Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Khảo sát phản ứng tự chuyển hóa của stictic acid dưới ảnh hưởng của Lewis acid trong dung môi dimethylformamide

HÒ CHÍ MINHKHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH HÓA HỮU CƠ KHAO SÁT PHAN UNG TỰ CHUYEN HOA CUA STICTIC ACID DƯỚI ANH HUONG CUA LEWIS ACID TRONG DUNG MOI DIMETHYLFORMAMIDE GIANG VIÊN HƯỚNG D

TP HÒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

CHUYEN NGANH HÓA HỮU CƠ

KHAO SÁT PHAN UNG TỰ CHUYEN HÓA CUA STICTIC ACID DUOI ANH HUONG CUA LEWIS ACID

TRONG DUNG MOI DIMETHYLFORMAMIDE

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DAN: TS Dương Thúc HuySINH VIÊN THỰC HIỆN: Lợi Minh Tâm

MA SO SINH VIÊN: K40.106.090

TPHCM THANG 4 NAM 2018

TP HÒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

CHUYÊN NGÀNH HÓA HỮU CƠ

KHAO SÁT PHAN UNG TỰ CHUYEN HOA CUA STICTIC ACID DƯỚI ANH HUONG CUA LEWIS ACID

TRONG DUNG MOI DIMETHYLFORMAMIDE

GIANG VIÊN HƯỚNG DAN: TS Dương Thúc Huy SINH VIÊN THỰC HIỆN: Lợi Minh Tâm

MA SO SINH VIÊN: K40 106.090

TPHCM THANG 4 NĂM 2018

LỜI CẢM ƠN

Dé tài khóa luận này được hoàn thành tại phòng Bộ môn Hóa Hữu cơ thuộc KhoaHóa Học, trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hỗ Chi Minh Dé có được bài luận ngàyhôm nay là sự cô gắng và là thành quả sau nhiều tháng nỗ lực, miệt mài trên phòng thí

nghiệm, cũng như là thành quả của quá trình học tập và rèn luyện trong suốt bốn năm

trên giảng đường Trong khoảng thời gian đó, những người thầy, người cô, bạn bè vàgia đình luôn bên cạnh dìu dắt, động viên và tạo mọi điều kiện hỗ trợ cho em Dé tri ântắm lòng đó, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến:

Thay Dương Thúc Huy, người thay đã trực tiếp hướng dan, luôn bên cạnh đốc thúc, tận tình chỉ đạy và chia sẻ những kiến thức cùng những kinh nghiệm vô cùng quý báu.

Thay cô trong Khoa Hóa đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức chuyên môn,song song đó là những kỹ năng thực nghiệm dé em có đủ nên tang, cơ sở và công cụ để

hoàn thành khóa luận.

Các bạn cùng thực hiện đề tài trong phòng thí nghiệm và các em Khóa 41 nhữngngười bạn, người em luôn ké vai sát cánh, cùng động viên, góp ý và hỗ trợ nhau trongsuốt quá trình thực hiện dé tài.

Và nhân đây, em xin cảm ơn gia đình Gia đình là nguồn tiếp thêm cho em sức mạnh

và luôn là chỗ dựa tinh thần vững chắc

Cuối cùng, em rất mong nhận được sự nhận xét, đóng góp và phê bình từ nhữngthay cô trong Hội đồng phản biện và bạn đọc dé bài luận có thé được hoàn thành tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn.

SINH VIÊN THỰC HIỆN

MỤC LỤC

BOOT CẢM sscsoscscsscssssssossssssassssscnssscssssessscssssesassosssessassasisasssessstesassnossssesssassasiatsssiseiateed i

MUG LẾ bu gggỹaỹỷniriatiidbiitiiobgiotoiliai810100050030301831003408810134010830301000E ii

DANH MỤC CAC CHU VIET TAT VA KÝ HIỆU 5-5 cssccssccs iv

DANH MỤC BẰNG BIẾU | sssssssssssnssssnssssnssensssasssacssscssassssesnssssnnsssasssncsscsssscessaassnsanisnsaied Y

DANHM.IHGHINHANH.-. -ẽ-ẽễẰẽẰẽẰŠẽẰŸễẽằẰeằẽẰẽằễẰẽễ-.ễ eo vi

DANH MỤC SƠ ĐỒ sissssssssssssassssssssasssssssassnssssassssnssonssnssasasnasnssanssnsenssnsanssassnssaassasians vii

