tổng hợp các dẫn xuất flavanone và flavonol từ các dẫn xuất 2 hydroxychalconoid

Các hợp chất này đóng một vai trò quan trọng trong việc chống lại virus, dị ứng, các gốc tự do, kháng vi khuẩn, kháng ung thư,… Trong khóa luận, các dẫn xuất flavonol được tổng hợp từ ph

TỔNG QUAN

Khái quát

Flavonoid là nhóm các hợp chất polyphenol được tìm thấy trong hầu hết các loại trái cây rau củ, ngũ cốc và hoa quả, Các flavonoid đa phần thường có màu vàng, một số có màu đỏ, xanh, tím hoặc không màu Khung sườn cơ bản của các hợp chất này gồm

15 carbon, có khung chung là C6-C3-C6 gồm 2 vòng thơm liên kết với nhau thông qua

03 carbon (Hình 1.1) [7] Flavonoid được chia thành các nhóm khác nhau dựa vào các nhóm chức được gắn vào vòng C Các nhóm này gồm: flavone, flavonol, flavanone, chalcone, [8]

Hình 1.1 Cấu trúc cơ bản của các hợp chất: (a) flavonoid; (b) chalcone; (c) flavonol;

Chalcone là flavonoid mạch hở với cấu trúc đặc trưng không có vòng C, hai vòng thơm được liên kết với nhau thông qua nhóm α,β-carbonyl không bão hòa (Hình 1.1) Xét về lập thể chalcone tồn tại cả hai dạng đồng phân trans (E) và cis (Z) Tuy nhiên, đồng phân

Z không ổn định do hiệu ứng không gian của vòng A và nhóm carbonyl gây ra Chalcone được tìm thấy nhiều trong tự nhiên và xuất hiện một lượng đáng kể trong cà chua, dâu

4 tây, lê và một số sản phẩm lúa mì [8] Hợp chất này còn là tiền chất cho quá trình tổng hợp các hợp chất thuộc flavonoid như flavonol, flavanone, flavone và aurone

Flavonol chứa nhóm ketone ở vị trí số 4, một liên kết đôi ở vị trí 2 và 3 và tại vị trí carbon 3 của vòng C còn mang 1 nhóm hydroxyl Flavonol có nhiều trong trái cây và rau quả như: hành tây, rau diếp cá, nho và cà chua,

Cũng giống như flavonol, flavanone cũng có mang một nhóm ketone >C=O tại vị trí số

4 Tuy nhiên, tại vị trí C2 và C3 của flavanone không chứa liên kết đôi và nhóm hydroxyl tại vị trí số 3 như flavonol (Hình 1.1) Flavanone và chalcone là đồng phân của nhau, flavanone có thể được tạo thành bởi phản ứng đồng phân hóa chalcone

Các hợp chất flavonoid có thể ngăn ngừa bệnh ung thư, bệnh tim mạch vành [9], chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn, kháng virus [1], chống lại các gốc tự do,

Phương pháp tổng hợp chalcone

Cho đến nay, một số phương pháp tổng hợp chalcone đã được báo cáo Nhìn chung, quá trình tổng hợp chalcone được thực hiện thông qua các phản ứng ngưng tụ với xúc tác acid hoặc base:

- Phương pháp nghiền: trong phương pháp này chalcone được tổng hợp bằng cách nghiền hỗn hợp gồm methyl ketone, aldehyde và sodium hydroxide Hỗn hợp sau đó được loại bỏ sodium hydroxide và kết tinh chalcone trong dung môi thích hợp [10]

- Phương pháp chiếu xạ siêu âm: chalcone tổng hợp dưới sự chiếu xạ siêu âm sử dụng các xúc tác dị thể như K2CO3 [11], acid-montmorillonites [12],

- Các phản ứng Coupling C-C: phản ứng ghép cặp Heck, đồng phân hóa Sonogashira, Suzuki–Miyaura, [13]

- Phản ứng Wittig: chalcone được tổng hợp thông qua việc đun hồi lưu triphenyl benzoyl methylene phosphorane và benzaldehyde trong tetrahydrofuran hơn 30 giờ hoặc trong trong benzen 3 ngày [14], có thể rút ngắn thời gian bằng cách thực hiện phản ứng dưới sự chiếu xạ của vi sóng [15],

- Phản ứng acyl hóa Friedel-Crafts được thực hiện thông qua acyl hóa ether thơm và cinnamoyl chloride trong sự có mặt của xúc tác acid Lewis như AlCl3 [16]

Tuy nhiên, phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tổng hợp chalcone Tuy thời gian phản ứng chậm và sinh ra sản phẩm phụ nhưng quá trình phản ứng diễn ra đơn giản và hiệu suất cao

1.2.1 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác acid/base có dung môi

Với phương pháp này, phản ứng ghép cặp C-C giữa các acetophenone và benzaldehyde được diễn ra với sự hiện diện của xúc tác acid hoặc base trong dung môi phân cực ở 50-

100 °C [17] Các base được sử dụng cho quá trình ngưng tụ này là NaOH [18, 19], KOH [20-22] và NaH [22], với nồng độ từ 10-60%

Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base trong điều kiện có dung môi được diễn ra gồm hai giai đoạn được biểu diễn theo cơ chế Hình 1.2

- Giai đoạn đầu tiên diễn ra phản ứng cộng aldol gồm 02 bước Bước đầu tiên, proton

H của acetophenone sẽ được tách loại bởi các base mạnh và hình thành carbanion (còn được gọi là enolate), enolate lúc này đóng vai trò như là một nucleophile Bước tiếp theo diễn ra phản ứng cộng ái nhân với sự tấn công của enolate mới hình thành lên C của các dẫn xuất benzaldehyde hình thành nên hợp chất trung gian -hydroxy ketone

- Giai đoạn thứ hai là tách loại nước: trong điều kiện base hợp chất -hydroxy ketone bị tấn công bởi nhóm hydroxyl sau đó tách loại một phân tử nước theo cơ chế E1cb để hình thành nên sản phẩm

Các nhóm thế trên vòng thơm cũng sẽ gây ảnh hưởng đến thời gian và hiệu suất phản ứng Các nhóm thế khác nhau sẽ làm giảm hoặc tăng mật độ điện tử của nhóm carbonyl từ đó làm ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp

Trong tự nhiên, các chalcone có hoạt tính thường mang nhóm hydroxyl điều này gây khó khăn trong quá trình tổng hợp với xúc tác base Trong môi trường base, các dẫn xuất của acetophenone mang nhóm -OH sẽ chuyển về dạng phenolate hình thành nên một nucleophile thứ hai cạnh tranh với carbanion ở C Vì thế, tổng hợp chalcone từ các dẫn xuất mang nhiều nhóm hydroxyl cần bảo vệ nhóm chức này tránh khỏi tác động của base Tuy nhiên, phương pháp này khá phức tạp và có thể giảm hiệu suất phản ứng Để khắc phục vấn đề này có thể thực hiện phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác

6 acid như HCl, BF3, B2O3, p-toluenesulfonic acid [23] Tuy nhiên, việc thực hiện phản ứng ngưng tụ với xúc tác acid thường thu được sản phẩm với hiệu suất thấp [23]

