Điều chế chất chìa khóa trong tổng hợp Coenzyme Q10 bằng phản ứng chuyển vị Claisen và phản ứng ghép chéo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÊ MINH ĐÔNG ĐIỀU CHẾ CHẤT CHÌA KHÓA TRONG TỔNG HỢP DẪN XUẤT COENZYME Q10 BẰNG PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ CLAISEN VÀ PHẢN ỨNG GHÉP CHÉO Chuyên ngành : Hóa hữu Mã số : 60440144 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2016 Coenzyme Q10 LỜI MỞ ĐẦU (2,3-dimethoxy-5-methyl-6-multiprenyl-1,4-benzoquinone) gọi (ubiquinone, ubidecarenone, CoQ10) lần phân lập từ tim bò Frederick Crane (USA) năm 1957 Là ba coenzyme quan trọng tổng hợp nên ATP – lượng sinh học thể sống.Do có tính chất chống oxy hóa mạnh, trung hòa gốc tự nên CoQ10 ngày sử dụng nhiều làm nguồn thực phẩm chức năng, giúp cải thiện sức khỏe đưa vào mỹ phẩm làm đẹp chất chống oxy hóa, chống lão hóa để giúp thể trẻ hóa; ứng dụng y tế nhằm ngăn ngừa ung thư, điều trị nhiều bệnh tim mạch, tiểu đường, Parkinson, tăng hệ thống miễn dịch… Với nhiều ứng dụng có lợi nên nhu cầu CoQ10 ngày tăng lên, đặt yêu cầu cần thực sản xuất quy mô công nghiệp đường tổng hợp toàn phần, tạo dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao Để đáp ứng nhu cầu đó, có nhiều giải pháp đưa tổng hợp hóa học, bán tổng hợp công nghệ sinh học Mặc dù, từ CoQ10 đời có nhiều nhà nghiên cứu tổng hợp, chưa có sản phẩm CoQ10 thương mại đời đường tổng hợp toàn phần Hiện tại, sản phẩm bán thị trường sản xuất chủ yếu đường lên men vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens, Escherichia Coli, Paracoccus denitrificans… Ở nước việc nghiên cứu CoQ10 dừng lại việc tối ưu hóa trình lên men chủng tự nhiên cải biến chúng Chưa có nhóm nghiên cứu tiến hành nghiên cứu tổng hợp CoQ10 dẫn xuất CoQ10 Xuất phát từ sở lý luận thực tiễn đó, tiến hành nghiên cứu đề tài : “Điều chế chất chìa khóa tổng hợp dẫn xuất coenzyme Q10 phản ứng chuyển vị Claisen phản ứng ghép chéo” Chương – TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử Coenzyme Q10 1.2 Cấu tạo Coenzyme Q10 1.3 Sinh tổng hợp chức Coenzyme Q10 1.3.1 Coenzyme Q10 tự nhiên 1.3.2 Sinh tổng hợp Coenzyme Q10 1.3.3 Chức Coenzyme Q10 1.4 Ứng dụng Coenzyme Q10 y học 1.4.1 Tác dụng bệnh tim mạch 1.4.2 Tác dụng với bệnh đau đầu kinh niên 1.4.3 Tác dụng điều trị bệnh khác 1.4.4 Trong mỹ phẩm 1.5 Phương pháp hóa học tổng hợp Coenzyme Q10 1.6 Mục tiêu luận văn Chương – THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị hóa chất 2.2 Phương pháp thực nghiệm Quy trình tổng hợp chất trung hai dẫn xuất Coenzyme Q10 từ chất đơn giản ban đầu menadione 2,3,5-trimethyl hydroquinone Sau nghiên cứu tổng hợp tài liệu, nhóm sử dụng phản ứng acyl hóa, phá bảo vệ chọn