tìm hiểu phản ứng nhóm carbonyl trên vòng a của dipterocarpol thành dẫn xuất hydroxyl và tosylat
TỔNG QUAN 6 THỰC NGHIỆM 22 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 25 KẾT LUẬN 42 Danh mục: Hình 1.1: Hình dạng cây lá và quả của cây dầu rái 7 Hình 1.2: Dammarendiol 8 Hình 1.3: Ocotillol 8 Hình 1.4: Dammardienon 8 Hình 1.5: Dipterocarpol 8 1 Hình 1.6: Cấu trúc Dipterocarpol 9 Hình 1.7: Một số dẫn xuất của dipterocarpol 12 Hình 1.8: Monomer 14 Hình 1.9: Dimer 14 Hình 1.10: Phản ứng lacton 15 Hình 1.11: Ester hóa Fischer 17 Hình 1.12: Phản ứng acil hóa tạo ester 18 Hình 1.13: Phản ứng tổng hợp epoxid 21 Hình 3.14: Một số dẫn xuất của dipterocarpol 25 Hình 3.15: Cơ chế phản ứng tạo alcol dipterocarpol 28 Hình 3.16: Hợp chất alcol dipterocarpol 29 Hình 3.17: Cơ chế phản ứng tạo epoxid dipterocarpol 31 Hình 3.18: Hợp chất epoxid dipterocarpol 32 Hình 3.19: Trang thái cộng hưởng tosyl clorur 36 Hình 3.20: Cơ chế phản ứng tosyl hóa 37 Hình 3.21: Hợp chất 3-tosyl epoxy dipterocarpol 39 Danh mục: Bảng 1.1: Một số phương pháp tổng hợp lacton 14 2 Bảng 1.2: Tỷ lệ sản phảm thay đổi theo n 15 Bảng 1.3: tạo thành benzanilid từ anilin với các tác chất khác nhau 18 Bảng 3.4: Một số tác nhân cung cấp hidrur 27 Bảng 3.5: Dữ liệu 1H của 3β-alcol dipterocarpol 29 Bảng 3.6: Dữ liệu 1H của vòng epoxy dipterocarpol 33 Bảng 3.7: Dữ liệu 13C của vòng epoxy dipterocarpol 34 Bảng 3.8: Dữ liệu 13C của vòng epoxyl dipterocarpol 40 Bảng 3.9: Dữ liệu 1H của vòng epoxy dipterocarpol 40 Danh mục: 3 LỜI CÁM ƠN Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Việt Tiến đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian qua. Em xin cám ơn chị Phan Thanh Thảo, các anh chị và các bạn chung phòng lab đã giúp đỡ em trong quá trình làm thực nghiệm. Em xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô khoa hóa đã tận tình chỉ dạy trong những năm tháng ngồi trên giảng đường giúp em trao dồi kiến thức để có thể hoàn thành tốt bài tiểu luận này. Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả và xin chúc quý thầy cô lời chúc sức khỏe và thành công trên sự nghiệp của mình. Chúc các anh chị và các bạn sức khỏe và thành công trong công việc. 4 Trân trọng cảm ơn TP.HCM ngày 22 tháng 07 năm 2015 MỞ ĐẦU Trong tổng hợp hữu cơ, để nghiên cứu và mở rộng khả năng ứng dụng của một hợp chất bất kỳ, người ta tạo ra nhiều dẫn xuất khác nhau bằng sự biến đổi đa dạng trên chất đó. Biến đổi đó có thể là sự oxid hóa, sự khử, ester hóa… và thường được tiến hành trên các nhóm chức như carbonyl, hydroxyl, amin, aldehyd… hay biến đổi từ nhóm chức này sang nhóm chức khác hoạt động hơn. Dipterocarpol là một tritepen chiếm hàm lượng cao trong nhựa cây thuộc họ Sao dầu (Dipterocarpaceae). Với cấu trúc mạch nhánh là alkenol, dipterocarpol có thể cho nhiều phản ứng như đóng vòng alkenol tạo thành lacton, phản ứng trên alken và alcol. Trên vòng A của lacton còn nhóm carbonyl có thể chuyển hóa thành vòng epoxid. 