Hình 1.2 Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base

Trong hóa học hữu cơ, việc tìm kiếm các quy trình và điều kiện phản ứng để tổng hợp sản phẩm với chi phí tiết kiệm luôn các nhà khoa học quan tâm Trong đó, chất xúc tác được xem như là có vai trò then chốt trong quá trình nghiên cứu này Một trong số những loại được quan tâm gần đây là xúc tác đất sét bởi đặc tính tuyệt vời Chúng có thể có sẵn trong tự nhiên, chi phí thấp, là vật liệu thân thiện với môi trường, không độc và có thể tái chế Chính vì thế, xúc tác đất sét hoặc đất sét biến tính có thể dùng thay thế cho các xúc tác acid/base trong phản ứng ngưng tụ để cải thiện các khó khăn từng gặp

1.2.2 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét phi dung môi

Tổng hợp chalcone dựa trên phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét có sự hỗ trợ của vi sóng đang được quan tâm do hiệu quả mà nó mang lại Phương pháp này có nhiều lợi ích về cả kinh tế và môi trường như: chi phí thấp, có thể dễ dàng loại bỏ và tái chế chất xúc tác, giảm thiểu thời gian phản ứng, ít độc hại [24] Các xúc tác acid montmorillonite KSF [12, 25], montmorillonite K10, Bentonite Bieliaca [26], là

7 những loại phổ biến nhất Chúng đóng vai trò như là một xúc tác acid Lewis với diện tích bề mặt lớn, tính acid bề mặt, khả năng ổn định nhiệt, Chính vì thế mà chúng được lựa chọn như một xúc tác dị thể cho phản ứng

Hình 1.3 Cơ chế đề nghị của phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét

Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét có sự hỗ trợ của vi sóng (Hình 1.3) được mô tả như sau: Các 2'-hydroxyacetophenone sẽ chuyển về dạng enol Xúc tác đất sét montmorillonite K10 đóng vai trò như là một acid Lewis do có sự hiện diện của ion kim loại trên bề mặt sẽ hình thành liên kết cho nhận với oxy của nhóm carbonyl trong hợp chất benzaldehyde Các liên kết này góp phần làm cho nhóm carbonyl tăng tính ái điện tử Khi đó, các 2'-hydroxyacetophenone tồn tại dưới dạng enol sẽ đóng vai trò như một tác nhân ái nhân và sẽ dễ dàng tấn công vào carbon của nhóm carbonyl và hình thành nên liên kết C-C Sản phẩm trung gian được hình thành do phản

8 ứng cộng aldol và sau đó tách loại nước để hình thành nên cầu nối α,β-carbonyl bất bão hòa.

Phương pháp tổng hợp flavonol

Flavonol hay còn gọi là 3-hydroxyflavone được biết đến là một trong những hợp chất có hoạt tính sinh học như kháng virus, Tuy nhiên, trong tự nhiên chúng có nồng độ thấp và rất khó phân lập Chính vì thế mà việc tổng hợp các flavonol nhằm tăng tính đa dạng về mặt cấu trúc luôn là vấn đề hấp dẫn với các nhà nghiên cứu Một số phương pháp thường được sử dụng để tổng hợp flavonol như: phản ứng AFO; phương pháp Kostanecki; phương pháp Auwers

- Phương pháp Auwers thực hiện phản ứng brom hóa aurone để tạo nên sản phẩm cộng 1,2-dibromo Các hợp chất này trong môi trường kiềm sẽ bị tấn công bởi các nhóm hydroxyl rồi sau đó tách loại hydrohalogen để hình thành nên sản phẩm là flavonol [27] (Hình 1.4)

Hình 1.4 Phương pháp tổng hợp flavonol theo Auwers

- Phương pháp Kostanecki đầu tiên liên quan đến sự ngưng tụ của benzaldehyde và 2'- hydroxyacetophenone với sự có mặt của sodium hydroxide tạo thành chalcone, sau đó được xử lý bằng acid để tạo thành flavanone Phản ứng tiếp tục với việc bổ sung isoamyl nitrite và thủy phân để tạo thành flavonol [27] (Hình 1.5)

Hình 1.5 Phương pháp tổng hợp flavonol theo Kostanecki

Tuy nhiên phản ứng Algar Flynn Oyamada (AFO) thường được sử dụng nhiều hơn do sự đơn giản và tiện lợi Phản ứng thực hiện quá trình oxi hóa 2'-hydroxychalcone với hydrogen peroxide trong môi trường kiềm (Hình 1.6)

Hình 1.6 Phương pháp tổng hợp flavonol dựa trên phản ứng Algar Flynn Oyamada Để giải thích cơ chế của phản ứng AFO thì hai giả thuyết đã được đề ra:

Giả thuyết đầu tiên được đưa ra là 2'-hydroxychalcone bị tấn công bởi hydrogen peroxide và hình thành chất trung gian chalcone epoxide Trong môi trường kiềm, ion phenolate tấn công vào vị trí  hoặc  của vòng epoxide để hình thành aurone hoặc 3- hydroxyflavanone tương ứng Cuối cùng, 3-hydroxyflavanone sẽ bị oxi hóa bởi hydrogen peroxide và hình thành nên sản phẩm flavonol [5, 28] (Hình 1.7) Tuy nhiên, Dean and Podi Muang [29] đã đề xuất rằng epoxide không phải là chất trung gian trong quá trình hình thành nên flavonol Do trong điều kiện kiềm mạnh việc chuyển đổi 2'- hydroxychalcone thành phenolate sẽ tạo lực đẩy tĩnh điện giữa 2 anion phenolate và ion hydroperoxide HO-O - , và điều này ngăn cản sự hình thành epoxide Các tác giả đã đưa ra giả thuyết thứ hai và giải thích rằng:

2'-Hydroxychalcone trong môi trường base mạnh sẽ tách loại proton tạo nên ion phenolate và sau đó tấn công vào carbon β hình thành nên hợp chất trung gian Dạng enolate của chất trung gian sẽ lấy nhóm OH từ hydrogen peroxide để hình flavanone Tiếp theo thực hiện quá trình oxi hóa để tạo ra sản phẩm flavonol [28] (Hình 1.8)

Tuy nhiên, các tác giả cũng đồng ý với cơ chế có hình thành epoxide trung gian đối với trường hợp các chalcone có nhóm thế tại vị trí 6' trên vòng A [29] Sự hiện diện của nhóm thế tại vị trí 6 sẽ làm cho nhóm carbonyl không đồng phẳng với vòng phenolate do cản trở lập thể, điều này dẫn đến sự tấn công của hydrogen peroxide để hình thành vòng epoxide không đồng phẳng với vòng phenolate Tiếp theo, ion phenolate sẽ tấn công vào vị trí  của vòng epoxide để hình thành sản phẩm aurone

Hình 1.7 Cơ chế phản ứng AFO thông qua hợp chất trung gian chalcone epoxide

Hình 1.8 Cơ chế tổng hợp flavonol

Phương pháp tổng hợp flavanone

Phương pháp đơn giản để tổng hợp flavanone là thực hiện phản ứng đồng phân hóa bằng cách sử dụng acid, base, silica gel, ánh sáng, nhiệt độ, Phản ứng với xúc tác acid được thực hiện bằng cách đun hoàn lưu chalcone trong acetic acid, methane sulphonic acid

