Nghiên cứu tổng hợp và cấu trúc của một số benzoxazole từ nitrovanillin

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu cá nhân Các số liệu tài liệu trích dẫn luận văn trung thực Kết nghiên cứu khơng trùng với cơng trình cơng bố trước Tơi chịu trách nhiệm với lời cam đoan Thanh Hóa, tháng năm 2020 Tác giả Đào Thị Quỳnh i LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ kính trọng biết ơn sâu sắc tới Thầy TS Dương Quốc Hoàn dành nhiều tâm huyết, tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu hoàn thiện đề tài Em xin trân trọng cảm ơn TS Trịnh Thị Huấn NCS Nguyễn Thị Ngọc Mai (Khoa Tự nhiên, ĐH Hồng Đức, Thanh Hóa) có nhiều đóng góp cho thành cơng luận văn Em xin chân thành cảm ơn Phòng sau đại học, thầy giáo Khoa KHTN, Bộ mơn Hóa học, mơn Hóa hữu cơ, Trường Đại học Hồng Đức – Thanh Hóa tạo điều kiện, giúp đỡ em thực đề tài Trong suốt trình học tập thực đề tài, em nhận giúp đỡ, động viên, khích lệ từ gia đình, bạn bè Đó động lực vơ q báu giúp em vượt qua khó khăn q trình thực đề tài Em vơ cảm ơn tình cảm giúp đỡ người dành cho em Xin chân thành cảm ơn! Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2020 Học viên Đào Thị Quỳnh ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vanillin nitrovanillin 1.1.1 Tổng quan vanillin 1.1.2 Các hướng chuyển hóa từ nitrovanillin 1.2 Tổng quan dị vòng benzo[d]oxazole 1.2.1 Cấu tạo tính chất 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp benzo[d]oxazole 1.2.3 Hoạt tính sinh học dị vịng benzoxazole 12 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 16 2.1 Hóa chất, thiết bị sơ đồ tổng hợp 16 2.1.1 Hóa chất thiết bị sử dụng để tổng hợp 16 2.1.2 đ tổng hợp chất 16 2.2 Tổng hợp 17 2.2.1 Tổng hợp benzo[d]oxazole 17 2.2.2 Tổng hợp 2-aminophenol 19 2.3 Nghiên cứu cấu trúc 21 2.3.1 Phổ h ng ngoại 21 2.3.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 22 2.3.3 Phổ khối lượng 22 2.4 Hoạt tính sinh học 22 2.4.1 Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định…………… 22 2.4.2 Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa 23 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Tổng hợp 25 3.1.1 Tổng hợp benzo[d]oxazole 25 3.1.2 Tổng hợp dãy 2-aminophenol 28 iii 3.2 Xác định cấu trúc 29 3.2.1 Xác định cấu trúc hợp chất III (2-amino-4-(benzo[d]thiazol-2-yl)-6methoxyphenol) 29 3.2.2 Xác định cấu trúc benzo[d]oxazole IV 32 3.2.3 Xác định cấu trúc 3a, 4-((4-chlorophenylamino)methyl)-2-methoxy6-nitrophenol 40 3.2.4 Xác định cấu trúc 4a, 4-((N-(4-chlorophenyl)acetamido)methyl)-2methoxy-6-nitrophenyl acetate 45 3.2.5 Xác định cấu trúc 5a, N-(4-hydroxy-3-methoxy-5-nitrobenzyl)-N-(4chlorophenyl)acetamide 50 3.2.6 Xác định cấu trúc 6a, N-(3-amino-4-hydroxy-5-methoxybenzyl)-N-(4chlorophenyl)acetamide 54 3.3 Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định hoạt tính chống oxi hóa 59 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC P1 