Thực hiện phản ứng oxy hóa các dẫn xuất 2 hydroxychalconoid bởi h2o2 hoặc fecl3 6h2o

TỔNG QUAN

Khái quát về chalconoid và flavonoid

Chalconoid là thuật ngữ chỉ các hợp chất có cấu trúc khung 1,3-diphenyl-2-propene-1-one, bao gồm hai vòng thơm liên kết qua hệ thống cầu nối gồm ba carbon: α, β và carbonyl không bão hòa.

Chalconoid là một hợp chất tự nhiên được phát hiện trong nhiều loài thực vật, nổi bật với hoạt tính sinh học đa dạng Chúng đã được nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực như kháng khuẩn, kháng virus và chống oxy hóa.

Các dẫn xuất chalconoid có khả năng chống ung thư, chống truyền nhiễm và giảm đau Hơn nữa, chúng còn là tiền chất quan trọng trong quá trình tổng hợp các hợp chất tiềm năng như flavonoid và isoflavonoid.

Flavonoid là một nhóm lớn các hợp chất polyphenolic, có cấu trúc cơ bản là khung C6-C3-C6, bao gồm hai vòng benzene (vòng A và B) liên kết với nhau qua một vòng dị vòng ba carbon (vòng C) Các hợp chất này có mặt trong hầu hết các loài thực vật.

Flavonoid là hợp chất tự nhiên quan trọng, thuộc nhóm chất chuyển hóa thứ cấp trong thực vật, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe Chúng hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như mỹ phẩm, y học và dược phẩm, nhờ vào các đặc tính có lợi của chúng.

2 đặc tính chống oxy hóa, chống viêm, chống ung thư, ngoài ra còn là chất ức chế mạnh đối với một số enzyme, chẳng hạn như xanthine oxidase [6]

Flavonoid được chia làm nhiều phân nhóm nhỏ dựa vào sự khác biệt giữa các nhóm chức gắn trên vòng C Ví dụ như flavonol, flavanone, flavone, aurone, chalconoid,…

Phương pháp tổng hợp chalconoid

Hợp chất chalconoid đóng vai trò quan trọng trong dược phẩm và là chất trung gian trong tổng hợp các liệu pháp hữu ích Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu các phương pháp mới để tổng hợp chalconoid, dẫn đến sự phát triển của nhiều kỹ thuật như ngưng tụ Claisen-Schmidt dưới sự xúc tác của acid/base, chiếu xạ vi sóng và siêu âm, phương pháp nghiền, phản ứng Suzuki, Heck coupling, phản ứng Wittig và phản ứng acyl hóa Friedel-Crafts.

1.2.1 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt

Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt lần đầu tiên được công bố vào những năm 1880-

Vào năm 1881, L Claisen và J G Schmidt công bố các nghiên cứu về sự ngưng tụ với xúc tác base giữa aldehyde và ketone Qua hơn một thế kỷ, nhiều phương pháp tổng hợp chalconoid đã được phát triển, tuy nhiên, phương pháp sử dụng xúc tác acid/base vẫn phổ biến nhờ tính đơn giản, dễ thực hiện và tiết kiệm chi phí Các dẫn xuất aldehyde và acetophenone tham gia phản ứng ghép cặp C-C trong môi trường methanol/ethanol ở nhiệt độ 50-100 ℃ trong nhiều giờ dưới sự có mặt của acid/base Các xúc tác thường được sử dụng trong tổng hợp chalconoid bao gồm NaOH, KOH, Ba(OH)2, TiCl4, AlCl3 và ZnCl2.

Hình 1.3: Phản ứng tổng hợp chalconoid từ các dẫn xuất acetophenone và các dẫn xuất benzaldehyde

1.2.1.1 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base

Trong trường hợp xúc tác base thì phản ứng tổng hợp chalconoid được xảy ra theo phản ứng aldol hóa

Cơ chế phản ứng Claisen-Schmidt là sự ngưng tụ aldol chéo giữa một ketone và một aldehyde Trong môi trường base, dẫn xuất acetophenone tách proton của Hα để tạo thành carbanion Carbanion sau đó thực hiện phản ứng cộng ái nhân với nhóm chức carbonyl của benzaldehyde, tạo thành sản phẩm trung gian β-hydroxy ketone Cuối cùng, quá trình loại bỏ một phân tử nước sẽ dẫn đến sản phẩm chalconoid.

