  213)  and 
triazete (m/z 54) moieties, yielding the fragments m/z 386 and 
527 for 15 and 16, respectively. 
 
 
 

3.2. In vitro antimicrobial activity 
  

All the synthesized compounds were evaluated  in vitro  for 
their  antibacterial  activities  against  Staphylococcus  aureus 
(ATCC 25923)  and  Streptococcus  pyogenes  (ATCC 19615)  as 
examples  of  Gram  positive  bacteria  and  Pseudomonas 
fluorescens  (S 97)  and Pseudomonas phaseolicola  (GSPB 2828) 
as  examples  of  Gram  negative  bacteria.  They  were  also 
evaluated  in  vitro  for  their  antifungal  activities  against  the 
Fusarium oxysporum and Aspergillus fumigatus fungal strains. 

Agar‐diffusion technique was used for the determination of 
the preliminary  antibacterial  and  antifungal  activities  [40,41]. 
Cephalothin, Chloramphenicol and Cycloheximide were used as 
reference  drugs  for  Gram  positive  bacteria,  Gram  negative 
bacteria and fungi, respectively. The results were recorded for 
each tested compound as average diameter of inhibition zones 
of  bacterial  or  fungal  around  the  disks  in  mm  at  the 
concentrations  of  1  and  2  mg/mL  (Tables  1  and  2).  The 
minimum  inhibitory  concentrations  (MIC)  for  the  compounds 
which  showed  growth  inhibition  zones  >12  mm,  were 
estimated by broth dilution assay [42]. 
 
Table 2. In vitro antifungal activity of the prepared compounds 4­16*. 

Compound 
No 

Diameter of zone of inhibition in mm
Fungi 

F. oxysporum    A. fumigatus

1 mg/mL  2 mg/mL    1 mg/mL  2 mg/mL 

4 6 11    6  12
7 8 18    –  12
8 ‐ 16    –  12
9 12 21    8  19
10 – 9    –  13
11 – 10    6  10
12 12 20    9  22
15 14 23    13  21
16 8 19    14  22

Cycloheximide 28    31 
* Less active: 6–12 mm; moderately active: 13–19 mm; highly active: 20–30 
mm; –: No inhibition or inhibition less than 5 mm. 

 
1) The results depicted in Tables 1 and 2 revealed that most of 
the  synthesized  compounds  were  found  to  possess  various 
antimicrobial activities towards all the microorganisms tested.  
2)  In general, most of the synthesized compounds have better 
activities against  the microbial  strains  in comparison with  the 
starting  material  4  as  a  result  of  the  construction  of  the 
bioactive  heterocycles  bearing  two  moieties  of  acridine 
derivatives.  
3)  Most  of  the  synthesized  compounds  showed  none  or  less 
inhibition  at  1  mg/mL  and  moderate  inhibition  at  2  mg/mL 
concentrations.  



Ali and Kazak / European Journal of Chemistry 1 (1) (2010) 6­11  11 
 

 
 

4)  Compounds 9, 12, 15  and 16  were  found  to  possess  high 
inhibition  activities  at  2  mg/mL  concentration  against  most 
microorganisms.  
5) The results of the MIC values of the selected compounds in 
all cases were more than 500 µg/mL except for compounds 9, 
12, 15 and 16.  
6) Compound 15 showed MIC values of 62.5 µg/mL against S. 
aureus (ATCC 25923) and F. oxysporum and 125 µg/mL against 
S.  pyogenes  (ATCC 19615),  P.  phaseolicola  (GSPB  2828),  P. 
fluorescen  (S  97)  and  A.  fumigats,  whereas  compound  16 
showed MIC values of 125 µg/mL against all microbial strains. 
The  bioactivities  of  the  latter  compounds  may  be  due  to  the 
presence of methylthio and nitrile groups. 
7)  Compound  9  which  contains  the  bioactive  thiazolidinone 
moiety,  showed MIC value of 125 µg/mL against all microbial 
strains. 
8) Compound 12  showed MIC value of 62.5 µg/mL against all 
microbial strains and this noticeable activity may be due to the 
presence of the 1,2,4‐triazolethione moiety.  
9)  In  conclusion,  compounds 9, 12, 15  and 16  are  nearly  as 
active  as  the  reference  drugs.  However,  none  of  them  show 
superior activities compared to the reference drugs. 
 
References  
 
[1]. Bouffier, L.; Demeunynck, M.; Milet, A.; Dumy, P.  J. Org. Chem. 2004, 

69,   8144‐8147. 
[2]. Chiron, J.; Galy, J. P. Synthesis 2004, 313‐327. 
[3]. Chen, H. Huaxue Yanjiu Yu Yingyong 2000, 12, 164‐168.  
[4]. Sivan, S.; Tuchman, S.; Lotan, N. Biosystems 2003, 70, 21‐33. 
[5]. Flock, S.; Bailly, F.; Bailly, C.; Waring, M. J.; Henichart, J. P.; Colson, P.; 

Houssier, C.  J. Biomol. Struct. Dyn. 1994, 11, 881‐886. 
[6]. Gooch, B. D.; Beal, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10603‐10610.  
[7]. Stefanska,  B.;  Bontemps‐Gracz,  M.  M.;  Antonini,  I.;  Martelli,  S.; 

Arciemiuk, M.; Piwkowska, A.; Rogacka, D.; Borowski, E. Bioorg. Med. 
Chem. 2005, 13, 1969‐1975. 

[8]. Demeunynck, M. Expert Opin. Ther. Patents 2004, 14, 55‐70. 
[9]. Abdel‐Halim, A. M.; Tawfik, A. M.; Ibrahim, S. S.; El‐Kazak, A. M. Indian 

J. Heterocyclic. Chem. 1994, 3, 165‐170. 
[10]. Chen, Y. L.; Lu, C. M.; Chen,  I. L.; Tsao, L. T.; Wang,  J. P.  J. Med. Chem. 

2002, 45, 4689‐4694.  
[11]. Chen, Y.  L.;  Chen,  I.  L.;  Lu,  C. M.; Treng,  C.  C.;  Tsao, L.  T.; Wang,  J.  P. 

Bioorg. Med. Chem. 2003, 11, 3921‐3927. 
[12]. Skotnicki,  J.  S.;  Gilman,  S.  C.;  US  851536;  Chem.Abstr.  1990,  112, 

118672. 
[13]. Cai,  S.;  Li,  Q.  S.;  Borchardt,  R.  T.;  Kuczera,  K.;  Schowen,  R.  L. Bioorg. 

Med. Chem. 2007, 15, 7281‐7287. 
[14]. Rao,  B. M.;  Sangaraju,  S.;  Srinivasu, M. K.; Madhavan,  P.;  Devi, M.  L.; 

Kumar, P. R.;  Candrasekhar, K. B.; Arpitha, Ch.; Balaji,  T.  S.  J. Pharm. 
Biomed. Anal. 2006, 41, 1146‐1151. 

[15]. Hancu, G.; Gaspar, A.; Gyeresi, A.  J. Biochem. Biophys. Methods 2007, 
69, 251‐259. 

[16]. Bajetti,  E.;  Zilembo,  N.;  Bichisao,  E.;  Pozzi,  P.;  Toffolatti,  L. Crit. Rev. 
Oncol. Hematol. 2000, 33, 137‐142. 

[17]. Demirbas,  A.;  Ceylan,  S.;  Demirbas,  N.  J. Heterocycl. Chem. 2007, 44, 
1271‐1280. 

[18]. Guirgis, F. K.; Ghanem, M. H.; Abdel‐Hay, M. M. Arzneim.­Forsch. 1976, 
26, 435‐440. 

[19]. Bashir, Y.; Kann, M.; Stradling, J. R. Pulm. Pharmacol. 1990, 3, 151‐154. 
[20]. Cohen, S. M.; Erturk, E.; Von Esch, A. M.; Crovetti, A.  J.; Bryan, G. T.  J. 

Natl. Cancer Inst. 1975, 54, 841‐849. 
[21]. Patt, W.  C.; Hamilton, H. W.;  Taylor, M. D.;  Ryan, M.  J.;  Taylor, D.  G.; 

Connolly, C. J. C.; Doherty, A. M.; Klutchko, S. R.; Sircar, I.; Steinbaugh, 
B. A.; Batley, B. L.; Painchaud, C. A.; Rapundalo, S. T.; Michniewicz, B. 
M.; Olson, S. C. J. J. Med. Chem. 1992, 35, 2562‐2572. 

[22]. Jaen,  J.  C.;  Wise,  L.  D.;  Caprathe,  B.  W.;  Tecle,  H.;  Bergmeier,  S.; 
Humblet,  C.  C.;  Heffner,  T.  G.;  Meltzner,  L.  T.;  Pugsley,  T.  A.  J. Med. 
Chem. 1990, 33, 311‐317. 