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Trạng thái, màu sắc, dung môi kết tinh hiệu suất phản ứng Bảng 3.2 Trạng thái, màu sắc, dung môi kết tinh hiệu suất phản ứng Bảng 3.3 Một số vân ph hồng ngoại hợp chất III (cm-1) Bảng 3.4 Số liệu ph cộng hưởng proton, cacbon chất III Bảng 3.5 Một số vân ph hồng ngoại hợp chất IV, cm-1) Bảng 3.6 Dữ liệu ph HSQC IV Bảng 3.7 Số liệu cộng hưởng từ proton, cacbon HMBC IV Bảng 3.8 Dữ liệu ph MS IV Bảng 3.9 Một số vân ph hồng ngoại hợp chất 3a, cm-1) Bảng 3.10 Số liệu cộng hưởng từ proton, cacbon HMBC 3a Bảng 3.11: Một số vân ph hồng ngoại hợp chất 4a, cm-1) Bảng 3.12 Số liệu cộng hưởng từ proton, cacbon HMBC 4a Bảng 3.13 Một số vân ph hồng ngoại hợp chất 5a, cm-1) Bảng 3.14 Số liệu cộng hưởng từ proton, cacbon HMBC 5a Bảng 3.15 Một số vân ph hồng ngoại hợp chất 6a Q6), cm-1) Bảng 3.16 Số liệu cộng hưởng từ proton, cacbon HMBC 6a Bảng 3.17 Kết thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định Bảng 3.18 Kết thử hoạt tính chống oxi hóa v DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Ph IR chất III Hình 3.2 Ph H NMR chất III Hình 3.3 Ph cộng hưởng từ cacbon chất III Hình 3.4 Ph hồng ngoại IV Hình 3.5 Ph cộng hưởng từ proton chất IV Hình 3.6 Ph cộng hưởng từ cacbon IV Hình 3.7 Một phần ph HSQC IV Hình 3.8 Một phần ph HMBC IV Hình 3.9 Ph +MS IV Hình 3.10 Ph IR chất 3a Hình 3.11 Ph Hình 3.12 Ph 13 H NMR hợp chất 3a C NMR 3a Hình 3.13 Ph HMBC hợp chất 3a Hình 3.14 Ph IR hợp chất 4a Hình 3.15 Ph Hình 3.16 Ph 13 H NMR 4a C NMR chất 4a Hình 3.17 Phố HMBC chất 4a Hình 3.18 Ph IR chất 5a Hình 3.19 Ph Hình 3.20 Ph 13 H NMR chất 5a C NMR chất 5a Hình 3.21 Ph HMBC chất 5a Hình 3.22 Ph IR chất 6a Q6) Hình 3.23 Ph Hình 3.24 Ph 13 H NMR chất 6a Q6) C NMR chất 6a Q6) Hình 3.25 Ph HSQC chất 6a Hình 3.26 Phố HMBC chất 6a vi DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 T ng hợp apptamine từ vanillin Sơ đồ 1.2 T ng hợp dãy chất enzim 5-lipoxygenase Sơ đồ 1.3 T ng hợp chất kháng ung thư kháng khuẩn từ nitrovanillin Sơ đồ 1.4 T ng hợp nitrovanillin porphyrin Sơ đồ 2.1 Sơ đồ t ng hợp benzoxazole Sơ đồ 2.2 Sơ đồ t ng hợp o-aminophenol Sơ đồ 3.1 Cơ chế đóng vịng benzo[d]thiazole Sơ đồ 3.2 Sơ đồ t ng hợp amin tự Sơ đồ 3.3 Cơ chế đóng vịng benzo[d]oxazole vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ 13 Ph cộng hưởng từ carbon 13 C NMR H NMR HMBC Ph cộng hưởng từ proton Heteronuclear Multiple Bond Coherence ph chiều tương tác gián tiếp C-H) HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation (ph chiều tương tác trực tiếp C-H) IR Ph hồng ngoại MS Ph khối lượng NMR Ph cộng hưởng từ hạt nhân q Quartet s Singlet t Triplet m Multiplet d Doublet DMF N,N-dimetylformamide cdhh Chuyển dịch hóa học viii KÍ HIỆU CỦA CÁC HỢP CHẤT TỔNG HỢP ĐƢỢC Kí Tên gọi Công thức hiệu OCH3 S II OH 4-(benzo[d]thiazol-2-yl)-2-methoxy-6- N NO2 nitrophenol II OCH3 S III OH 2-amino-4-(benzo[d]thiazol-2-yl)-6- N