5 Trong đề tài này, chúng tôi tìm hiểu phản ứng biến đổi nhóm carbonyl trên vòng A của dipterocarpol thành dẫn xuất hydroxyl và tosylat, ngoài ra liên kết đôi trên mạch nhánh được chuyển hóa thành dẫn xuất epoxyl. TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU DIPTEROCARPOL 1.1.1 Nguồn gốc [1] Dipterocarpol là một hợp chất được tìm thấy trong nhựa dầu của các cây họ Dầu (quả hai cánh) (Dipterocarpaceae). Đặc biệt, trong các cây thuộc giống dầu rái (Dipterocarpus), dipterocarpol chiếm hàm lượng rất cao (gần 50%)[1]. 6 Hình 1.1: Hình dạng cây lá và quả của cây dầu rái Ở Việt Nam, cây họ Dầu phân bố từ Bắc đến Nam nhưng phổ biến nhất là cây dầu rái hay còn gọi là dầu con rái trắng hay dầu nước (là loài Dipterocarrpus alatus)[2]. Vì thế ở Việt Nam, dipterocarpol chủ yếu được cô lập từ nhựa dầu (oleresin) tách từ cây dầu rái[1]. Các loại cây thuộc họ Sao dầu có công dụng trong công nghiệp: làm sơn bảo vệ tàu, làm mực in y học: trị đau nhức, lở loét Năm 1966, G. Ourisson và Biset đã nghiên cứu phần cặn của nhựa cây thuộc họ Sao dầu, kết quả trong nhựa chai có 4 thành phần hóa học chính: dammadienon, ocotillol, dammarendiol và dipterocarpol. Trong đó, hợp chất chiếm hàm lượng cao nhất là dipterocarpol. 7 Hình 1.2: Dammarendiol Hình 1.3: Ocotillol Hình 1.4: Dammardienon Hình 1.5: Dipterocarpol 8 1.1.2 Cấu trúc hóa học. Dipterocarpol là một tetracyclic triterpen (dammaran) gồm 4 vòng A, B, C, D, với vòng A chứa nhóm C=O tại C 3 và một dây nhánh chứa một nhóm OH gắn trên C 20 và một nối đôi C=C đầu mạch. Công thức phân tử: C 30 H 50 O 2 Hình 1.6: Cấu trúc Dipterocarpol 1.1.3 Danh pháp. [2] Tên thông thường: Dipterocarpol, Hydroxydammarenon II. Tên IUPAC:(5R,8R,9R,10R,14R)-17-((S)-1-hydroxy-1,5-dimetyl-hex-4-enyl)- 4,4,8,10,14-pentametyl hexadecahydrocyclopenta[A]phenanthren-3-on, 20 hydroxy-3-oxodammar. 1.1.4 Tính chất vật lý [3] : Dipterocarpol là một chất rắn màu trắng, tinh thể hình kim. Dipterocarpol không tan trong nước và alcol lạnh. Nó tan tốt trong alcol nóng, benzen, cloroform, dietyl eter. Công thức phân tử: C 30 H 50 O 2 Trọng lượng phân tử: 442.70 g/mol Nhiệt độ nóng chảy: 135 – 136 0 C 9 1.1.5 Các sản phẩm được tổng hợp từ dipteroarpol [5] [9] . Các sản phẩm tổng hợp từ dipterocarpol rất đa dạng vì dipterocarpol mang những nhóm linh hoạt dễ dàng biến đổi như nhóm ceton, alcol, alken. Các sản phẩm biến tính từ dipterocarpol chủ yếu có hoạt tính sinh học với khả năng chống viêm ứng dụng trong y học. Từ dipterocarpol có thể cho ra nhiều dẫn xuất khác nhau như: - Tạo dẫn xuất epoxyd bằng cách cho phản ứng với m-CPBA sau đó thủy phân trong acid cho ra sản phẩm là diol. - Tạo dẫn xuất lacton bằng tác nhân O 3 , CH 2 Cl 2 . - Biến tính vòng A bằng các tác nhân như NaBH 4 hoặc phenylhydrazyn. Dipterocarpol và một số dẫn xuất của nó cũng mang những hoạt