lọc, phản ứng ete – Williamson, chuyển vị Claisen hoán vị olefin sử dụng xác tác Grubbs, thu sản phẩm trung gian quan trọng tổng hợp dẫn xuất CoQ10 Sơ đồ Phương pháp tổng hợp chất trung gian Sơ đồ Tổng hợp chất trung gian 15 2.2.1 Tổng hợp 1,4-hydroxy-2-methylnaphthalene Sơ đồ phản ứng: Cho chất rắn 2-methyl-1,4-naphthoquinone (8,2 g, 47,6 mmol) vào bình cầu 50 ml, thêm ethyl acetate (100 ml) hòa tan hoàn toàn chất rắn, sau đưa nhiệt độ bình cầu 0oC Sau chất rắn tan hoàn toàn, nhỏ từ từ 100ml dung dịch Na2S2O4 (40 g, 230 mmol) Phản ứng thực điều kiện nhiệt độ phòng môi trường khí nitơ Tiến trình phản ứng theo dõi sắc ký mỏng, sau khoảng thời gian 10 dừng phản ứng, sản phẩm chiết ethyl acetate Sản phẩm rửa lại nước muối bão hòa, làm khô Na2SO4 Tiến hành cô quay áp suất thấp tách dung môi thu chất rắn màu tím (8,24 g, 47,6 mmol); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 8,08 (d, J = 9.3 Hz, 2H); 7,74 – 7,71 (m, 1H); 7,49 – 7,47 (m, 1H); 6,64 (s, 1H); 4,86 (s, 1H); 4,68 (s, 1H); 2,36 (s, 3H) 2.2.2 Tổng hợp 1,4-diacetate-2-methylnaphthalene Sơ đồ phản ứng: Cho 1,4-dihydroxy-2-methyl- naphthalene (8,24 g, 47,6 mmol) vào bình cầu, sau cho nhỏ từ từ acetic anhydride (23 ml, 244 mmol), tiếp tục nhỏ ml sulfuric acid vào hỗn hợp phản ứng Hỗn hợp khuấy đều, phản ứng thực nhiệt độ phòng, thời gian Sau dừng phản ứng cách cho đá lạnh vào hỗn phản ứng, tạo thành kết tủa rắn màu trắng, lọc rửa vài lần với nước cất lạnh Chất rắn thô thu đem kết tinh lại ethanol, thu sản phẩm dạng tinh thể màu trắng (10,7 g, 41,4 mmol, đạt hiệu suất 87%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 7,81 (d, J = 10,8 Hz, 1H); 7,75 (d, J = 8.0 Hz, 1H); 7,50 (m, J = 16,3; 6,9; 1,2 Hz, 2H); 7,15 (s, 1H); 2,47 (d, J = 13,7 Hz, 6H); 2,33 (s, 3H); 13C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,39; 168,86; 144,11; 142,13;, 127,90; 127,08; 126,48; 126,16; 126,02; 121,45; 121,15; 120,70; 20,98; 20,57; 16,49 2.2.3 Tổng hợp 4-hydroxy-2-methylnaphthaleny-1-acetate Hòa tan chất rắn (3,62 g, 14 mmol) methanol nhiệt độ 45oC, sau chất rắn tan hoàn toàn giảm nhiệt độ 35oC Hòa tan hỗn hợp chất rắn K2CO3 (0,97g, mmol) Na2S2O5 (1,825g, mmol) 5ml nước cất, thu hỗn hợp A Cho từ từ hỗn hợp A vào bình phản ứng Đun hồi lưu nhiệt độ 40oC, theo dõi phản ứng sắc ký mỏng, phản ứng thực khoảng thời gian Sau đó, dừng phản ứng làm lạnh từ từ nhiệt độ phòng, cho 50g đá lạnh vào bình phản ứng, trung hòa pH = acid acetic Hỗn hợp sản phẩm tách chiết với dung môi ethyl acetate, sản phẩm làm khô Na2SO4, cô quay tách loại dung môi thu chất rắn màu trắng Chất rắn thô kết tinh lại hệ dung môi n- hexane: ethyl acetate, cho tinh thể màu trắng (1,87 g, 0,87 mmol, đạt hiệu suất 