Microsoft Word - European_Journal_of_Chemistry_1_3_2010_168_172_29


European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 168‐172 

 
European Journal of Chemistry 

ISSN 2153‐2249 (Print) / ISSN 2153‐2257 (Online)  2010 EURJCHEM 
DOI:10.5155/eurjchem.1.3.168‐172.29 

   

 

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

 
     

Synthesis and antimicrobial  evaluation of  some new polyheterocyclic  systems 
containing 1,2,4‐triazine moiety 

Wafaa Ramzy Abdel‐Monem 

Department of Chemistry, Faculty of Education, Ain­Shams University, Roxy, Cairo, 11711, Egypt 

*Corresponding author at: Department of Chemistry, Faculty of Education, Ain­Shams University, Roxy, Cairo, 11711, Egypt. Tel.: +20125905267; fax: +2026384802. 
E­mail address: wafaar@hotmail.com  (W.R. Abdel­Monem). 

 
 

   

     
ARTICLE INFORMATION    ABSTRACT
Received: 1 April 2010 
Received in revised form: 11 June 2010 
Accepted: 15 July 2010 
Online: 30 September  2010 

KEYWORDS 

  7‐(4‐Chloro/3‐nitrophenyl)‐8‐[5,6‐diphenyl‐4‐(1,3‐thiazol‐2‐yl)‐1,4‐dihydro‐1,2,4‐triazin‐3‐
yl]‐5‐oxo‐1,5‐dihydro[1,2,4]triazolo[1,5‐a]pyridine‐6‐carbonitrile  (6a,  b)  was  utilized  as  a 
key  intermediate  for  the  target  polyheterocyclic  systems.  Reactions  of  6a,  b  with 
halocarbonyl reagents followed by heterocyclization with bi‐nitrogen nucleophiles gave some 
new  nitrogen  heterocycles  (7‐13).  Structures  of  the  new  compounds  were  established  by 
elemental  analyses  and  spectral  data.  The  synthesized  compounds were  screened  for  their 
antimicrobial activity. 

1,2,4‐Triazine 
1,2,4‐Triazole 
Imidazole 
Polyheterocyclic nitrogen systems 
Antimicrobial activity 

 
1. Introduction 

 
1,2,4‐triazines  and  their  derivatives  occupy  a  pivotal 

position  in modern medicinal chemistry, because of  their high 
potential  for  biological  activity.  Various  1,2,4‐triazine 
derivatives  found  application  as  pharmaceuticals,  herbicides, 
pesticides  and  dyes  [1‐5].  Moreover,  in  recent  years,  1,2,4‐
triazine  compounds  have  been  reported  to  possess  biological 
activities  as  anti‐AIDS  [6],    anticancer  [7],  anti‐inflammatory 
[8],  antihypertensive  activities  [9]  and  antimicrobial  activities 
[10‐11].  Prompted  by  the  varied  biological  activities  of  1,2,4‐
triazole moieties [12‐13] that are bearing nitrogen heterocyclic 
system to study the biological activity. Derivatives of some new 
1,2,4‐triazines  bearing  nitrogen  heterocyclic  systems  are 
generally  prepared  from  1,2‐diamino  pyridines  [14‐15].  In 
continuation of our work in the area of 1,2,4‐triazine chemistry 
[16‐19]  and  their  heterocyclization  via  ring  closure  reactions 
with  halocarbonyl  reagents,  the  present  work  aimed  to 
synthesize  of  some  new  1,2,4‐triazines  bearing  nitrogen 
heterocyclic  systems,  as  well  as  their  antimicrobial  activity 
were screened.  
 
2. Experimental 
 
2.1. Instrumentation 
 

Melting points were determined on a digital  Stuart  SMP‐3 
apparatus.  Infrared  spectra  were  recorded  on  FT‐IR  Bruker 
Vector  22  spectrophotometer  using  KBr  wafer  technique.  1H 
NMR spectra were measured on Gemini spectrometer 200 MHZ 
using DMSO‐d6 as solvent and TMS (Chemical sift in δ ppm) as 
an  internal  standard.  Mass  spectra  were  obtained  through 
GCMS  qp  1000  ex  Schimadzu  instrument  mass  spectrometer 
(70 eV). Elemental micro‐analyses were performed at the Cairo 
University  Microanalytical  Center.  The  purity  of  the 

synthesized  compounds  was  checked  by  thin  layer 
chromatography  on  silica  gel  (silica  gel,  aluminum  sheets  60 
F254, Merck). Evaluation of antimicrobial activities was carried 
out by the Faculty of Agriculture for Girls Al‐Azhar University, 
Nasr  City,  Cairo,  Egypt.  Ethyl  1,2‐dimino‐5‐cyano‐4‐(4‐
chloro/3‐nitrophenyl)‐6‐oxo‐1,6‐dihydro‐pyridine‐3‐carboxy‐
late (2a,b) were prepared according to the previous procedure 
[20]. 
 