tính của các hợp chất triterprnoid có khung dammaran như hoạt tính kháng viêm, kháng virus typ A và typ B. Trong đó hợp chất 24-metyl-20(S),24(R)-epoxydammaran-3-one được coi là hợp chất có tính kháng virus mạnh nhất. Tuy nhiên, hợp chất này chiếm hàm lượng rất ít trong thực vật. Trong khi đó, dipterocarpol chiếm hàm lượng cao hơn và từ nó chúng ta có thể tổng hợp chất 24-metyl-20(S),24(R)- epoxydammaran-3-one mang lại tiềm năng có thể tổng hợp ra nhiều hợp chất có tính kháng viêm với lượng lớn. Một số khảo sát hoạt tính của dipterocarpol và dẫn xuất của nó đã được thực hiện: - Khảo sát tác dụng kháng viêm cấp tính trên chuột nhắt trắng. Người ta tiêm vào gan bàn chân chuột nhắt hợp chất gây viêm, sau đó chọn những con có thể tích chân bị sưng phù 50-100% để tiến hành thử nghiệm. Tiếp theo cho chuột uống các dung dịch có pha dipterocarpol và các dẫn xuất khác rồi theo dõi mức độ sưng phù chân chuột. Kết quả cho thấy dipterocarpol và các dẫn xuất đều có hoạt tính kháng viêm nhất định. 10 [...]... 1H-NMR và 13C-NMR 24 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN Trong bài tiểu luận này, chúng tôi tiến hành phản ứng oxid h a nối đôi trên nhánh thành vòng epoxyl, khử nhóm carbonyl thuộc vòng A c a dipterocarpol thành alcol, và gắn nhóm tosyl và nhóm alcol tạo thành Hình 3.14: Một số dẫn xuất c a dipterocarpol 25 1.5 Khử nhóm carbonyl vòng A Khử nhóm carbonyl có thể tiến hành bằng nhiều phương pháp với các tác chất phản ứng. .. và biến tính trên mạch nhánh Nhóm carbonyl rất hoạt động nên sẽ tham gia vào các phản ứng hoàn nguyên, cộng thân hạch, khử amin h a cho biến tính vòng Trong đề tại này chúng tôi tìm hiểu một số phản ứng trên mạch nhánh c a dipterocarpol 1.2.1 Phản ứng oxi h a tạo lacton Lacton là một ester vòng, thường găp là dạng (vòng 5) và -lacton (vòng 6) Sự có mặt c a nhóm chức lacton làm cho các hợp chất có... thuốc và tránh sự kháng thuốc xảy ra khi dùng quá nhiều thuốc Chính vì những ứng dụng c a các sản phẩm biến tính từ dipterocarpol mang lại mà dipterocarpol đã trở thành một trong những chất được nghiên cứu nhiều nhất 11 Hình 1.7: Một số dẫn xuất c a dipterocarpol 1.2 MỘT SỐ PHẢN ỨNG TRÊN MẠCH NHÁNH C A DIPTEROCARPOL Từ dipterocarpol, chúng ta có thể thực hiện biến tính trên vòng và biến tính trên mạch... việc biến đổi nhóm C=O thành nhóm OH trên vòng A và nối đôi C=C vẫn còn trên cấu trúc 1.6 Epoxid h a liên kết đôi C=C trên mạch nhánh Hiện nay, có rất nhiều phương pháp với các tác chất a dạng để biến nối đôi C=C thành vòng epoxyl như: phản ứng với O 2 trong sự có mặt c a Ag nguyên tử, phản ứng c a β-halohydroxyl với baz mạnh, phản ứng với peroxy acid 29 m-CPBA là một tác nhân oxy h a mạnh, thường... ứng khác nhau, phổ biến nhất là cộng thêm anion hydride vào nhóm carbonyl để cho ra alkoxid anion, sau đó acid h a để tạo thành alcol Hai tác chất cung cấp hydrur phổ biến nhất là: lithium