62%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 7,97 (d, J = 8,4 Hz, 1H); 7,64 (d, J = 8,4 Hz, 1H); 7,48 (t, J = 7,6 Hz, 1H); 7,38 (t, J = 7,6 Hz, 1H); 6,31 (s, 1H); 6,13 (s, 1H); 2,49 (s, 3H), 2,16 (s, 3H); 13C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 170,55; 149,49; 137,38;127,50; 126,92; 126,41; 124,55; 123,89; 122,17; 120,27; 110,94; 20,64; 16,26 2.2.4 Tổng hợp 4-allyloxy-2-methylnaphthalenyl-1-acetate Sơ đồ phản ứng: Tinh thể rắn màu trắng (3 g, 13,9 mmol) hòa tan 40ml DMF, đưa nhiệt độ bình phản ứng 0oC, trình phản ứng thực môi trường khí nitơ Khi nhiệt độ bình 0oC, cho từ từ NaH (0,5g, 20,8 mmol), khuấy mãnh liệt thoát hết bọt khí bình cầu (thời gian khoảng 30 phút), sau nhỏ từ từ allyl bromide (1,5 ml, 17,4 mmol), thực phản ứng nhiệt độ 40oC Quá trình phản ứng theo dõi sắc ký mỏng (khoảng 12 dừng phản ứng), hỗn hợp phản ứng làm lạnh nhiệt độ phòng, cô quay tách loại dung môi DMF Phân lập hỗn hợp sản phẩm cột sắc ký nhồi silica gel (dung môi chạy cột n-hexane:ethyl acetate = 50:1 v/v), thu chất rắn màu trắng 4-allyloxy-2-methyl- naphthalenyl-1-1acetate (2, 9g, đạt hiệu suât 82%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 8,26 (d, J = 8,3 Hz, 1H); 7,67 (d, J = 8,4 Hz, 1H); 7,52 – 7,41 (m, 2H); 6,65 (s, 1H); 6,21 – 6,11 (m, 1H); 5,52 (dd, J = 17,3, 1,5 Hz, 1H); 5.34 (dt, J = 6,8, 3,4 Hz, 1H); 4,70 (d, J = 5,1 Hz, 2H); 2,45 (s, 3H); 2,30 (s, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,43; 152,12; 137,79; 133,22; 127,72; 127,09; 126,12; 125,11; 124,83; 122,41; 120,41; 117,44; 107,57; 69,19; 20,59; 16,83 2.2.5 Tổng hợp 4-hydroxy-3-allyl-2-methylnaphthalenyl-1-acetate Sơ đồ phản ứng: Tinh thể rắn (2,9 g, 11,3 mmol) hòa tan hoàn 50 ml dung môi 1,2 dichlorobenzene Phản ứng đun hồi lưu nhiệt độ 180oC môi trường khí trơ nitơ Quan sát phản ứng sắc ký mỏng, khoảng thời gian sau 24 dừng phản ứng, hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng đưa trực tiếp lên cột silica gel để phân lập (dung môi chạy cột n-hexane:ethyl acetate = 20:1 v/v), thu sản phẩm chất rắn màu vàng nhạt (1,6g, đạt hiệu suất 55%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 8,13 – 8,09 (m, 1H); 7,67 – 7,64 (m, 1H); 7,50 – 7,41 (m, 2H); 6,07 – 5,98 (m, 1H); 5,36 (s, 1H); 5,19 – 5,06 (m, 2H); 3,59 (dt, J = 5,6, 1,7 Hz, 2H); 2,47 (s, 3H); 2,25 (s, 3H); 13C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,56; 147,55; 138,24; 134,87; 126,53; 126,39; 126,32; 125,11; 123,87; 121,59; 120,69; 118,02; 116,53; 31,24; 20,62; 13,30 2.2.6 Tổng hợp 1,4-diacetate-3-allyl-2-methylnaphthalene Sơ đồ phản ứng: Chất rắn màu vàng (1,6 g, 6,2 mmol) hòa tan 10 ml pyridine bình cầu 25 ml, đưa nhiệt độ bình phản ứng 0oC môi