Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc hợp chất 3 metyl 4 ơ2 (2 hhiroxi 5 clophenylazono) 3,4 đimetoxiphenylfuroxan từ tinh dầu hương nhu

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nêu khoá luận trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả Trần Thị Thủy i LỜI CẢM ƠN Sau trình thực đề tài, em học hỏi đƣợc nhiều điều bổ ích tích lũy đƣợc nhiều kiến thức quý báu lĩnh vực mà em nghiên cứu Vì vậy, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Cô Trịnh Thị Huấn, tận tình hƣớng dẫn, động viên giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu để em hồn thành tốt khóa luận Em xin cảm ơn đến tất quý thầy cô môn Hóa học, anh chị bạn sinh viên – Khoa Khoa Học Tự Nhiên, Trƣờng Đại Học Hồng Đức giúp đỡ đóng góp ý kiến q báu để em hồn thành khóa luận Xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài CHƢƠNG I: TỔNG QUAN I Tình hình nghiên cứu tinh dầu hƣơng nhu eugenol 1.1 Sơ lƣợc tinh dầu hƣơng nhu 1.2 Một vài nét eugenol II TÌNH HÌNH TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HỐ CÁC HỢP CHẤT CHỨA VÒNG 1,2,5-OXAĐIAZOL-N-OXIT NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 2.1 Một số phƣơng pháp tổng hợp 2.1.1 Đime hoá nitril oxit 2.1.2 Tạo vòng 1,2,5-oxađiazol từ olefin 2.2 Một số phản ứng chuyển hóa vịng 1,2,5-oxađiazol-N-oxit 2.2.1 Phản ứng chuyển vị nhóm N-oxit vịng 1,2,5-oxađiazol-N-oxit 2.2.2 Phản ứng vỡ vòng 1,2,5-oxađiazol-N-oxit 2.3 Ứng dụng hợp chất vòng 1,2,5-oxađiazol-N-oxit 10 III SƠ LƢỢC VỀ HỢP CHẤT MÀU AZO 10 3.1 Đặc điểm cấu tạo 10 3.2 Tính chất 11 3.3 Một số hợp chất azo thƣờng gặp 11 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 15 I Tổng hợp chất 15 I.1.1.Tách eugenol từ tinh dầu hƣơng nhu 15 iii I.1.2 Tổng hợp metyl eugenol (A1) 16 I.1.3 Đồng phân hóa eugenol thành isoeugenol (A2) 16 I.1.4 Tổng hợp 3-metyl-4-(3,4-đimetoxiphenyl) furoxan ( A3 ) 17 I.1.5 Tổng hợp 3-metyl-4-(2-nitro-4,5-đimetoxiphenyl) furoxan (A4) 17 I.1.6 Tổng hợp 3-metyl-4-(2-amino-4,5-đimetoxiphenyl) furoxan (A5 ) 18 I.2 Tổng hợp chất màu azo 19 Tổng hợp chất màu 3-metyl-4-[2-(2-hiđroxi-5-clophenylazono)-3,4đimetoxiphenyl] furoxan (A6) 19 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 TỔNG HỢP, TÍNH CHẤT PHỔ CỦA CÁC CHẤT ĐẦU 21 3.2 TỔNG HỢP, TÍNH CHẤT PHỔ CỦA CÁC HỢP CHẤT AZO 23 3.2.1 Tổng hợp 23 3.2.2 Phổ hồng ngoại (IR) 24 3.2.3 Phổ 1H NMR A6 25 KẾT LUẬN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 iv DANH MỤC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ Sơ đồ tổng hợp chất từ eugenol 15 Sơ đồ 2: Chuyển hóa eugenol thành 4-(3,4-đimetoxyphenyl)-3-metyl-1,2,5oxađiazol-N-oxit 21 Sơ đồ 3: Sự tạo thành dẫn xuất mononitro A4 21 Sơ đồ 4: Chuyển hóa nhóm nitro thành nhóm amin 22 Sơ đồ 5.Chuyển hóa nhóm amin thành hợp chất azo 24 v DANH MỤC BẢNG Trang Bảng Hằng số vật lý dạng bề hợp chất nitro amin 22 tổng hợp đƣợc 22 Bảng Một số vân hấp thụ phổ IR amin 23 Bảng Hằng số vật lý dạng bề hợp chất A6 tổng hợp đƣợc 24 Bảng 3.3 Dữ liệu từ phổ IR (cm-1) hợp chất azo tổng hợp đƣợc 25 Bảng 