Nghiên cứu khả năng xúc tác của các phức chất kim loại chuyển tiếp Để tổng hợp các dẫn xuất của indole

Nghiên cứu khả năng xúc tác của các phức chất kim loại chuyển tiếp Để tổng hợp các dẫn xuất của indole Nghiên cứu khả năng xúc tác của các phức chất kim loại chuyển tiếp Để tổng hợp các dẫn xuất của indole

TỔNG QUAN

Tổng quan về oxindole

Indole là một hợp chất hữu cơ dị vòng thơm có công thức hóa học C8H7N Tên IUPAC là 1H-Indole Cấu trúc của nó bao gồm một vòng benzene sáu cạnh hợp nhất với một vòng pyrrole năm cạnh và một liên kết chưa bão hòa tại vị trí C2,3

Indole hay các dẫn chất mang khung đang rất được quan tâm và đã được biết đến với các tác dụng: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi-rút, giảm đau, chống viêm, gây độc tế bào ung thư, tác dụng trên hệ thống tim mạch như chống đau nửa đầu, bệnh tim thiếu máu cục bộ, co thắt động mạch, rối loạn nhịp tim, tăng huyết áp, chống co giật, chống trầm cảm và ức chế khả năng dung nạp glucose và các carbohydrate,

1.1.2 Oxindole và các dạng của nó

Trong các dẫn xuất của indole, oxindole là một trong những hợp chất đáng quan tâm bởi hoạt tính sinh học của nó Cấu trúc của nó bao gồm một vòng benzene hợp nhất với một vòng pyrrole và một carbonyl nhóm tại vị trí C-2 của nó Công thức hóa học của oxindole là C8H7NO (Hình 1.2) Hợp chất này có mặt trong dịch cơ thể và mô của động vật có vú và các loại thực vật khác nhau Dẫn xuất oxindole được chiết xuất tự nhiên dưới dạng alkaloid từ vỏ của loài cây leo nhiệt đới, cây Móng vuốt mèo (Uncaria tomentosa), có nguồn gốc từ các khu rừng nhiệt đới rậm rạp của vùng Amazon cũng như các vùng nhiệt đới khác ở miền trung và miền nam của Nam Mỹ Công dụng của nó có thể kể đến như là điều trị nhiễm trùng, ung thư, loét dạ dày, viêm khớp và các chứng viêm nhẹ khác từ thời xa xưa [31]

Tính chất vật lí: Oxindole là những tinh thể màu vàng, có nhiệt độ nóng chảy là 126 o C, nhiệt độ sôi là 227 o C Tên IUPAC của oxindole là 1,3-dihydro-2H- indol- 2-on Oxindole có thể tồn tại dưới dạng hydroxyl tautomer 2 và 3, nhưng cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) cho thấy sự chiếm ưu thế áp đảo của mẫu keto 1 trên hình 1.3.[9]

Hình 1.3 Các dạng tautomer của oxindole

Tính chất hóa học: các phản ứng hóa học phổ biến của oxindole được mô tả trên hình 1.4 Oxindole cho thấy phản ứng thế thơm điện di bề mặt đặc trưng của benzene – nitro hóa xúc tác axit, halogen hóa, v.v., có tính chất cơ bản Tuy nhiên, người ta thấy rằng vị trí C-5 dễ dàng thế hơn vị trí C-3 đối với phản ứng thế vòng thơm điện di (EAS) Ví dụ, oxindole tham gia phản ứng bromo hóa với nước bromo hoặc N-bromo succinimide (NBS) dẫn đến sự hình thành 5-bromo-2-oxindole thay vì 3-bromo-2-oxindole Trong trường hợp nitro hóa bằng HNO3 và H2SO4 đậm đặc, kết quả là 5-nitro-2-oxindole, trong khi chỉ phản ứng với axit nitric, chỉ có 3-nitro-2- oxindole được tạo thành Tuy nhiên, khi clo hóa bằng cách cho oxindole phản ứng với POCl3 với dung môi DMF, thu được 2-chloro-3-formylindole, mặt khác, ở nhiệt độ hồi lưu của POCl3, thu được 2-chloro indole Trong trường hợp điều kiện phản ứng xúc tác base, vị trí C-3 của gốc oxindole dễ dàng bị thế hơn ở vị trí C-1 Đồng phân tautomer lactim tạo muối natri-1H-indole-2-olate với bazơ NaOH [31]