2.2. Synthesis 
 
2.2.1. Ethyl­7­(4­chloro/3­nitrophenyl)­6­cyano­5­oxo­1,5­
dihydro[1,2,4]triazolo[1,5­a]pyridine­8­carboxylate (3a,b) 
 

A  mixture  of  compounds  2a,  b  (0.01  mol)  and  triethyl 
orthoformate  (0.02  mol)  was  refluxed  for  3  h.  The  reaction 
mixture was cooled and the solid obtained was filtered off and 
crystallized to give compounds 3a, b, respectively (Scheme 1).  

Compound  3a  was  crystallized  from  1,  4‐dioxane.  Yield: 
72%. M.p.: 238‐240 ºC.  FT‐IR (KBr) ν, (cm‐1): 3388 (NH), 2195 
(C≡N), 1774, 1688  (2 C=O), 1614  (C=C), 1566  (C=N), 673  (C–
Cl). 1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 1.45 (t, 3H, CH3), 3.65 (q, 
2H,  CH2CO),  7.64–8.31  (m,  5H,  Ar‐H),  6.39  (s,  1H,  NH).  Anal. 
Calcd.  for C16H11N4O3Cl (342.5): C, 56.05; H, 3.21; N, 16.35; Cl, 
10.36. Found: C, 56.25; H, 3.52; N, 16.67; Cl, 10.13%. 

Compound 3b was crystallized from methanol. Yield: 76%. 
M.p.:  275‐  278  ºC.  FT‐  IR  (KBr)  ν,  (cm‐1):  3321  (NH),  2184 
(C≡N), 1720, 1680  (2 C=O),  1610  (C=C),  1550  (C=N). 1H NMR 
(200  MHz,  DMSO‐d6),  δ:  2.52  (t,  3H,  J=8.83Hz,  CH3),  3.43  (q, 
J=32.01  Hz,  2H,  CH2CO),  7.36–7.70  (m,  5H,  ArH),  6.33  (s,  1H, 
NH).  Anal.Calcd  for  C16H11N5O5  (353):  C,  54.39;  H,  3.11;  N, 
19.83. Found: C, 54.62; H, 3.32; N, 20.15%. 
 
 
 



Abdel­Monem / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 168­172  169 
 

 
 

Scheme 1 

 
2.2.2. 7­(4­Chloro/3­nitrophenyl)­6­cyano­5­oxo­1,5­
dihydro[1,2,4]triazolo[1,5­a]pyridine­8­carbohydrazide 
(4a,b) 
 

A mixture  of  compounds 3a, b  (0.01 mol)  and  hydrazine 
hydrate  98%  (0.015  mol)  in  tetrahydrofuran  (20  cm3)  was 
heated  under  reflux  for  5  h  and  then  allowed  to  cool.  The 
precipitate  that  formed was  filtered off, dried and crystallized 
to give compounds 4a, b, respectively (Scheme 1). 

Compound 4a was crystallized from a mixture of methanol 
and  DMF  (1:1).Yield:  65%.  M.p.:  187‐189  ºC.  FT‐  IR  (KBr)  ν,  
(cm‐1):    3412,  3341,  3262,  31800  (NH2,  2NH),  2213  (C≡N), 
1736,  1676  (2C=O),  1626  (C=C),  1576  (C=N),  721  (C‐Cl).  1H 
NMR  (200 MHz, DMSO‐d6),  δ:  4.36  (s,  br,  2H, NH2),  7.28–7.91 
(m,  5H,  ArH),  5.75  and  8.75  (2s,  2H,  2NH).  Anal.  Calcd.  for 
C14H9N6O2Cl  (328.5):  C,  51.14;  H,  2.73;  N,  25.57;  Cl,  10.80. 
Found: C, 51.43; H, 3.01; N, 25.93; Cl, 10.45%.  

Compound 4b was  crystallized  from ethanol.  Yield:  67 %. 
M.p.:  177‐179  ºC.    FT‐  IR  (KBr)  ν,  (cm‐1):  3423,  3356,  3272, 
2289 (NH2, 2NH), 1729, 1696 (2C=O), 1624 (C=C), 2218 (C≡N), 
1556  (C=N).  1H NMR  (200 MHz,  DMSO‐d6),  δ:  5.42  (s,  br,  2H, 
NH2),  6.95–7.76  (m,  5H,  Ar‐H),  6.76  (s,  1H,  1NH),  8.85  (s,  1H, 
1NH).  Anal.  Calcd.  for  C14H9N7O4  (339):  C,  49.55;  H,  2.65;  N, 
28.90. Found: C, 50.03; H, 2.94; N, 28.55%.  
 
