Nghiên cứu tổng hợp và chuyển hóa một số dẫn xuất của monosaccrit và đisaccarit

ĐẠI ■ HỌC ■ QUỐC GIA HÀ NỘI ■ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN m ĐÈ TÀI NGHIÊN cứu K H O A HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ CHUYỀN HỐ MỘT SĨ DẪN XUẤT CỦA MONOSACCARIT VÀ ĐISACCARIT Mà SỐ: QG-06-08 CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CÁN B ộ THAM GIA: Th.s Phạm Hồng Lân Th.s Nguyễn Thị Thanh Mai HVCH Nguyễn Đình Hùng Các sinh viên phịng THHC-1 ĐA! HOC QUOC ÍRUNG TẨM THONfa D T l -0 Hà Nội - 2007 BÁO CÁO TÓM TẮT r r iẠ _ _ -*Ặ %• a Tên đê tài: NGHIÊN CỬU TỎNG HỢP VÀ CHUYẺN HOÁ MỘT SÓ DẢN XUÁT CỦA MONOSACCARIT VÀ ĐISACCARIT Mã số: QG-06-08 b Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Đình Thành c Cán tham gia: Th.s Phạm Hồng Lân Th.s Nguyễn Thị Thanh Mai HVCH Nguyễn Đình Hùng Các sinh viên phịng THHC-1 d Mục tiêu nội dung nghiên cứu + Mục tiêu: Các monosaccarit, D-glucozơ, D-galactozơ, D-glucozamin, đisaccarit, a-lactozơ [hay 4-0-P-D-galactopiranozyl-a-D-glucopiranozơ, hay P-Dgalactopiranozyl-(l—»4)-a-D-glucopiranozơ) Ị3-mantozơ [hay 4-O-a-Dglucopiranozyl-P -D-glucopiranozơ, hay a-D-glucopiranozy l-( 1—>4)-P -Dglucopiranoza] tham gia số phản chung cacbohidrat, phản ứng axyl hoá, Trên sở đó, mục tiêu nội dung đê tài đưa sau: Tổng hợp dẫn xuất isothioxianat monosaccarit (D-glucozơ, Dgalactoza, D-glucozamin) đisaccarit (a-lactozơ, P-mantozơ), từ tiến hành chuyển hố chúng thành số dẫn xuất khác thioure, thiosemicacbazit, Nghiên cửu tính chất phổ hợp chất tổng hợp Khảo sát hoạt tính sinh học (hoạt tính khuẩn, kháng nấm, hoạt tính chống viêm) hợp chất tổng hợp Nghiên cứu mối quan hệ cấu trủc-tính chất cấu trủc-hoạt tính bàng việc sử dụng phương pháp hố lượng tử (ab initio, DFT, AM I, PM 3, ) phương pháp Free-Wilson phương pháp Hansch + Nội dung: 'Nghiên cứu phản ứng tổng hợp dẫn xuất isothioxianat monosaccarit đisaccarit từ dẫn xuất halogenua tương ứng: 2,3,4,6-Tetra-0-axetyl-Ị3-Dglucopiranozy isothioxianat, 2,3,4,6-tetra-O-axety l-P-D-galactopiranozy isothioxianat, 2-axetamido-3,4,6-tri-0-axetyl-2-deoxi-P-D-glucopiranozyl isothioxianat; 2,3,6,2’,3’,4’,6’-Hepta-0-axetyl-P-lactozyl isothioxianat 2,3,6,2’,3’,4’,6’-hepta-0-axetyl-P-mantozyl isothioxianat Nghiên cứu thực phản ứng chuyển hoá dần xuất glycozyl isothioxianat thành thioure, thiosemicacbazit thiocacbamat tương ứng: , ,4 , Tetra-O-axetyl-p-D-glucopiranozyl thioure 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-p-Dgalactopiranozyl thioure, 2-axetamido-3,4,6-tri-0-axetyl-2-deoxi-P-D-glucopiranozyl thioure chứa nhân dị vòng khác nhau; 2,3 ,2 \3 ’.4’,6,-Hepta-0-axetyl-P-lactozyl thioure 2,3,6,2,, \ \ ,-hepta-0-axetyl-P-mantozyl thioure chứa nhân dị vòng khác nhau; 2,3,4,6-Tetra-0-axetyl-(3-D-g]ucopiranozyl semithiocacbazit, 2,3,4,6-tetra0-axetyl-ị3-D-galactopiranozyl semithiocacbazit, 2-axetamido-3,4,6-tri-0-axetyl-2deoxi-P-D-glucopiranozyl semithiocacbazit; 2.3?6.2’,3’,4’,6,-Hepta-0-axetyl-P- lactozyl semithiocacbazit 2,3,6,2’,3’,4’,6’-hepta-0-axetyl-P-maltozyl semithiocacbazit; 2,3,4,6-Tetra-O-axetyl-P-D-glucopiranozyl thiocacbamat, 2,3,4,6tetra-O-axetyl-P-D-galactopiranozyl thiocacbamat, 2-axetamido-3,4,6-tri-0-axetyl-2deoxi-P-D-glucopiranozyl thiocacbamat chứa mạch ankyl khác nhau; 2,3,6,2’,3,,4’,6’-Hepta-0-axetyl-P-lactozyl thiocacbamatvà 2,3,6,2,,3’,4,,6’-hepta-0axetyl-P-maltozyl thiocacbamat chứa mạch ankyl khác 'Nghiên cứu số tính chất hố học thioure thiosemicacbazit (như phản ứng nitrozo hoá số thioure, phản ứng với andehit xeton, glycozy] semithiocacbazit) Nghiên cửu mối quan hệ QSAR QSPR hợp chất nhận tính tốn học phân tử (MM+, AM BER, ) hoá lượng tử (ab initio, DFT, AMI, PM 3, ) phương pháp Free-Wilson phương pháp Hansch Cấu trúc hợp chất nhận xác nhận phương pháp vật lý đại Xphổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton cacbon13 phổ khối lượng) Các tính chất sinh học chất khảo sát phương pháp chun mơn, hoạt tính sinh học thử nghiệm số chủng vi sinh vật điển hình, vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa', vi khuẩn Gram(+): Bacillus subtillỉs Staphylococcus aureus; chủng nấm mốc: Aspergillus niger; Fusarium oxysporum\ chủng nấm men: Candida albicans Saccharomyces cerevisiae Thử nghiệm hoạt tính kích thích sinh trưởng dẫn xuất semithiocacbazon tính chất hoạt động bề mặt dẫn xuất thioure hay thiocacbamat điều chế Kết đạt + Kết khoa học: Căn vào mục tiêu đề tài thu sỗ kết sau: Đã tổng hợp dẫn xuất isothioxianat từ D-glucozơ, D-galactozơ, Dmaltozơ D-lactozơ Đây hợp chất đầu quan trọng dùng cho chuyển hoá tiêp theo thành thioure thiosemicacbazit Đã tổng hợp dãy hợp chất 2-amino-4,6-điarylpyrimidin, hợp chất đầu để tổng hợp thioure Một số dãy hợp chất thioure, thiosemicacbazit thiocacbamat tổng hợp, cụ thể sau: Các hợp chất 2,3,4,6-tetra-0-axetyl-ị3-D-glucopyranozyl thioure chứa nhân dị vòng 4,6-diarylpyrimidin nhân thơm benzen; Các hợp chất 2,3,6,2’,3,,4,,6’-Hepta-0-axetyl-P-lactozỵl thioure có chứa nhân dị vịng thiazol, benzothiazol thiadiazol; Các hợp chất 2,3,4,6-tetra-0-axetyl-|3-D-glucopyranozyl semithiocacbazit; 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-p-D-galactopiranozyl semithiocacbazit; 2,3,6,2’,3’,4,,6’-hepta-0-axetyl-P-lactozyl semithiocacbazit 2,3,6,2’,3 \4 \6 '-h e p ta 0-axetyl-ị3-maltozyl semithiocacbazit; 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl thiocacbamat chứa mạch ankyl khác Đã chuyển hoá glycopyranozyl thiosemicacbazit thành dẫn xuất thiosemicacbazon tương ứng phản ứng với benzandehit indol-3andehit khác Đã thăm dị hoạt tính sinh học glycopyranozyl thioure thiosemicacbazon số chủng vi sinh vật, vi khuẩn Gram(-) Enterobacter Klebsiella pneum onia; vi khuẩn Gram(+) Staphylocous epidermidis; chủng nấm men Candida albicans Đã nghiên cứu mối tương quan cấu trúc-hoạt tính (QSAR) cấu trúc-tính chất dãy hợp chất phương pháp Free-W ilson, phương pháp Hansch phương pháp tính tốn hố lượng tử gần A M I, PM3 Đã tiến hành nghiên cứu docking số phân tử enzym 1HYV Enterobacter Klebsiella pneumonia 2SAK Staphylocous epidermidis Cấu trúc hợp chất tổng hợp xác nhận phương pháp vật lí đại (phổ IR, ]H- 13C-NMR, kết hợp kĩ thuật phổ chiều COSY, HSQC, HMBC phổ MS) Các kết cơng bố cơng trình sau: Nguyễn Đình T h àn h , Nguyễn Thị Thanh Mai, Đặng N hư Tại, Phạm Hồng Lân, Góp phần tổng hợp sổ 2-amino-4,6-dỉarylpỉrỉmỉdỉn, Tuyển tập cơng trình khoa học “Kỷ niệm 50 năm thành lập khoa Hoá học, trường ĐHTH Hà Nội 19562006”, Hà Nội 10/2006, tr 104-108 Nguyễn Đình Thành, Góp phần tổng hợp số ankyl 4-(glucopyranozylthioureido)benzoat, Tuyển tập cơng trình “ Hội nghị khoa học lần thứ 20, Kỷ niệm 50 năm thành lập trường ĐHBK Hà Nội 1956-2006”, Phân ban c n g nghệ Hoá học, Tiểu ban Cơng nghệ Hố Hữu cơ, Hà Nội tháng 10/2006, tr 128-133 Nguyễn Đ ình T h àn h , Đặng Như Tại, Dương Thu Nguyệt, Góp phần tổng hợp sổ thiosemicacbazon benzandehit từ tetra-O-axetyl-/3-D-glucopiranozyl thiosemicacbazit, Tạp chí Khoa học, Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Vol XXII, N C A P ,tr 174-178 (2006) Nguyễn Đ ình T h àn h , Đặng Như Tại, Bùi Thị Thu Trang, Góp phần tổng hợp sô tetra-0-axetyl-/3-D-galactopiranozylthiosemicacbazon benzandehit indol-3-andehỉt thế, Tạp chí Khoa học, Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Vol XXII, N.3C A P tr 179-183 (2006) Nguyen Dinh T h an h , Nguyen Thi Thanh Mai, H igh-resolution mass spectra o f some l - ( ’, \ ’,6 ’-tetra-0-acetyl-(ĩ-D -glucopyranosyl)-3-(4 ”, ”-diaryIpyrimidine - ”-yl)-thioureas, Tạp chí Cơng nghệ Hố học, pp 202-209 (2007) Nguyễn Đình Thành, Hà Lâm Nhung, Phạm Hồng Lân, Góp phần nghiên cứu cẩu dạng sổ dẫn xuất hợp chất l-(hepta-0-axetyl-D -lactozyl)-3-(l ’, ’thiazol-2-yl)thioure băng phương pháp AM1, Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học Cơng nghệ Hố học hữu tồn qc lần thứ 4, Hà Nội 10/2007, tr 700-704 Nguyễn Đ ình T h n h , Phạm Hồng Lân, Đặng N hư Tại, N guyễn Thị M inh Hải, Bước đầu tổng hợp số thioure từ tetra-0-axetyl-ỊỈ-D-glucopyranozyl isothioxỉanat 2-am ino-5-ankyl-l,3,4-thiadiazol, Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học Cơng nghệ Hố học hữu tồn quốc lần thứ 4, Hà Nội 10/2007, tr 211-215 Nguyễn Đình T hành, Bùi Minh Nhuệ, Hồng Thị Kim Vân, Đóng góp tổng hợp vài thiosemicacbazon từ hepta-0-axetyỉ-/ỉ-maltozyỉ thiosemicacbazit sổ benzandehit thế, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơng nghệ Hố học hữu toàn quốc lần thứ 4, Hà Nội 10/2007, tr 201-205 Nguyễn Đình Thành, Phạm Hồng Lân, Đặng Như Tại, Nguyễn Bích Ngọc, Bước đầu tổng hợp sổ dẫn xuất thioure từ hepta-O-axetyl-fi-la'ctozyl isothioxianat 2-amino-5-ankyl-l,3,4-thiadiazol, Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học Cơng nghệ Hố học hữu tồn quốc lần thứ 4, Hà Nội 10/2007, tr 196-200 Kết đào tạo đề tài: Đã góp phần đào tạo 04 Cử nhân Hố học, 06 NCKH sinh viên, có 01 sinh viên đạt giải Ba NCKH Bộ GD ĐT, 02 Thạc sỹ Hố học TÌNH HÌNH s DỤNG KINH PHÍ Kinh phí thời gian thực đề tài - Kinh phí thực đề tài: 60.000.000 đồng (Sáu mươi triệu đồng) Trong