[30], H2SO4 hoặc H3PO4 trong dung môi thích hợp Base thường được sử dụng cho phản ứng này là NaOH [31] Tuy nhiên, phản ứng trong các điều kiện này thường có hiệu suất thấp, thời gian phản ứng kéo dài, có thể xảy ra phản ứng phân hủy Một phương pháp khác được sử dụng để rút ngắn thời gian phản ứng là chiếu xạ vi sóng chalcone với 30% trifluoroacetic acid/silica gel trong vòng 3 phút [3]

Trong bài nghiên cứu này sử dụng iron (III) chloride hexahydrate làm xúc tác đóng vai trò như là một acid Lewis Phản ứng thực hiện trong điều kiện đun hoàn lưu và dung môi được sử dụng là các dung môi proton như ethanol, methanol Cơ chế phản ứng đồng phân hóa chalcone với xúc tác acid Lewis được mô tả ở Hình 1.9

Hình 1.9 Cơ chế đề nghị của phản ứng tổng hợp flavanone với xúc tác acid Lewis

Phương pháp nghiên cứu

Sắc ký là một phương pháp vật lý dùng để phân tách các hợp chất trong hỗn hợp dựa vào sự phân bố giữa hai pha là pha động và pha tĩnh Hỗn hợp cần tách được nạp vào pha tĩnh, sau đó pha động sẽ di chuyển theo hướng xác định và đi qua pha tĩnh Khi đó

12 các chất sẽ tương tác với pha động và pha tĩnh, tùy theo lực liên kết liên phân tử mà chúng sẽ di chuyển với các tốc độ khác nhau và dẫn tách ra khỏi nhau [32]

Có nhiều loại sắc ký như: sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký lỏng, sắc ký cột (CC), sắc ký khí, sắc ký lỏng hiệu năng cao, Tuy nhiên, trong báo cáo này sẽ sử dụng hai kỹ thuật sắc ký đơn giản là sắc ký lớp mỏng và sắc ký cột a) Sắc ký lớp mỏng TLC

TLC là một kỹ thuật đơn giản, giá thành không cao, thời gian thực hiện ngắn nên chính vì thế mà được sử dụng phổ biến Pha tĩnh thường được sử dụng trong TLC là silica gel mịn và được tráng mỏng lên một miếng nhôm TLC thường được sử dụng cho việc kiểm tra phản ứng, số lượng chất có trong hỗn hợp Để thực hiện phương pháp này cần chuẩn bị một tấm TLC với kích thước thích hợp và được kẻ đánh dấu vạch bắt đầu, kết thúc Hòa tan một lượng nhỏ mẫu trong dung môi thích hợp và nạp mẫu này lên bề mặt pha tĩnh ở vị trí vạch bắt đầu Sau đó, TLC sẽ được đặt vào một cốc kín sau cho mẫu chất ngập trong pha động Dung môi sẽ di chuyển theo hướng xác định và tiến hành triển khai sắc ký Khi dung môi dâng đến vạch kết thúc của TLC thì các chất trong hỗn hợp sẽ được tác ra do lực liên kết liên phân tử giữa các chất và hai pha Lấy TLC ra khỏi cốc và sấy khô Quan sát TLC bằng mắt thường, thuốc thử và dưới ánh sáng tử ngoại

Khi pha tĩnh sử dụng silica thì lúc nào pha tĩnh là một chất phân cực, còn dung môi pha động sẽ được sử dụng dung môi không phân cực Khi đó các chất không phân cực sẽ được pha động kéo lên nhanh nhất và các chất phân cực sẽ di chuyển chậm hơn Các hợp chất sẽ di chuyển tới một khoảng cách xác định so với khoảng cách di chuyển của dung môi, ta lấy tỷ lệ này và chúng được gọi là Rf Cách triển khai một sắc ký lớp mỏng và cách tính Rf được mô tả ở Hình 1.10 b) Sắc ký cột

Sắc ký cột là một kỹ thuật quan trong dùng trong phân tách các hợp chất hữu cơ Khác với TLC, CC có thể dùng để phân tách các hỗn hợp có khối lượng lớn

Giống với TLC, sắc ký cột cũng sử dụng pha tĩnh là silica nhưng được nhồi trực tiếp vào cột thủy tinh Dung môi pha động sẽ di chuyển từ trên xuống theo chiều của cột

13 thủy tinh Bằng các lực liên kết như TLC mà thứ tự các chất sẽ ra khỏi cột khác nhau

Từ đó có thể tách các chất trong hỗn hợp, kiểm tra tiến trình chạy sắc ký và độ tinh sạch của sản phẩm sau khi tách bằng TLC Quá trình CC được trình bày ở hình (Hình 1.11)

Hình 1.10 Phương pháp sắc ký lớp mỏng

Hình 1.11 Phương pháp sắc ký cột

Các yếu tố để quá trình phân tách hiệu quả

• Để quá trình phân tách bằng sắc ký cột được hiệu quả thì nên kiểm tra hệ dung môi giải ly bằng TLC Hệ dung môi tốt là hệ làm cho các chất cần cô lập trên TLC có Rf khoảng 0,25-0,35 Điều này giúp mẫu đủ thời gian cân bằng trong cột và tách ra hiệu quả, nếu R f quá cao thì quá trình giải ly nhanh đồng thời kéo theo những tạp chất không mong muốn

• Lựa chọn kích thước cột sao cho khi nạp silica chiếm từ 1/2-1/3 cột hoặc tỷ lệ đường kính cột và chiều cao silica là 1:8

• Khối lượng silica cần cho sắc ký cột sẽ phụ thuộc vào mức độ các chất tách nhau như thế nào trên TLC

1.5.2 Phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ nóng chảy của một chất là khoảng nhiệt độ mà tại đó chúng chuyển từ pha rắn sang pha lỏng Xác định nhiệt độ nóng chảy là một phương pháp dùng để định tính hoặc xác định và kiểm tra độ tinh khiết của một hợp chất Mỗi hợp chất sẽ có khoảng nhiệt độ nóng chảy nhất định Vì thế có thể kiểm tra độ tinh khiết của hợp chất thông qua nhiệt độ nóng chảy của nó Những hợp chất còn lẫn tạp chất thường có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của chất đó [33] Đối với các chất đã biết thì có thể dựa vào khoảng nhiệt độ nóng chảy để định tính hợp chất mong muốn bằng cách so sánh với các tài liệu tham khảo

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): Phổ proton ( 1 H-NMR) và phổ carbon ( 13 C-NMR) được đo trên máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Bruker Avance III spectrometer 600 MHz và 150 MHz tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,

Khối phổ (MS): Khối phổ được đo trên máy LC-MSD-Trap-SL tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội

Kết quả phổ sau khi thực hiện phép đo được xử lý kết quả bằng phần mềm MestRenova Cấu trúc hóa học các hợp chất được thực hiện bằng Chemdraw

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu

Thông tin các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu này được trình bày trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Danh mục hóa chất được sử dụng trong báo cáo

STT Tên hóa chất Xuất xứ Hàm lượng

13 Iron(III) chloride hexahydrate Xilong Scientific ≥ 99,0%

2.1.2 Thiết bị và dụng cụ

- Bộ cối chày mã não

- Bình triển khai sắc ký lớp mỏng

- Sắc ký lớp mỏng: TLC Silica gel 60 F254

- Sắc ký cột: Silica gel 60 (0,063–0,200 mm)

- Bộ dụng cụ thủy tinh;

- Ống thiele đo nhiệt độ nóng chảy

- Cân phân tích, cân kỹ thuật

- Hệ thống cô quay chân không (Yamato – RE 301A-W)

- Máy khuấy từ gia nhiệt (UC152 – Stuart)

- Hệ thống vi sóng Microwave Reactor Discover 2.0 CEM

- Máy đo cộng hưởng từ hạt nhân (BRUKER) cho phổ 1 H-NMR và 13 C-NMR, máy đo khối phổ APC-MS.