2.2.3. 7­(4­Chloro/3­nitrophenyl)­8­(5,6­diphenyl­4H­1,3,4­
oxadiazin­2­yl)­5­oxo­1,5­dihydro[1,2,4]triazolo[1,5­
a]pyridine­6­carbonitrile (5a,b) 
 

A mixture of  compounds 4a, b  (0.01 mol) and 2‐hydroxy‐
1,2‐diphenylethanone (0.01 mol) in DMF (20 cm3) was refluxed 
for  8  h,  and  then  allowed  to  cool.  The  reaction  mixture  was 
poured  onto  ice‐water.  The  solid  product  that  formed  was 

filtered  off,  dried  and  crystallized  to  give  compounds  5a,  b, 
respectively (Scheme 1). 

Compound 5a was crystallized from isopropanol. Yield: 62 
%. M.p.: 210–212 ºC.  FT‐IR (KBr) ν, (cm‐1): 3344, 3206 (2NH), 
1784 (C=O), 2214 (C≡N), 1621 (C=C), 1587 (C=N), 721 (C–Cl), 
1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 7.28–7.98 (m, 15H, Ar‐H), 5.71 
(s,  1H,  NH),  8.71  (s,  1H,  NH).  Anal.  Calcd.  for  C28H17N6O2Cl 
(504.5): C, 66.60; H, 3.36; N, 16.65; Cl, 7.03. Found: C, 66.35; H, 
3.17; N, 16.29; Cl, 6.74%.  

Compound 5b was crystallized from isopropanol. Yield: 71 
%. M.p.: 203–205 ºC.  FT‐ IR (KBr) ν, (cm‐1): 3354, 3276 (2NH), 
1695 (C =O), 2219 (C≡N), 1632 (C=C), 1540 (C=N), 727 (C–Cl). 
1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 7.29–7.96 (m, 15H, Ar‐H), 8.83 
(s, 1H, NH), 11.23 (s, 1H, NH). Anal. Calcd. for C28H17N7O4 (515): 
C, 65.24; H, 3.30; N, 19.02. Found: C, 65.69; H, 3.66; N, 18.65%.  
 
2.2.4. 7­(4­Chloro/3­nitrophenyl)­8­[5,6­diphenyl­4­(1,3­
thiazol­2­yl)­1,4­dihydro­1,2, 4­triazin­3­yl]­5­oxo­1,5­
dihydro[1,2,4]triazolo[1,5­a]pyridine­6­carbonitrile (6a,b) 
 

A  mixture  of  compounds  5a,  b  (0.01  mol)  and  2‐
aminothiozole  (0.01  mol)  in  absolute  ethanol  (20  cm3) 
containing piperidine (0.3 cm3) was heated under reflux for 5 h 
and  then  allowed  to  cool.  The  precipitate  that  formed  was 
filtered  off,  dried  and  crystallized  to  give  compounds  6a,  b, 
respectively (Scheme 1). 

Compound  6a  was  crystallized  from  ethanol.  Yield:  56%. 
M.p.:  194‐196  ºC.  FT‐  IR  (KBr)  ν,  (cm‐1):  3383,  3263  (2NH), 
2213 (C≡N), 1688 (C=O), 1597(C=N), 791 (C–Cl). 1H NMR (200 
MHz, DMSO‐d6), δ: 7.41–7.62 (m, 17H, Ar‐H), 6.08 (s, 1H, NH), 
8.73 (s, 1H, NH). Anal. Calcd. for C31H19N8OSCl (586.5): C, 63.42; 
H, 3.23; N, 19.09; S, 5.45; Cl, 6.05. Found: C, 63.05; H, 2.91; N, 
18.75; S, 5.12; Cl, 6.16%.  

Compound 6b was crystallized from isopropanol. Yield: 64 
%. M.p.: 187‐188 °C. FT‐ IR (KBr) ν, (cm‐1):  3374, 3263 (2NH), 
2216  (C≡N),  1687  (C=O),  1567  (C=N).    1H  NMR  (200  MHz, 
DMSO‐d6), δ: 7.21–7.98 (m, 17H, Ar‐H), 6.49 (s, 1H, NH), 8.67 (s, 
1H, NH). MS (m/z, I %): 599 (M+2, 6%), 443 (4), 321 (17), 293 
(7), 235 (13), 216 (6), 206 (10), 192 (13), 165 (17), 164 (12), 
115  (13),  105  (100),  57  (14).  Anal.  Calcd.  for  C31H19N9O3S 
(597):  C,  62.31; H,  3.18; N,  21.10;  S,  5.36.  Found:  C,  61.97; H, 
2.89; N, 20.76; S, 5.11%.  