Hình 1.4: Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen - Schmidt xúc tác base

1.2.1.2 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác acid

Trong trường hợp xúc tác acid chalconoid được tạo thành thông qua cơ chế enol

Cơ chế phản ứng bắt đầu bằng việc proton hóa ketone, dẫn đến sự tách proton từ carbon của ketone để hình thành enol Enol sau đó sẽ tấn công vào nhóm carbonyl của dẫn xuất aldehyde, tạo ra sản phẩm cuối cùng.

4 phẩm trung gian Cuối cùng là quá trình loại bỏ một phân tử nước để tạo ra sản phẩm chalconoid (Hình 1.5) [15]

Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt xúc tác acid có ưu điểm nổi bật là cho phép tổng hợp hydroxyl chalconoid mà không cần bảo vệ nhóm hydroxyl, nhờ vào cơ chế enol thay vì enolate.

Nhược điểm của thông qua cơ chế enol so với enolate là hiệu suất thấp, điều kiện phản ứng khắc nghiệt, ảnh hưởng đến môi trường

1.2.2 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt, tổng hợp chalconoid bằng phương pháp nghiền xúc tác base trong điều kiện phi dung môi

Ngày nay vấn đề môi trường ngày càng được chú trọng do đó nhiều phương pháp tổng

Năm hợp chalconoid mới được phát triển nhằm kế thừa và khắc phục những hạn chế của phương pháp tổng hợp cũ Phương pháp tổng hợp phi dung môi ra đời với mục tiêu giảm thiểu hoặc loại bỏ tác động tiêu cực đến môi trường.

Toda và cộng sự đã phát triển một phương pháp tổng hợp chalconoid mới bằng cách nghiền các tác chất với xúc tác NaOH rắn, đạt hiệu suất cao Cụ thể, họ nghiền một đương lượng methyl ketone và các dẫn xuất aldehyde khác nhau cùng với NaOH rắn trong cối, không sử dụng dung môi Sau khoảng 10-15 phút, quá trình này tạo ra khối chất rắn màu vàng, được xác định là chalconoid Chất rắn này sau đó được rửa bằng nước lạnh để loại bỏ NaOH dư và kết tinh lại bằng dung môi thích hợp để thu được chalconoid.

Phương pháp nghiền để tổng hợp chalconoid mang lại nhiều lợi ích vượt trội như tính đơn giản, thân thiện với môi trường, thời gian phản ứng ngắn và hiệu suất cao Tuy nhiên, phương pháp này cũng tạo ra nhiều sản phẩm phụ, dẫn đến quá trình tinh chế trở nên phức tạp và khó kiểm soát phản ứng theo mong muốn.

1.2.3 Tổng hợp chalconoid dưới sự hỗ trợ của microwave

Các phương pháp tổng hợp chalconoid truyền thống thường tốn nhiều thời gian và sử dụng nhiều dung môi, gây ảnh hưởng đến môi trường Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu các phương pháp tổng hợp mới nhằm nâng cao hiệu suất, giảm thời gian phản ứng và hạn chế tác động đến môi trường cũng như sức khỏe Năm 2001, Ballini và cộng sự đã đề xuất phương pháp tổng hợp chalconoid bằng công nghệ microwave, thực hiện trong môi trường phi dung môi với xúc tác đất sét, cho thấy hiệu suất tốt.

Xúc tác đất sét hoạt động như một acid Lewis, mang lại nhiều lợi ích đáng kể như tính ổn định nhiệt cao, diện tích bề mặt riêng nhỏ, thân thiện với môi trường, khả năng tái sử dụng và tính chọn lọc hiệu quả.

Phương pháp tổng hợp flavonoid

1.3.1 Phương pháp tổng hợp flavonol

Flavonol (3-hydroxyflavone) là một hợp chất flavonoid có cấu trúc flavone với nhóm hydroxyl tại vị trí C3 Hợp chất này phân bố rộng rãi trong nhiều loài thực vật và được nghiên cứu vì các đặc tính dược lý quan trọng như kháng virus, kháng ung thư và kháng sinh Một số ví dụ về flavonol tự nhiên bao gồm

Nhiều hoạt tính sinh học như quercetin và kaempferol đã được chứng minh có khả năng ức chế tế bào ung thư tuyến tiền liệt và ung thư vú, trong khi icaritin có tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư gan Do đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu và công bố nhiều phương pháp tổng hợp flavonol, trong đó phản ứng Algar-Flynn-Oyamada (AFO) nổi bật nhờ đạt được hiệu suất cao, quy trình đơn giản, dễ thực hiện, với các chất xúc tác dễ tìm và tiết kiệm chi phí.