Phương pháp tổng hợp

2.2.1 Tổng hợp các hợp chất chalcone

Các dẫn xuất của 2'-hydroxychalcone được sử dụng với mục đích là tiền chất cho các phản ứng tổng hợp flavonol và flavanone Trong nghiên cứu này, các chalcone được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt trong 2 điều kiện:

- Phản ứng diễn ra trong điều kiện phi dung môi và xúc tác đất sét montmorillonite K10 tại 150 °C trong 2 giờ dưới sự chiếu xạ của vi sóng [24]

- Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp khuấy 24 giờ trong EtOH có mặt potassium hydroxide [22] Phương trình tổng quát của phản ứng tổng hợp 2'- hydroxychalcone bằng phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base được mô tả ở hình Hình 2.1

Hình 2.1 Phản ứng tổng hợp 2'-hydroxychalcone với xúc tác base

2.2.1.1 Tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one

Tỷ lệ các tác chất sử dụng trong quá trình tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3- phenylprop-2-en-1-one (BT03) được trình bày trong Bảng 2.2 và phương trình tổng hợp của phản ứng ngưng tụ được mô tả ở Hình 2.2

Bảng 2.2 Tỷ lệ các tác chất tham gia phản ứng

Hình 2.2 Phương trình phản ứng tổng hợp BT03

Dùng pipet rút lần lượt 0,446 mL 2'-hydroxyacetophenone và 0,393 mL benzaldehyde (3,7 mmol), 6 mL EtOH và 3,1 mL potassium hydroxide vào bình cầu 50 mL Sau đó, hỗn hợp tiếp hành khuấy ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ

Dùng TLC để kiểm tra tiến trình phản ứng, so sánh với dung dịch 2'- hydroxyacetophenone và benzaldehyde với hệ dung môi là 9:1 Nhận thấy vết tác chất benzaldehyde hầu như không trong mẫu phản ứng (Hình 2.3) Sau đó, phản ứng được dập tắt bằng HCl 6N Thực hiện acid hóa đến khi pH của dung dịch đạt từ 6-7 thì ngừng thêm dung dịch HCl Chuyển toàn bộ hỗn hợp phản ứng vào phễu chiết 125 mL Sau đó thêm 10 mL nước cất để tráng bình cầu Tiến hành chiết 3 lần với dung môi là

18 dichloromethane (DCM) mỗi lần 15 mL Lắc đều để đảm bảo toàn bộ sản phẩm đã được chuyển sang pha hữu cơ, tách lấy pha hữu cơ và loại bỏ pha nước Pha hữu cơ lúc này sẽ được làm khan bằng muối sodium sulfate Tiến hành lọc rửa cho đến khi muối và giấy lọc nhạt màu Đuổi dung môi hữu cơ bằng hệ thống cô quay chân không để thu được hỗn hợp sản phẩm thô

Hệ dung môi sử dụng cho quá trình cô lập và tinh sạch BT03 là hệ Hex:EtOAc (95:5)

- M: Mẫu sau khi kết thúc phản ứng

Hình 2.3 TLC của hỗn hợp sau khi kết thúc phản ứng được soi bằng máy UV với bước sóng 254 nm

2.2.1.2 Tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one

Tỷ lệ các tác chất sử dụng trong quá trình tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4- methoxyphenyl)prop-2-en-1-one (MQ01) được trình bày trong Bảng 2.3 và phương trình phản ứng được mô tả ở Hình 2.4

❖ Tiến trình tổng hợp Được thực hiện tương tự tiến tình tổng hợp BT03 được trình bày ở mục 2.2.1.1

TLC của hỗn hợp sản phẩm thô được so sánh cùng 2'-hydroxyacetophenone, 4- methoxybenzaldehyde và sản phẩm MQ01 với hệ dung môi 9:1 Hex:EtOAc, phát hiện vết bằng máy UV với bước sóng 254 nm (Hình 2.5)

Hệ dung môi được lựa chọn cho quá trình cô lập và tinh sạch (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one là hệ Hex:EtOAc (9:1)

Bảng 2.3 Tỷ lệ các tác chất tham gia phản ứng

Hình 2.4 Phương trình phản ứng tổng hợp MQ01

-M: Mẫu sau khi kết thúc phản ứng

- 2OH4OMe:(E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4- methoxyphenyl)prop-2-en-1-one

Hình 2.5 Kết quả TLC sau phản ứng tổng hợp MQ01 2.2.1.3 Tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-en-1-one

Tỷ lệ tác chất sử dụng trong quá trình tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4- hydroxyphenyl)prop-2-en-1-one (HL01) trình bày ở Bảng 2.4 và phương trình tổng hợp được mô tả ở Hình 2.6

Bảng 2.4 Tỷ lệ các tác chất tham gia phản ứng

2'-hydroxyacetophenone 136,15 0,68 5,0 1 0,60 Chất lỏng 4-hydroxybenzaldehyde 122,12 0,61 5,0 1 - Chất rắn Montmorillonite K10 - 1 - 0,2 g/mmol - Chất rắn

Hình 2.6 Phương trình phản ứng tổng hợp HL01

Cho 0,61 g 4-hydroxybenzaldehyde (5 mmol) và 1 g xúc tác đất sét vào cối mã não tiến hành nghiền mịn trong 30 phút Sau đó 0,6 mL 2'-hydroxyacetophenone (5 mmol) được thêm từ từ vào cối và tiếp tục nghiền đến khi hỗn hợp đồng nhất thì chuyển toàn bộ vào vial 10 mL Tiến hành thực hiện phản ứng trong điều kiện chiếu xạ vi sóng ở 150 °C trong vòng 2 h Sau khi kết thúc phản ứng thu được hỗn hợp rắn Nghiền mịn và chuyển toàn bộ hỗn hợp vào erlen 125 mL và cho 20 mL DCM vào lắc đều , ngâm trong vòng

5 phút sau đó gạn lọc lấy dung dịch để loại bỏ phần xúc tác đất sét Tiến hành thực hiện 5×20 mL DCM đến khi phần xúc tác và giấy lọc nhạt màu

Kiểm tra dịch lọc sau khi phản ứng bằng TLC so sánh với dung dịch 2'- hydroxyacetophenone và 4-hydroxybenzaldehyde và HL01 bằng hệ dung môi 8:2 Hex:EtOAc (Hình 2.7) Phương pháp hiện vết được sử dụng bằng máy soi UV dưới ánh sáng có bước sóng 254 nm và 365 nm Cô quay đuổi dung môi hữu cơ bằng hệ thống cô quay chân không ở 45 °C thu được hỗn hợp sản phẩm thô Hệ dung môi được lựa chọn cho quá trình cô lập và tinh sạch HL01 là hệ Hex:EtOAc (8:2)

