Khóa luận điều chế một số dẫn xuất protocetraric acid

LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần hợp chất depsidone quan tâm nghiên cứu hoạt tính sinh học hấp dẫn khả kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa, ức chế enzym estrogen, ngăn cản phân bào… mở triển vọng việc điều chế hợp chất dẫn xuất nhằm điều trị ung thư, đặc biệt ung thư vú ung thư buồng trứng Q trình nghiên cứu lồi địa y Parmotrema sp cho thấy protocetraric acid thành phần lồi địa y này.[8] Với mong muốn điều chế số dẫn xuất protocetraric acid hợp chất với hoạt tính sinh học đáng kỳ vọng, tiến hành khảo sát phản ứng ester hóa hợp chất depsidone Các phản ứng điều chế dẫn xuất ester protocetraric acid nghiên cứu nguồn cung cấp hạn chế protocetraric acid từ tự nhiên Trong đề tài này, thực điều chế dẫn xuất ester protocetraric acid với số acid đơn chức benzoic acid, gyrophoric acid, trans-cinnamic acid số dẫn xuất trans-4-methylcinnamic acid, (E)-α-methylcinnamic acid, trans-4-methoxycinnamic acid, trans-4-nitrocinnamic acid CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 DEPSIDONE 1.1.1.Định nghĩa Depsidone dẫn xuất phenol, với khung sườn gồm hai phân tử phenol liên kết qua nối ester nối ether Thí dụ vài hợp chất depsidone stictic acid, physodic acid, corynedidone Corynesidone Physodic acid Stictic acid Các nghiên cứu hoạt tính sinh học depsidone cho thấy depsidone từ địa y có khả ngăn tia UV, tiêu diệt hàng loạt tế bào ung thư ác tính.[20] Một số depsidone có hoạt tính chống oxy hóa.[7,9] Những nghiên cứu cho thấy số depsidone có khả ngăn cản q trình phân bào, với hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm ức chế enzyme estrogen.[3,5,13,18] 1.1.2.Phản ứng ester hóa depsidone Một số hợp chất depsidone có nhóm chức carboxylic acid Nhóm chức biến đổi thành nhóm chức ester, thực cách cho tác dụng với tác chất thân hạch diazomethane dung môi ether iodomethane môi trường kiềm Năm 1996, Chicita F Culberson[6] thực phản ứng tạo dẫn xuất ester physodic acid 4-O-methylphysodic acid với tác chất diazomethane dung môi ether nhiệt độ 0–5°C C5H11 C5H11 O C CH2 O O C CH2 O O O CH2N2/ ether HO OH O C5H11 HO HO O C5H11 H3CO O Physodic acid O (Hiệu suất 63%) C5H11 C5H11 O C CH2 O O C CH2 O O H3CO OH Làm lạnh O CH2N2/ ether O OH C5H11 HO Làm lạnh H3CO O OH C5H11 H3CO O O (Hiệu suất 70%) 4-O-methylphysodic acid Đến năm 1975, Teruhisa Hirayama cộng người Nhật[10] điều chế dẫn xuất methyl ester triacetylvittatolic acid sử dụng tác chất diazomethane dung môi ether CH2 OAc CH C3H7 CH2 O C CH2 O O C CH2 O O C5H11 HO O CH2N2/ ether O AcO OAc CH C3H7 OAc Làm lạnh AcO O C5H11 H3CO O OAc O (Bài báo không cho biết hiệu suất) Triacetylvittatolic acid Đến năm 1975, Teruhisa Hirayama cộng người Nhật[10] điều chế dẫn xuất methyl ester triacetylvittatolic acid sử dụng tác chất diazomethane dung môi ether Năm 2009, Porntep Chomcheon cộng sự[5] điều chế dẫn xuất methyl ester corynesidone B, sử dụng tác chất iodomethane O O HO O O CH3 OH O OH H3CO CH3I DMF K2CO3 O O Khuấy từ nhiệt độ phòng O OCH3 OH CH3 OCH3 OCH3 (Hiệu suất 75%) Corynesidone B 1.2 PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦANÓ 1.2.1.Tổng quát Protocetraric acid, với tên khoa học 4-formyl-3,8-dihydroxy-9-hydroxymethyl1,6-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepin-7-carboxylic acid, chất bột màu trắng đục, tan methanol, acetone, chloroform, …, tan nhiều dimethyl sulfoxide Protocetraric acid tìm thấy nhiều nhiều lồi địa y khác địa y Parmotrema (Parmotrema dilatatum, Parmotrema lichenxanthonicum, Parmotrema sphaerospora[11],…), Parmelia (Parmelia caperata, Parmelia conspresa[17],…), Ramalina (Ramalina sp.