MS ĐI sec gangiti006040200100001G11101010100110116101616314030116048810310146534816433014644083443936813486449336 viiiCHƯƠNG 1: TONG QUANG: scccsici=iiSiiciESSiE00202120232001212325261023188205556 1

Mii), HH HH 2::2sc:22222255251153201132353335255352353515835E543515435151823515335E51253523535155315E512553155156555536133555 1 1.2 Các phan ứng đã nghiên cứu trên SUCUC CIM ec etectecneeenesceeeeeseeeeeseeenseasenaees 3 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆN Go ncooonconoonniooiooooiiooiinooiiooiiooiooookosiaoiaoonaoanai 5

2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết Bj cccccccccccsssesssseesssecsssesssvsssseansvesssesessessstessseesssennavenaneee 5

?nNnN 7a 5 T55 Pin (0HDIIo ceaeeaeiiieieininsosreanisarsa2ziezinsinnsii01:7062106230621062180300 5D/5)E0100i01Á KiNG TP cu snn60n1101c026ceexit6200091019716020016103221110391109300821806-18221146701021023018037 6

2.3 Khảo sát phan ứng tự chuyên hóa của stictic acid dưới ảnh hưởng của Lewis acid

trong dung môi đimethylformamide 1130143101301115110111021122314151102160100121113211230113137 6

2.3.1 Phản ứng chuyên hóa 2-22 222 £SS£EE2EEE2E3E2EeSEEEEEEECEEecEervrrrserrrree 6 2.3.2 Khảo sát phản ứng chuyền hóa - 2< 2© eSse+Sz£ExZvxecrxecserrsrreere 8

2.3 Nghiên cứu câu trúc và tính chất sec 0200240064400401234025400220640 8

2.3.1 Phô cộng hướng từ hạt nhân NMR - 2 2222 2222222 cxrrrcrrrsrrrcse §

2.3.2 Số liệu phô định danh cơ cấu sản phẩm 2-52222222SczzSzccxrrscee §

CHƯỠNG 3: KET QUA VÀ THẢO LUẬN SE 103.1 Phan ứng tự chuyên hóa của stictic acid trong dung môi DME 10

3.1.2 Phan ứng cộng nucleophile (Aj) - Ăn ng re 10

3.1.3 Phan ứng thé nucleophile trên nhân thom (SNAYr) 52-552 S525se552 11

3:1:4.iEhan.ứns:dimeï RGA 2 ccssssiscesassesescseszassaassatsseassccascansnssacsassaueveaeseaesscoscenecanses 113.2 Bién luan cau trúc sản phâm ÀS45956435943584898649566515845593844092188999895994686840564535436821 86969862954 11

3.2.1 Cấu trúc sản phẩm SU0 o.oo ccc esos ccssesssesssesssesssesssrsssessseeseeeseessesateeeeesseeese 11

3.2.2 Cau trúc sản phẩm SUD oe ceecseecssecsssesssscssssessneeeneessueesssesssessnesssneenneeenee 12

3.2.3 Cau trúc sản phẩm SU3 2222 2122212212211211221721222 211 21121 2z 133.3 Cơ chế phản tg -cccesssesssesssesssvsssvsssvessesssesssessviessesseeaseessesaveeaseesensvnnsetsevseneenees 14

3.3.1 Cơ chế giải thích sự tạo thành sản phẩm SU0 và SUI1 - 143.3.2 Cơ chế sự tạo thành sản pham NS) OR LH che 183:4 KAO sát PRAM WG caicsinaitiatiiiiiiiiiiiti14000410110165138511431186155351684388455651582168453544316591851885 18

3:4.I Khao sát thời gian phản ứng -.c 020cc iissee 18 3.4.2 Khao sat phản ứng phản ứng khi cố mặt nước - -c-<ccc<cxcee 19

CHUONG 4: KET LUẬN VA KIEN NGHI ccssccssssssssosceosnscssssosssossesseconscsesssosseoseeone 20

MH (KẾ ÏHỆP soseosanssnnnnniiniiiinttttitiitiiBSUDHEE18810800188188601850016118880380113388031961833018313886038g8881 20V5] lDIEHIL 2 c6 0001202020000 00062002109100000 20TAIEIEU THEMKHAO Sa {ẽẰằẽẼêẼŸšẽẼŸšẽĂŸẽŸẽSẰŸẽêễŸêẽễ sẽ ẽêẽẽ ẽẴẽ.⁄ẽ 21