Phản ứng AFO là quá trình oxy hóa chalconoid thành flavonol, trong đó các chất oxy hóa như H₂O₂ hoặc t-BuOOH (tert-butyl hydroperoxide) được sử dụng trong môi trường kiềm như NaOH để thúc đẩy phản ứng oxy hóa này.

Hình 1.6: Cấu trúc cơ bản của flavonol

1.3.2 Phương pháp tổng hợp flavanone

Flavanone (2-phenylchroman-4-one) là một hợp chất flavonoid tự nhiên phổ biến trong nhiều loài thực vật, nổi bật với hoạt tính sinh học đa dạng Hợp chất này có cấu trúc đặc trưng với nhóm ketone tại vị trí C4 Quá trình chuyển hóa 2'-hydroxychalconoid thành flavanone diễn ra qua cơ chế đồng phân hóa, thường được thực hiện bằng cách đun hồi lưu chalconoid với các xúc tác như axit acetic, PEG-400, zeolite và K2CO3.

Vào năm 2007, Cabrera và cộng sự đã nghiên cứu quá trình tổng hợp flavanone bằng cách đun hồi lưu chalconoid với xúc tác axit acetic trong 72 giờ Axit acetic là một dung môi phổ biến và rẻ tiền trong tổng hợp hữu cơ, cho thấy tiềm năng lớn trong việc tổng hợp flavanone Tuy nhiên, phản ứng này diễn ra chậm và không hoàn toàn, với hiệu suất phản ứng thấp, đòi hỏi phải cung cấp nguồn năng lượng lớn để thúc đẩy quá trình.

Tổng hợp flavanone trong môi trường phi dung môi với sự hỗ trợ của lò vi sóng là một phương pháp mới thân thiện với môi trường, mang lại nhiều ưu điểm như thời gian phản ứng ngắn, hóa chất dễ tìm và hiệu suất cao hơn so với các phương pháp truyền thống Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng chất xúc tác iron (III) sulfate trong quá trình tổng hợp từ 2'-hydroxychalconoid mang lại hiệu suất tốt, và phương pháp này đã được thử nghiệm trên nhiều loại 2'-hydroxychalconoid khác nhau, khẳng định tính hiệu quả và bền vững của nó.

Hình 1.7: Cấu trúc cơ bản của flavanone

Ứng dụng của flavonol và flavanone

Flavonol là hợp chất tự nhiên nổi bật với nhiều lợi ích sức khỏe, đặc biệt trong việc phòng ngừa và điều trị các bệnh mãn tính như bệnh tim mạch, tiểu đường, béo phì, rối loạn thoái hóa thần kinh và ung thư Nghiên cứu cho thấy flavonol có khả năng tương tác với các hợp chất sinh học khác như resveratrol và curcumin, từ đó tăng cường hiệu quả điều trị Với vai trò là nguồn chất chống oxy hóa, chống viêm và chống ung thư, flavonol hứa hẹn mở ra nhiều cơ hội cho các chiến lược điều trị mới trong y học.

Flavanone, một loại flavonoid chủ yếu có trong trái cây họ cam quýt, đã được chứng minh có nhiều hoạt tính như chống viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn và chống ung thư Chúng có vai trò tiềm năng trong việc bảo vệ sức khỏe và kiểm soát các bệnh lý liên quan.

Nhiều bệnh mãn tính, bao gồm Alzheimer, bệnh tim mạch và tiểu đường, đang gia tăng trong xã hội hiện đại Các dẫn xuất flavanone như naringenin và hesperetin đã chứng minh hiệu quả trong việc điều trị một số bệnh lý như viêm nhiễm, bệnh tim mạch, tiểu đường và ung thư.

Lý do chọn đề tài

Flavonol và flavanone là những hợp chất flavonoid quan trọng, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe như khả năng chống oxy hóa, chống viêm, chống ung thư và bảo vệ tim mạch Do đó, nghiên cứu tổng hợp flavonol và flavanone là cần thiết để phát hiện các hợp chất mới có hoạt tính sinh học.