[11],…), Cladonia (Cladonia ochrochlora1[3],…),… 1.2.2.Hoạt tính sinh học protocetraric acid Protocetraric acid thử nghiệm hoạt tính sinh học nhiều loại nấm, vi khuẩn, hoạt tính kháng nhiều loại ung thư khác (Bảng 1.1), liều MIC (μg/mL) Hợp chất có liều MIC nhỏ, hợp chất có hoạt tính mạnh Kết Bảng 1.1 cho thấy protocetraric acid có khả kháng dòng nấm (Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Cryprococcus var difluens, Fusarium oxysporum, Mucor mucedo Paecilomyces variotii), dòng vi khuẩn khác (B cereaus, B subtilis, M tuberculosis, P vulgaris, S lutea S aureus) không ức chế dòng tế bào ung thư (Ehrlich carcinoma, Ehrlich sarcoma Yoshina sarcoma) Fumarprotocetraric acid, hợp chất cô lập nhiều từ địa y, đồng thời dẫn xuất 9’-monofumarylprotocetraric acid, kiểm tra hoạt tính sinh học nhiều dịng vi khuẩn, nấm khác nhau.[16] Kết trình bày Bảng 1.1 cho thấy fumarprotocetraric acid có khả kháng chủng vi khuẩn (Aeromonas hydrophila, Bacillus cereaus, Bacillus subtilis, Listeriamono cytogenes, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus Streptococcus faecalis) dòng nấm (Candida albicans Candida glabrata) Trong đó, protocetraric acid khơng có khả ức chế dịng vi khuẩn Streptococcus faecalis Điều cho thấy dẫn xuất protocetraric acid có tiềm hoạt tính sinh học cao Do hợp chất diện với số lượng nhiều địa y Parmotrema sp nên tiến hành điều chế dẫn xuất protocetraric acid với hy vọng tạo nhiều dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao Bảng 1.1 Kết thử nghiệm hoạt tính ức chế số chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế bào ung thư protocetraric acid fumarprotocetraric acid Tên chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế Protocetraric acid MIC (μg/mL) Fumarprotocetraric acid MIC (μg/mL) Khơng có hoạt tính * Aspergillus fumigatus 500 * Candida albicans 18.7 18.7 Candida glabrata * 18.7 Cryprococcus var difluens 53.1 * Fusariumoxysporum 500 * Mucor mucedo 500 * Paecilomyces variotii 500 * Penicillium purpurescens Khơng có hoạt tính * Penicillium verrucosum Khơng có hoạt tính * Trichoderma harsianum Khơng có hoạt tính * Vi khuẩn[11,19,23] Aeromonas hydrophila * 150.0 Bacillus cereaus 85.5 4.6 Bacillus subtilis 740.7 4.6 Esherichia coli Khơng có hoạt tính * Klebsiella pneumoniae Khơng có hoạt tính * Listeria monocytogenes * 4.6 Khơng có hoạt tính * Mycobacterium tuberculosis 125.0 * Proteus vulgaris 23.4 37.5 Sarcina lutea 196.0 * Staphylococcus aureus 60.7 37.5 Streptococcus faecalis Khơng có hoạt tính 150.0 Bệnh ung thư[16] Ehrlich carcinoma Khơng có hoạt tính * Ehrlich sarcoma Khơng có hoạt tính * Yoshida sarcoma Khơng có hoạt tính * bào ung thư Nấm[17,19,23] Aspergillus flavus Micrococcus luteus (*) Không thử nghiệm Năm 