 
2.2.5. 8­[5,6­Diphenyl­4­(1,3­thiazol­2­yl)­1H­1,2,4­triazin­3­
yl]­7­(3­nitrophenyl)­5­oxo­1­(chloroacetyl)[1,2,4]triazolo 
[1,5­a]pyridine­6­carbonitrile (7) 
 

An  equimolar  mixture  of  compound  6b  (0.01  mol)  and 
chloroacetyl chloride (0.01 mol) in DMF (20 cm3) was refluxed 
for  2h,  and  then  allowed  to  cool.  The  reaction  mixture  was 
poured  onto  ice  water.  The  solid  product  that  formed  was 
filtered off, dried and crystallized  from a mixture of methanol 
and water (1:1) (Scheme 2)  .Yield: 80%. M.p.: 252‐255 °C. FT‐ 
IR  (KBr)  ν,  (cm‐1):  3265  (NH), 2985  (CH2),  2214  (C≡N), 1654, 
1686 (2C=O), 1594 (C=N). 1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 2.89 
(s,  2H,  CH2),  7.52‐8.3,  (m,  17H,  Ar‐H),  9.76  (s,  1H,  NH).  Anal. 
Calcd. for C33H20N9O4SCl (673.5): C, 58.79; H, 2.96; N, 18.70; S, 
4.75; Cl, 5.27. Found: C, 58.45; H, 2.60; N, 18.41; S, 4.46; Cl, 5.03 
%.  
 
2.2.6. 8­[5,6­diphenyl­4­(1,3­thiazol­2­yl)­1H­1,2,4­triazin­3­
yl]­7­(3­nitrophenyl)­5­oxo­1­(2­Amino­4H­imidazol­5­
yl)[1,2,4]triazolo[1,5­a]pyridine­6­carbonitrile (8) 
 

A  mixture  of  7  (0.01  mol)  and  guanidine  hydrochloride 
(0.01 mol), dissolved in a little amount of water (3 cm3), in DMF 
(30 cm3) was heated under reflux for 10 h, and then allowed to 
cool. The reaction mixture was poured onto ice water. The solid  



170  Abdel­Monem / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 168­172 
 

 

 

6a,b

1:1

O

N

HN

N-R

Ar

Ph

Ph

N
N

N

O
Cl

NC

7

NH2

NC

N

N

N

NH2

O

N

HN

N-R

Ar

Ph

Ph

N
N

8

O

N

HN

N-R

Ar

Ph

Ph

N
N

N

N

N

NH

CH3
O

NC

Ar

O

N

HN

N-R

Ph

Ph

CN
N

N

N
O

OEt

N
CONHNH2

Ar

O

N

HN

N-R

Ph

Ph

CN
N
N

Ar

O

N

HN

N-R

Ph

Ph

CN
N
N

N
CONHNHCSNH2

Ar

O

N

HN

N-R

Ph

Ph

CN
N

N

N

N
H

NH

N
S

13

12

EtOH+HCl

11

10

R=

N

S

AcOH/

6b6a

1:1

AcOH/

9

a, Ar= 4-ClC6H4
b, Ar= 3-NO2C6H4

ClCH2COCl

DMF

DMF

H2N

NH

ClCH2COOEt

DMF

NH4NCS

EtOH N2H4.H2O

NaOAc

NaOAc

 
Scheme 2 

 
 
product  that  formed  was  filtered  off,  dried  and  crystallized 
from methanol (Scheme 2). Yield: 60%. M.p.: 227‐ 230 °C. FT‐ 
IR  (KBr)  ν,  (cm‐1):  3395,  2930(NH2),  1487  (def.  CH2),  2213 
(C≡N), 1686 (C=O), 1578 (C=N). 1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), 
δ: 6.55 (s, br, 2H, NH2), 7.64–8.53 (m, 20H, Ar‐H), 8.98 (s, 1H, 
NH). Ms, m/z  (I %):  677  (M+,  10%),  597  (11),  421  (13),  317 
(100),  227  (3),  216  (6),  115  (21),  57  (11).  Anal.  Calcd.  for 
C34H21N12O3S (677): C, 60.26; H, 3.21; N, 24.81; S, 4.72. Found: 
C, 59.93; H, 3.43; N, 24.45; S, 4.37%.  
 
2.2.7. 8­[5,6­diphenyl­4­(1,3­thiazol­2­yl)­1H­1,2,4­triazin­3­
yl]3­[6­cyano­7­(3­nitro­phenyl­5­oxo­[1,2,4]triazolo[1,5­
a]pyridine­8­yl]­1­(4H­imidazol­2­yl)acetamide (9) 

 
A suspension of 8 (0.01 mol) in glacial acetic acid (30 cm3) 

with fused sodium acetate (3 g) was heated under reflux for 4 h 
,  cooled  and  poured  onto  crushed  ice.  The  precipitate  that 
formed  was  filtered  off,  dried  and  crystallized  from  benzene 
(Scheme 2). Yield: 59%. M.p.: 221‐223 °C. FT‐ IR (KBr) ν, (cm‐1): 
3278 (NH), 2982 (CH3), 2845 (CH2), 2217 (C≡N), 1676, 1662 (2 
C=O), 1594 (C=N). 1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 2.68 (s, 3H, 
CH3),  7.36–8.28,  (m, 22H, Ar‐H),  8.78  (s,  1H, NH), 9.37  (s,  1H, 
NH). Ms, m/z  (I %):  719  (M+,  11%),  597  (19),  443  (15),  363 
(11), 252 (31), 216 (38) 178 (63), 158 (32), 77 (100), 57(21). 
Anal. Calcd. for C36H23N12O4S (719): C, 58.41; H, 3.19; N, 23.36; 
S, 4.45. Found: C, 58.64; H, 3.59; N, 23.61; S, 4.66%.  
 