Việc phân lập flavonol và flavanone từ nguồn tự nhiên gặp nhiều khó khăn, do đó, nghiên cứu tổng hợp các hợp chất này từ 2'-hydroxychalconoid đang thu hút sự quan tâm lớn Mục tiêu là phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học quan trọng cho tương lai.

THỰC NGHIỆM - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hóa chất - Dụng cụ và thiết bị

Trong khóa luận này, các hóa chất được sử dụng trực tiếp mà không trải qua quá trình tinh chế nào khác Thông tin chi tiết về các hóa chất này được trình bày trong bảng 2.1.

Bảng 2.1: Thông tin các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

STT Tên hóa chất Xuất xứ Hàm lượng

10 TLC sử dụng bản nhôm silica gel 60

11 Iron (III) chloride hexahydrate Xilong ≥99%

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị

2.1.2.1 Dụng cụ và trang thiết bị dùng trong tổng hợp

- Bộ dụng cụ thủy tinh: bình cầu 2 cổ, bình cầu đáy tròn (50 mL), beaker, đĩa petri, erlene, micro pippet, pippet, phễu chiết, nhiệt kế

- Máy cô quay chân không

- Máy khuấy từ gia nhiệt

- Cân phân tích, cân kỹ thuật

2.1.2.2 Dụng cụ và trang thiết bị dùng trong tinh sạch và kiểm nghiệm

- Ống Thiele đo nhiệt độ nóng chảy

- Cốc giải ly, ống vi quản

Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) của Burker và máy đo phổ khối lượng phân tử (MS) của Agilent Technologies được sử dụng tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.

Đối tượng nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, các dẫn xuất flavonol và flavanone được tổng hợp từ các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid thông qua phản ứng đóng vòng Phản ứng được thực hiện bằng cách khuấy ở nhiệt độ phòng với sự có mặt của chất xúc tác H2O2/NaOH hoặc đun hồi lưu với FeCl3.6H2O trong môi trường methanol/ethanol.

Phương pháp nghiên cứu

Các dẫn xuất flavonol và flavanone được tổng hợp qua 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1 của quá trình tổng hợp các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid bắt đầu bằng phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base Trong nghiên cứu này, 2'-hydroxychalconoid được tổng hợp bằng cách khuấy liên tục hỗn hợp 2'-hydroxyacetophenone và dẫn xuất benzaldehyde trong ethanol ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, sử dụng dung dịch KOH 20% làm xúc tác.

- Giai đoạn 2: lấy 50-100 mg các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid đem đi thực hiện phản ứng tổng hợp flavonol và flavanone

Quá trình tổng hợp flavonol thông qua phản ứng đóng vòng 2'-hydroxychalconoid diễn ra theo cơ chế AFO Phản ứng này được thực hiện bằng cách khuấy ở nhiệt độ phòng trong khoảng 2-3 giờ, trong điều kiện có sự xúc tác của H2O2/NaOH, dẫn đến sự oxy hóa 2'-hydroxychalconoid và hình thành flavonol.

+ Tổng hợp flavanone: thực hiện phản ứng đóng vòng chalconoid trong điều kiện đun hồi lưu dưới sự có mặt của FeCl3.6H2O/methanol hoặc ethanol

2.3.1.1 Tổng hợp hợp chất 2-(4-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one (NS01)

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và phương trình phản ứng của hợp chất 4-fluoro-2'- hydroxychalcone được trình bày trong Bảng 2.2 và Hình 2.1

Bảng 2.2: Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng tổng hợp 4-fluoro-2'-hydroxychalcone

Dung dịch KOH 56,10 - - - 3,10 Nồng độ 20%

Hình 2.1: Phương trình phản ứng 4-fluoro-2'-hydroxychalcone Quy trình tổng hợp:

- Dùng micro pipet rút 0,45 mL 2'-hydroxyacetophenone, 0,40 mL 4- fluorobenzaldehyde, 6 mL ethanol và 3,1 mL dung dịch KOH (20%) cho vào bình cầu

50 mL Thêm cá từ vào và khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong 24 h, sau khi kết thúc phản ứng đem đi acid hóa bằng HCl 6N