đó: + Kinh phí năm 2006: 40.000.000 đồng (Bốn mươi triệu đóng) + Kinh phí năm 2007: 20.000.000 đồng (Hai mươi triệu đồng) Phân bổ kinh phí: ghi HĐNCKH thực đề tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2006 năm 2007, mã số QG-06-08 KHOA HOÁ HỌC CHỦ NHIỆM ĐÈ TÀI PGS.TS Trần Thị Như Mai PGS TS Nguyễn Đình Thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN H IẼ U T R Ư Ỏ N G TỰ NHIÊN iv SUMMARY a Reaserching project: STUDY ON SYNTHESIS AND TRANSFORMATION OF DERIVATIVES OF MONOSACCHARIDES AND DISACCHARIDES SOME Code Number: QG-06-08 b Principal Researcher: Assoc Prof Dr Nguyen Dinh Thanh c Cooperating Institution(s); MA Pham Hong Lan MA Nguyen Thi Thanh Mai Grad Student Nguyen Dinh Hung Some students in Organic Synthesis I Lab Faculty of Chemistry, Hanoi University of Science, VNU, Hanoi d Objectives and contents + Objectives Monosaccharide, such as D-glucose, D-galactose, D-glucozamine, and disaccharide, such as a-lactose [or 4-O-P-D-galactopyranosyl-a-D-glucopiranose, or P-D-galactopyranosyl-(l—»4)-a-D-glucopyranose) and P-mantose [or 4-O-a-Dglucopyranosyl-P-D-glucopyranose, or a-D-glucopyranosyl-(l—>4)-(3-Dglucopyranose] can take part in some general reactions of carbohydrates, as acylation, alkylation, Based on these reactions, the objectives and contents of project were proposed as follows: Synthesis of isocyanate derivatives of monosaccharides (D-glucose, Dgalactose, D-glucozamine) and disaccharide (a-lactose, P-mantose), and thereafter transformation its into some different derivatives, as thioureas, thiosemicarbazides, Study on some spectral properties of the synthesized compounds Estimation of biologycal activities (antibacterial, antifungical, ) of of the synthesized compounds Study on the quantitative structure-property and structure-activity relationships using the quantum chemical methods (ab initio, DFT, AM I, PM 3, ) and the Free-Wilson’s and Hansch’s methods + Contents Study on synthesis of some isothiocyanates of monosaccharides and disaccharides from corresponding halide derivatives, as follows: 2,3,4,6-Tetra-Oacetyl-P-D-glucopyranosyl isothiocyanate, 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-P-Dgalactopyranosyl isothiocyanate, 2-acetamido-3,4,6-tri-0-acetyl-2-deoxy-|3-Dglucopyranosyl isothiocyanate; I ^ ^ ^ ’^ ' ^ ’^ ’-Hepta-O-acetyl-P-lactosyl isothiocyanate 2,3,6,2’,3’,4’,6’-hepta-0-acetyl-P-maltosyl isothiocyanate; Study on transformation reactionsof glycosyl isothiocyanate into thioureas thiosemicarbazides and thiocarbamates, as follows: 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-P-Dglucopyranosyl thioureas, 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-P-D-galactopyranosyl thioureas, acetamido-3,4,6-tri-0-acetyl-2-deoxy-[3-D-glucopyranosyl thioureas containing different heterocyclis rings; 2,3,6,2’,3,,4’.6’-Hepta-0-acetyl-[3-lactosyl thioureas and 2,3,6,2’,3’,4’,6’-hepta-0-acetyl-P-mantosyl thioureas containing different heterocyclis rings; 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl semithiocarbazide, 2,3,4,6-tetra-Oacetyl-p-D-galactopyranosyl semithiocarbazide, 2-acetamido-3,4,6-tri-0-acetyl-2deoxy-P-D-glucopyranosyl semithiocacbazide; 2,3,6,2’,3’,4,,6’-Hepta-0-acetyl-Plactosyl semithiocarbazide 2,3,6,2’,3’,4’,6’-hepta-0-acetyl-P-maltozyl semithiocarbazide; 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl thiocarbamate, 2,3,4,6tetra-0-acetyl-(3-D-galactopyranosyl thiocarbamate, 2-acetamido-3,4,6-tri-0-acetyl-2deoxy-P-D-glucopyranosyl thiocarbamate containing defferent alkyl chains; 2,3,6,2’,3’,4’,6’-Hepta-0-acetyl-P-lactosyl thiocarbamate and 2,3,6,2,,3’,4,,6’-heptaO-acetyl-P-maltozyl thiocarbamate containing defferent alkyl chains Study on somes chemical properties of thioureas and thiosemicarbazides (such as nitrozation in some thioureas, reaction with aldehydes and ketones, in glycosyl semithiocarbazides) Study on QSAR and QSPR in synthesized compound series using molecular mechanics (MM+, AMBER, M M FF ) and chemical quantum (ab initio, DFT, AM I, PM 3, ) methods and Free-Wilson’s and Hansch’s methods Structures of synthesized compounds are comfirmed using physical methods (IR, NMR and mass spectroscopies) Biological activities of synthesized compounds are estimated on some microorganisms and fungus, as Gram(-) bacterium {Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa)', Gram(+) bacterium (Bacillus subtillis, Staphylococcus aureus), fungus {Aspergillus niger, Fusarium oxysporum) and yeast (Candida albicans and Saccharomyces cerevisiae) e Results obtained + Results in science: Some isothiocyanates of monosaccharides have been synthesized, such as 2.3.4.6-tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl isothiocyanate; 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-p-Dgalactopyranosyl isothiocyanate; ,3,6,2 ’,3 ’,4’,6 ’-hepta-ồ-acetyl-P -lactosyl isothiocyanate 2,3,6,2,,3’,4’,6’-hepta-0-acetyl-P-maltosyl isothiocyanate Some 2-amino-4,6-diarylpyrimidine compounds have been synthesized Some thioureas, thiosemicarbazides and thiocarbamates, as follows, have been synthesized: 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-p-D-glucopyranosyl thioureas containing 4.6-diarylpyrimidine rings and benzen rings; 2,3,6,2,,3,,4’,6’-Hepta-0-acety lactosyl thioureas containing different thiazole, benzothiazole and thiadiazole rings’ 2.3.4.6-Tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl semithiocarbazide; 2,3,4,6-tetra-O-acetylp-D-galactopyranosyl semithiocarbazide; 2,3,6,2’,3’,4’,6’-hepta-0-acetyl-P-lactosyl semithiocarbazide and 2,3,6,2’,3’,4’,6’-hepta-0-acetyl-P-maltozyl semithiocarbazide2.3.4.6-Tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl thiocarbamate containing defferent alkyl chains Some glycopyranozylthiosemicacbazone series have been synthesized from corresponding thiosemicarbazides and different substituted benzaldehydes and indole3-aldehydes Biological activities of synthesized compounds are estimated on some microorganisms and fungus, as Gram(-) bacterium (Enterobacter, Klebsiella pneumonia)', Gram(+) bacterium (Staphylocous epidermidis), and yeast (Candida vi albicans) Study on QSAR and QSPR in synthesized compound series using molecular mechanics (MM+, AMBER, M M FF ) and chemical quantum (ab initio, DFT, AM I, PM 3, ) methods and Free-Wilson’s and Hansch’s methods Structures of synthesized compounds are comfirmed using physical methods (IR, 'H- and l3C-NMR and mass spectroscopies, also two-dimensional experiments, as COSY, HSQC, HMBC) + Results in education: 04 Bachelors of science, 02 Master in Chemistry and 06 Juniors-reaserchers + Publication: Some rearching articles have been reported: Nguyen Dinh T hanh, Nguyen Thi Thanh Mai, Dang Nhu Tai, Pham Hong Lan, Contribution to synthesis o f some 2-amino-4,6-diarylpyrimidine, Proceedings of the Scientific Conference on the occasion of the 50th Aniversary of Faculty of Chemistry, Hanoi University 1956-2006, Hanoi 10/2006, pp 104-108 Nguyen Dinh Thanh, Contribution to synthesis o f some alkyl 4-(glucopyranosylthioureido)benzoates, Proceedings of the 20th Scientific Conference, Hanoi University of Technology, Section Chemical Technology, sub-section Inorganic Chemical Technology, Hanoi 10/2006, pp 128-133 Nguyen Dinh Thanh, Dang Nhu Tai, Dương Thu Nguyet, Study on synthsis o f some thiosemicarbazones o f substituted benzaldehydes from tetra-O-acetyl-P-Dglucopyranosylthiosemicarbazide, Journal o f Science, Natural Sciences and Technology (VNU), Vol XXII, N.3C AP, pp 174-178 (2006) Nguyen Dinh T hanh, Dang Nhu Tai, Bui Thi Thu Trang, Study on synthsis o f some tetra-O-acetyl-P-D-galactopyranosylthiosemicarbazone substituted benzaldehydes and indole-3-aldehydes, Journal of Science, Natural Sciences and Technology (VNU), Vol XXII, N.3C AP, pp 179-183 (2006) Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Thanh Mai, High-resolution mass spectra of some 1-(2 ’,3 ’,4’,6 ’-tetra-O-acety 1-Ị3-D-glucopyranosyl)-3-(4”,6”-diarylpyrimidine2”-yl)-thioureas, Tạp chí Cơng nghệ Hố học, pp 202-209 (2007) Nguyen Dinh Thanh, Ha Lam Nhung, Pham Hong Lan, Contribution to study on conformation o f some derivatives o f l-(hepta-0-axetyl-D-lactozyl)-3-ịthiazol-2yljthioure using AM I method, Proceedings o f the Fourth National Conference of Science and Technology in Organic Chemistry, Hanoi 2007, tr 700-704 Nguyen Dinh Thanh, Pham Hong Lan, Dang Nhu Tai, Nguyen Thi Minh Hai Initial synthesis o f some thioureas from tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl isothiocyanate and 2-amino-5-alkyl-1,3,4-thiadiazoles, Proceedings of the Fourth National Conference of Science and Technology in Organic Chemistry, Hanoi 2007, tr 211-215 Nguyen Dinh T hanh, Bui Minh Nhue, Hoang Thi Kim Van, Contribution to synthesis o f some thiosemicarbazones from hepta-O-acetyl-p-maltosyl thiosemicarbazide and substituted benzaldehydes, Proceedings of the Fourth National Conference of Science and Technology in Organic Chemistry