aluminum hydride (LiAlH4) và sodium borohydride (NaBH4) Tác chất Dung môi Phản ứng Sodium - - Aldehyde 1ᴼ - alcol Ketone 2ᴼ Borohydride Ethanol; ethanol +15% NaBH4 - NaOH Tránh acid Tinh chế 1 Trung h a 2 Chiết... Chiết sản phẩm alcol mạnh Lithium Aluminum Hydride LiAlH4 - Ether; THF Tránh alcol, - Aldehyde 1º- amin, acid - alcol Ketone 2º- - alcol Acid carboxylic - 1º-alcol Ester alcol Epoxid alcol Nitril & amid - amin Halide & tosylate mạnh 1 Cẩn thận khi thêm nước 2 Loại muối nhôm 3 Chiết sản phẩm 26 alkan Bảng 3.4: Một số tác nhân cung cấp hidrur Phản ứng khử nhóm carbonyl trên vòng A, chúng tôi... (2KHSO5.KHSO4.KSO4) hay CrO3/AcOH cho phản ứng xảy ra ở điều kiên nhẹ nhàng hiệu suất cao Năm 1958, G Ourirron đã tiến hành oxi h a dipterocarpol trong chuỗi phản ứng điều chế dẫn xuất c a testosterone là 8,14-dimethyl-1,8nortestosteron, tác chất CrO3/AcOH(4) Hình 1.10: Phản ứng lacton 15 1.2.2 Phản ứng trên nhóm –OH Nhóm hydroxyl cho hai loại phản ứng chính là sự cắt nối C-O và O-H Có rất nhiều tác... biến, được tạo thành dễ dàng từ nhóm carbonyl, hợp chất phổ biến hơn, alcol là một hợp chất tương đối bền, vì chúng ch a nhóm xuất kém Nhóm xuất tốt là bazo liên hợp c a acid mạnh, thông thường, một nhóm xuất tốt như alkyl halide thì giá trị pKa acid hydrohalic phải thấp hơn -3 Các hợp chất trung h a điện và mạnh như acid hydrohalic có thể kể đến như: phosphoric acid, nitric acid and sulfuric acid nhưng... BỊ VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIÊM 1.3.1 - - H a chất: Dipterocarpol (Hydroxydammarenone II) Nguồn: Các nhóm thực nghiệm trước m-CPBA(Acid 3-chloroperoxybenzoic) Hãng sản xuất: Đức NaBH4(Natri bohidrur) Hãng sản xuất: Trung Quốc Na2SO4(Natri sunfat) Hãng sản xuất: Trung Quốc HCl (Acid chlohidric) Hãng sản xuất: Trung Quốc CH3COONa (Natri acetat) Hãng sản xuất: Trung Quốc Pyridin (Azine; Azabenzene) Hãng sản xuất: ... Ngoài ra, trong kỹ nghệ, ester thường dùng làm dung môi như etyl acetate hay chất làm dẻo cho polymer Ester có thể được điều chế bằng nhiều cách: 16 Phản ứng ester h a Fischer gi a acid carboxylic và alcol dưới sự 1.2.3.1 hiện diện c a acid vô cơ Dưới sự hiện diện c a xúc tác acid, alcol và acid carboxilic tác dụng với nhau co ra ester và nước Phản ứng thường được xúc tác bởi H 2SO4 đậm đặc và đun . còn nhóm carbonyl có thể chuyển h a thành vòng epoxid. 5 Trong đề tài này, chúng tôi tìm hiểu phản ứng biến đổi nhóm carbonyl trên vòng A c a dipterocarpol thành dẫn xuất hydroxyl và tosylat, . họ Sao dầu (Dipterocarpaceae). Với cấu trúc mạch nhánh là alkenol, dipterocarpol có thể cho nhiều phản ứng như đóng vòng alkenol tạo thành lacton, phản ứng trên alken và alcol. Trên vòng A c a lacton. Một số dẫn xuất c a dipterocarpol 1.2 MỘT SỐ PHẢN ỨNG TRÊN MẠCH NHÁNH C A DIPTEROCARPOL. Từ dipterocarpol, chúng ta có thể thực hiện biến tính trên vòng và biến tính trên mạch nhánh. Nhóm carbonyl