Hình 1.4 Các phản ứng của oxindole

1.1.3 Tác dụng sinh học của các dẫn chất của Oxindole và ứng dụng trên lâm sàng

1.1.3.1 Tác dụng sinh học của các dẫn chất của oxindole

Một số nghiên cứu đã được công bố về thiết kế các thuốc nhằm thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, oxindole tỏ ra đặc biệt hiệu quả và phù hợp để tối ưu hóa Trong các dẫn chất của oxindole tham khảo được, các dẫn chất thường được thay đổi các nhóm chức ở các vị trí C-2, C-3, C-5, N-1 mang lại hoạt tính đầy hứa hẹn

Một số các nghiên cứu về oxindole và các dẫn chất của nó cho thấy một số các tác dụng nổi bật sau:

⮚ Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm:

Nghiên cứu của Tarunkumar Nanjibhai Akhaja và cộng sự năm 2011 các dẫn chất của 1,3-dihydro-2H-indol-2-on đã được tổng hợp và chứng minh hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm trên một số dòng vi khuẩn P Mirebelis (ATCC-224), P auroginosa (ATCC-32)’, E coli (ATCC-3), S aureus (ATCC-44), với tỉ lệ phần trăm ức chế khoảng 98-99% [10]

R = NO2, Cl; R1 = NO2, OH, OCH3

Hình 1.5 Các dẫn xuất của (Z)-3-(4-methylbenzylidene)indolin-2-one

Adel A El-Gendy năm 2000 đã tổng hợp thành công một số dẫn chất của 1,3- dihydro-3-hydroxy-3-[2-hydroxyimino-2-(phenyl thay thế) ethyl]-2H-indol-2-on Mười sáu trong số các hợp chất tổng hợp đã được sàng lọc in vitro và thể hiện khả năng ức chế tăng trưởng chống lại mười ba loài vi sinh vật: S aureus, S cholermidis,

S faecalis, B subtilis, B cereus, E aerogens, E coli, P aeruginosa, P Vulgaris, A baumonia, A faecalis, C albicans và S cervicae Hầu hết các hợp chất thể hiện khả năng kháng khuẩn đáng kể đặc biệt là hai chất dưới hình 1.6 Đây là hai hoạt chất có hoạt tính kháng nấm cao đối với chủng C albicans với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) là 2 μg/ml và chủng S cervicae, có MIC là 2 μg/ml và 1 μg/ml tương ứng Trong cùng điều kiện thí nghiệm, chất chuẩn kháng nấm thương mại amphotericin B có MIC là 0,5 μg/ml và 1 μg/ml cho C albicans và S cervicae tương ứng [12]

Hình 1.6 Dẫn xuất của 1,3-dihydro-3-hydroxy-3-[2-hydroxyimino-2-ethyl]-2H- indol-

⮚ Tác dụng gây độc tế bào ung thư

Hợp chất dị vòng có cấu trúc oxindole đã được nghiên cứu và chứng tỏ được tiềm năng kháng tế bào ung thư Trong nghiên cứu của Prajwal Dhoke và các cộng sự năm 2021, 3-alkenyl oxindole đã được điều chế, nghiên cứu và thể hiện hoạt tính ngăn ngừa sự phát triển của tế bào ung thư thông qua nhiều cơ chế như ngăn chặn quá trình sinh trưởng của tế bào khối u, chuyển hóa, hình thành mạch và kích thích quá trình chết rụng,… gây độc tế bào ung thư [29]

Hình 1.7 Cấu trúc của 3-alkenyl oxindole

Một nghiên cứu khác của Shaya Mokhtari và các cộng sự nhắc đến quá trình tổng hợp một số dẫn chất 3-benzylidenindol-2-on và dẫn xuất 3-phenyliminoindol-2- on và đánh giá vi hoạt tính gây độc tế bào đối với HT-29 (ung thư biểu mô tế bào tuyến tụy) và MCF7 (dòng tế bào ung thư tuyến vú của người) bằng phương pháp MTT Một số dẫn chất trong số đó có IC50 nhỏ hơn 10μM [21]