PHỤ UG sssssssssssisssssssssassassscssossssaassassssscsssssasscnssssasssnassssssssassssssassssssnaseasssasassasoassssssscsasens

(Heteronuclear Single Quantum Correlation)Nông độ ức chế sự phat triển của 50% số tế bào thử nghiệm

(Half Maximal Inhibitory Concentration)

Nong độ tối thiểu ức chế sự phát triển của tế bào

(Minimum Inhibitory Concentration)

Pho cộng hưởng từ hat nhân

(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)

Part per million

Mũi don (Singlet)

Độ dich chuyén hóa hoc (Chemical shift)

iv

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Giá trị EDso của các hợp chất đối với ấu trùng S ifroralir 1

Bảng 2.1 Khao sát thời gian phan ứng chuyển hóa của stictic acid - §

Bảng 2.2 Khảo sát sự chuyên hóa của stictic acid khi có mặt nước §

Bảng 3.1 Dữ liệu phô 'H-NMR, !*C-NMR của stictic acid và SU0 12

Bang 3.2 Dữ liệu phô '!H-NMR, '°C-NMR của stictic acid, SUO và SUI l3

Bang 3.3 Dữ liệu phô 'H-NMR, "C-NMR của SU0 và SU3 .2-52-: 14

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu tạo hóa học của stictic acid - - scSsccSS x2xEE2c1E SE 2E 1E xrzcrrrvex 1Hình 1.2 Cau tạo hóa học của isiđiophorin -. -5:-5222222222232212221211221721 222222 2Hình 3.1 Các sản pham của quá trình chuyên hóa stictic acid dưới tác dụng của AICI(ONE | GUNES ñ61DME::::ci‹cocososeiociiiiiaaiioiiisiiiiiti4011211241313331551105555515538685385848565858515838 10

Hình 3.2 Tương quan HMBC của hop chất SU0 0 ccccscecsssesssesssesssscsssessesseeeseess 11Hình 3.3 Tương quan HMBC của hop chất SU3 0 0 -.ccccsessseeeeceesceeeseeeeceeesneeennees 14

Hình 3.4 Quá trình thủy phan DMF dưới tác dụng của AICI và nhiệt độ 15

Hình 3.5 Quá trình dehydrate hóa của stictic acid dé tạo thành sản phẩm SAI1 15

Hình 3.6 Cơ chế đề nghị sự tạo thành sản phẩm SU0 từ SA1 :-: l6Hình 3.7 Cơ chế đẻ nghị của sự hình thành sản phâm SU1 từ SAI 17

Hình 3.8 Cơ chế dé nghị của quá trình dime hóa SU0 tạo thành sản phẩm SU3 18

Hình 3.9 Sắc ký ban mong khảo sát thời gian phan ứng 2-2552: 19Hình 3.10 Sắc ký bản mỏng khảo sát phản ứng khi có mặt nước và dimethyl amine 19Hình 4.1 Một số sản phâm chuyển hóa của stictic acid đã cô lập được 20

vi

DANH MỤC SƠ ĐÒ

Sơ đồ 1.1 Một số phản ứng chuyên hóa của stictic aeid -2¿22sz22sz2cszccs 3

Sơ đồ 2.1 Quy trình pha xúc tác AICH trong dung môi DME 55-5552: 6

Sơ đồ 2.2 Quy trình thực hiện phản ứng chuyền hóa stictic acid - 7

vũ

MỞ ĐẦU

Các loại hợp chất được cô lập từ địa y cho nhiều hoạt tính sinh học như chong oxihóa, kháng khuan, kháng nam, ức chế một số loại enzyme vi khuẩn và virut ngoài ra

chúng còn có khả năng ngăn cản quá trình phân bào, đồng thời ức chế sự hình thành và

phát trién của các tế bào ung thư Vi vậy chúng nhận được sự quan tâm và được nghiên

cứu rộng rãi, stictic acid cũng là một trong số đó

Năm 2017, trong đề tài khóa luận của sinh viên Nguyễn Thảo Phương Uyên, chúngtôi nhận thay có sự dehydrate hóa của stictic acid dưới tác dụng của Lewis acid Đề khảo sát cụ thê hơn về quá trình này, chúng tôi đã thực hiện dé tài nhằm khang dinh su anhhưởng của Lewis acid đến stictic acid nói riêng và khung sườn depsidone nói chung,

đồng thời nghiên cứu cầu trúc của các sản phâm chuyền hóa khác của phản ứng.

vii

Hình 1.1 Cau tao hóa hoc của stictic acid.