Cho 20 mL nước và toàn bộ hỗn hợp sau khi phản ứng vào phễu, chiết 3 lần với dichloromethane, mỗi lần 20 mL, sau khi lắc đều thì các sản phẩm hữu cơ hòa tan trong dung môi CH2Cl2 tách ra khỏi pha nước, còn các base/acid dư sẽ hòa tan trong pha nước Thu pha dưới vì CH2Cl2 nặng hơn nước nên pha hữu cơ ở phía dưới Sử dụng muối Na2SO4 khan để loại bỏ lượng nước còn lại trong pha hữu cơ sau quá trình chiết, sau đó lọc bằng giấy lọc để thu pha hữu cơ

The TLC analysis was conducted using a solvent system of n-hexane and EtOAc in a 90:10 ratio, with comparison spots including 2'-hydroxyacetophenone, 4-fluorobenzaldehyde, and 4-fluoro-2'-hydroxychalcone The visualization of the spots was achieved using UV light at wavelengths of 254 nm and 365 nm, as illustrated in Figure 2.2.

Hình 2.2: Kết quả TLC sau chiết của phản ứng tổng hợp 4-fluoro-2'-hydroxychalcone

H2O: pha nước sau khi chiết

M: mẫu thô sau khi phản ứng

2OH + 4F: 4-fluoro-2'-hydroxychalcone (mẫu so sánh)

- Cô quay đuổi dung môi hữu cơ bằng máy cô quay chân không ở nhiệt độ 40 ℃, thu hỗn hợp sản phẩm thô

Quy trình tổng hợp NS01:

- Cân 100 mg 4-fluoro-2'-hydroxychalcone và dùng pipet rút 1,24 mL ethanol, 1,24

Trong quá trình thí nghiệm, 13 mL dung dịch NaOH (20%) và 0,25 mL dung dịch H2O2 (30%) được cho vào bình cầu 50 mL, sau đó thêm cá từ và khuấy ở nhiệt độ phòng trong 3 giờ Hỗn hợp phản ứng sau đó được acid hóa bằng axit acetic, và chất rắn thu được được lọc bằng giấy lọc, rửa lại bằng nước để loại bỏ axit acetic dư Cuối cùng, toàn bộ chất rắn dính trên giấy lọc được sấy khô, cho ra sản phẩm có màu trắng hơi ngả vàng.

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và phương trình phản ứng của hợp chất NS01 được trình bày trong Bảng 2.3 và Hình 2.3

Bảng 2.3: Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng trong quy trình tổng hợp NS01

Chất rắn màu vàng mp = 117 –

NaOH (20%) 39,99 - - 3 ml/mmol 1,24 Dung dịch, 20%

Hình 2.3: Phương trình phản ứng tổng hợp NS01

- Hiện tượng phản ứng: ban đầu hỗn hợp dung dịch có màu vàng sau khi khuấy một thời gian thì xuất hiện kết tinh

- Kiểm tra dịch lọc và chất rắn thu được sau phản ứng bằng TLC (Hình 2.4):

+ Hệ dung môi giải ly: n-hexane - EtOAc (90:10)

+ Vết so sánh: dung dịch 4-fluoro-2'-hydroxychalcone

+ Phương pháp phát hiện: soi vết bằng đèn UV ở bước sóng 254 và 365 nm

M2: chất rắn sau khi lọc và tinh sạch

Hình 2.4: Kết quả TLC sau khi kết thúc phản ứng tổng hợp NS01

2.3.1.2 Tổng hợp hợp chất 2-(3,4-difluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và phương trình phản ứng của hợp chất 3,4-difluoro- 2'-hydroxychalcone được trình bày trong Bảng 2.4 và Hình 2.5

Bảng 2.4: Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng tổng hợp 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone

Dung dich KOH 56,10 - - - 3,10 Nồng độ 20%

Hình 2.5: Phương trình phản ứng tổng hợp 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone

Sử dụng micro pipet, rút 0,45 mL 2'-hydroxyacetophenone, 0,41 mL 3,4-difluorobenzaldehyde, 6 mL ethanol và 3,1 mL dung dịch KOH (20%) cho vào bình cầu 50 mL Thêm cá từ vào và khuấy đều hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ Sau khi kết thúc phản ứng, tiến hành acid hóa bằng HCl 6N.