Hình 1.8 Dẫn chất 3-benzylidenindol-2-on và dẫn xuất 3-phenyliminoindol-2-on

Một nghiên cứu khác năm 2000 của F C A Gaeta và các cộng sự về các dẫn xuất của oxindole cho thấy một dẫn chất là chất ức chế của telomerase và biểu thị hoạt tính chống ung thư cao [3]

Hình 1.9 Z-1-(2,6-dichlorobenzyl)-3-(((3-methylbutanoyl)oxy)imino)indol-2-on

⮚ Tác dụng chống trầm cảm, giảm đau và chống co giật

Nghiên cứu của Xinghua Zhen năm 2015 tổng hợp các dẫn chất của 2-(5- methyl-2,3-dioxoindolin-1-yl)acetamid đánh giá hoạt tính chống co giật của các chất này trong mô hình co giật do pentylenetetrazol (PTZ) và hoạt tính chống trầm cảm trong mô hình thử nghiệm bơi cưỡng bức (FST) Mười một hợp chất tổng hợp được có khả năng chống lại cơn động kinh do PTZ gây ra Ngoài ra, 4 trong số các hợp chất tổng hợp thể hiện hoạt tính giống như thuốc chống trầm cảm Trong số các hợp chất này, có một hợp chất có hoạt tính giống như thuốc chống trầm cảm mạnh nhất, và giảm đáng kể thời gian bất động ở mức liều 100 mg/kg khi so sánh với thuốc tham chiếu fluoxetin [11]

Hình 1.10 Dẫn chất của 2-(5-methyl-2,3-dioxoindolin-1-yl) acetamid

Một số các nghiên cứu về các dẫn chất của oxindole phát hiện ra chúng là một tác nhân ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương Bên cạnh đó các oxim của oxindole aminoketon cũng thể hiện hoạt tính chống trầm cảm và giảm đau cao.

Hình 1.11 Một số dẫn chất của oxindole

⮚ Tác dụng ức chế khả năng dung nạp glucose và các carbohydrate

Nghiên cứu của nhóm tác giả Fazal Rahim năm 2015 cho thấy dẫn xuất của indole – cụ thể là chất (E)-2-(2,4-dichlorophenyl)-N'-(2-oxoindolin-3-ylidene) acetonhydrazide có khả năng ức chế α-glucosidase một cách mạnh mẽ với IC50 = 2,2 ± 0,25 àM.[25]

Hình 1.12 Dẫn chất của (E)-2-(2,4-dichlorophenyl)-N'-(2-oxoindolin-3- ylidene)acetohydrazide

Các phương pháp tổng hợp oxindole và dẫn chất

Trong phản ứng Figet-Spengler, một tryptamin được ngưng tụ ban đầu với một aldehyde thơm để tạo ra một chất trung gian imin, sau đó thay thế tại vị trí C-2 của vòng pyrrole tạo thành các hợp chất chứa tryptolin Đây là một phản ứng rất quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp oxindole alkaloid, thường được ứng dụng trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên [23, 27]

Hình 1.16 Quy trình tổng hợp trong phản ứng Figet-Spengler

Quá trình α-aryl hóa nhóm amide được sử dụng với xúc tác của palladium để tổng hợp một số dẫn xuất của oxindole [19]

Hình 1.17 Quy trình tổng hợp một số dẫn xuất của oxindole bằng phương pháp α-aryl hóa nhóm amide

Quá trình α-aryl hóa nội phân tử qua xúc tác kali tert-butoxide trong điều kiện dung môi DMF tại 80 o C sẽ thế các nhóm flo và clo để thu được oxindole [8]

Hình 1.18 Quy trình tổng hợp một số dẫn xuất của oxindole bằng phương pháp α-aryl hóa nội phân tử

1.2.3 Một số dẫn xuất khác của oxindole

Các oxindole và các dị vòng S, O tương ứng cũng có thể được tạo ra do sự loại nước từ các axit Đây là phương pháp được sử dụng để tổng hợp 1-(2,6- diclorophenyl)-indol-2-on [2, 27]