methoxyphenol OCH3 S IV NH2 III 5-(benzo[d]thiazol-2-yl)-2-(4- O N N bromophenyl)-7- IV Br methoxybenzo[d]oxazole Cl 3a NO2 4-((4-chlorophenylamino)methyl)-2- HO methoxy-6-nitrophenol H3CO 3a C H2 NH Cl 4a NO2 O 4-((N-(4- O chlorophenyl)acetamido)methyl)-2methoxy-6-nitrophenyl acetate H3CO 4a C H2 N O Cl 5a N-(4-hydroxy-3-methoxy-5- NO2 HO nitrobenzyl)-N-(4H3CO chlorophenyl)acetamide 5a ix C H2 N O Cl 6a NH2 N-(3-amino-4-hydroxy-5- HO methoxybenzyl)-N-(4H3CO chlorophenyl)acetamide 6a x C H2 N O synthesis using domestic microwave,‖ J Sci HNUE., vol 62, no 10, pp 3–10, 2017, doi: 10.18173/2354-1059.2017-0048 [43] D Q Hoan, ―Preparation of some new secondary amines from vanillin,‖ vol 55, no November, pp 400–404, 2017 [44] D Q Hoan, ―study on nmr spectra of some secondary amines synthesized from vanillin,‖ Tạp chí phân tích Hóa, Lý inh học, vol 22, no 4, pp 167–172, 2017 [45] T T H Duong Quoc Hoan, Nguyen Thi Ngoc Mai, Nguyen Thi Lan, ―Preparation of some new N-acetyl derivatives from 5-nitrovanillin,‖ Vietnam J Chem., vol 57, no 2e1,2, pp 248–253, 2019 [46] D J K Robert M Silverstein, Francis X Webster, Spectrometric Identification of Organic Compounds John Wiley & Sons, 2005 [47] [Mukhopadhyay, C.; Arup Datta, A (2007), A green method for the synthesis of 2-arylbenzothiazoles, Heterocycles, 71 (8), 1837-1842 b Bogert M T.; Stull, A (1925), Research on thiazoles VII The behavior of o-aminophenyl mercaptan with aldehydes, ketones and gem-dihalides The synthesis of benzothiazoles, J Am Chem Soc 1925, 47, 12, 3078–3083]: 69 PHỤ LỤC S N 13 14 OCH 10 OH 12 NH2 PL1: Phổ IR hợp chất III PL2 Phổ 1H NMR hợp chất III P1 PL3 Phổ 13C NMR hợp chất III 100 98 923.70cm-1 581.06cm-1 1281.04cm-1 96 491.72cm-1 94 3059.85 1575.51cm -1 659.82cm-1 1550.37cm-1 2965.67cm-1 92 689.26cm-1 771.90cm-1 %T 1671.81cm -1 893.07cm-1 90 1432.67cm-1 88 847.98cm-1 1595.00cm-1 1450.30cm-1 720.77cm-1 86 986.00cm-1 1624.48cm-1 84 1206.84cm-1 1071.43cm-1 1400.60cm-1 82 3500 3000 2500 2000 1750 1500 727.54cm-1 1130.39cm-1 1250 cm-1 PL4 Phổ IR hợp chất IV P2 830.91cm-1 1329.90cm-1 1471.31cm-1 80 79 4000 751.62cm-1 1010.81cm-1 1516.57cm-1 1000 750 500450 PL5 Phổ 1H NMR hợp chất IV PL6 Phổ 13C NMR hợp chất IV P3 PL7 Phổ HSQC hợp chất IV PL8 Phổ HMBC hợp chất IV P4 PL9 Phổ -MS hợp chất IV PL 10 Phổ IR chất 3a P5 PL11 Phổ c ng hƣởng từ proton chất chất 3a PL12 Phổ c ng hƣởng từ cacbon chất 3a P6 PL 13 Phổ HMBC chất 3a PL 14 Phổ IR hợp chất 4a P7 PL 15 Phổ c ng hƣởng từ proton chất chất 4a PL 16 Phổ c ng hƣởng từ cacbon chất chất 4a P8 PL 17 Phổ HMBC chất 4a PL 18 Phổ IR chất 5a P9 PL 19 Phổ c ng hƣởng từ proton chất 5a PL 20 Phổ c ng hƣởng từ cacbon chất 5a P10 PL 21 Phổ HMBC chất 5a PL 22 Phổ IR chất 6a P11 PL 23 Phổ c ng hƣởng từ proton chất 6a PL 24 Phổ c ng hƣởng từ cacbon chất 6a P12 PL 25 Phổ HSQC chất 6a PL 26 Phổ HMBC chất 6a P13 PL 27 Thử hoạt tính kết sinh học P14