Cho 20 mL nước và toàn bộ hỗn hợp sau khi phản ứng vào phễu, chiết 3 lần với dichloromethane, mỗi lần 20 mL, sau khi lắc đều thì các sản phẩm hữu cơ hòa tan trong dung môi CH2Cl2 tách ra khỏi pha nước Thu pha dưới vì CH2Cl2 nặng hơn nước nên pha hữu cơ ở phía dưới Sử dụng muối Na2SO4 khan để loại bỏ lượng nước còn lại trong pha hữu cơ sau quá trình chiết, sau đó lọc bằng giấy lọc để thu pha hữu cơ

The TLC (Thin Layer Chromatography) analysis was conducted using a solvent system of n-hexane and EtOAc in a 90:10 ratio The reference spots included 2'-hydroxyacetophenone, 3,4-difluorobenzaldehyde, and 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone, with a pre-prepared comparison sample available UV light was utilized at wavelengths of 254 nm and 365 nm to visualize the substance spots, as illustrated in Figure 2.6.

Hình 2.6: Kết quả TLC sau chiết của phản ứng tổng hợp 3,4-difluoro-2'- hydroxychalcone

M: mẫu thô sau khi phản ứng

2'OHAc + 3,4 FBd: 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone (mẫu so sánh)

- Cô quay đuổi dung môi hữu cơ bằng máy cô quay chân không ở nhiệt độ 40 °C, thu

16 hỗn hợp sản phẩm thô

Quy trình tổng hợp NS02:

Cân 80 mg 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone và dùng pipet rút 0,92 mL ethanol, 0,92 mL dung dịch NaOH (20%), và 0,19 mL dung dịch H2O2 (30%) cho vào bình cầu 50 mL Thêm cá từ vào hỗn hợp và khuấy ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ Sau đó, acid hóa hỗn hợp bằng acetic acid, lọc chất rắn tách ra bằng giấy lọc và rửa bằng nước để loại bỏ acetic acid dư Cuối cùng, sấy khô toàn bộ phần chất rắn dính trên giấy lọc, sản phẩm thu được có màu trắng hơi ngả vàng, dự đoán là sản phẩm mong muốn.

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và phương trình phản ứng của hợp chất NS02 được trình bày trong Bảng 2.5 và Hình 2.7

Bảng 2.5: Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng trong quy trình tổng hợp NS02

3,4-Difluoro-2'- hydroxychalconoid 242,07 80 0,31 1,0 - Chất rắn màu vàng mp = 135 - 137℃

NaOH (20%) 39,99 - - 3 ml/mmol 0,92 Dung dịch, 20%

Hình 2.7: Phương trình phản ứng tổng hợp hợp chất NS02

- Hiện tượng phản ứng: ban đầu hỗn hợp dung dịch có màu vàng sau khi khuấy một thời gian thì xuất hiện kết tinh

- Kiểm tra dịch lọc và chất rắn thu được sau phản ứng bằng TLC (Hình 2.8):

+ Hệ dung môi triển khai: n-hexane - EtOAc (90:10)

+ Vết so sánh: dung dịch 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone

+ Phương pháp phát hiện: soi UV ở bước sóng 254 nm và 365 nm

Hình 2.8: Kết quả TLC sau khi kết thúc phản ứng tổng hợp hợp chất NS02

+ M: chất rắn sau khi lọc và tinh sạch

2.3.1.3 Tổng hợp hợp chất 2-(4-fluorophenyl)chroman-4-one (NS03)

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và phương trình phản ứng của hợp chất NS03 được trình bày trong Bảng 2.6 và Hình 2.9

Bảng 2.6: Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng trong quy trình tổng hợp hợp chất NS03

4-Fluoro-2'- hydroxychalcone 242,07 50 0,21 1,0 - Chất rắn màu vàng mp = 117 – 118 ℃

Hình 2.9: Phương trình phản ứng tổng hợp hợp chất NS03 Quy trình tổng hợp:

Cân 50 mg 4-fluoro-2'-hydroxychalcone và 139,68 mg FeCl3.6H2O, sau đó sử dụng pipet để rút 3,1 mL methanol cho vào bình cầu 2 cổ 50 mL Tiếp theo, thêm cá từ vào bình và lắp bình phản ứng vào hệ thống sinh hàn Khuấy đều và đun hồi lưu ở nhiệt độ 75 ℃ trong 14 giờ.