3.4.Tín hiệu 1H NMR hợp chất azo;Hz 27 Bảng 3.6 Tín hiệu 1C NMR hợp phần azo hợp chất azo; vi (ppm) 29 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT H-NMR 13 C-NMR :1H - Nuclear Magnetic Resonance :13C - Nuclear Magnetic Resonance IR : Infrared Spectroscopy HMBC : Heteronuclear Multiple Bond Correlation HSQC : Heteronuclear Single Quantum Correlation VLN : Vật liệu vii MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Eugenol cấu tử chiếm tỉ lệ cao thành phần tinh dầu hƣơng nhu đƣợc chiết từ hƣơng nhu Đây loại tinh dầu có giá trị tinh dầu có nhiều ứng dụng thực tiễn, đời sống, sản xuất y học Từ lâu ngƣời ta dùng hƣơng nhu làm thuốc chữa bệnh nhƣ: đau bụng, nhức đầu, nôn, chảy máu cam, tiêu chảy…Vào mùa hè dùng để trị cảm nắng, mùa đơng trị cảm lạnh [3] Hố học hợp chất dị vòng lĩnh vực rộng lớn quan trọng hoá học hữu Các hợp chất dị vịng khơng phong phú số lƣợng, đa dạng mặt cấu trúc, lý thú tính chất mà cịn có phổ hoạt sinh học rộng Chính mà hố học hợp chất dị vịng ngày phát triển mạnh mẽ ln mảnh đất màu mỡ cho nghiên cứu lý thuyết ứng dụng, đặc biệt tìm kiếm chất dùng làm dƣợc phẩm nơng dƣợc Trong hóa học dị vòng, hợp chất vòng 1,2,5-oxađiazol-2-oxit (vẫn gọi furoxan) giữ vị trí khiêm tốn Các cơng trình nghiên cứu lĩnh vực cịn tƣơng đối Ngƣời ta nhận thấy số hợp chất loại có khả kháng nấm, diệt vi khuẩn có tác dụng với hệ thống thần kinh điều khiển co dãn mạch máu Gần ngƣời ta phát dị vịng furoxan tỏ có hoạt tính dƣợc học đáng quan tâm Chúng thuộc nhóm chất giải phóng nitơ oxit (NO) điều kiện sinh lý (trong thể) giống nhƣ glyxeryl trinitrat, natri nitroprusside đƣợc dùng trị liệu bệnh tim mạch Những phát khuyến khích việc tổng hợp nghiên cứu hợp chất có chứa vịng furoxan Bên cạnh đó, nhu cầu màu sắc đời sống ngày cao lĩnh vực: thực phẩm, dƣợc phẩm, mỹ phẩm số ngành công nghiệp 46khác nhƣ dệt may, giày da… nên loại chất màu tổng hợp đƣợc quan tâm ngƣời Chính lý nên định chọn hƣớng đề tài: “ Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc hợp chất 3-metyl-4-[2-(2-hiđroxi-5clophenylazono)-3,4-đimetoxiphenyl]furoxan từ tinh dầu hương nhu’’ Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng hợp số hợp chất loại nitro, amin, azo chứa vòng furoxan từ eugenol -Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc phổ IR, 1HNMR, 13CNMR chúng Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp hai hợp chất thuộc loại hợp chất màu azo chứa vòng furoxan từ eugenol tinh dầu hƣơng nhu - Tìm đƣợc cấu trúc chất tổng hợp đƣợc Đối tƣợng nghiên cứu - Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc hợp chất màu azo chứa dị vòng furoxan từ eugenol tinh dầu hƣơng nhu Nội dung nghiên cứu Tra cứu tài liệu phần nghiên cứu 2.Thực nghiệm: - Tổng hợp chuyển nhánh anlyl thành dị vòng furoxan - Tổng hợp dẫn xuất nitro, amin, azo - Phân tích chất tổng hợp đƣợc phƣơng pháp phổ đại Kết thảo luận - Phân tích kết thu đƣợc - Nghiên cứu cấu trúc hợp chất tổng hợp đƣợc Phƣơng pháp nghiên cứu - Sử dụng phƣơng pháp tổng hợp hữu truyền thống có cải tiến