Hình 1.19 Quy trình tổng hợp 1-(2,6-diclorophenyl)-indol-2-on

Ứng dụng của phức chất trong tổng hợp hữu cơ

Theo A Grinbe: Phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp các hợp phần của chúng lại thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay âm, có khả năng tồn tại ở dạng tinh thể cũng như ở trong dung dịch Trong trường hợp riêng, điện tích của ion phức tạp đó có thể bằng không [15]

Một trong các hướng ứng dụng cơ bản của hệ phức chất là xúc tác cho quá trình oxi hoá khử đồng thể, nhất là quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ với quy mô công nghiệp, chế biến các sản phẩm dầu mỏ, tổng hợp hữu cơ hoá dầu, chuyển hoá các hợp chất cơ bản như olefin

Phức chất của các kim loại chuyển tiếp đóng vai trò to lớn trong cơ chế của các phản ứng xúc tác Người ta đã sử dụng các phức chất của kim loại chuyển tiếp để chuyển hóa các hiđrocacbon không no thành polime, rượu, xeton, anđehit, axit cacboxylic, v.v… Phát minh của Ziegler và Natta về sự trùng hợp etilen và propilen ở áp suất thấp đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các hợp chất ankyl nhôm làm tác nhân ankyl hóa và làm chất khử đối với phức chất kim loại [16] Hoặc các phản ứng nối mạch cacbon như phản ứng Suzuki, phản ứng amin hóa Buchwald – Hartwig hay phản ứng thế Heck với sự có mặt của các phức chất palladium đã được quan tâm trong nhiều năm nay Giải Nobel cho lĩnh vực hóa học năm 2010 được trao cho 3 nhà khoa học Richard F Heck, Ei-Chi Negishi và Akira Suzuki vì những đóng góp của họ trong nghiên cứu tạo liên kết trực tiếp cacbon-cacbon dựa trên xúc tác là các hợp chất cơ kim của palladium trong tổng hợp hữu cơ.[26]

Trong nghiên cứu này, các loại xúc tác đã được sử dụng để nghiên cứu bao gồm các phức chất của palladium được sử dụng: Pd(OAc)2, PPh3; XT1-4 và các phức chất của Niken cũng được sử dụng: NiL 1-2 ; Mofs – Ni Trong đó Mofs (Metal – organic framework) – khung hữu cơ kim loại, là một nhóm các hợp chất bao gồm các ion hoặc cụm kim loại liên kết với các phối tử hữu cơ để tạo thành cấu trúc một, hai hoặc ba chiều Các phối tử hữu cơ này được gọi là các “thanh chống” hoặc “chất liên kết”, cụ thể, trong trường hợp này, phối tử hữu cơ được sử dụng là 1,4 – benzene dicarboxylic [5]

Lý do chọn đề tài và hướng nghiên cứu

Khả năng ứng dụng của indole và dẫn xuất rất lớn và có nhiều triển vọng Các nghiên cứu tối ưu hóa các phản ứng kinh điển cũng như tổng hợp các hợp chất mới có chứa nhóm indole luôn được của các nhóm nghiên cứu quan tâm

Mục tiêu của nghiên cứu này hướng đến phát triển các phản ứng tổng hợp hữu cơ mới trên các hệ xúc tác cơ kim dựa trên các phức chất mới đã được nghiên cứu trước đó tại Bộ môn Vô cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Bên cạnh đó, isatin – hợp chất hữu cơ giá rẻ, có thể dễ dàng tìm thấy trên thị trường hiện nay đã mở ra một hướng nghiên cứu tiết kiệm chi phí cho quá trình làm thí nghiệm Đây là một trong những lý do chúng tôi chọn chất đầu vào này Điểm đáng chú ý tại vị trí C3 trên vòng isatin với C=O hoạt động có thể tham gia vào các phản ứng trùng ngưng tạo ra các dẫn xuất của indole là điều kiện thuận lợi để nghiên cứu phản ứng hữu cơ mới cho các hệ vòng phức tạp và có khả năng ứng dụng trong sinh học

Gần đây, rất nhiều dẫn chất có chứa khung indole khác được thực hiện trong nhóm nghiên cứu đã thể hiện khả năng ức chế enzyme α-glucosidase – là một glucosidase nằm ở biểu mô niêm mạc ruột non Enzyme này có tác dụng phân hủy tinh bột và disaccharide thành glucose Khả năng ức chế enzyme này mạnh tương đương so với acarbose – thuốc được sử dụng trong chữa trị tiểu đường Nên tôi đã tiến hành nghiên cứu tối ưu quá trình tổng hợp dẫn chất với mong muốn có thể ứng dụng sản phẩm này vào y học.