trường khí nitơ Sau đó, thêm anhydride acetic (1,34 ml, 12 mmol) vào bình phản ứng, trì phản ứng điều kiện nhiệt độ 0oC Tiếp tục thêm từ từ xúc tác 4-dimethyl pyridine (0,16 g, 1,3 mmol), thực phản ứng nhiệt độ phòng môi trường khí nitơ Theo dõi phản ứng sắc ký mỏng, thời gian khoảng dừng phản ứng Cho 30ml nước cất vào hỗn phản ứng, dùng 10 ml ethyl acetate chiết hỗn hợp sản phẩm thực chiết lần Tiếp tục làm sản phẩm với 20ml nước cất dung dịch 20ml CuSO4 bão hòa lần (tách loại pyridine), sau dùng nước muối bão hòa tiếp tục rửa hỗn hợp Sản phẩm thô làm khô Na2SO4, tách sản phẩm cột sắc ký silica gel (dung môi chạy cột n-hexane:ethyl acetate = 20:1), thu sản phẩm tinh khiết màu trắng (1,66 g, 5,58 mmol, hiệu suất đạt 90%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 7,75 – 7,69 (m, 1H); 7,68 – 7,63 (m, 1H); 7,51 – 7,43 (m, 2H); 5,89 (ddt, J = 16,1, 10,2, 5.9 Hz, 1H); 5,08 – 4,93 (m, 2H); 3,48 (s, 2H); 2,48 (d, J = 8,5 Hz, 5H); 2,27 (s, 3H); 13C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,49; 168,47; 142,75; 142,63; 134,56; 128,25; 126,97; 126,54; 126,52; 126,31; 126,13; 121,47; 121,21; 116,19; 31,98; 20,72; 20,62; 13,03 2.2.7 Tổng hợp (E)-2-(4-methoxy-3-methylbut-2-en-1-yl)-3-methylnaphthalene 1,4-diyl diacetate Sơ đồ phản ứng: Cho chất (31 mg, 0,1 mmol) methyl methacrylate (0.11ml, 1mmol) vào bình phản ứng, thêm ml dung môi dichloromethane, tiếp tục cho xúc tác Grubbs 2nd (8,7 mg, 0,01 mmol) vào bình phản ứng Phản ứng tiến hành hồi lưu thời gian 24 nhiệt độ 40oC, môi trường khí nitơ Cô quay áp suất thấp tách loại dung môi hỗn hợp sau phản ứng, tách hỗn hợp sản phẩm cột sắc ký nhồi silica gel (dung môi n-hexane: ethyl acetate = 9:1 v/v), thu chất rắn màu trắng (17 mg, 0,049 mmol, hiệu suất 40,7%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 6,58 (td, J = 6,8, 1,4 Hz, 1H); 3,69 (d, J = 5,4 Hz, 3H); 3,36 (s, 2H); 2,33 (d, J = 16,3 Hz, 6H); 2,05 (d, J = 10,6 Hz, 9H); 1,96 (d, J = 1,1 Hz, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 168,24; 145,99; 145,57; 139,30; 128,56; 128,15; 127,83; 127,22; 51,74; 27,47; 20,55; 20,50; 13,24; 12,84; 12,65 2.2.8 Tổng hợp 2,3,5-Trimethyl-1,4-hydroquinone diacetate Phương trình phản ứng: Cho 2,3,5-trimethyl hydroquinone (10g, 66 mmol) vào bình cầu 100ml, sau thêm anhydride acetic (21,85ml, 198 mmol), nhỏ 1ml sulfuric acid vào hỗn hợp phản ứng Hỗn hợp khuấy đều, phản ứng thực nhiệt độ 100oC môi trường khí trơ nitơ Theo dõi phản ứng sắc ký mỏng (thời gian phản ứng khoảng giờ) dừng phản ứng Sau cho đá lạnh vào hỗn hợp phản ứng, thu kết tủa rắn, lọc chất rắn rửa sản phẩm bẳng nước lạnh dung dịch rửa có pH = Chất rắn thô, kết tinh lại n-hexane:ethyl acetate, thu tinh thể