Để tiến hành chiết, cho 30 mL nước và toàn bộ hỗn hợp đã phản ứng vào phễu Chiết 3 lần với dichloromethane, mỗi lần 20 mL, sau khi lắc đều, pha hữu cơ sẽ nằm ở phía dưới do CH2Cl2 nặng hơn nước Sử dụng muối Na2SO4 khan để loại bỏ lượng nước còn lại trong pha hữu cơ sau chiết, sau đó lọc bằng giấy lọc để thu được pha hữu cơ.

- Kiểm tra dịch lọc và chất rắn thu được sau phản ứng bằng TLC (Hình 2.10):

+ Hệ dung môi triển khai: n-hexane - EtOAc (90:10)

+ Vết so sánh: dung dịch 4-fluoro-2'-hydroxychalcone

+ Phương pháp phát hiện: soi UV ở bước sóng 254 nm và 365 nm

Hình 2.10: Kết quả TLC sau khi kết thúc phản ứng tổng hợp hợp chất NS03

+ Flavonol: mẫu thô sau khi phản ứng

- Cô quay đuổi dung môi hữu cơ bằng máy cô quay chân không ở nhiệt độ 40 ℃, thu hỗn hợp sản phẩm thô

2.3.1.4 Tổng hợp hợp chất 2-(3,4-difluorophenyl)chroman-4-one (NS04)

Cân 40 mg 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone và 104,014 mg FeCl3.6H2O, sau đó dùng pipet rút 2,307 mL methanol cho vào bình cầu 2 cổ 50 mL Tiếp theo, thêm cá từ vào và lắp bình phản ứng vào hệ thống sinh hàn, khuấy và đun hồi lưu ở nhiệt độ 75 ℃ trong 29 giờ Sau khi phản ứng, hỗn hợp dung dịch thu được sẽ có màu nâu vàng.

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và phương trình phản ứng của hợp chất NS04 được

19 trình bày trong Bảng 2.7 và Hình 2.11

Bảng 2.7: Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng trong quy trình tổng hợp hợp chất NS04

3,4-Difluoro-2'- hydroxychalcone 242,07 40 0,154 1,0 - Chất rắn màu vàng mp = 135 – 137 ℃

Cho 30 mL nước và toàn bộ hỗn hợp sau khi phản ứng vào phễu, chiết 3 lần với dichloromethane mỗi lần 20 mL, sau khi lắc đều hỗn hợp, để yên để hỗn hợp tách pha, thu pha dưới vì CH2Cl2 nặng hơn nước nên pha hữu cơ ở phía dưới Sử dụng muối

Na2SO4 khan để loại bỏ lượng nước còn lại trong pha hữu cơ Sau đó lọc bằng giấy lọc để thu pha hữu cơ

Hình 2.11: Phương trình phản ứng tổng hợp hợp chất NS04

- Kiểm tra dịch lọc và chất rắn thu được sau phản ứng bằng TLC (Hình 2.12):

+ Hệ dung môi triển khai: n-hexane - EtOAc (90:10)

+ Vết so sánh: dung dịch 3,4-difluoro-2'-hydroxychalcone

+ Phương pháp phát hiện: soi UV ở bước sóng 254 nm và 365 nm

Hình 2.12: Kết quả TLC sau khi kết thúc phản ứng tổng hợp hợp chất NS04

+ M: mẫu thô sau khi phản ứng

- Cô quay đuổi dung môi hữu cơ bằng máy cô quay chân không ở nhiệt độ 40 °C, thu hỗn hợp sản phẩm thô

2.3.1.5 Tổng hợp hợp chất 2-(3-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one (NS05)

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và phương trình phản ứng của hợp chất 3-fluoro-2'- hydroxychalcone được trình bày trong Bảng 2.8 và Hình 2.13

Quy trình tổng hợp 3-fluoro-2'-hydroxychalcone:

Sử dụng pipet để rút 0,45 mL 2'-hydroxyacetophenone, 0,39 mL 3-fluorobenzaldehyde, 6 mL ethanol và 3,1 mL dung dịch KOH (20%), cho tất cả vào bình cầu 50 mL, thêm cá từ vào và khuấy đều hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ Sau khi phản ứng kết thúc, tiến hành acid hóa bằng HCl 6N.