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hóa chất và dụng cụ

Luận văn thạc sĩ được tiến hành tại phòng thí nghiệm Vật liệu vô cơ, Bộ môn Hóa học Vô cơ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Dụng cụ, thiết bị, dung môi và hóa chất sử dụng trong quá trình thực hiện được trình bày trong bảng 2.1 và 2.2 Ngoài ra, một số trang thiết bị để xác định cấu trúc sẽ được nêu ở phần phương pháp nghiên cứu

Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất

STT Dung môi, hóa chất Tiêu chuẩn Nguồn gốc

5 Hydrazine dihydrochloride AR Merck – Đức

6 Ethyl acetate AR Trung Quốc

8 Sodium carbonate AR Merck – Đức

9 Palladium (II) acetate AR Merck – Đức

14 Enzyme α-glucosidase AR Merck – Đức

15 p-Nitrophenyl-α-D-glucopyranoside AR Merck – Đức

17 Dimethyl sulfoxide AR Merck – Đức

19 (2,6-diisopropylphenyl)-1,2,4- triazole AR Merck – Đức

20 4-mesityl-1,2,4-triazole AR Merck – Đức

21 4-phenyl-1,2,4-triazole AR Merck – Đức

22 4-naphthyl-1,2,4-triazole AR Merck – Đức

23 Benzyl bromide AR Merck – Đức

24 i Pr2-bimy AR Merck – Đức

25 Phenyl isothioxianat AR Merck – Đức

26 Antraniloyl hydrazine AR Merck – Đức

27 Salixyloyl hydrazine AR Merck – Đức

28 Ni(PPh)3Cl2 AR Merck – Đức

Bảng 2.2 Danh mục các dụng cụ, thiết bị

STT Tên dụng cụ, thiết bị

4 Máy cất quay chân không

5 Máy quang phổ BIOTEK – USA.

Quy trình tổng hợp

2.2.1 Quy trình tổng hợp xúc tác

⮚ Tổng hợp các xúc tác của Palladium o Điều chế phối tử

Phối tử được chuẩn bị bằng cách trộn hỗn hợp 4-R-1,2,4-triazole (1 mmol) và benzyl bromide (340mg, 240àL, 2mmol) Sản phẩm là một hỗn hợp chất rắn màu trắng Sử dụng xúc tác MeCN, thực hiện phản ứng trong 80 o C trong 5h đồng hồ Với gốc R là các nhóm thế khác nhau, lần lượt là Naphthyl (Nap), phenyl (ph), metisyl (Mes) và 2,6-diissopropylphenyl (Dipp)

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ tổng hợp các phối tử o Điều chế các xúc tác của Palladium

Các xúc tác lần lượt được điều chế bằng cách trộn các phối tử đã điều chế ở trên (0.5 mmol) với Bạc (I) oxide (130mg, 0.55mmol) và [PdBr2( i Pr2-bimy)] (235 mg, 0.25 mmol) trong dung môi dichloromethane (10ml) và được khuấy ở nhiệt độ thường trong 5h trong bóng tối Sản phẩm được tinh chế bằng sắc kí cột với DCM là dung môi rửa giải

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ tổng hợp XT1-4

⮚ Tổng hợp xúc tác NiL o Điều chế phối tử H3L 1,2

Nhỏ giọt phenyl isothioxianat (2,4 mL; 0,02 mol) vào 40 mL EtOH khan có chứa sẵn 0,02 mol hydrazide tương ứng (antraniloyl và salixyloyl) Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu trong 2 giờ Sau khi làm nguội về nhiệt độ phòng sản phẩm tách ra ở dạng rắn Tiến hành lọc, rửa với EtOH thu được chất rắn màu trắng Hiệu suất phản ứng: ~ 80 % [13]