Chúng được tim thay trong nhiều loài địa y khác nhau như dia y Usnea aciculifera,

Parmotrema sp (Parmotrema clasaroanum ), EVvermia prunastri, Pseudevernia

(Pseudevernia furacea ), Relicina (Relicina sydneyensis ), Xanthoparmelia lusitam (hay còn gọi là Xanthoparmelia verucigera) [3], [13]

Năm 1993, Peter Proksch và các cộng sự đã tiền hành thử nghiệm độc tính của stictic acid đổi với ấu trùng Sfenoptilodes littoralis, một loài bướm đêm thuộc họPterophoridae Kết quả thê hiện dưới liều EDs» (Bảng 1.1) cho thay stictic acid không

ức chế sự sông của ấu trùng trong phạm vi phân tích nồng độ mà chỉ gây ảnh hưởng khidùng liều cao [10]

Bang 1.1 Giá trị EDs» của stictic acid đôi với ấu trùng S Liworali

Hợp chât » - (% trọng lượng khô)

{umol/g trọng lượng khô) Stictic acid 56.2 2.17

*Không phát liện được trong phạm vi phân tích nông độ (20-140 umole trong lượng khô, hoặc 98-5 4% trọng lượng khô).

Năm 1997, Nouri Neamati và các cộng sự đã tiền hành thử nghiệm khả năng khángvirut HIV-1 đối với các hợp chất có khung sườn depsidone, kết quả cho thay chúng có

khả năng ức chế đối với loại virus này Trong đó, stictic acid cho giá trị ICsp là 3 pMvới khả năng ức chế trung bình so với các hợp chất được thử nghiệm khác [S].

Năm 2002, Correché và các cộng sự đã tiễn hành đánh giá khả năng gây độc tế bàocủa stictic acid và một số hợp chất khác trên tế bào gan và tế bào lympho chuột Kết quacho thay hoạt tinh gây chết tế bào của stictic acid là mạnh nhất trong các chất được thử

nghiệm [4].

Năm 2010, G Amo de Paz và các cộng sự đã cô lập được stictic acid từ

Xanthoparmelia (Parmeliaceae) và thử nghiệm hoạt tính kháng oxi hóa Dưới tác dụng

của stictic acid, kha năng sống sót va tăng sinh của tế bào u nang U373-MG giảm điđáng ké ở liều 50 pg/mL và 25 pg/mL (72.1 + 8.0 và 82.1 + 5.2) Mặt khác, khi xử lýbằng hydrogen peroxide, khả năng sông sót của U373-MG giảm gần 40% so với tế bàođối chứng còn dịch chiết Xanthoparmelia làm giảm kha năng sống sót của tế bào tăng

từ 10-19% (tùy liều dùng) so với các tế bảo được xử lý bằng hydrogen peroxide Qua

đó cho thấy đây là hợp chất tiềm năng dùng đẻ điều trị các bệnh rồi loạn do thoái hóathan kinh như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson [1]

Tiếp theo, vào nam 2011, khả năng ức chế quá trình lipid peroxidation của stictic

acid đã được Atalay và các cộng sự thử nghiệm trên hệ thông liposome và nhũ tương.

Kết quả ghi nhận được cho thấy nó là một chat chong oxi hóa tốt, đặc biệt là trong hệthống liposome Đông thời tác giả cũng đưa ra các nhận định tương tự với các nghiêncứu đã được thực hiện trước đó rằng depsidone có hoạt tính chống oxi hóa tốt hơndepside và usnic acid Bên cạnh đó việc phát hiện ra isidiophorin (Hình 1.2) có cau trúc tương tự với stictic acid nhưng có nhóm carbonyl liên hợp nối đôi thay cho nhómaldehyde ở vị trí C-3 đã lam tăng đáng kê hoạt tính chống oxi hóa tạo cơ sở cho các

hướng nghiên cứu bán tong hợp và tông hợp [2].