2004, Carine Bezivin đồng cô lập dẫn xuất 9’-Omethylprotocetraric acid từ địa y Cladonia convoluta kiểm tra hoạt tính sinh học hợp chất với dòng tế bào ung thư khác nhau,[3] kết trình bày liều IC 50 (μg/mL) (Bảng 1.2) Bảng 1.2 Kết thử nghiệm hoạt tính ức chế số dòng tế bào ung thư 9’-Omethylprotocetraric acid Dịng tế bào ung thư IC50 (μg/mL) Hoạt tính Murine lympholytic leukaemia >100 Khơng có hoạt tính Murine Lewis lung carcinoma >100 Khơng có hoạt tính Human chronic myelogenous leukaemia >100 Khơng có hoạt tính Human brain metastasis of a prostate carcinoma >100 Khơng có hoạt tính Human breast adenocarcinoma >100 Khơng có hoạt tính Human glioblastoma >100 Khơng có hoạt tính PhCH2I K2CO3 CH3COCH3 Khuấy từ, kết hợp thổi khí N2 (CH3)2SO4 K2CO3 CH3COCH3 Ethyl acetate HCl Pd/C Khuấy từ kết hợp thổi khí H2 1/ Hexamethylenetetramine CF3COOH Pd/C Khuấy từ kết hợp đun nóng 2/ Đuổi dung mơi 3/ H2O Khuấy từ 4/ Đun nóng K2CO3 PhCH2I N,N-dimethylformamide Khuấy từ kết hợp thổi khí N2 1/ Pyridine 2/ (NCH4)2MnO4 3/ Khuấy từ nhiệt độ phòng 1/ 1,3-bisbenzyloxy-2,5dimethylbenzene pha CH2Cl2 2/ CF3COOH 3/ Khuấy từ nhiệt độ phòng Ethyl acetate HCl Pd/C Khuấy từ kết thổi khí H2 1/ Thêm vào dung dịch K2CO3 2/ Thêm vào dung dịch K3[Fe(CN)6] 3/ Khuấy từ Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid[21] CH3I K2CO3 N,N-dimethylformamide 1/ CCl4 2/ Đun hoàn lưu kết hợp nhỏ từ từ Br2 3/ Tiếp tục đun hồn lưu 4/ Sản phẩm thơ đem hịa tan dung dịch dioxan 5/ Đun hoàn lưu 1/ CH2Cl2 2/ BCl3 3/ Khuấy từ 4/ Sản phẩm thô đem hịa tan dung dịch dioxan 5/ Đun hồn lưu 1/ CH3C6H6SO3H.H2O 2,2-dimethylpropane N,N-dimethylformamide 2/ Để yên 70 3/ Thêm 2,2-dimethylpropane 4/ Sản phẩm thơ đem hịa tan CH2Cl2 5/ Cho vào hỗn hợp pyridinium chlorochromate CH3COONa pha CH2Cl2 6/ Khuấy từ CH3COOH 50% Khuấy từ 50°C 1/ LiI Hexamethylphosphoric triamide 2/ Khuấy từ kết hợp thổi khí N2 80°C Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid[21] (tiếp theo) 1.2.3.Các phản ứng nghiên cứu protocetraric acid 1.2.3.1 Phản ứng tổng hợp protocetraric acid Năm 1981, Tony Sala Melvyn V Sargent[21] đề nghị quy trình tổng hợp protocetraric acid từ methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate qua 13 giai đoạn (Sơ đồ 1.1) 1.2.3.2 Phản ứng điều chế dẫn xuất protocetraric acid a/ Năm 1933, Yasuhiko Asahina Tyo-Taro Tukamo[2] thực phản ứng hydrogen hóa xúc tác Pd/C để điều chế hydroprotocetraric acid từ protocetraric acid Sản phẩm thu được đo nhiệt độ nóng chảy xác định cấu trúc hóa học phương pháp phân tích ngun tố phản ứng định tính nhóm định chức CH3COOH H2, Pd/C Protocetraric acid Hydroprotocetraric acid (Hiệu suất 87 %) b/ Năm 1952, Josef Klosa[12] điều chế số dẫn xuất phenylhydrazone, thiosermicarbazone, benzimidazole protocetraric acid Sản phẩm thu được đo nhiệt độ nóng chảy xác định cấu trúc hóa học phương pháp phân tích nguyên tố phản ứng định tính nhóm định chức Các dẫn xuất phenylhydrazone protocetraric acid điều chế cách đun hoàn lưu protocetraric acid (hoặc dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid) với phenylhydrazine dung môi benzene 10 8' O O 2.450 2.433 3.789 5.266 4"-OCH3 O CH3 O 6.964 6.946 6.836 6.463 6.431 7.650 7.632 