Sơ đồ 2.3 Sơ đồ tổng hợp phối tử H 3 L 1,2 o Điều chế phức chất

Hòa tan 0,1 mmol phối tử trong hỗn hợp gồm 1 mL CH2Cl2 và 0,5 mL MeOH rồi thêm vào 1 mL dung dịch [Ni(PPh3)2Cl2] (64 mg; 0,1 mmol) trong MeOH Dung dịch chuyển nhanh sang màu nâu Sau khi hỗn hợp phản ứng được khuấy ở nhiệt độ phòng trong 15 phút, thêm 3 giọt Et3N Hỗn hợp phản ứng với phối tử H3L 1 có màu xanh lá cây đậm, hỗn hợp phản ứng với phối tử H3L 2 có màu nâu đỏ Ngay sau đó thu được kết tủa kết tủa có màu tương ứng Sau khi đun nóng hỗn hợp phản ứng ở 40°C trong 30 phút, làm nguội về nhiệt độ phòng rồi lọc, rửa kết tủa với MeOH rồi làm khô trong chân không Hiệu suất: 60% NiL 1 và 63% NiL 2 Đơn tinh thể phức chất NiL 1 được tạo thành bằng cách cho bay hơi chậm dung dịch phức chất trong

CH2Cl2/MeOH Đơn tinh thể phức chất NiL 2 được tạo thành bằng cách cho bay hơi chậm hỗn hợp phản ứng trước khi đun nóng.[1]

Sơ đồ 2.4 Sơ đồ phản ứng tạo phức chất Ni(II)

⮚ Tổng hợp xúc tác Mofs

Chuẩn bị dung dịch A: 0,3g Ni(NO3)2.6H2O được hòa tan trong hỗn hợp dung môi chứa 10ml DMF và 30ml acetonitrile và dung dịch B: 0,3g benzene-1,4- dicarboxylic axit – H2BDC được hòa tan trong hỗn hợp dung môi chứa 30ml DMF và 10ml acetonitrile, tiếp đó, thêm 0,9g polyvinylpyrrolidone (PVP) vào dung dịch

B Lấy 4ml từ mỗi dung dịch cho vào bình cầu 50ml và sau đó để yên hỗn hợp trong vòng 2 phút Dung dịch hỗn hợp sau đó được đun nóng cách dầu tại nhiệt độ 135 o C trong 24 giờ (không khuấy) Kết tủa thu được đem đi ly tâm ở 14000 vòng/phút trong

8 phút Sau đó rửa liên tiếp bằng DMF và methanol 3 lần Cuối cùng làm khô mẫu trong không khí ở nhiệt độ 60 o C [14]

Sản phẩm được kiểm tra bằng các phương pháp vật lý và hóa lý hiện đại Kết quả thu được hoàn toàn trùng khớp với kết quả được đưa ra ở tài liệu tham khảo [14]

2.2.2 Quy trình tổng hợp 3'-hydroxy-4'-phenyl-4'H-spiro[indoline-3,5'- [1,2,4]oxadiazol]-2-one

Hỗn hợp gồm hỗn hợp isatin (1); diphenyl urea (2) (1,359mmol; xúc tác; nguồn chất khử; base và dung môi khác nhau trong ống nghiệm thủy tinh Ống thủy tinh chứa hỗn hợp phản ứng được cho vào bình thủy nhiệt, sục khí N2 đặt vào tủ sấy ở nhiệt độ và thời gian tương ứng Sau khi phản ứng kết thúc (tiến trình phản ứng được kiểm tra bằng bản mỏng silicagel), để nguội về nhiệt độ phòng, rồi thêm 5ml nước vào hỗn hợp và chiết bằng DCM (4 lần x 5ml) Làm khan dịch chiết bằng

Na2SO4 khan, rồi cô dung môi ở áp suất thấp Tinh chế sản phẩm bằng sắc kí cột với pha động H:E 3:1 thu được tinh thể màu đỏ (H1) (Hiệu suất HU,83%)

- Tổng hợp dẫn chất H1 – 3'-hydroxy-4'-phenyl-4'H-spiro[indoline-3,5'-

[1,2,4]oxadiazol]-2-one theo sơ đồ 2.5

Sơ đồ 2.5 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất H1

● Theo dõi tiến trình phản ứng và xác định sơ bộ độ tinh khiết Khẳng định cấu trúc của sản phẩm và chất trung gian bằng các phương pháp phổ khối lượng (MS), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phương pháp phổ hồng ngoại (IR)