cách sử dụng số tác nhân xúc tác (các phƣơng pháp đƣợc thực phịng thí nghiệm Trƣờng Đại học Hồng Đức Thanh Hoá) - Dùng phƣơng pháp phổ IR, 1H NMR, 13C NMR kết hợp với phƣơng pháp hóa học để nghiên cứu cấu trúc Phổ đƣợc đo loại máy đại Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Kết thu đƣợc kết hợp với phƣơng pháp hoá học để phân tích cấu trúc Những đóng góp đề tài - Tổng hợp: xuất phát từ eugenol tổng hợp đƣợc chất I.2 Tổng hợp chất màu azo Tổng hợp chất màu3-metyl-4-[2-(2-hiđroxi-5-clophenylazono)-3,4đimetoxiphenyl]furoxan (A6) Tinh dầu hƣơng nhu Giai đoạn (điazoni hóa) Cho 0,371 gam (1 mmol) 3-metyl-4-(2-amino-4,5-đimetoxiphenyl)furoxan (A5) vào bình cầu đáy bằng, thêm vào ml dung dịch HCl 3M (3 mmol), đem khuấy mạnh, đồng thời làm lạnh hỗn hợp đá + muối (nhiệt độ δ(H6) nhƣng hợp chất azo (H3) < δ(H6) Đó hiệu ứng +C nhóm: NH2 A6 lớn nhóm: -N=N- hợp chất azo 3.2.4 Phổ 13C NMR A6 Các hợp chất màu azo hợp chất có nhiều C (16C) Vì ngồi phổ 13 C NMR phải dựa vào phổ A5 phồ chất loại azo cơng trình trƣớc để phân tích Để dễ theo dõi chúng tơi chia hợp chất azo thành hai hợp phần hợp phần amin (khung amin chƣa điazoni hóa), hợp phần azo khung amin phenol thơm ghép vào Bảng bảng tín 13C NMR chất tổng hợp đƣợc Hình 3.7 Phổ 13C NMR hợp chất A6 28 Hình 3.7 Phổ giãn 13 C NMR hợp chất A6 Bảng 3.5 Tín hiệu 1C NMR hợp phần amin hợp chất azo; KH C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7a C7b A5 150,2 140,3 113,7 99,9 142,6 100,2 55,2 A6 152,3 151,6 112,4 119,8 143,5 99,6 56,1 C8 (ppm) C9 C10 55,4 157,0 113,6 9,1 56,3 156,9 114,2 8,5 Nhìn vào bảng phổ 1C NMR hợp phần amin hợp chất azo cho thấy độ chuyển dich C4 azo tổng hợp đƣợc cao so với độ chuyển dịch C4 amin A5, độ chuyển dịch C6 azo tổng hợp đƣợc cao so với độ chuyển dịch C6 amin A5 Điều giải thích nhóm NH2 đẩy electron cịn nhóm azo hút electron Bảng 3.6 Tín hiệu 1C NMR hợp phần azo hợp chất azo; (ppm) KH C11 C12 C13 C14 C15 C16 A6 123,8 154,5 120,2 132,8 139,2 117,5 29 KẾT LUẬN Trong đề tài này, đạt đƣợc số kết sau: Đã tổng hợp amin có chứa vịng 1,2,5-oxađiazol-N-oxit xuất phát từ eugenol nhờ chuỗi phản ứng nhƣ sau: khép vòng 1,2,5-oxađiazol-Noxit nhánh allyl, nitro hóa, khử nhóm –NO2 thành nhóm –NH2 Nhờ tổng hợp đƣợc amin (A5) -là chất chìa khố Điazoni hố amin (A5) cho phản ứng ghép với p-clophenol tạo hợp chất chứa nhóm azo(A6) Đã đo phân tích phổ IR, 1H NMR ,13C NMR hợp chất (A6) Bằng liệu từ phổ xác định đƣợc cấu trúc (A6).chất chƣa thấy mô tả tài liệu tra cứu Trên sở phân tích chi tiết phổ IR, 1H NMR ,13C NMR, cung cấp liệu độ chuyển dịch hóa học proton hợp chất loại chứa nhóm azo 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Thị Đà (2004), Cơ sở lí thuyết phản ứng hóa học, Nhà xuất Giáo dục Andrew Chevallier Fnimh (2006), Dƣợc Thảo Toàn Thƣ, NXB Tổng hợp TP HCM Đỗ Tất Lợi, Những thuốc vị thuốc Việt Nam, NXB KHKT, Hà Nội,1970 Phạm Văn Hoan , Tổng hợp nghiên cứu hợp chất chứa Nitơ sở eugenol aneton, luận án tiến sĩ hoá học năm 2001 Trịnh Thị Huấn, Nguyễn Hữu Đĩnh (2011) , Tổng