- M: Mẫu sau khi kết thúc phản ứng

- HL01: (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4- hydroxyphenyl)prop-2-en-1-one

Hình 2.7 Kết quả TLC sau phản ứng tổng hợp HL01

2.2.2 Tổng hợp các hợp chất flavonol

Các dẫn xuất flavonol trong báo cáo này được tổng hợp theo cơ chế phản ứng AFO Tỷ lệ tác chất của phản ứng được tham khảo theo báo cáo của Ragab và cộng sự [34] Phản ứng thực hiện khuấy từ trong điều kiện nhiệt độ phòng và kiểm tra tiến trình phản ứng dựa trên TLC Phương trình phản ứng tổng hợp các flavonol được trình bày ở Hình 2.8

Hình 2.8 Phản ứng tổng hợp flavonol với H 2 O 2 /NaOH 2.2.2.1 Tổng hợp hợp chất 3-hydroxy-2-phenyl-4H-chromen-4-one

Tỷ lệ tác chất sử dụng trong phản ứng tổng hợp 3-hydroxy-2-phenyl-4H-chromen-4-one (GT02) được trình bày ở Bảng 2.5 và phương trình phản ứng được mô tả ở Hình 2.9

Bảng 2.5 Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng tổng hợp GT02

Hình 2.9 Phương trình phản ứng tổng hợp GT02

Cho (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one (0,15 g; 0,67 mmol), hydrogen peroxide (0,402 mL), sodium hydroxide (2,01 mL) và EtOH (2,01 mL) vào bình cầu

22 đáy tròn 50 mL Tiến hành thực hiện phản ứng bằng cách khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng

Kiểm tra phản ứng bằng TLC với hệ dung môi 9:1 (Hex:EtOAc) và so sánh với tác chất Phương pháp hiện vết được sử dụng bằng máy soi UV dưới ánh sáng có bước sóng 254 nm và 365 nm (Hình 2.10) Phản ứng được kết thúc sau 3 giờ do không còn tác chất trong hỗn hợp

- 2OH-Chal: (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3- phenylprop-2-en-1-one

Hình 2.10 Kết quả TLC của phản ứng tổng hợp GT02

Hỗn hợp sau khi kết thúc phản ứng được tiến hành acid hóa bằng acid acetic đến khi pH đạt từ 6-7, đem lọc để thu chất rắn Lọc và rửa chất rắn nhiều lần đến khi dịch lọc nhạt màu thì mang đi sấy khô và thu sản phẩm

2.2.2.2 Tổng hợp hợp chất 3-hydroxy-2-(4-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one

Tỷ lệ tác chất sử dụng trong phản ứng tổng hợp hợp chất 3-hydroxy-2-(4- methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one (GT03) được trình bày ở Bảng 2.6 và phương trình phản ứng được mô tả ở Hình 2.11

Bảng 2.6 Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng tổng hợp GT03

Hình 2.11 Phương trình phản ứng tổng hợp GT03

Tiến trình tổng hợp của hợp chất GT03 được thực hiện tương tự như tổng hợp hợp chất GT02 được trình bày ở mục 2.2.2.1

Phương pháp cô lập và tinh sạch sản phẩm

2.3.1.1 Phương pháp sắc ký cột

Chuẩn bị dung môi giải ly cho cột: Hệ dung môi tốt là hệ sao cho TLC của chất cần cô lập có R f khoảng 0.25-0.35 Hình dạng các vết tròn đều, ít kéo vệt và tách xa nhau

Chuẩn bị mẫu cho quá trình chạy sắc ký cột: cần hòa tan mẫu với một lượng tối thiểu dung môi DCM Sau đó cho từ từ một lượng nhỏ silicagel rồi tiền hành cô quay để thu được hỗn hợp bột silica tơi xốp ( nếu sau khi cô quay mẫu còn vón cục có thể thêm silica gel để thu được mẫu tơi xốp)

Chuẩn bị cột: khối lượng silica gel cần dùng cho quá trình chạy sắc ký thường có tỷ lệ từ 30-100 lần khối lượng mẫu Thể tích silicagel sau khi trương nở trong dung môi sẽ gấp đôi khối lượng của nó Từ đó tính toán ra đường kính cột để đạt được tỉ lệ bán kính: chiều cao khoảng 1:8 Đặt bông gòn vào cuối cột và trước khoá Dựng cột trên giá đảm bảo chắc chắn và thẳng

Chuẩn bị chất hấp phụ: lấy lượng silica theo tính toán cho vào cốc sạch sau đó thêm dung môi được dùng cho quá trình chạy cột vào Khuấy đều và đậy kính để silica được trương nở trong dung môi và tạo thành một dung dịch huyền phù

Nạp cột và cân bằng cột: dung môi giải ly được thêm vào cột sao cho chiều cao dung môi từ 2-3 cm Tiến hành cho hỗn hợp huyền phù silicagel vào cột và dùng bóp cao su đẩy để silicagel được nén chặt và đồng đều (lưu ý luôn để cho bề mặt silica được bằng phẳng) Sau đó, cột được cân bằng bằng cách cho dung môi giải ly đi qua cột từ 2-3 lần

Nạp mẫu: sau khi cột cân bằng tiến hành nạp mẫu đã chuẩn bị vào cột Lưu ý rằng mẫu nạp vào cột phải có bề mặt bằng phẳng và không có bọt khí Nếu gặp trường hợp bề mặt mẫu không bằng phẳng hoặc có bọt khí trong mẫu có thể dùng vật xốp gõ nhẹ vào cột để khắc phục Sau đó thêm một lớp bông gòn mỏng và sạch phía trên mẫu

Triển khai cột với hệ dung môi phân cực dần và tốc độ giải ly luôn được kiểm soát để tốc độ dòng chảy không quá nhanh cũng không được quá chậm Các phân đoạn được hứng 2-3 mL và được chứa trong hủ bi Kiểm tra từng phân đoạn bằng TLC và soi hiện vết bằng máy UV Những phân đoạn giống nhau sẽ được gom chung, các phân đoạn được quan tâm sẽ được cô quay đuổi dung môi và tiến hành chạy cột tiếp nếu cần thiết Lưu ý trong quá trình triển khai cột phải luôn quan sát không đề khô dung môi trên cột và gãy cột

2.3.2 Phương pháp kiểm tra độ tinh sạch của sản phẩm a) Phương pháp sắc ký lớp mỏng

Chuẩn bị mẫu thử: Hòa tan mẫu trong lượng tối thiểu dung môi (thường dùng acetone)

Chuẩn bị TLC: các tấm TLC được cắt thành những bảng nhỏ với chiều cao 5 cm, chiều rộng tùy theo mục đích sử dụng Tiếp theo kẻ đường bắt đầu cách mép dưới 1 cm, và đường kết thúc cách mép trên 0,5 cm