10.582 11.946 Pr.C4M1-DMSO-1H 7" 2" 9" HO O 3' 5' 1' OH 4" 6" OCH3 CHO H 3C 9', COOH 8' 3",5" 2",6" 8" 12.5 12.0 11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 f1 (ppm) 6.5 6.0 5.5 Phụ lục 13: Phổ 1H-NMR hợp chất Pr.C4M1 5.0 4.5 4.0 6.00 4.05 2.23 2.22 0.94 1.12 2.30 0.96 1.13 1.12 7" 3.5 3.0 2.5 14.571 21.220 O CH3 O 55.694 55.351 170.222 166.468 164.010 163.889 161.231 160.944 152.046 145.524 144.593 142.005 131.766 130.194 126.547 117.143 116.427 114.985 114.411 113.827 112.247 111.927 191.607 Pr.C4M1-DMSO-13C 8' O 7" O 2" 9" HO 3' O 5' OH 1' 4" 6" OCH3 CHO H3C COOH 4"-OCH3 9' 8' 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 f1 (ppm) 80 70 60 50 40 Phụ lục 14: Phổ 13C-NMR hợp chất Pr.C4M1 30 20 10 -10 -20 -30 117.143 116.427 114.985 114.411 113.827 112.247 111.927 126.547 130.194 131.766 142.005 O CH3 O 145.524 144.593 152.046 155.872 161.231 160.944 164.010 163.889 166.468 170.222 Pr.C4M1-DMSO-13C 8' O O 7" 2" 9" HO O 3' 5' 3",5" OH 1' 4" 6" OCH3 CHO H3C 2",6" COOH 7" 1' 3' 7' 1" 9" 4" 8" 4' 6' 5' 2' 172 168 164 160 156 152 148 144 140 f1 (ppm) 136 132 128 124 Phụ lục 14: Phổ 13C-NMR hợp chất Pr.C4M1 (tiếp theo) 120 116 112 3.070 3.058 3.052 3.041 3.032 3.020 2.404 2.211 3.731 5.096 5.080 7.301 7.283 6.918 6.900 6.773 10.539 10.539 4"-OCH3 9" CH3 O HO COOH 8' O 2" 7" 3' O 5' CHO H 3C 9' O 1' 4" OCH3 6" COOH 7' 9" 2",6" 3",5" 8',8" 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 f1 (ppm) 6.0 5.5 5.0 Phụ lục 15: Phổ 1H-NMR hợp chất Pr.C4M2 4.5 4.0 3.5 3.0 2.83 2.85 3.33 3.97 1.09 2.18 0.85 2.10 1.00 7" 2.5 2.0 HO 13.95 23.44 22.02 43.49 55.56 COOH 8' O 2" 7" 3' O 5' CHO 63.25 9" CH3 O 78.45 173.62 167.60 165.08 164.58 161.63 159.75 152.34 148.23 142.69 142.37 130.77 128.78 125.38 122.61 117.95 114.24 112.58 112.44 112.08 191.97 Pr.C4M2-DMSO-13C H 3C 9' O 1' 4" OCH3 6" COOH 7' 4"-OCH3 9' 7" 8" 8' 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 f1 (ppm) 90 80 70 Phụ lục 16: Phổ 13C-NMR hợp chất Pr.C4M2 60 50 40 30 20 10 HO 114.24 112.58 112.44 112.08 117.95 122.61 125.38 128.78 130.77 142.69 142.37 9" CH3 O 148.23 152.34 159.75 161.63 165.08 164.58 173.62 167.60 Pr.C4M2-DMSO-13C COOH 8' O 2" 7" 3' O 5' CHO O 1' H 3C 4" OCH3 6" 3",5" COOH 9' 2",6" 7' 7' 4" 1" 9" 4' 3',1 6' 2' 5' 1' 176 172 168 164 160 156 152 148 144 140 f1 (ppm) 136 132 128 124 Phụ lục 16: Phổ 13C-NMR hợp chất Pr.C4M2 (tiếp theo) 120 116 112 C4M2-DMSO- HMBC COOH 20 8' O 2" 7" 3' HO 9" CH3 O O 5' CHO H 3C 9' O 1' 40 4" OCH3 6" COOH 60 7' 100 120 140 160 180 200 220 16 15 14 13 12 11 10 f2 (ppm) Phụ lục 17: Phổ HMBC hợp chất Pr.C4M2 -1 f1 (ppm) 80 HO 8' O O 7" 9", 1" 9" 3" 3' O 5' OH 1' H 3C 5" CHO 1.997 O CH3 O 2.435 2.432 5.314 7.543 7.541 7.425 7.417 7.401 7.399 7.375 7.367 7.358 7.350 6.825 11.943 10.578 Pr.CALPHA-DMSO-1H H3C COOH 7' 9' 8"-CH3 8' 8" 11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 f1 (ppm) 6.04 2.05 1.00 1.06 1.11 12.0 1.01 4.04 1.21 7" 6.0 5.5 5.0 4.5 Phụ lục 18: Phổ 1H-NMR hợp chất Pr.Cα 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 HO 8' O 7" O 1" 9" 3" 3' O 5' OH 1' H 3C 5" CHO 21.090 14.568 13.923 O CH3 O 56.321 170.146 167.657 163.907 163.866 160.886 155.356 151.993 145.602 142.136 138.487 