● Khảo sát điều kiện tối ưu cho quá trình chuyển hóa từ isatin thành dẫn chất của indole gồm xúc tác, nguồn chất khử, base, dung môi, nhiệt độ và thời gian cho phản ứng Cụ thể được trình bày ở các bảng dưới đây

Lấy hỗn hợp sản phẩm ở từng điều kiện cho vào bình định mức 5ml, thêm 20mg naphthalene vào bình và định mức bằng dung môi DCM thu được dung dịch đo Độ chuyển hóa được tính theo thông số trên sắc kí đồ GCMS tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm, khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học tự nhiên, khảo sát sự tối ưu của từng điều kiện

Bảng 2.3 Khảo sát điều kiện xúc tác

Ký hiệu Mofs NiL 1 NiL 2 Pd XT1 XT2 XT3 XT4

Tỉ lệ chất đầu/chất khử

Base Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3

Dung môi DMF DMF DMF DMF DMF DMF DMF DMF

Xúc tác Mofs NiL 1 NiL 2 Pd(OAc)2

Thời gian 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ

Phản ứng thực hiện với điều kiện: tỉ lệ mol chất đầu : chất khử : base = 1:4:8

Bảng 2.4 Khảo sát nguồn chất khử

Ký hiệu NaBH4 HCOOH (CH2OH)2 N2H4.2HCl

Nguồn chất khử NaBH4 HCOOH (CH2OH)2 N2H4.2HCl

Tỉ lệ chất đầu/chất khử 1:4 1:4 1:4 1:4

Base Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3

Dung môi DMF DMF DMF DMF

Xúc tác XT1 XT1 XT1 XT1

Thời gian 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ

Phản ứng thực hiện với điều kiện: tỉ lệ mol chất đầu : base = 1:8

Bảng 2.5 Khảo sát tỉ lệ chất đầu so với nguồn chất khử

Ký hiệu TL1-1 TL1-2 TL1-3 TL1-4

Nguồn chất khử N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl

Tỉ lệ chất đầu/chất khử 1:1 1:2 1:3 1:4

Base Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3

Dung môi DMF DMF DMF DMF

Xúc tác XT1 XT1 XT1 XT1

Thời gian 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ

Phản ứng thực hiện với điều kiện: tỉ lệ mol chất đầu : chất khử : base = 1:4:8

Bảng 2.6 Khảo sát điều kiện base

Ký hiệu Na2CO3 NaHCO3 NaOH MgO Urea Aniline

Tỉ lệ chất đầu/chất khử

Base Na2CO3 NaHCO3 NaOH MgO Urea Aniline

Dung môi DMF DMF DMF DMF DMF DMF

Xúc tác XT1 XT1 XT1 XT1 XT1 XT1

Thời gian 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ

Phản ứng thực hiện với điều kiện: tỉ lệ mol chất đầu : chất khử : base = 1:4:8

Bảng 2.7 Khảo sát điều kiện dung môi

Ký hiệu Ethanol DMF DMSO

Nguồn chất khử N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl

Tỉ lệ chất đầu/chất khử 1:4 1:4 1:4

Base Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3

Dung môi DMF DMF DMF

Xúc tác XT1 XT1 XT1

Thời gian 12 giờ 12 giờ 12 giờ

Phản ứng thực hiện với điều kiện: tỉ lệ mol chất đầu : chất khử : base = 1:4:8

Bảng 2.8 Khảo sát nhiệt độ phản ứng

Nguồn chất khử N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl

Tỉ lệ chất đầu/chất khử 1:4 1:4 1:4 1:4

Base Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3

Dung môi DMF DMF DMF DMF

Xúc tác XT1 XT1 XT1 XT1

Thời gian 12 giờ 12 giờ 12 giờ 12 giờ

Phản ứng thực hiện với điều kiện: tỉ lệ mol chất đầu : chất khử : base = 1:4:8

Bảng 2.9 Khảo sát thời gian phản ứng

Nguồn chất khử N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl N2H4.2HCl