Năm 2013, Boris Pejin và các cộng sự đã tiễn hành cô lập stictic acid từ địa y

Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm (Lebariaceae) và thừ nghiệm hoạt tính kháng ung thư

trên các dòng tế bào HT-29 (ung thư ruột kết) và MCF-7 (ung thu vú), đồng thời ướctính hiệu quả của nó trên dòng tế bào bình thường MRC-5 Kết quả cho thay rằng tế bàoung thư HT-29 nhạy cảm nhất đối với stictic acid (giá trị ICso là 29.29 g/mL), nhạyhơn MCF-7 là 689 lần và có hoạt tính trội hơn so với usnic acid Mặt khác, hợp chất nàycho thấy sự ức chế tăng trưởng thấp đối với các tế bào bình thường (giá trị ICso là 2478.40 pg/mL) Từ đó cho thấy đây là một hợp chat tự nhiên day hứa hen cho việcthiết kế các loại thuốc điều trị ung thư trong tương lai [9]

1.2 Các phản ứng đã nghiên cứu trên stictic acid

Dựa trên các phản ứng chuyên hóa đã được nghiên cứu trên khung depsidone và cácdẫn xuất tự nhiên khác, năm 2000, A Elix và H Wardlaw đã tiền hành phản ứng chuyềnhóa stictic acid (Sơ dé 1.1) [6]

Lusitanic acid Dimethyl peristitate

So dé 1.1 Một số phan ứng chuyển hóa của stictic acid

Năm 2000, Esswein A và các cộng sự đã tông hợp được hợp chất

(Z)-2-(5-((1,4-đihydroxy- 10-methoxy-5,8-dimethyl-3,7-dioxo- 1

,3-dihydro-7H-benzo[6,7]}[1,4]dioxepino[2,3-e Jisobenzofuran- 1

1-yl)methylene)-4-o0xo-2-thioxotetrahydrothiophen-3-yl)-acetic acid từ stictic acid và

2-(4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl)-acetic acid (Sơ dé 1.2) (7)

oO 1?)

ie)

Sy "9 ĩ

| ff ~oH ron 15 mmol CH;COONa 0 ff ~0H

ọ on“ —_ Ss ok ,o — lšmLCH:COOH o\=

dZ HO o % Dun trong 10 giờ oO s HO i)

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

2.1.1 Hóa chất

- Stictic acid: được ly trích và tỉnh chế từ địa y Usnea sp.*

- Alumium chloride hexahydrate 97% (Trung Quốc).

- Acctone (Trung Quéc).

- Acetic acid 99.5% (Trung Quéc)

- Chloroform 99% (Trung Quốc)

- Ethyl acetate 99.5% (Trung Quốc).

- Hexane 95% (Trung Quốc)

- N,N-dimethylformamide 99% (Trung Quốc)

- Nước cắt hai lần

- Sắc ký bản mỏng Kiesel gel 60E›<¡ (Merck)

- Silica gel 0.04-0.06 mm (Merck), dùng cho sắc ký cột

* Cung cấp bởi TS Dương Thúc Huy, Khoa Hóa Hoc, Đại học Sư Phạm TPHCM.

- Pipet pasteur, micropipet.

- Cân điện tử 4 số, Satorius AG Germani CPA3235

- Đèn soi UV bước sóng 254-365 nm.

- Máy khuấy từ gia nhiệt Stone Staffordshire England ST1SOSA

- Máy cô quay Heidolph.

- Máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker Ultrashied 500 Plus (Dai học Khoa học

Tự Nhiên - Hà Nội).

2.2 Điều chế xúc tác

Lay khoảng | g tinh thé AICI; cho vào chén sứ, đặt lên bếp từ Dùng đũa thủy tinhkhuấy đều đến khi thu được chat rin tơi mịn thì đừng Cân lay 0.044 g (0.33 mmol) chất ran thu được cho vào chai thủy tinh Thêm DMF vào, đặt lên bếp khuấy từ, khuấy đếnkhi AICI: tan hoàn toàn dé thu được xúc tác cần dùng (So dé 2.1)

So đồ 2.1 Quy trình pha xúc tác AICI; trong dung môi DMF.

2.3 Khao sát phản ứng tự chuyền hóa của sfictic acid dưới ảnh hưởng của Lewis

acid trong dung môi đimethylformamide

2.3.1 Phản ứng chuyên hóa

Cân 0.100 g (0.26 mmol) stictic acid cho vào bình cầu Thêm vào 20 mL xúc tácAICl/DME Khuấy và đun hỗn hợp trên bếp cách dau ở 110 °C trong 5 giờ Sau phản ứng, dung dịch được chiết nhiều lần với ethyl acetate dé loại xúc tác và DMF, sau đórửa địch chiết với dung địch muối natri sulfate và rửa lại với nước Cô quay loại bớtdung môi và dé khô tự nhiên ngoài không khí thu được chất bột khan, tan nhiều trongacetone, nước.