màu trắng 10 (14,9 g, 63 mmol, hiệu suất 90%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 6,75 (s, 1H); 2,34 (s, 3H); 2,31 (s, 3H); 2,11 (s, 3H); 2,06 (d, 6H); 13C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,52; 168,93; 146,48; 145,72; 130,23; 128,28; 127,45; 121,20; 20,82; 20,47; 16,28; 13,16; 12,81 2.2.9 Tổng hợp 4-hydroxy-2,3,6-trimethylphenyl acetate Phương trình phản ứng: Hòa tan chất rắn 10 (9,73g, 41,22 mmol) 20 ml methanol bình cầu 100ml nhiệt độ 45oC, khuấy chất rắn tan hoàn toàn, đưa nhiệt độ bình cầu 35oC Hòa tan hỗn hợp chất rắn K2CO3 (2,8 g, 20,3 mmol) Na2S2O5 (5 g, 26,5 mmol) 15ml nước cất, thu hỗn hợp A Cho từ từ hỗn hợp A vào bình phản ứng, tiến hành đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng nhiệt độ 40oC Tiến trình phản ứng theo dõi sắc ký mỏng, sau thời gian khoảng dừng phản ứng làm lạnh nhiệt độ phòng Tiếp tục cho 50 g đá lạnh vào bình phản ứng, trung hòa pH = acetic acid Hỗn hợp sản phẩm tách ethyl acetate, sản phẩm thô làm khô Na2SO4 cô quay tách loại dung môi, thu chất rắn màu trắng Chất rắn thô kết tinh lại dung môi n-hexane:ethyl acetate, cho tinh thể màu trắng 11 (4,56 g, 23,5 mmol, hiệu suất 57%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 6,39 (s, 1H); 4,96 (s, 1H); 2,32 (s, 3H); 2,08 (s, 3H); 2,04 (s, 3H); 2,02 (d, 3H); 13 C NMR (126 MHz,CDCl3) δ ppm: 170,56; 151,98; 141,76; 130,14; 127,58; 121,81; 114,9; 20,96; 16,61; 13,46; 12,27 2.2.10 Tổng hợp 1-acetyloxy-4allyloxy-2,3,6-trimethylbenzene Phương trình phản ứng: 10 Tinh thể màu trắng 11 (2 g, 10,3 mmol) hòa tan 40ml DMF, đưa nhiệt độ bình 0oC, tiến trình phản ứng thực môi trường khí nitơ Sau đó, cho từ từ NaH (0,52 g, 20,2 mmol), khuấy mãnh liệt bọt khí ngừng thoát từ dung dịch phản ứng (thời gian khoảng 30 phút), nhỏ từ từ allyl bromide (1,2 ml, 13,9 mmol), tiến hành phản ứng nhiệt độ 40oC Sau thời gian 12 dừng phản ứng, đưa nhiệt độ phòng cô quay tách loại dung môi DMF Sản phẩm thu chạy sắc ký cột nhồi silica gel (dung môi chạy cột n-hexane:ethyl acetate = 50:1 v/v) thu chất lỏng màu vàng 12 (2,02 g, 8,65 mmol, hiệu suất đạt 84%);1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 6,56 (s, 1H); 6,07 (m, 1H); 5,40 (s, 1H); 5,26 (s, 1H); 4,49 (s, 2H); 2,33 (s, 3H); 2,16 (s, 3H); 2,11 (s, 3H); 2,05 (s, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,45; 154,09; 141,74; 133,72; 129,64; 127,03; 124,20; 116,80; 111,53; 69,33; 20,47; 16,57; 13,02; 12,00 2.2.11 Tổng hợp chất 3-Allyl-4-hydroxy-2,5,6-trimethylphenyl acetate Phương trình phản ứng sau: Chất lỏng 12 (0,5 g, 2,13 mmol) cho vào bình cầu chứa 30ml dung môi 1,2dichlorobenzene Phản ứng đun hồi lưu nhiệt độ 180oC môi trường khí trơ nitơ Sau thời