Hanoi 2007, tr 201-205 Nguyen Dinh T hanh, Pham Hong Lan, Dang Nhu Tai, Nguyen Bich Ngoc Initial synthesis o f some thioureas from hepta-O-acetyl-P-lactosyl isothiocyanate and 2amino-5-alkyl-l,3,4-thiadiazoles, Proceedings of the Fourth National Conference of Science and Technology in Organic Chemistry, Hanoi 2007, 196-200 v ii MỤC LỤC Trang A Tổng quan dẫn xuất glycozyl isothioxianat 2.1.1 Giới thiệu glucozyl isothioxianat 2.1.2 Phương pháp tổng hợp glucozyl isoxianat/isothioxianat 2.1.3 Tính chất hố học glucozyl isoxinat/isothioxianat Phản ứng với amoniac amin Sự tạo thành cácdẫnxuất ureit thioureit Phản ứng với aminoaxit 'Phản ứng am it Phản ứng với aminoaxeton hiđroclorua 5 Phản ứng với 2-cloetylamin hiđroclorua 6 Phản ứng với điamin diazometan B Phần thực n g h iệ m Tổng hợp 2-amino-4,6-diarylpirimidin 1.1 Tổng hợp a, ỊB-xeton không no 1.2 Tổng hợp 2-amino-4,6-diarylpirimidin A Tổng hợp chuyển hoá dẫn xuất glycopiranozyl bromua monosaccarit đisaccarit 2.1 Tồng hợp dẫn xuất glycopiranozyl bromua cùa monosaccarit đisaccarit 2.2 Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-0-axetyl-p-D-glucopiranozyl isothioxianat 2.3 Tổng hợp N-(2,3,4,6-tetra-0-axetyl-p-D-glucopiranozyl )thiosemicacbazit Tổng hợp dẫn xuất l-(2’,3’,4,,6’-tetra-o-axetyl-P-D-glucopiranozyl)-3-(4”,6”điarylpirimidin-2”-yl)-thioure Quy trình (phương pháp đun hồi lưu) Quy trình (phương pháp dùng lị vi sóng) Tổng hợp N-(2,3,4,6-tetra-o-axetyl-P-D-glucopiranozyl)thiosemicaczon benzandehit Tổng hợp l-axyl-4-(2’,3 \4 ’,6’-tetra-0-axetyl-P-D-glucopiranozyl)thiosemicacbazit Tổng hợp họp chất (2,3,4,6-tetra-0-axetyl-P-D-galactopiranozyl)thiosemicacbazon benzandehit thê indol-3-andehit th ế Tổng hợp hợp chất ,3 ,6 ,2 ',3 \4 \6 ’-hepta-ơ-axetyl-P-maltozyl thiosemicacbazon benzandehit c Kết bàn lu ậ n v ề tổng hợp dẫn xuất isothioxianat từ D-glucozơ, D-galactozơ,D-maltozơ D-lactozơ v ề tổng hợp dãy hợp chất 2-amino-4.6-điarylpyrimidin v ề tổng hợp dãy hợp chất thioure từ isothioxianat amin thơm hay dịvòng thơm tương ứng 10 a) Tổng hợp dẫn xuất ] -(I’^ ’^ ’^ ’-tetra-o-axetyl-fp-D-glucopiranozyty-S-^’^ ”điary]pirimidin-2 ”-yl)thioure 10 v iii b)Tổng họp dãy hợp chất thioure từ isothioxianat este axit p-aminobenzoic 13 c) Tổng hợp dãy hợp chất thioure từ lactopyranozylisothioxianat 2-amino-l,3thiazol -aminobenzo-l,3 -thiazol khác 15 v ề tổng hợp glycopyranozylthiosemicacbazit chuyển hoá thành dẫn xuất thiosemicacbazon tương ứ n g 16 а) Tổng hợp glucopyranozylthiosemicacbazit chuyển hoá thành dẫn xuất thiosemicacbazon tương ứng 16 k>) Tổng họp dãy hợp chất l-ankanoyl-4-(2\3’,4’,6’-tetra-o-axetyl-((3-D-glucopiranozyl) -thiosemicacbazit từ glucopyranozylisothioxianat hidrazit sô axit béo C2C ; .’ б ) Tổng hợp galactopyranozylthiosemicacbazit chuyển hố thành dẫn xuất thiosemicacbazon tương ứng 20 d) Tổng họp hepta-O-axetyl-P-maltozyl thiosemi-cacbazit (hay 2,3,4,6-tetra-o-axetyla-glucopiranozyl-(l—>4)-2,3,6-tri-o-axetyl-P-D-glucopiranozyl thiosemicacbazit) 22 Thăm dị hoạt tính sinh h ọ c 26 a) Hoạt tính sinh học thioure từ glucopyranozylisothioxianat 2-amino-4,6điarylpyrimidin, đồng thời nghiên cứu mối tương quan cấu trúc-hoạt tính (QSAR) cùa hợp chất phương pháp Free-Wilson phương pháp Hansch 26 b) Hoạt tính sinh học dẫn xuất (2,3,4,6-tetra-o-axetyl-P-D-gluco-pyranozyl)thiocacbazon benzandehit 28 c) hoạt tính sinh học dẫn xuất (2,3,4,6-tetra-o-axetyl-p-d-galacto-pyranozyl)thiocacbazon benzandehit thể 30 d) Hoạt tính sinh học benzandehit hepta-0-axetyl-P-maltozyl thiosemicacbazon 31 Phần tính tốn lí th u y ết 34 a) Ảnh hưởng nhóm nhân phenyl tới mật độ electron nguyên tử nitơ nhóm amino phân tử 2-amino-4,6-diarylpirimidin 34 b) Nghiên cứu cấu dạng số dẫn xuất họp chất l-(hepta-0-axetyl-Dlactozyl)-3-(l’,3’-thiazol-2-yl)thioure bàng phương pháp A M 36 c) Nghiên cứu tương tác hoạt chất chất thụ cảm (receptor) 39 K ết lu ậ n 42 Tài liệu tham k h ả o .42 II NGHỊ KHOA HOC VÀ CÔNG NGHÊ HĨA HOC HỮU c TỒN QUỒC LẲN THỨ IV ° [imidine ring had some features that are similar with ones of typical hexopyranCbe uiaacetates As expected o f such a highly substituted molecule, the molecular ion M"* s of very low intensity and could be hardly detected on the spectra The only observable iks in the higher mass range were due to loss of the substituents and fall, therefore at iition of fragment ions such as [M-AcOH]+, [M-AcOH,-AcO]+ and [M-2 AcOH 0]+, and some peaks such as [M-2Ac0H,-C 2H20 ] +, [M-3AcOH,-AcO]T with intensity 1-3% could be specified for