2.2.8. Ethyl­8­[5,6­Diphenyl­4­(1,3­thiazol­2­yl)­1H­1,2,4­
triazin­3­yl]­3[7­(4­chloro­phenyl)­6­cyano­5­oxo­
[1,2,4]triazolo[1,5­a]pyridine­8­yl]­1­acetate (10) 
 

A  mixture  of  compound  6a  (0.01  mol)  and  ethyl 
chloroacetate (0.01 mol) in DMF (20 cm3) was refluxed for 2 h, 
the  reaction  mixture  was  poured  onto  crushed  ice  and  the 
separated  solid  was  filtered  off,  dried  and  crystallized  from 
ethanol (Scheme 2). Yield: 74 %. M.p.: 189‐192 °C. FT‐ IR (KBr) 
ν,  (cm‐1):  3434  (NH),  2982  (CH2),  2214  (C≡N),  1685,  1670  (2 
C=O)  1488  (def.  CH2),  1556  (C=N),  696  (C–Cl).    1H NMR  (200 
MHz, DMSO‐d6), δ: 1.55 (t, 3H, CH3), 3.97 (s, 2H, CH2), 7.25–7.96 
(m, 17H, Ar‐H), 9.78 (s, 1H, NH). Anal. Calcd. for C35H25N8O3SCl 
(672.5): C, 62.45; H, 3.71; N, 16.65; S, 4.75; Cl, 5.27. Found: C, 
62.09; H, 3.51; N, 16.75; S, 4.51; Cl, 5.15%.  
 
2.2.9. 8­[5,6­Diphenyl­4­(1,3­thiazol­2­yl)­1H­1,2,4­triazin­
3yl]­3­[7­(4­chlorophenyl)­6­cyano­5­oxo[1,2,4]triazolo[1,5­
a]pyridine­8­yl)]1­carbohydrazide (11) 
 

A  mixture  of  compound  10  (0.01  mol)  and  hydrazine 
hydrate  98  %  (0.01  mol)  in  absolute  ethanol  (25  cm3)    was 
refluxed for 2 h, the reaction mixture was poured onto crushed 
ice  and  the  separated  solid  was  filtered  off,  dried  and 
crystallized  from    a mixture  of DMF and water  (1:1)  (Scheme 
2). Yield: 69%. M.p. > 280 °C. FT‐ IR (KBr) ν, (cm‐1): 3327, 3290 
(NH2), 3229  (NH), 3209  (NH), 3080  (CH2), 2219  (C≡N), 1695, 
1663 (2C=O), 776 (C–Cl). 1H NMR (200 MHz, DMSO‐d6), δ: 2.82 



Abdel­Monem / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 168­172  171 
 

 
 

(s, 2H, CH2CO), 5.72 (s, br, 2H, NH2), 8.78  (s, 1H, NH), 9.25 (s, 
1H,  NH).  Anal.  Calcd.  for  C33H23N10O2SCl  (658.5):  C,  60.13;  H, 
3.49;  N,  21.26;  S,  4.85;  Cl,  5.39.  Found:  C,  60.48;  H,  3.84;  N, 
21.52; S, 5.21; Cl, 5.64%. 
 
2.2.10. 8­[5,6­Diphenyl­4­(1,3­thiazol­2­yl)­1,2,4­triazin­3­
yl]­3­(7­(4­chloro­phenyl)­6­cyano­5­oxo[1,2,4]triazolo[1,5­
a]pyridine­8­yl)­1­carbonyl­methylhydrazinecarbo 
thioamide (12) 
 

A  mixture  of  compound  11  (0.01  mol)  and  ammonium 
thiocyanate (0.01 mol) in ethanol (20 cm3) and HCl (3 cm3) was 
refluxed for 4 h and then allowed to cool. The precipitate that 
formed  was  filtered  off,  dried  and  crystallized  from  DMF 
(Scheme  2).  Yield:  80%.  M.p.:  257‐259  °C.  FT‐  IR  (KBr)  ν,      
(cm‐1): 3385, 3289 (NH2), 3266, 3184, 3147 (3 NH), 2991 (CH2), 
2214 (C≡N), 1686, 1653 (2C=O), 1623 (def. NH2), 1590 (C=N), 
1484  (def.  NH2),  1237  (C=S),  765  (C–Cl).  1H  NMR  (200  MHz, 
DMSO‐d6),  δ:  3.87  (s,  2H,  CH2CO),  4.94  (s,  br,  2H, NH2),  7.25–
8.35 (m, 22H, Ar‐H), 7.98 (s, 1H, NH), 8.88 (s, 1H, NH), 9.12 (s, 
1H,  NH).  Anal.Calcd.  for  C34H24N11O2S2Cl  (717.5):  C,  56.86;  H, 
3.34;  N,  21.46;  S,  8.91  Cl,  4.94.  Found:  C,  56.52;  H,  3.59;  N, 
21.80; S, 8.49; Cl, 4.70%. 
 