gian ngày phản ứng, hỗn hợp sản phẩm đưa trực tiếp lên cột silica gel để tách hỗn hợp sản phẩm (dung môi chạy cột n-hexane:ethyl acetate = 20:1 v/v), thu chất rắn màu vàng nhạt 13 (0,19 g, 1,67 mmol, hiệu suất 78%);1H NMR (500 MHz, CDCl3 ) δ ppm: 5,96 (s, 1H); 5,08 (s, 2H); 4,78 (s, 1H); 3,41 (s, 2H); 2,34 (s, 2H); 2,16 (s, 5H); 2,05 (s, 3H); 2,11 (s, 3H); 2,05 (s, 3H) ;13C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,62; 150,04; 141,77; 135,40; 127,53; 127,53; 126,311; 121,60; 115,90; 31,11; 20,37; 13,14; 12,66; 12,16 2.2.12 Tổng hợp chất 2-Allyl-3,5,6-trimethyl-1,4-phenylene diacetate 11 Phương trình phản ứng: Chất rắn 13 (0,5 g, 2,13 mmol) hòa tan 5ml pyridine bình cầu 25ml, hạ nhiệt độ bình phản ứng 0oC môi trường khí nitơ Sau đó, thêm anhydride acetic (0,4 ml, mmol) vào bình phản ứng, trì phản ứng điều kiện nhiệt độ 0oC Tiếp tục thêm từ từ xúc tác 4-dimethyl pyridine (0,16 g, 1,3 mmol) vào bình phản ứng, phản ứng thực nhiệt độ phòng môi trường khí nitơ Theo dõi phản ứng sắc ký mỏng (sau thời gian dừng phản ứng), thêm 15ml nước cất vào hỗn hợp phản ứng, dùng 10 ml ethyl acetate để chiết, thực chiết lần Làm hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng với 20ml nước dung dịch CuSO4 bão hòa (2x20ml) (tách loại pyridine), sau dùng nước muối bão hòa để rửa hỗn hợp Làm khô hỗn hợp Na2SO4, tách sản phẩm cột sắc ký silica gel (dung môi chạy cột nhexane:ethyl acetate = 20:1), thu sản phẩm tinh khiết màu trắng 14 (0,53g, 1,9 mmol, hiệu suất đạt 90%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3 ) δ ppm: 5,82 (s, 1H); 5,00 (d, 2H); 3,29 (d, 2H); 2,36 (d, 6H); 2,08 (d, 9H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 169,27; 169,15; 145,99; 145,75; 134,88; 128,54; 128,11; 127,72; 127,53; 115,73; 31,82; 29,78; 20,55; 13,35; 13,30; 12,67 2.2.13 Tổng hợp chất (E)-2-(4-methoxy-3-methylbut-2-en-1-yl)-3,5,6-trimethyl1,4-phenylene diacetate Sơ đồ phản ứng sau: Cho chất 14 (20 mg, 0,072 mmol) methyl methacrylate (0,11 ml, mmol) vào bình cầu 25ml, thêm ml dung môi dichloromethane vào bình phản ứng, tiếp tục cho xúc 12 tác Grubbs 2nd (8,7 mg, 0,01 mmol) vào bình phản ứng Phản ứng tiến hành hồi lưu thời gian 24 nhiệt độ 40oC môi trường khí nitơ Cô quay tách loại dung môi hỗn hợp sau phản ứng, tách sản phẩm với cột sắc ký silica gel (dung môi nhexane: ethyl acetate = 9:1 v/v), thu chất rắn màu vàng nhạt 15 (17 mg, 0,049 mmol, 67,6%); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ ppm: 6,58 (td, J = 6,8, 1,4 Hz, 1H); 3,69 (d, J = 5,4 Hz, 3H); 3,36 (s, 2H); 2,33 (d, J = 16,3 Hz, 6H), 2,05 (d, J = 10,6 Hz, 9H), 1,96 (d, J = 1,1 Hz, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ ppm: 168,24; 145,99; 145,57; 