glycosides having amino structure A very important mode fragmentation o f these acetated compounds was the loss of acetic acid (m/z 60), a icess well known for m ost esters o f acetic acid, and the loss o f ketene (m/z 42) In mass ctra of these thioureas, it could be indicated that the fragmentation o f peracetate ivatives of glucopyranosylthioureas can be divided some tendencies as follows [6]: (a) gmentation enclosing cleavage o f bond between pyrimidine ring and thiourea group; (b) avage of substituents and cleavage of pyranose ring starting directly from M+*; and (c) avage o f NH—Glc and form ation o f fragment ion F (m/z 331) which is disintegrated in next steps specifying for the corresponsive acetated monosaccharides PRIMENTAL PART Melting point o f the synthesized compound was measured by using Thiele’s aratus in capillary and uncorrected The FTIR-spectra were recorded on Magna 760 FTSpectrometer (NICOLET, USA) in form of mixing with KBr and using reflex-measure hod The *H-NMR was recorded on an AVANCE Spectrometer-(BRƯKER, German) >00 MHz, using DMSO-d ■>c=s Hai liên kêt có the qua\ xung quanh trục liên kết C l-N Như liên kết trung tâm liên kêt C l-N Biêu diên càu dạng theo công thức hình chiếu Newman chi HỘI HỒA HỌC VIỆT NAM - PHẢN HỘI HÓA HỮU c CD3 45,1318 1,5972 25,2162 23,6098 -3,4524 -0,2627 -1,5842 CD4 42,8115 1,5631 24,5636 23,0634 -3,6580 -0,1128 -2,6293 CD5 42,1157 1,6507 24,4596 26,1992 -7,7004 -0,1330 -2,3605 CD6 -76,9706 1,0576 27,9989 19,7883 -6,8067 -0,5729 -118,721 Bang Ket qua tinh toán sư dụng điện tích tính tốn đẻ tối ưu hoá lại hlnh học phân tử theo phương pháp học phân tử, sử dụng trường lực AMBER Cấu dạng Thế phân tử (kcal/mol) CD1 Các giá trị thành phần (kcal/mol) - Liên kết Góc liên kết Góc nhị diện Lực van der Waals -80,4685 1,05132 26,8873 20,2757 -7,4542 -0,4721 -120,891 CD2 -79,8155 1,10899 27,7092 22,7735 -6,6135 -0,1968 -124,706 CD3 -74,0332 1,02193 25,8004 21,9964 -5,2554 -0,5385 CD4 ,9 9 25,1928 CD5 -73,9208 -75,2026 1,0508 28,3057 22,3798 20,3329 -5,5562 -6,5663 -0,3108 -0,6158 -117,116 -116,671 -1 ,2 CD6 -84,2552 1,06407 27,9486 19,5369 -6,6710 -0,5613 -125,683 Liên kết hid ro Lực tĩnh điện Bảng Nhiệt tạo thành AHf tính tốn theo phương pháp AM1 Cấu dạng AHf (kcal/mol) (tính theo bước2) AHf (kcal/mol) (tính theo bước 4) GĨC nhị diện HNNC1H1 nhận sau tính tốn AM1 (bưởc 4) CD1 (0°=360°) -505,4262 -512,1817 0,338° CD2 (60°) -600,2965 -502,9828 60,253° CD3 (120°) -506,2873 -514,7713 121,916° CD4 (180°) -501,4663 -509,8088 185,040° CD5 (240°) -490,5418 -512,6095 239,948° CD6 (300°) -513,5553 -513,5984 307,326° Theo phương pháp AMBER Khi thực tối ưu hố hình học theo trường lực AMBER với điện tích mặc định cho phân tử íhì ta thu giá trị tương ứng với cấu dạng lớn Riêng cấu dạng CD (góc nhị diện cp=300°) giá trị E=-76,970627 kcal/mol nhò Như vậy, theo phương pháp có thê coi câu dạng ben nhí VG1 gia trị lượng tương tác tĩnh điện -118,721 kcal/mol Khi sử dụng giá trị điện tích tính tốn để tối ưu hố lại hình học phân, t / lân ta thấy giá trị the tống cộng thu nhị nhiêu (đẻu mág gia trị âm) Trong đo cấu dạng CD (góc nhị diện cp=300°) vần có giá trị thẻ E = -84,255165 kcal/mol nhò Một lần chứng tỏ câu dạng bên nhât với giá tri lượng tương tác tĩnh điện -125.683 kcal/mol Ngoài ra, giá trị thành phần khác (như thê liên kêt, thê goc liên kết, góc nhị diện tương tác van der Waals) thu bươc jQi NQHI KHOA HỌC VẢ CỒNG NGHỆ HÒA HỌC H ữ u c TỒN QUỔC LÂN THỨ IV 703 tốn không chênh lệch nhiều Giản đồ cấu dạng tương ứng tính tốn theo phương pháp ,MEER biêu diễn Hình Từ ta nhận thấy sai lệch the ibg phân tử cấu dạng CD trường hợp tính tốn nhỏ Thế E tinh theo bước Thế rủng E tính theo bước Hình Giản đồ cùa cáu dạng íeo phương pháp AM1 Phương pháp sử dụng sau phân tử tối ưu hố bầng phu; ng lũp AMBER, tính toán theo phương pháp thu giá trị A H f (entan )i) ) sánh giá trị AHf (entanpi) thu cấu dạng theo phương pháp tính, ta iy cấu dạng CD6 (góc nhị diện (p=300°) giá trị A H f thu theo lẩn tính kỉnng chênh lệch đáng kể Do lẩn khăng định lại cấu dạng CD'J u dạng bền Kết trùng khớp với kết tính theo phương pháp AMBER • — AH (tinh theo b c 2) AH (ũnh ứieo b o c 4) Hình Giản đồ entanpi cáu dang tư n g ứng Ta nhận thấy cấu dạng che khuất CD1 CD3,CD5 (tương ứng với góc diện cp=0°(=360°), 120°, 240°), nguyên tử hay nhóm nguyên tử liên kêt với N ì vị trí che khuất Điều dẫn tới tương tác lớn nhât nguyên tư va m nguyên tử không liên kết trực tiếp với Do mà câu dạng che khuat bền cấu dạng