Dung môi giải ly: Lựa chọn hệ dung môi giải ly phù hợp, sao cho giá trị Rf của vết sản phẩm dao động từ 0,1 đến 0,9 khi giải ly với các hệ dung môi có độ phân cực tăng dần Sản phẩm được cho là sạch khi không có vết lạ xuất hiện trong quá trình giải ly với các hệ dung môi đã chọn Trong báo cáo này hệ dung môi được sử dụng là hệ Hex:EtOAc với các tỷ lệ khác nhau

30 b) Phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy

Phương pháp: nghiền mịn hợp chất cần kiểm tra sau đó nhồi vào ống mao quản dài kín một đầu, chất sau khi nhồi vào mao quản có chiều cao từ 1-2 mm Cố định mao quản chứa chất cần xác định vào đầu nhiều kế sau đó lắp vào ống thiele có chứa glycerol (mực glycerol cao vừa ngập qua ngã ba của ống thiele) Tiến hành gia nhiệt trên ngọn lửa đèn cồn Khoảng nhiệt độ nóng chảy được tính khi chất rắn bắt đầu xuất hiện giọt lỏng đầu tiên đến khi chảy lỏng hoàn toàn c) Phương pháp phổ

Phổ NMR là một trong những phương pháp vật lý quan trọng dùng để nghiên cứu cấu trúc phân tử, xác định thành phần hóa học trong một mẫu chất Có hai dạng phổ NMR thường được sử dụng: 1 H-NMR (proton NMR) và 13 C-NMR (carbon NMR) Phổ 1H- NMR được dùng để xác định số lượng và loại nguyên tử hydrogen trong phân tử Phổ 13C NMR được dùng để xác định số lượng và loại nguyên tử carbon trong phân tử Phổ HSQC cho thông tin về các carbon liên kết với hydrogen trong phân tử Từ đó có thể định hình khung sườn carbon-hydrogen của một hợp chất

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): Phổ proton ( 1 H-NMR) và phổ carbon ( 13 C-NMR) được đo trên máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Bruker Avance III spectrometer 600 MHz và 150 MHz tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,

Phổ khối lượng cung cấp những thông tin dùng để xác định khối lượng phân tử của một hợp chất Phổ khối lượng trong báo cáo này được đo trên máy LC-MSD-Trap-SL tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Kết quả tổng hợp các 2'-hydroxychalconoid

3.1.1 Kết quả tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one

Hợp chất BT03 thu được là tinh thể rắn màu vàng Sắc ký lớp mỏng cho kết quả R f lần lượt là 0,79; 0,77; 0,87 với các hệ dung môi tương ứng là Hex:EtOAc 95:5; 9:1; 8:2 (Hình 3.1)

Hình 3.1 Kết quả TLC của hợp chất BT03

Khối lượng BT03 với hiệu suất phản ứng là H = 29,54%

Nhiệt độ nóng chảy đo được của hợp chất BT03 là Mp = 85-86 °C

3.1.2 Kết quả tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1- one

Hợp chất MQ01 thu được là tinh thể rắn màu vàng Sắc ký lớp mỏng cho kết quả R f lần lượt là 0,49; 0,52; 0,65 với các hệ dung môi tương ứng là Hex:EtOAc 95:5; 9:1; 8:2 Kết quả TLC được trình bày ở Hình 3.1 và hiện vết dưới đèn UV 254 nm và 365 nm Khối lượng hợp chất MQ01 hiệu suất của quá trình tổng hợp là H = 17,84%

Nhiệt độ nóng chảy của hợp chất MQ01 được xác định là: Mp = 93-94 °C

Cấu trúc hóa học của hợp chất MQ01 được xác định dựa trên phổ NMR và MS được tham khảo từ tài liệu tham khảo [24]

Hình 3.2 Kết quả TLC của hợp chất MQ01

3.1.3 Kết quả tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-en-1- one

Hợp chất HL01 thu được là tinh thể rắn màu vàng Sắc ký lớp mỏng cho kết quả R f lần lượt là 0,14; 0,28; 0,56 với các hệ dung môi tương ứng là Hex:EtOAc 9:1; 8:2 và 75:25 Kết quả TLC được trình bày ở Hình 3.3 và hiện vết dưới đèn UV 254 nm và 365 nm

Hình 3.3 Kết quả TLC của hợp chất HL01

Khối lượng hợp chất HL01 hiệu suất của quá trình tổng hợp là H = 9,65%

Nhiệt độ nóng chảy của hợp chất HL01 được xác định là: Mp = 155-156 °C

Cấu trúc hóa học của hợp chất HL01 được xác định dựa trên phổ NMR và MS được tham khảo từ tài liệu tham khảo [24]

Kết quả tổng hợp các dẫn xuất flavonol và flavanone

3.2.1 Kết quả tổng hợp hợp chất GT02

Hợp chất GT02 là tinh thể rắn màu vàng Sắc ký lớp mỏng cho kết quả R f lần lượt là 0,71; 0,51; 0,37 tương ứng với hệ dung môi Hex:EtOAc giải ly là 8:2; 9:1 và 95:5 (Hình 3.4)

Hình 3.4 Kết quả TLC hợp chất GT02 sau khi tinh sạch với các hệ dung môi

Nhiệt độ nóng chảy của hợp chất GT02: Mp = 170-171 °C

Hiệu suất của quá trình tổng hợp : H = 86%

Biện luận giải phổ GT02

Phổ MS của hợp chất GT02 có mũi ion phân tử giả [M+H] + = 238,90 phù hợp với công thức phân tử C15H10O3 (M#8,06 g/mol)

Phổ đồ 1 H-NMR (CDCl3-600 MHz) (Phụ lục 2 và Phụ lục 3)

Hợp chất GT02 là sản phẩm đóng vòng của (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2- en-1-one trong sự hiện diện của H2O2/NaOH Sản phẩm mong muốn là 3- hydroxyflavone Phổ 1 H-NMR của hợp chất GT02 cho thấy các tín hiệu H 7,41-8,27 ppm Đây là vùng cộng hưởng đặc trưng của các proton vòng thơm

Trên phổ đồ xuất hiện 9 proton, tương ứng với cấu trúc dự đoán là vòng A có 04 proton, mang 2 nhóm thế và vòng B có 5 proton mang 1 nhóm thế Ngoài ra, trên phổ đồ xuất hiện tín hiệu mũi đơn rộng 1 proton tại δH 6,90-7,10 ppm, tín hiệu này được quy cho

34 proton của nhóm hydroxyl tại vị trí số 3 của vòng C Ngoài ra, dựa vào phổ MS, hợp chất GT02 có 10 proton nên trong cấu trúc có nối đôi giữa C2 và C3 (Phụ lục 1)

Dựa vào cấu trúc dự đoán, vòng A sẽ chịu ảnh hưởng của nhóm carbonyl (>C=O) trên vòng C Proton trên vòng A được dự đoán là cộng hưởng ở trường thấp do hiệu ứng của nhóm carbonyl Tín hiệu mũi đôi-đôi ở δH 8,27 (dd, 3 J(H,H) = 7,8 Hz, 4 J(H,H) = 1,2

Hz, 1H) ppm được quy cho tín hiệu cộng hưởng của H5 Vòng A có 2 nhóm thế ở vị trí ortho với nhau và proton H8 ở vị trí ortho so với dị tố oxy (O) của vòng C nên tín hiệu mũi đôi tại δH 7,61 (d, 3 J(H,H) = 8,4 Hz, 1H) ppm là tín hiệu của H8 Sau khi xác định các tín hiệu của H5 và H8 (Hình 3.5), còn lại hai proton H6 và H7 Tín hiệu ba-đôi tại δH