2.2.11. 7­(4­Chlorophenyl)­8­[5,6­diphenyl­4­(1,3­thiazol­2­
yl)­1H­1,2,4­triazin­3­yl]­1­[(5­thioxo­2,5­dihydro­1H­1,2,4­
trazolo­3­yl)methyl]­5­oxo[1,2,4]triazolo[1,5­a] pyridine­6­
carbonitrile (13) 
 

A suspension of 12 (0.01 mol) in glacial acetic acid (30 cm3) 
and fused sodium acetate (3 g) was heated under reflux for 4h, 
cooled and poured onto crushed ice. The formed solid product 
was  collected  by  filtration,  dried  and  crystallized  from 
methanol  (Scheme  2).  Yield:  60%.  M.p.:  259‐262  °C.  FT‐  IR 
(KBr)  ν,  (cm‐1):  3212,  3209,  3184  (3  NH),  2945  (CH2),  2216 
(C≡N),  1674  (C=O),  1565  (C=N),  1285  (C=S),  768  (C–Cl).  1H 
NMR (200 MHz, DMSO‐d6),  δ: 4.12  (s,  2H, CH2), 7.26–8.38  (m, 
20H, Ar‐H), 8.96 (s, 1H, NH), 9.57 (s, 1H, NH), 9.89 (s, 1H, NH). 
Ms, m/z (I %): 699.5 (M+, 3%), 570 (13), 119 (4), 114 (3), 105 
(100), 70 (13), 41 (17). Anal. Calcd. for C34H22N11OS2Cl (699.5): 
C, 58.32; H, 3.14; N, 22.01; S, 9.14 Cl, 5.07. Found: C, 58.66; H, 
3.43; N, 22.35; S, 9.35; Cl, 5.31%.  
 
2.3. Antimicrobial Screening 
 

Representative  compounds  of  the  synthesized  products 
were screened in vitro for their antimicrobial activities against 
two strains of bacteria Bacillus subtilis and Escherichia coli and 
two strains of fungi Aspergillus fumigatus and Candida albicans 
by  the  agar  diffusion  method  [21–23].  The  dishes  were 
incubated at 37 ºC for 48 hr (for bacteria) and at 30 ºC for 72 hr 
(for  fungi),  where  clear  or  inhibition  zones  were  detected 
around  each  hole.  Each  0.1  mL  of  DMF  alone  was  used  as  a 
control under the same conditions for each microorganism and 
by  subtracting  the  diameter  of  inhibition  zone  resulting  with 
DMF alone from that obtained from that obtained in each case 
as  a mean  of  three  replicates  (Table  1).  Terbinafin  used  as  a 
standard  antifungal  agent  and  Chloramphenicol  used  as  a 
standard antibacterial agent. 

 
3. Results and Discussion  
 
3.1. Synthesis 
 

The  reaction  of  ethyl  1,2‐diamino‐5‐cyano‐4‐(4‐chloro/3‐
nitrophenyl)‐6‐oxo‐1,6‐dihydropyridine‐3‐carboxylate  (2a,b) 
with  triethylorthoformate  followed  by  hydrazinolysis  of 
compound 3a, b  in boiling ethanol afforded the corresponding 
carbohydrazide  derivatives  4a,b  (Scheme  1).  Cycloconden‐

sation  of  4a,  b with  2‐hydroxy‐1,2‐diphenylethanone  in  DMF 
afforded  the  required  starting  compounds  7‐aryl  8‐
oxadiazinyltriazolopyridine derivatives 5a,b.  Structures  of  the 
compounds  5a,b  were  based  on  analytical  and  spectral  data. 
The  1H  NMR  spectrum  of  5a  revealed  the  appearance  of 
characteristic  singlet  at  δ  5.71  and  8.77  ppm  assigned  to  NH 
protons of 1,3,4‐oxadiazione moieties. 

The compounds 5a, b were used for the synthesis of 1,2,4‐
triazine  systems.  Thus,  cyclocondensation  of  5a,b  with  2‐
amino‐1,3‐thiazole  in  dry  pyridine  [24]  gave  7‐(4‐chloro/3‐
nitrophenyl)‐8‐[5,6‐diphenyl‐4‐(1,3‐thiazol‐2‐yl)‐1,4‐dihydro‐
1,2,4‐triazin‐3‐yl]‐5‐oxo‐1,5‐dihydro[1,2,4]triazolo[1,5‐a]pyri 
dine‐6‐carbonitrile  (6a,b)  (Scheme  1).  Structures  of 
compounds  6a,  b  were  elucidated  on  the  basis  of  elemental 
analysis and spectral data (see Experimental section).    