xen kẽ nguyên từ, nhóm nguyên tử liên kêt với N c vao trống Xét cấu dạng CD2 (góc nhị diện ọ=60°), nhóm >C-S liên kêt \Ớ1 /U-T HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM - PHÂN HỘI HÓA HỮU c nguyên tử N nằm nguyên tử nguyên tử C2, chịu tương tác đẩy với nguyên từ Lực tương tác đẩy lớn nhất, cấu dạng CD2 bền Cịn câu dạng CD4 (góc nhị diện cp=180°), nhóm > c = s chịu tương tác đẩy với nguyên tử C2 nguyên tử H I N hưng nguyên tử C2 liên kêt vịng đường cịn liên kết vé i nhóm -OAc vị trí equatorial Do nhóm > c = s chịu tương tác không gian lớn cùa nhóm -OAc Chính cấu dạng CD4 bền Xét câu dạng CD6 (góc nhị diện cp=300°), ta nhận thấy nhóm > c = s VỊ trí nguyên tử H I , chịu tương tác đẩy nguyên tử Nguyên tử n< lài liên kết với C1 liên kết với vịng đường chi cịn cặp electron tự Vì tuơng tác nhóm > c = s với nguyên tử yếu tương tác nhóm > c = s với nguyên tử C2 Đây cấu dạng Ket tính tốn thu phù hợp với lý thuyết KÉT L U Ậ N Các cấu dạng hợp chất l-(2 ,3 ,6 ,2 \3 \4 \6 ’-hepta-0-axetyl-D-lactozyl)-3( r , ’-thiazol-2 ’-yl)thioure đánh giá bàng phương pháp hoá lượng tử gần AM1 Từ kết tính tốn nhận thấy cấu dạng CD6 với góc nhị diện (p=300° cấu dạng bền Cơng trình hồn thành với tài trợ kinh phi đề tài QG-06-08, Đại học Quốc gia Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Thành, Đặng Như Tại, Phạm Nhật Quang, Tuyển tập công trinh.Hội nghị Klioa học Cơng nghệ H ó a H ữ u c to n q u ố c lần th ứ III, H N ội 11/2005, tr 22 7-2 30 Nguyen Dinh Thanh, Dang Nhu Tai, Proceedings, National Chemical Conference IV, Hanoi, 2»),'10/2003, pp 140-150 Nguyen Dinh Thanh, Tạp chí Hố học, T.42, No.3, pp 388-391 (2004) HyperChem release 7.0, HyperCube (2002) Nguyễn Đỉnh Thành, Đặng Như Tại, Hà Lâm Nhung, Tuyển tập cơng ưình khoa học “Kỳ niệm 50 năm thành lap khoa Hoá học, ữường ĐHTH Hà Nội 1956-2006”, Hà Nội 10/2006, tr 109-112 Karim M azeau, Serge P é r e z and Marguerite Rinaudo, J Carbohydr Chem., 19 (9), pp 1269-1284 (2000) Buyong Ma Henry F Schaefer III and Norman L Allinger, J Am Chem, s o c , 120, 3411-3422 (1998J t SCIENTIFIC PROJECT BRANCH: CHEMISTRY PROJECT CATEGORY: VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HANOI Title STUDY ON SYNTHESIS AND TRANSFORMATION OF SOME DERIVATIVES OF MONOSACCHARIDES AND DISACCHARIDES Code (or partner/funding agency in the case of international cooperation projects) QG-06-08 M anaging Institution VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI Im plem enting Institution Hanoi University o f Science C ollaborating Institutions MA Pham Hong Lan MA Nguyen Thi Thanh Mai Grad Student Nguyen Dinh Hung Some students in Organic Synthesis I Lab Faculty o f Chemistry, Hanoi University of Science, VNƯ, Hanoi C oordinator Key im p lem en tors Duration: from 6/2006 to 6/2008 Budget: 60 millions V ND 10 Main results: - Results in science and technology Some isothiocyanates o f monosaccharides have been synthesized, such as 2.3.4.6-tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl isothiocyanate; 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-p-Dgalactopyranosyl isothiocyanate; IjS ^ ^ ’jS’^ ’^ ’-hepta-O-acetyl-P-lactosj-l isothiocyanate ,3, ,2 \ \ ’,6 ’-hepta-0 -acetyl-p-maltosyl isothiocyanate Some 2-am ino-4,6-diarylpyrim idine compounds have been synthesized Some thioureas, thiosemicarbazides and thiocarbamates, as follows, have been synthesized: 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranosyl thioureas containing 4.6-diarylpyrimidine rings and benzen rings; 2,3-6,2’,3 '.4 '.6 ’-Hepta-0-ace lactosyl thioureas containing different thiazole, benzothiazole and thiadia/ole rings; 2.3.4.6-Tetra-O-acetyl-p-D-glucopyranosyl semithiocarbazide; 2,3.4 6-tetra-O-acetvlp-D-galactopyranosyl semithiocarbazide; 2,3.6,2’,3 ’,4’,6^hepta-0-acety 1-P-lactosvI semithiocarbazide and 2,3,6,2\3\4\6’-hepta-0-acetyl-p-maltozyl semithiocarbazide: 2.3.4.6-Tetra-O-acetyl-p-D-glucopyranosyl thiocarbamate containing defferent alkvl chains Some glycopyranozylthiosemicacbazone series have been synthesized from corresponding thiosemicarbazides and different substituted benzaldehydes and indole3-aldehydes Biological activities o f synthesized compounds are estimated on some microorganisms and fungus, as Gram(-) bacterium (Enterobacter, Klebsiella pneumonia); Gram(+) bacterium (Staphylocous epidermidis), and yeast (Candida albicans) Study on QSAR and QSPR in synthesized compound series using molecular mechanics (MM+, AM BER, M M FF ) and chemical quantum (ab