Tỉ lệ chất đầu/chất khử

Base Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3

Dung môi DMF DMF DMF DMF DMF

Xúc tác XT1 XT1 XT1 XT1 XT1

Thời gian 2 giờ 4 giờ 8 giờ 10 giờ 12 giờ

Phản ứng thực hiện với điều kiện: tỉ lệ mol chất đầu : chất khử : base = 1:4:8

Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Kiểm tra độ tinh khiết

Tiến trình phản ứng được theo dõi bằng phương pháp sắc kí lớp mỏng (SKLM), thực hiện trên bản mỏng silica gel 60F254 (Merck) và quan sát dưới đèn UV, bước sóng 254 nm, các hệ dung môi sử dụng: DCM : Methanol (9 : 1) - hệ A, Hexan : Ethyl acetate (3 : 1) – hệ B

Tinh chế sản phẩm bằng các phương pháp kết tinh, cất, lọc, chiết lỏng lỏng Đánh giá sơ bộ độ tinh khiết của sản phẩm dựa trên hình ảnh của sắc kí đồ phương pháp sắc kí lớp mỏng

Cấu trúc của sản phẩm được dự đoán bằng các phương pháp phổ khối lượng (MS) được thực hiện tại Bộ môn Hóa Hữu cơ, phổ cộng hưởng từ hạt nhân ( 1 H-NMR) và ( 13 C-NMR) được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa dược và phương pháp phổ hồng ngoại (IR) được thực hiện tại Bộ môn Hóa Vô cơ, khoa Hóa học trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Phổ NMR được đo trên máy phổ ADVANCE AV 500 (BRUKER, Đức), được đo ở tần số máy 500MHz với phổ 1 H và tần số 125MHz với phổ JMOD Phổ IR được ghi trên thiết bị FT – IR Affinity – 1S Spectrometer (Shimadzu, Nhật Bản).

Hoạt tính sinh học

Hoạt tính sinh học được kiểm tra tại Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghê Việt Nam, phòng Hóa Sinh Ứng Dụng

Enzyme α–glucosidase là một glucosidase nằm ở biểu mô niêm mạc ruột non Enzyme này có tác dụng phân hủy tinh bột và disaccharide thành glucose Và trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành thử hoạt tính ức chế enzyme α–glucosidase Dựa trên phản ứng phân cắt cơ chất p–nitrophenyl–α–D-glucopyranoside nhờ tác động của enzyme α–glucosidase, qua đó giải phóng sản phẩm là p-nitrophenol có màu vàng p − Nitrophenyl α − D − Glucoside α−glucosidase→ α − D − Glucose + p − Nitrophenol Lượng sản phẩm p–nitrophenol sinh ra phản ánh hoạt độ của enzyme α– glucosidase

Phương pháp xác định hoạt tính ức chế enzyme α–glucosidase được thực hiện trên đĩa 96 giếng Mẫu thử được pha loãng bằng DMSO và nước cất khử ion thành 1 dóy cỏc nồng độ, nồng độ lần lượt trong phản ứng là 256; 64; 16 và 4 àg/ml hoặc pha loãng tiếp với mẫu có hoạt tính nhỏ hơn Acarbose được sử dụng làm chất tham khảo

Các thành phần phản ứng bao gồm: Phosphate buffer 100 mM pH 6,8; α– glucosidase 0,2 U/ml, mẫu thử và p–nitrophenyl–α–D-glucopyranoside 2,5 mM Ở mẫu đối chứng, mẫu thử được thay bằng đệm phản ứng Thí nghiệm được ủ ở nhiệt độ 37 o C Sau 30 phút, phản ứng được dừng bằng Na2CO3 Độ hấp thụ của phản ứng được xác định trên máy BIOTEK với bước sóng 410 nm (A)

Khả năng ức chế enzyme α–glucosidase của mẫu thử được xác định bằng công thức: Độ ứ𝑐 𝑐ℎế (%) = 𝐴(đố𝑖 𝑐ℎứ𝑛𝑔) – 𝐴(𝑚ẫ𝑢 𝑡ℎử)

IC50 (half maximal inhibitory concentration) là nồng độ chất thử ức chế 50% hoạt động của enzyme α - glucosidase, được tính bằng phần mềm Tablecurve.