hợp Arylhiđrazin chứa vòng furoxan từ Eugenol tinh dầu hƣơng nhu, Tạp chí Khoa Học Cơng Nghệ, tập 49 số 3A, tr 225-231 Võ Văn Chi (1997), Từ Điển Cây Thuốc Việt Nam, NXB Y Học Hội đồng dƣợc điển Việt Nam (2015), Dƣợc Điển Vệt Nam, NXB Y Học Đặng Xuân Việt, Nghiên cứu phƣơng pháp thích hợp để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nƣớc thải dệt nhuộm, luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội 2007 Lâm Ngọc Thụ, Cơ sở hóa phân tích – phƣơng pháp phân tích hóa học, NXB ĐHQGHN 2000 10 Nguyễn Quang Trung, Nguyễn Hữu Đĩnh, Tổng hợp ngƣng tụ 2metoxi-5-(3-metylfuroxan-4-yl)phenylhiđrazin với số anđehit thơm (2009), Tạp chí Hóa học Ứng dụng, Số 23(107), 2009, 38-41 Tài liệu tiếng Anh 11 AM Gasco, A Di Stilo, G Sorba, A Gasco, R Ferioli, G Folco, M Civelli and P Caruso (1993),1,1-Dinitroethyl substituted furoxans: a new class of vasodilators and inhibitors of platelet aggregation, Eur J Med Chem., 28 (5), pp 433-438 12 D E Bland (1961), Eugenol lignin: its chemical properties and significance, Biochem J., 81, 23-28 31 13 E Chaieb, A Bouyanzer, et al (2005), Benkaddour inhibition of the corrosion of steel in HCl 1M by eugenol derivatives, Applied Surface Science, 246, 199–206 14 H Zollinger, color Chemistry-Synthesis, Properties anh Application of Organic Dyes and Pigments, VCH Publishers, New York, 1991 15 J R Anderson, J.R George, E Myers (1966), Physical properties of some zinc oxide-eugenol cements, J Dent Res., 45 (2), 379-387 16 Fenton method, Influence of imposed current density on orange methyl treatment process by electro, Journal of Science anh Technology 49 (5B), 612-627, 2011 17 I V Ovchinnikov, A S Kulikov, N N Makhova, P Tosco, A Di Stilo, R Fruttero, and A Gasco (2003),Synthesis and vasodilating properties of N-ankylamine derivative of 4-amino-3-furoxancarboxylic acid and related azo derivatives, II Farmaco, 58 (9), pp 677-681 18 Lucia Boiani, Gabriela Aguirre, Mercedes González, Hugo Cerecetto, Agustina Chidichimo, Juan J Cazzulo, Massimo Bertinaria, Stefano Guglielmo (2008),Furoxan-, alkylnitrate-derivatives and related compounds as anti-trypanosomatid agents: Mechanism of action studies, Bioorg Med Chem., 16 (17), pp 7900-7907 19 O A El-Sayeda, Badr A Al-Bassamb, Maher E Hussein (2002), Synthesis of some novel quinoline-3-carboxylic acids and pyrimidoquinoline derivatives as potential antimicrobial agents, Arch Pharm Pharm Med Chem., 9, 403–410 20 Nguyen Huu Dinh, Ngo Thi Ly, Pham Van Hoan Some Imines and Azo Compounds Containing Furoxan Ring Synthesized from Methylisoeugenol Journal of Heterocyclic Chemistry, 43(2006), 16571663 21 M Khadhraoui, H.Trabelsi, M Ksibi, S Bouguerra, B Elleuch, Discoloration and detoxycication of a Congo red dye solution by means of 32 ozone treatment for a possible water reuse, Journal of Haradous Material, 2008 22 Sergio Auricchio, Antonio Selva, Ada M Truscello (1997).New reactions of furoxans: Formation of alkynes and cyclobutaphenanthrenes Tetrahedron, 53 (51), pp 17407-17416 33