Chemical  reactivity  of  interesting  functionally  substituted 
1,2,4‐triazines 6a,b have received considerable attention. Thus, 
acylation of b using chloroacetyl chloride in dry DMF afforded 
8‐[5,6‐diphenyl‐4‐(1,3‐thiazol‐2‐yl)‐1H‐1,2,4‐triazin‐3‐yl]‐7‐(3‐
nitrophenyl)‐5‐oxo‐1‐(chloroacetyl)[1,2,4]triazolo[1,5‐a]pyridi 
ne‐6‐carbonit‐rile  (7)  which  underwent  cyclocondensation 
reaction with guanidine hydrochloride in the presence of DMF 
to  give  8‐triazinyltriazolopyridine  derivative  8  (Scheme  2). 
Disappearance  of  only  NH  triazole  proton  in  the  1H  NMR 
spectrum of 7 supported that acylation process occurred on NH 
triazole and not NH triazine. Also, the presence of amino group 
in  compound 8  has  been  confirmed    by  acylation with  acetic 
acid  in  the  presence  of  fused  sodium  acetate  to  give  the 
acetamide  derivative  9  (Scheme  2).  The  IR  spectrum  of  9 
showed two characteristic absorption bands at 3278 and 2982 
cm‐1  due  to NH and methyl  group  in  addition  to  the  carbonyl 
absorption  band  at  1662  cm‐1.  Its  1H NMR  spectrum  revealed 
two characteristic signals at 8.78 and 9.37 ppm assigned to two 
NH protons. Also, its mass spectrum showed the molecular ion 
peak at m/z 719 [M+] and the base peak at m/z 77.  

On  the  other  hand,  alkylation  of  compound 6a with  ethyl 
chloroacetate  in  the  presence  of  DMF  produced 10, which  on 
refluxing  with  hydrazine  hydrate  in  absolute  ethanol  yielded 
the  carbohydrazide  derivative  11.  Treatment  of  the  latter 
compound  with  ammonium  thiocyanate  afforded  acylthio 
semicarbazide  derivative  12.  An  intramolecular  cycloconden‐
sation of 12 was carried out by refluxing it in glacial acetic acid 
in the presence of fused sodium acetate to yield 5‐thioxo‐1,2,4‐
trazolo pyridine derivative 13 (Scheme 2). 

The structures of  compounds 10­13 were confirmed  from 
elemental  analysis and spectral data. The  IR  spectrum data of 
10  showed  disappearance  of  the  absorption  band  due  to  NH 
group with the presence of new absorption band at 1685 cm‐1 
for C=O ester group, while that of 11 showed absorption bands 
at 3327, 3229 and 1663  cm‐1 due to NH2, NH and C=O groups, 
respectively. 

On  the  other  hand,  the  structure  of 13 was  elucidated  on 
the  basis  of  elemental  analysis  and  spectral  data.  Its  IR 
spectrum  showed  absorption  bands  at  3212,  3209  and  3184 
cm‐1 due  to  three  (NH) groups, with absence of both NH2 and 
C=O bands which revealed that cyclocondensation has occurred 
between  NH2  and  C=O  in  the  side  chain  of  acylthio‐
semicarbazide  12.  Its  1H  NMR  spectrum  revealed  the 
appearance  of  singlets  at  8.96,  9.57,  9.89  ppm  due  to  three 
different NH protons. 

 
3.2. Antimicrobial activities 
 

The  results  of  the  biological  studies  are  summarized  in 
Table 1. From the data  it  is clear  that most of  the synthesized 
compounds  were  found  to  possess  various  antimicrobial 
activities  towards  all  the  microorganisms  tested.  The 
antimicrobial  activities  are  carried  out  against  two  bacterial 
strains, B. subtilis and E. coli and two fungal strains, namely A. 



172  Abdel­Monem / European Journal of Chemistry 1 (3) (2010) 168­172 
 

 

fumigates and C. albicans.  In  general, most  of  the  synthesized 
compounds showed a greater inhibitory effect against both the 
bacterial and fungal strains compared to the starting material 3 
which  confirmed  improving  biological  properties.  However, 
compound  10  showed  maximum  antimicrobial  activity 
comparable  to  the  standard drugs. We  can  conclude  form  the 
preliminary  antimicrobial  screening  that  the  compounds  5a, 
6a, 7, 9, 10 and 13 enhance the biological properties due to the 
presence  of  bioactive  moieties  as  1,2,4‐triazol  and  1,2,4‐
triazine. 
 
Table 1. Antibacterial and antifungal activity data*. 