139,30; 128,56; 128,15; 127,83; 127,22; 51,74; 27,47; 20,55; 20,50; 13,24; 12,84; 12,65 Chương – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp chất chìa khóa tổng hợp dẫn xuất Coenzyme Q10 Trong luận văn, nghiên cứu điều chế thành công chất chìa khóa tổng hợp Coenzyme Q10 phương pháp đơn giản hiệu Sơ đồ phản ứng trình bày sơ đồ 3: 13 Sơ đồ Tổng hợp ngược chất chìa khóa điều chế dẫn xuất Coenzyme Q10 Tổng hợp chất trung gian dẫn xuất Coenzyme Q10 từ chất đầu đơn giản menadion trimethyquinone 9, qua phản ứng khử hóa, bảo vệ nhóm chức, phá bảo vệ chọn lọc, phản ứng tạo ete theo Williamson thu chất 12 Sau có sản phẩm ete, tiếp tục thực phản ứng chuyển vị Claisen thu chất 14 Phản ứng chuyển vị Claisen phương pháp đơn giản, hiệu hiệu suất cao, bước quan trọng để tổng hợp nên chất chìa khóa tổng hợp dẫn xuất Coenzyme Q10 Để thu chất trung gian 15, nhóm nghiên cứu thực phản ứng hoán vị olefin với xúc tác Grubbs 2nd Mục đích sử dụng xúc tác để tạo sản phẩm có độ chọn lọc cấu hình cao, quy trình thực nghiệm đơn giản, hiệu suất cao Từ đó, nhóm nghiên cứu tổng hợp chất chìa khóa quan trọng tổng hợp dẫn xuất CoQ10 Với việc sử dụng hai phản ứng kinh điển chuyển vị Claisen phản ứng ghép chéo Grubbs, phản ứng chìa khóa tổng hợp dẫn CoQ10, tính đề tài 14 3.2 Phản ứng chuyển vị Claisen Sau thực phản ứng ete theo Williamson, sản phẩm tiếp tục tiến hành phản ứng chuyển vị Claisen Phản ứng chuyển vị Claisen phản ứng kinh điển quan trọng hóa hữu cơ17 Từ phản ứng tạo liên kết C–C phát triển nhà khoa học Rainer Ludwig Claisen Trong dung môi có vai trò quan trọng định đến hiệu suất phản ứng, dung môi tốt thực chuyển vị dung môi hữu phân cực Cơ chế phản ứng: Tính ưu việt phản ứng không sử dụng thêm chất xúc tác, phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ (thường lớn 100oC) dung môi thích hợp tạo sản phẩm Ngược lại muốn giảm nhiệt độ phản ứng, người ta thêm bước phản ứng tạo nhóm hút điện tử vào vị trí cácbon liên kết với oxy Quá trình phân lập sản phẩm đơn giản, hiệu quả, áp dụng quy mô công nghiệp Sử dụng phản ứng chuyển vị Claisen với mục đích kéo dài mạch C-C tính luận văn Đây phản ứng chìa khóa để thực phản ứng ghép chéo, từ thu chất trung gian quan trọng trình tổng hợp dẫn xuất Coenzyme Q10 Sơ đồ Phản ứng chuyển vị Claisen 15 Như phân tích trên, phản ứng chuyển vị phụ thuộc vào nhiệt độ dung môi thích hợp, thực khảo sát điều kiện trên, từ tối ưu hóa điều kiện để thu hiệu suất phản ứng cao Đầu tiên, thực phản ứng chuyển vị chất sử dụng dung môi DMF nhiệt độ 160oC điều kiện khí trơ Tuy nhiên, phản ứng không xảy ra, nguyên nhân nhiệt độ phản ứng thấp chưa thể phá vỡ lượng liên kết O–C hình thành nên liên C-C Sau nghiên cứu