Bảng 2.8: Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng tổng hợp 3-fluoro-2'-hydroxychalcone

Dung dịch KOH 56,10 - - - 3,10 Nồng độ 20%

Hình 2.13: Phương trình phản ứng 3-fluoro-2'-hydroxychalcone

Cho 20 mL nước và toàn bộ hỗn hợp sau khi phản ứng vào phễu, chiết 3 lần với dichloromethane, mỗi lần 20 mL, sau khi lắc đều, thu pha dưới vì CH2Cl2 nặng hơn

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Cơ chế tổng hợp các dẫn xuất flavonol và flavanone

3.2.1 Cơ chế tổng hợp flavonol (NS01, NS02, NS05)

Quá trình tổng hợp các hợp chất NS01, NS02, NS05 diễn ra qua hai giai đoạn: đầu tiên, các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt Sau đó, các dẫn xuất này trải qua quá trình oxy hóa với sự có mặt của H2O2/NaOH để hình thành flavonol.

Bảng 3.6: Dữ liệu phổ NMR và tương quan HSQC của hợp chất NS06

Vị trí δH (ppm), J (Hz) δC (ppm), J (Hz) HSQC

Quá trình oxy hóa các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid với sự có mặt của H2O2/NaOH để tạo thành flavonol được giải thích theo phương pháp Algar-Flynn-Oyamada (AFO):

Trong môi trường kiềm, nhóm hydroxyl ở vị trí 2' của 2'-hydroxychalconoid chuyển thành phenolate Gốc phenolate sẽ tấn công vào vị trí Cβ, tạo ra hợp chất trung gian Hợp chất trung gian này sẽ hình thành dạng enolate, sau đó lấy nhóm -OH từ hydrogen peroxide để tạo thành dihydroflavonol.

51 oxy hóa dihydroflavonol thành flavonol

Hình 3.19: Cơ chế đề xuất tổng hợp flavonol

3.2.2 Cơ chế tổng hợp flavanone (NS03, NS04, NS06)

Quá trình tổng hợp các hợp chất NS03, NS04, NS06 diễn ra thông qua phản ứng đồng phân hóa 2'-hydroxychalconoid trong FeCl3.6H2O, dẫn đến sự hình thành flavanone Đầu tiên, FeCl3.6H2O tạo phức với 2'-hydroxychalconoid, trong đó FeCl3 đóng vai trò là acid Lewis, nhận electron từ oxy của nhóm carbonyl, nhằm phân cực hóa vị trí.

Cβ đóng vai trò quan trọng trong quá trình đồng phân hóa, khi cặp electron trên oxy tại vị trí 2' tấn công vào Cβ để hình thành vòng Cuối cùng, FeCl3 sẽ tách ra, dẫn đến sự hình thành flavanone.

Hình 3.20: Cơ chế đề xuất tổng hợp flavanone

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Nghiên cứu này trình bày quá trình oxy hóa các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid bằng xúc tác H2O2/NaOH, thực hiện ở nhiệt độ phòng trong 2-3 giờ để tạo ra flavonol Đồng thời, phản ứng đồng phân hóa các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid trong FeCl3.6H2O cũng được thực hiện để tạo ra flavanone Kết quả cho thấy đã tổng hợp thành công 3 dẫn xuất flavonol và 3 dẫn xuất flavanone có nhóm thế -F ở vòng B, được xác định thông qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và khối phổ (MS).

Công thức hóa học của 3 dẫn xuất flavonol và 3 dẫn xuất flavanone được trình bày trong (Hình 4.1)

Phản ứng oxy hóa bằng H2O2 có khả năng chuyển hóa hiệu quả các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid thành flavonol, mở ra cơ hội cho việc tổng hợp nhiều dẫn xuất flavonol mới với hoạt tính tiềm năng.

Kết quả nghiên cứu mở ra khả năng phát triển phương pháp tổng hợp mới cho flavonol và flavanone từ các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ cơ chế và tối ưu hóa điều kiện phản ứng nhằm nâng cao hiệu suất và độ chọn lọc Quá trình tổng hợp flavanone hiện tại gặp nhiều hạn chế như thời gian dài và hiệu suất thấp Do đó, cần tìm kiếm phương pháp tổng hợp mới, có thể nghiên cứu việc sử dụng công nghệ microwave để cải thiện quy trình này.

Tổng hợp các dẫn xuất flavonol và flavanone mới đã tạo ra một lượng lớn hợp chất, mở ra cơ hội thử nghiệm hoạt tính để xác định các hợp chất có tiềm năng ứng dụng trong ngành dược phẩm.

53 Hình 4.1: Cấu trúc hóa học của các hợp chất tổng hợp thành công trong khóa luận