Compound No 

Antibacterial activity   Antifungal activity 
Gram +  Gram ­ 

Aspergillus 
fumigatus 

Candida 
albicans Bacillus 

subtilis 
Escherichia 

coli 
2a  ++  ++  +  + 
3a  +  +  +  + 
5a  +  ++  +  ++ 
5b  +  +  +  + 
6a  ++  +  ++  ++ 
6b  ++  ++  ++  ++ 
7  +  +  +  + 
8  ++  +  ++  + 
9  +  +  +  + 
10  +++  ++  ++  + 
11  +  +  +  + 
12  ++  +  +  + 
13  +  +  ++  ++ 
Chloramphenicol  +++  +++  ‐  ‐ 
Terbianfin   ‐  ‐  +++  ++ 
Solvent Control 
(DMF) 

‐  ‐  ‐  ‐ 

* The test done using the diffusion agar technique: Well diameter = 0.06 cm; 
Inhibition  values  =  0.1–0.5  cm  beyond  control  =  +  (less  active);  Inhibition 
values = 0.6–1.0 cm beyond control = ++ (moderate active); Inhibition values 
=1.1–1.5  cm beyond  control=  +++  (highly  active);  solvent  control: DMF  for 
antibacterial; Chloramphenicol for antibacterial: Terbianfin for antifungal.  

 
References 
 
[1]. El‐Gendy,  Z.;  Morsy,  J.  M.;  Allimony,  H.  A;  Abdel‐Monem  Ali,  W.  R.; 

Abdel‐Rahman,  R.  M.  Phosphorus,  Sulfur  Silicon  Relat.  Elem.  2003, 
178(9), 2055‐2071. 

[2]. Erickson, J. G. Chem. Heterocycl. Compd. 1956, 10, 44‐51. 
[3]. Jones, R. L.; Kershaw, J. R. Rev. Pure Appl. Chem. 1971, 21, 23‐29. 
[4].  Neunhoeffer, H.; Wiley, P. F. Chem. Heterocycl. Compd. 1978, 33, 189‐

196. 
[5].  El  Ashry,  E.  H.;  Rashed,  M.;  Taha,  E.;  Ramadan,  E.  Adv.  Heterocycl. 

Chem. 1994, 59, 39‐46. 
[6].  Abdel‐Rahman, R. M. Pharmazie 2001, 56, 275‐281. 
[7].  El‐Gendy,  Z.;  Morsy,  J.  M.;  Allimony,  H. M.;  Abdel‐Monem Ali, W.  R.; 

Abdel‐Rahman, R. M. Pharmazie 2001, 56, 376‐381. 
[8].  Hunt,  J.  T.;  Mitt,  T.;  Borzilleri,  R.;  Brown,  J.;  Fink,  B.;  Bhide.  J. Med. 

Chem. 2007, 47, 4054‐4059. 
[9].  Sztanke,  K.;  Rzmowska,  J.;  Niemczyk,  M.;  Dybala,  I.;  Koizoi,    A.  Eur. 

Med. Chem. 2006, 41, 1373‐1379. 
[10].  Sarvesh Kumar,  P.;  Abhishek,  F.;  Ashutash,  S.;  Nizamuddin,  S.  J. Eur. 

Med. Chem.  2009, 44, 1188‐1196. 
[11].  Deeb, A.; El­Mariah, F.; Hosny, M. A. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 

5013‐5017. 
[12].  Cai,  S.;  Li,  Q.  S.;  Borchardt,  R.  T.;  Kuczera,  K.;  Schowen,  R.  L. Bioorg. 

Med. Chem. 2007, 15, 7281‐7287. 
[13].  Demirbas,  A.;  Ceylan,  S.;  Demirbas,  N.  J. Heterocycl. Chem. 2007, 44, 

1271‐1280. 
[14].  Gewald, K. G.; Schnbelt, A.; Martin, G.  J. Prakt. Chem. 1975, 317, 561‐

569. 
[15].  Al‐Omran, F.; Abdel Khalik M.; Elna, M. H. J. Heterocycl. Chem. 1995, 6, 

545‐564. 
[16].  Abdel‐Monem, W. R. Chem. Pap. 2004, 276‐282. 
[17].  Abdel‐Monem, W. R.  Boll. Chim. Farmaco, 2004, 143(6), 239‐247. 
[18].  Abdel‐Monem, W. R.  Boll. Chim. Farmaco, 2005, 144(5), 1‐23. 
[19].  Abdel‐Monem, W. R.; Ali, T. E.  Int. J. Chem. 2007, 17, 303‐314. 
[20].  Al‐Najjar, A. A. A.; Amer, S. A.; Riad, M.; Elghamy, I.; M. H. Elnagdy, M. 

H.  J. Chem. Research (S), 1996, 296‐297. 
[21].  Gould, J. C.; Bowi, J. M.  J. Eur. Med. Chem.1952, 59, 198‐205. 
[22].  Singh, A.; Latita, R.; R. Dhakareg, R.; Saxena, G. C. J.  Indian Chem. Soc. 

1996, 73, 339‐348. 
[23].  Chaudhaxy,  A.;  Singh,  R.  V.  Phosphorus,  Sulfur  Silicon  Relat.  Elem.  

2003, 178, 603‐609. 
[24].  Saraswati,  S.;  Utpal,  D.;  Parikh,  A.  R.    J.  Indian Chem.  Soc., 1994, 71, 

159‐167.