7,49 (td, 3 J(H,H) = 7,8 Hz, 4 J(H,H) = 1,2 Hz, 1H) ppm và tại δH 7,73 (td, 3 J(H,H) = 8,4

Hz, 4 J(H,H) = 1,2 Hz, 1H) ppm lần lượt là tín hiệu của H6 và H7 tương ứng

Hình 3.5 Các proton trên vòng A của hợp chất GT02

Kiểu chẻ tín hiệu (ba-đôi) của H6 là do H5 và H7 ở vị trí ortho so với H6, hai proton này chẻ H6 thành mũi ba, sau đó H8 ở vị trí meta tiếp tục chẻ mũi đôi Kiểu chẻ mũi của H7 tương tự như H6

Hình 3.6 Các proton trên vòng B của hợp chất GT02

Vòng B mang 1 nhóm thế nên H2' tương đương với H6' và H3' tương đương với H5' (Hình 3.6) Vòng B chịu ảnh hưởng của nhóm ,-carbonyl bất bão hòa nên proton H2' và H6' dự đoán cộng hưởng ở vùng trường thấp hơn so với H3' và H5' Vì thế, tín hiệu mũi đôi

2 proton ở δH 8,27 (d, 3 J(H,H) = 8,4 Hz, 2H) ppm được quy cho proton H2' và H6' Tín hiệu mũi ba ở δH 7,55 (t, 3 J(H,H) = 7,8 Hz, 2H) ppm được quy cho tín hiệu của H3' và

H5' Tín hiệu mũi ba-đôi ở δH 7,44 (td, 3 J(H,H) = 7,8 Hz, 4 J (H,H) = 1,2 Hz, 1H) ppm là tín hiệu của H4' do sự chẻ mũi của các proton trên vòng B

Phổ 13 C-NMR (CDCl 3 ) và HSQC

Phổ 13 C-NMR của hợp chất GT02 có 13 tín hiệu (Phụ lục 4, Phụ lục 5), trong đó có 2 tín hiệu tại δC 127,79 và 128,63 ppm cao hơn so với 11 tín hiệu còn lại Tín hiệu tại δC

173,52 ppm là tín hiệu đặc trưng của nhóm carbonyl (>C=O) Các tín hiệu còn lại từ 155,50-118,32 ppm là vùng cộng hưởng của các carbon vòng thơm và tín hiệu từng carbon được xác định từ phổ HSQC (Phụ lục 6, Phụ lục 7) Vì vậy, hai tín hiệu tại C

127,79 và 128,63 ppm là tín hiệu của 4 carbon C2', C6' và C3' và C5' Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GT02 được trình bày và so sánh với hợp chất Fl-22 trong Bảng 3.1

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp kết quả phổ NMR của hợp chất GT02 và Fl-22

13 C-NMR (CDCl 3 -100MHz) δ H (ppm), J (Hz) δ C

Từ các dữ liệu phổ trên, hợp chất GT02 là 3-hydroxy-2-phenyl-4H-chromen-4-one Cấu trúc hóa học của hợp chất GT02 mô tả ở Hình 3.7

Hình 3.7 Cấu trúc hóa học của hợp chất GT02 3.2.2 Kết quả tổng hợp hợp chất GT03

Hợp chất là tinh thể rắn màu vàng Sắc ký lớp mỏng cho kết quả R f lần lượt là 0,54; 0,43; 0,14 tương ứng với hệ dung môi Hex:EtOAc giải ly là 8:2; 85:15 và 9:1 (Hình 3.8)

Hình 3.8 Kết quả TLC hợp chất GT03 sau khi tinh sạch với các hệ dung môi

Nhiệt độ nóng chảy của hợp chất GT03: Mp = 230-232 °C

Hiệu suất của quá trình tổng hợp: H = 88%

Biện luận giải phổ GT03

Phổ MS của hợp chất GT03 có mũi ion phân tử giả [M+H] + = 268,9 phù hợp với công thức phân tử C16H12O4 (M = 268,07 g/mol)

Phổ 1 H-NMR (CDCl 3 -600 MHz) (Phụ lục 9, Phụ lục 10)

Hợp chất GT03 là sản phẩm của phản ứng oxi hóa của (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4- methoxyphenyl)prop-2-en-1-one trong sự hiện diện của H2O2/NaOH Vì vậy, sản phẩm mong muốn là 3-hydroxy-2-(4-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one (dẫn xuất 3- hydroxyflavone) Phổ 1 H-NMR của hợp chất GT03 cho thấy tín hiệu proton mũi đơn ở δH 3,90 (s, 3H) ppm đặc trưng cho 3 proton của nhóm -OCH3 dựa trên cấu trúc dự đoán

Phổ đồ còn cho thấy tín hiệu từ H 6,94-8,25 ppm đây là vùng cộng hưởng của các proton trên vòng thơm Bao gồm 11 proton tương ứng với cấu trúc dự đoán là vòng A có 4 proton mang 2 nhóm thế và vòng B có 4 proton mang 2 nhóm thế, và 3 proton của nhóm -OCH3 Ngoài ra, trên phổ đồ còn xuất hiện tín hiệu mũi đơn rộng của 1 proton tại δH

6,90-7,00 ppm, tín hiệu này được quy cho proton của nhóm hydroxyl tại vị trí số 3 của vòng C Dựa vào phổ MS (Phụ lục 8) thì hợp chất GT03 có 12 proton nên trong cấu trúc có nối đôi giữa C2 và C3

Dựa vào cấu trúc dự đoán, vòng A sẽ chịu ảnh hưởng của nhóm carbonyl (>C=O) trên vòng C Nên proton trên vòng A được dự đoán là cộng hưởng ở vùng trường thấp hơn do hiệu ứng của nhóm carbonyl gây ra (Hình 3.9) Tín hiệu mũi đa ở δH 8,25 (m, 1H) ppm tương ứng với proton ở vị trí số 5 do ảnh hưởng của nhóm carbonyl nên cộng hưởng ở vùng trường thấp Vòng A có 2 nhóm thế ở vị trí ortho với nhau và proton H8 ở vị trí ortho so với dị tố oxy (O) của vòng C nên tín hiệu mũi đôi δH 7,59 (d, 3 J(H,H) = 8,4 Hz,

1H) ppm là tín hiệu của H8.Tín hiệu mũi đôi xuất hiện do sự ghép cặp của H8 và H7 ở vị trí ortho

Hình 3.9 Các proton trên vòng A của hợp chất GT03

Bàn luận

3.3.1 Cơ chế tổng hợp các 2'-hydroxychalconoid

Trong báo cáo này, 3 dẫn xuất của 2'-hydroxychalconoid đã được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt Hai hợp chất BT03 và MQ01 được tổng hợp trong điều kiện có dung môi và xúc tác base Còn đối với hợp chất HL01, do có thêm một nhóm hydroxyl ở vòng B nên được thực hiện trong điều kiện phi dung môi với xúc tác montmorillonite K10 và có sự hỗ trợ của chiếu xạ vi sóng