tài liệu tham khảo, thay đổi dung môi sử dụng 1,2-dichlorobenze thực phản ứng 180oC, phản ứng chuyển vị xảy Phản ứng thực môi trường khí trơ nitơ, sau thời gian 24 phản ứng, quan sát phản ứng sắc ký mỏng, từ phổ cộng hưởng từ hạt nhân cho thấy hiệu suất chuyển hóa đạt 100% Với điều kiện khảo sát trên, tiếp tục thực phản ứng chuyển vị với chất 12, theo dõi phản ứng sắc ký mỏng nhận thấy phản ứng chuyển hóa hoàn toàn, thời gian ngắn 18 Hỗn hợp sau phản ứng, dễ dàng phân lập sắc ký cột silica gel Sản phẩm sau phản ứng chứng minh phổ cộng hưởng từ 1H 13C Hình Phổ cộng hưởng từ 1H chất Từ hình 1, ta có bảng giải phổ cộng hưởng từ 1H chất 4-hydroxy-3-allyl-2methylnaphthalenyl-1-acetate đây: Bảng Kết phân tích cộng hưởng từ 1H chất δ (ppm) 8,10 7,66 7,46 16 6,03 5,36 Độ bội m m m m s Số H 1H 1H 2H 1H 1H Nhóm CH vòng CH vòng CH vòng CH lk π -OH δ (ppm) 5,13 3,59 2,47 2,25 Độ bội m d s s Số H 2H 2H 3H 3H Nhóm CH2 lk π -OCH2- CH3 acyl CH3 Thật vậy, từ bảng giải phổ cộng hưởng từ chất ta thấy rằng, tín hiệu singlet đáy rộng vị trí 5,36 ppm, tín hiệu đặc trưng –OH gắn với vòng thơm; vị trí 6,03 ppm đặc trưng nhóm -CH liên kết π -CH=CH2 Điều chứng minh, phản ứng chuyển vị Claisen thực thành công Hình Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C chất Quan sát hình 2, ta có bảng giải phổ cộng hưởng từ 13C đây: Bảng Phân tích vị trí tín hiệu phổ chất δ(ppm) 169,56 147,55 138,24 134,87 126,32 125,11 Vị trí C C=O C vòng C vòng C vòng δ(ppm) 123,87 121,59 120,69 C(CH C vòng C vòng C vòng lk π) 118,02 116,53 31,24 20,26 17 126,53 126,39 13,3 Ví trí C C vòng C vòng C vòng C vòng C(CH2 lk π) C (CH2) CH3 acyl CH3 Từ kết giải phổ ta thấy vị trí: 169,56 ppm tín hiệu đặc trưng bon cacbonyl; 134,87 ppm tín hiệu đặc trưng bon CH liên kết -CH=CH2; 116,53 ppm tín hiệu đặc trưng cácbon -CH2- liên kết -CH=CH2 Kết hợp với phổ proton trên, chứng minh cấu trúc sản phẩm phù hợp với mục tiêu tổng hợp Tương tự cấu trúc sản phẩm 13 chứng minh phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H 13C 18 19 20 ... : Điều chế chất chìa khóa tổng hợp dẫn xuất coenzyme Q10 phản ứng chuyển vị Claisen phản ứng ghép chéo Chương – TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử Coenzyme Q10 1.2 Cấu tạo Coenzyme Q10 1.3 Sinh tổng hợp. .. chìa khóa quan trọng tổng hợp dẫn xuất CoQ10 Với việc sử dụng hai phản ứng kinh điển chuyển vị Claisen phản ứng ghép chéo Grubbs, phản ứng chìa khóa tổng hợp dẫn CoQ10, tính đề tài 14 3.2 Phản ứng. .. QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp chất chìa khóa tổng hợp dẫn xuất Coenzyme Q10 Trong luận văn, nghiên cứu điều chế thành công chất chìa khóa tổng hợp Coenzyme Q10 phương pháp đơn giản hiệu Sơ đồ phản