135.015 131.643 129.598 128.644 128.493 127.738 117.119 116.488 113.841 112.153 111.915 191.548 Pr.CALPHA-DMSO-13C H 3C COOH 7' 9' 8"-CH3 9' 8' 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 f1 (ppm) 90 80 70 Phụ lục 19: Phổ 13C-NMR hợp chất Pr.Cα 60 50 40 30 20 10 HO 8' O O 113.841 112.153 111.915 117.119 116.488 131.643 129.598 128.644 128.493 127.738 135.015 7" 1" 9" 3" 3' O 5' OH 1' H3C 5" CHO H3C 138.487 O CH3 O 142.136 145.602 151.993 155.356 160.886 163.907 163.866 167.657 170.146 Pr.CALPHA-DMSO-13C 9' 3",5" 2",6" COOH 7' 8" 7' 7,4 9" 4' 6' 1" 7" 4" 5' 3' 1' 2' 168 164 160 156 152 148 144 140 f1 (ppm) 136 132 128 124 Phụ lục 19: Phổ 13C-NMR hợp chất Pr.Cα (tiếp theo) 120 116 1,3 112 CH3 O CH3 O 5' O CH O 2.572 2.273 2.242 3.771 6.015 6.011 5.966 5.962 9, 9" 9' HO 6.761 8.765 10.588 11.865 Pm.GXR1-DMSO-1H 1' O OH OH CH3 8' 7' 3' 9' HO 7" 5'' 3'' 1'' 8' OH 3" 13.5 13.0 12.5 12.0 11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 f1 (ppm) 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 Phụ lục 20: Phổ 1H-NMR hợp chất Pm.GXR1 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 5.82 3.04 2.18 1.02 0.96 0.95 0.91 1.00 0.74 1" 2.0 CH3 5' HO O O 20.786 20.693 20.580 14.133 9' O CH 1' 7' 3' OH OH CH3 8' O 14.133 O 20.786 20.693 20.580 CH3 62.804 164.624 163.573 161.890 156.892 155.695 151.489 144.110 137.846 129.975 118.312 116.633 115.740 111.526 108.413 101.161 192.144 Pm.GXR1-DMSO-13C HO 7" 5'' 3'' 1'' 20 OH f1 (ppm) 15 9, 8',9" 9' 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 f1 (ppm) 80 70 60 50 40 Phụ lục 21: Phổ 13C-NMR hợp chất Pm.GXR1 30 20 10 -10 -20 -30 CH3 5' O O 1' 7' 3' 118.312 116.633 115.740 113.344 113.120 111.526 129.975 137.846 140.072 OH OH CH3 8' 3" O CH 1" 9' O HO 101.161 O 108.413 CH3 144.110 151.489 156.892 155.695 164.624 163.573 162.782 161.890 170.336 Pm.GXR1-DMSO-13C HO 7" 5'' 3'' 1'' OH 2" 4" 6" 5" 7' 4' 3' 5' 6' 1',1 2' 170 165 160 155 150 145 140 135 f1 (ppm) 130 125 120 115 Phụ lục 21: Phổ 13C-NMR hợp chất Pm.GXR1 (tiếp theo) 110 105 100 GXR1-DMSO-HMBC O CH3 9' 5' HO CH3 O O O CH 1' 40 OH OH CH3 8' 7' 3' 20 O HO 7" 5'' 3'' 60 1'' 80 OH 100 120 140 160 180 200 220 16 15 14 13 12 11 10 f2 (ppm) Phụ lục 22: Phổ HMBC hợp chất Pm.GXR1 -1 f1 (ppm) GXR1-DMSO-HSQC -10 O CH3 O 5' HO O O 9' CH 1' 20 OH 30 OH CH3 8' 7' 3' 10 O HO 3'' 40 7" 5'' 1'' 50 OH 60 70 80 90 100 110 120 130 140 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 f2 (ppm) 3.5 3.0 Phụ lục 23: Phổ HSQC hợp chất Pm.GXR1 2.5 2.0 1.5 1.0 f1 (ppm) CH3 ... TRÌNH ĐIỀU CHẾ CÁC DẪN XUẤT ESTER CỦA PROTOCETRARIC ACID Phản ứng điều chế dẫn xuất ester protocetraric acid carboxylic acid khác thực quy trình sau • Trong bình cầu 50 mL, cân 0.0267 mmol protocetraric. .. hành điều chế dẫn xuất protocetraric acid với hy vọng tạo nhiều dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao Bảng 1.1 Kết thử nghiệm hoạt tính ức chế số chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế bào ung thư protocetraric. .. alcol cấp protocetraric acid dẫn xuất monopropionyl hóa Năm 1977, Myles F Keogh[15] tiếp tục điều chế dẫn xuất monomalonyl hóa Propionic acid Đun sơi Protocetraric acid 9’-Monopropionylprotocetraric