Cơ chế tổng hợp của BT03 và MQ01 được đề xuất và trình bày ở Hình 1.2 Đầu tiên, 2'- hydroxyacetophenone sẽ tiến hành tách loại proton  để tạo thành enolate Enolate lúc này đóng vai trò là một nucleophile và tấn công vào benzaldehyde Kết quả của quá trình tấn công này là hình thành ion alkoxide sau đó proton hóa để thu được sản phẩm trung gian -hydroxyketone Sau đó tiến hành tách loại nước để hình thành nên sản phẩm Đối với hợp chất HL01, do có chứa nhóm hydroxyl nên khó có thể tổng hợp trong điều kiện xúc tác base Do đó, HL01 sẽ được tổng hợp với xúc tác đất sét và không có dung môi với sự hỗ trợ của vi sóng Cơ chế đề xuất cho quá trình tổng hợp HL01 được đề xuất như cơ chế tổng hợp ở Hình 1.3 Xúc tác montmorillonite K10 đóng vai trò như một acid Lewis do trên bề mặt chứa các ion kim loại Chúng sẽ làm phân cực hóa nhóm carbonyl từ đó phản ứng ghép cặp C-C diễn ra dễ dàng Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng của phương pháp này sẽ không tốt nếu so với phương pháp tổng hợp trong xúc tác base

Vì bản chất là phản ứng pha rắn, nên việc các tác chất gặp nhau sẽ khó khăn hơn so với phản ứng trong pha lỏng Chính vì thế nên trước khi tiến hành phản ứng, cần phải nghiền hỗn hợp tác chất thật kỹ để đảm bảo hỗn hợp được đồng nhất

3.3.2 Cơ chế tổng hợp các flavonol

3 dẫn xuất flavonol là GT02, GT03 và GT06 được tổng hợp thông qua phản ứng AFO trong H2O2/NaOH Cơ chế tổng hợp được đề xuất tương tự như cơ chế ở Hình 1.8 Các 2'-hydroxychalconoid trong NaOH sẽ chuyển về dạng phenonlate, sau đó tấn công vào

Cβ để hình thành nên vòng C Sự tấn công điện di lên hydrogen peroxide của carbon ở vị trí số 3 sẽ tạo thành flavanone Sau đó thực hiện quá trình oxi hóa bằng H2O2 để hình thành nên flavonol Đối với dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid có chứa nhóm hydroxyl ở vòng B, trong môi trường base chúng sẽ chuyển về dạng phenolate gây cản chở cho quá trình đóng vòng, chính vì thế mà thời gian phản ứng của GT06 sẽ dài hơn so với GT02 và GT03

Hiệu suất các hợp chất GT02 (86%) và GT06 (80%) không chênh lệch đáng kể so với kết quả của Shen đã báo cáo trước đó với các hợp chất tương ứng là Fl-22 (84%) và Fl-

25 (81%) Tuy nhiên, đối với hiệu suất của GT03 (88%) lại có sự chênh lệch so với Fl-

24 (64%) Trong báo cáo này, GT02, GT03 và GT06 được tổng hợp thông qua phản ứng AFO trong H2O2/NaOH ở nhiệt độ phòng Với điều kiện đơn giản, thời gian phản ứng ngắn và dung môi ít độc hại thì các phản ứng AFO cho hiệu suất tương đồng khi so với báo cáo của Shen Các dẫn xuất chalcone cùng với xúc tác Na2CO3 ở 0 ⁰ trong 30 phút với dung môi MeOH/H2O, thêm H2O2 vào và khuấy trong 30 phút rồi từ từ tăng nhiệt độ lên 27 ⁰C, tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng trong 24 giờ [5] Các nhóm thế trên vòng

B cũng gây ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp Với các nhóm thể đấy điện tử (-OCH3, - OH) làm cho vòng thơm giàu điện tử hơn dẫn đến carbon β dương điện hơn Điều đó cũng giải thích tại sao hiệu suất của hợp chất GT03 cao hơn so với các hợp chất khác

Hiệu suất của tổng hợp các flavonol còn kém do trong quá trình thực hiện còn nhiều hạn chế Quá trình tổng hợp GT02 và GT03, sau khi kết thúc phản ứng thì hỗn hợp hầu như là chất rắn do sản phẩm kém tan trong EtOH Tiến hành lọc rửa với nước để thu được sản phẩm Tuy nhiên, việc lọc bằng giấy lọc gây giảm hiệu suất tổng hợp do phần lớn sản phẩm sau khi khô sẽ dính trên giấy lọc và rất khó để lấy ra Thay vào đó có thể thực hiện quá trình chiết sau đó lọc qua sản phẩm trên cột silicagel để sản phẩm tinh khiết hơn và hiệu suất cũng được nâng cao

3.3.3 Cơ chế tổng hợp các flavanone

GT04 và GT05 được tổng hợp thông qua phản ứng đồng phân hóa bằng FeCl3.6H2O trong dung môi EtOH Cơ chế phản ứng tổng hợp được mô tả tương tự như cơ chế ở Hình 1.9 Phản ứng tổng hợp được thực hiện bằng cách đun hoàn lưu các chalcone và xúc tác trong 15 giờ Mục đích của việc đun hoàn lưu nhằm làm tăng thời gian phản ứng Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng vẫn còn chưa tối ưu do thời gian phản ứng kéo dài có thể gây ra sự phân hủy sản phẩm [3] Có thể cải thiện hiệu suất bằng cách thực hiện bằng phương pháp chiếu xạ vi sóng để rút ngắn thời gian phản ứng

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

3 Dẫn xuất flavonol được tổng hợp thành công qua phản ứng oxi hóa 2'- hydroxychalconoid, với xúc tác H2O2/NaOH Phản ứng được thực hiện bằng cách khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng 2 Dẫn xuất flavanone được tổng hợp thông qua phản ứng đồng phân hóa các 2'-hydroxychalcone với xúc tác FeCl3.6H2O trong ethanol Phản ứng thực hiện bằng cách đun hoàn lưu hỗn hợp phản ứng trong 15 giờ

Cấu trúc hóa học của các hợp chất đã được xác định bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt phân, phổ khối lượng, phổ tương quan lượng tử đơn hạt nhân Công thức cấu tạo của 5 hợp chất GT02, GT03, GT04, GT05 và GT06 được trình bày trong Phụ lục 43

Các dẫn xuất flavonol và flavanone được tổng hợp thành công với hy vọng mang lại nhiều ứng dụng trong khoa học Tuy nhiên, hiệu suất của các phản ứng vẫn chưa tối ưu nên tiếp tục nghiên cứu phản ứng trong điều kiện chiếu xạ vi sóng

Trong tự nhiên, các dẫn xuất flavonol và flavanone mang các nhóm hydroxyl thường có hoạt tính sinh học cao như naringenin, quercetin, Vì vậy có thể dựa trên sự thành công của các phương pháp này để tổng hợp nên các flavonol và flavanone chứa các nhóm hydroxyl trên vòng thơm Các dẫn xuất sau khi tổng hợp sẽ tiến hành đi thử hoạt tính sinh học như thử nghiệm kháng -glucosidase, kháng ung thư, với mong muốn các hợp chất này tương lại có khả năng ứng dụng để phục vụ nhu cầu đời sống của con người