initio DFT AMI PM3, ) methods and Free-Wilson’s and Hansch’s methods Structures o f synthesized compounds are comfirmed using physical methods (IR, H- and JC-NMR and mass spectroscopies, also two-dimensional experiments, as COSY, HSQC, HMBC) - Results in practical application - Results in training 04 Bachelors o f science, 02 Master in Chemistry and 06 Juniors-reaserchcrs - Publications Nguyen D inh T h an h , Nguyen Thi Thanh Mai, Dang Nhu Tai, Pham Hong Lan, Contribution to synthesis o f some 2-amino-4,6-diarylpyrimidme Proceedings of the Scientific Conference on the occasion of the 50th Aniversary of Faculty of Chemistry, Hanoi University 1956-2006, Hanoi 10/2006, pp 104-108 Nguyen D inh T h a n h , Contribution to synthesis o f some alkyl 4-(glucopyranosyithioureido)benzoates, Proceedings o f the 20th Scientific Conference, Hanoi University o f Technology, Section Chemical Technology, sub-section Inorganic Chemical Technology, Hanoi 10/2006, pp 128-133 Nguyen D inh T h a n h , Dang Nhu Tai, D ươN G THƯ NGUYET, Study on synthsis o f some thiosemicarbazones o f substituted benzaldehydes from tetra-O-acetyl-ậD-glucopyranosylthiosemicarbazide, Journal o f Science, Natural Sciences and Technology (VNƯ), Vol XXII, N.3C AP, pp 174-178 (2006) Nguyen D inh T h a n h , Dang Nhu Tai, Bui Thi Thu Trang, Study on synthsis o f some tetra-O-acetyl-P-D-galactopyranosylthiosemicarbazone substituted benzaldehydes and indole-3-aldehydes, Journal of Science, Natural Sciences and Technology (VNU), Vol XXII, N.3C AP, pp 179-183 (2006) Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Thanh Mai, High-resolution mass spectra ol some l-(2 ’,3’,4’,6’-tetra-0-acetyl-P-D-glucopyranosylj-3-(4''.6"diarylpyrimidine-2”-yl)-thioureas, Tạp chí Cơng nghệ Hố học, pp 202-209 (2007) Nguyen D inh T h a n h , Ha Lam Nhung, Pham Hong Lan, Contribution to study on conformation o f som e derivatives o f l-(hepta-0-axetyl-D-lactozylj-3-(thiazol-2- yl)thioure using AMI method, Proceedings of the Fourth National Conference of Science and Technology in Organic Chemistry, Hanoi 2007, tr 700-704 Nguyen D inh T h an h , Pham Hong Lan, Dang Nhu Tai, Nguyen Thi Minh Hai, Initial synthesis o f some thioureas from tetra-O-acetyl-ậ-D-glucopyranosyl isothiocyanate and 2-amino-5-alkyl-l,3,4-thiadiazoles, Proceedings of the Fourth National Conference o f Science and Technology in Organic Chemistry, Hanoi 2007, tr 211-215 Nguyen D inh T h a n h , Bui Minh Nhue, Hoang Thi Kim Van, Contribution to synthesis o f some thiosemicarbazones from hepta-O-acetyl-fi-maltosyl thiosemicarbazide and substituted benzaldehydes, Proceedings of the Fourth National Conference o f Science and Technology in Organic Chemistry, Hanoi 2007, tr 201-205 Nguyen D inh T h a n h , Pham Hong Lan, Dang Nhu Tai, Nguyen Bich Ngoc Initial synthesis o f some thioureas from hepta-0-acetyl-ậ-lactosyl isothiocyanate and 2amino-5-alkyl-l,3,4-thiadiazoles, Proceedings o f the Fourth National Conference o f Science and Technology in Organic Chemistry, Hanoi 2007, 196-200 11 Evaluation grade (if the project has been evaluated by the the evaluation committee: excellent, good, fair) PH IẾ U Đ Ã N G KÝ KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC Tên Đề tài: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ CHUYẾN HOÁ MỘT SỐ DÃN XUẤT CỦA MONOSACCARIT VÀ ĐISACCARIT Mã số: QG-06-08 Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Địa chỉ: 334 Nguyễn Trãi, Quận Đống Đa, Hà Nội Điện thoại: (4) 858 4529; Fax: 858 5277 Cơ quan quản lý đề tài: Đại học Quốc gia Hà Nội Địa chỉ:144 Đường Xuân Thuỷ, cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam Điện thoại: (4) 7682587 Tổng kinh phí thực chi: 60.000.000 đồng Trong đó: - Từ ngân sách nhà nước: 60 triệu đồng - Từ kinh phỉ trường: triệu đồng -Vay tín dụng: triệu đồng - Vốn tự có: triệu đồng -Thu hồi: triệu đồng Thời gian nghiên cứu: 24 tháng Thời gian bắt đầu: tháng năm 2005 Thời gian kết thúc: tháng năm 2008 Tên cán phổi hợp nghiên cứu: - PGS.TS Nguyễn Đình Thành, Chủ trì đề tài - Th s Phạm Hồng Lân - Th s Nguyễn Thị Thanh Mai - Học viên cao học Nguyễn Đình Hùng - Một số sinh viên phịng THHC-1 Sổ chứng nhận Tình trạng bảo mật đăng kỷ kết nghiên cứu > Phổ biến rộng rãi [X] Số đăng ký Đề tài > Phổ biến hạn chế > Bảo mật Ngày / /2007 Ngày / /2007 Tóm tắt kết nghiên cứu: 'Đã tổng hợp dẫn xuất isothioxianat từ D-glucozơ, D-galactozơ D-maltozcy va D-lactozơ dãy hơp chất 2-am ỉno~4 ,6-điarylpyrim id in.Jlà hợp chât đáu đẽ tong I