[23]. Bell, F. W.; Cantrell, A. S.; Hogberg, M.; Jaskunas, S. R.; Johansson, N. G.; 
Jordon, C. L.; Kinnick, M. D.; Lind, P.; Morin Jr., J. M.; Noreen, R.; Oberg, 
B.; Palkowitz, J. A.; Parrish, C. A.; Pranc, P.; Sahlberg, C.; Ternansky, R. 
J.;  Vasileff,  R.  T.;  Vrang,  L.; West,  S.  J.;  Zhang,  H.;  Zhou,  X.  X.  J. Med. 
Chem. 1995, 38, 4929‐4936. 

[24]. Rudolph,  J.;  Theis,  H.;  Hanke,  R.;  Endermann,  R.;  Johannsen,  L.; 
Geschke, F. U. J. Med. Chem. 2001, 44, 619‐626. 

[25]. Cecchetti, V.; Cruciani, G.; Filipponi, E.; Fravolini, A.; Tabarrini, O.; Xin, 
T. Bioorg. Med. Chem. 1997, 5, 1339‐1344. 

[26]. Kai, H.; Morioka, Y.; Tomida, M.; Takahashi, T.; Hattori, M.; Hanasaki, 
K.;  Koike,  K.;  Chiba,  H.;  Shinohara,  S.;  Kanemasa,  T.;  Iwamoto,  Y.; 
Takahashi,  K.;  Yamaguchi,  Y.;  Baba,  T.;  Yoshikawa,  T.;  Takenaka,  H. 
Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 3925‐3929. 

[27]. Ali, T. E. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 2007, 182, 1717‐1726. 
[28]. Ali, T. E.; Abdel‐Aziz, S. A.; El‐Shaaer, H. M.; Hanafy, F. I.; El‐Fauomy, A. 

Z.; Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 2008, 183, 2139‐2160. 
[29]. Ali, T. E.; Ibrahim, M. A.; Abdel‐Karim, S. M. Phosphorus, Sulfur Silicon 

Relat. Elem. 2009, 184, 2358‐2392. 
[30]. Alberti, A.; Ritiche, B. Org. Synth. 1960, 3, 53‐54. 
[31]. Kristian,  P.;  Baletova,  E.;  Bernat,  J.;  Imrich,  J.;  Sedlak,  E.;  Danihel,  I.; 

Bohm,  S.;  Pronayova,  N.;  Klika,  K.  D.;  Pihlaja,  K.;  Baranova,  J.  Chem. 
Pap. 2004, 58, 268‐275.  

[32]. Popp, F. D. J. Org. Chem. 1962, 27, 2658‐2659. 
[33]. Kilka,  K.  D.;  Balentova,  E.;  Bernat,  J.;  Imrich,  J.;  Vavrusova,  M.; 

Kleinpeter, E.; Pihlaja, K.; Koch, A. J. Heterocyclic. Chem. 2006, 43, 633‐
643. 

[34]. Kilka, K. D.; Imrich, J.; Vilkova, M.; Bernat, J.; Pihlaja, K. J. Heterocyclic. 
Chem. 2006, 43, 739‐743. 

[35]. Balentova, E.;  Imrich,  J.; Bernat,  J.;  Sucha, L.; Vilkova, M.; Pronayova, 
N.; Kristian, P.; Kilka, K. D. J. Heterocyclic. Chem. 2006, 43, 645‐656. 

[36]. Tomaščiková,  J.;  Imrich,  J.;  Danihel,  I.;  Böhm,  S.;  Kristian,  P.; 
Pisarčíková, J.; Sabol, M.; Klika, K.D. Molecules 2008, 13, 501‐518. 

[37]. Liszkiewicz, H. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 2008, 183, 1402‐
1409. 

[38]. Keshk, E. M.; El‐Desoky, S.  I.; Hammouda, M. A. A.; Abdel‐Rahman, A. 
H.;  Hegazi,  A.  G.  Phosphorus,  Sulfur  Silicon  Relat.  Elem.  2008,  183, 
1323‐1343. 

[39]. Junjappa, H.; Ila, H.; Asokan, C.V. Tetrahedron 1990, 46, 5423‐5450. 
[40]. Rahman, A. U.; Choudhary, M.  I.; Thomsen, W.J. Bioassay Techniques 

for  drug  development,  16  the  Netherlands:  Harwood  Academic 
Publishers 2001. 

[41]. Khan, K. M.; Saify, Z. S.; Zeesha, A. K.; Ahmed, M.; Saeed, M.; Schick, M.; 
Bkohlbau, H.J.; Voelter, W. Arzneim­Forsch/Drug Res. 2000, 50,  915‐
922. 

[42]. Mishra, D.; Patnaik, S.; Rath, C. C.; Dash, S. K.; Mishra, R. K.; Patnaik, U. 
Indian J. Pharm. Sci. 2002, 64, 256‐259.