ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ DẪN XUẤT PROTOCETRARIC ACID

11 Sơ đồ 1.8: Một số dẫn xuất khi đun nóng protocetraric acid với o-aminoaniline 12 Sơ đồ 1.9: Một số phản ứng điều chế dẫn xuất monomalonyl 13 Sơ đồ 1.10: Dẫn xuất methyl và ethyl eth

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA – BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ



ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ DẪN XUẤT PROTOCETRARIC ACID

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SVTH: Huỳnh Quốc Thái GVHD: TS Dương Thúc Huy

Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA – BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ



ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ DẪN XUẤT PROTOCETRARIC ACID

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SVTH: Huỳnh Quốc Thái GVHD: TS Dương Thúc Huy

Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp, tôi đã học hỏi được nhiều kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm bổ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè Vì vậy, trong những dòng đầu tiên của khóa luận này, với tấm lòng tri ân sâu sắc, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:

bổ ích, thiết thực nhất, động viên tôi trong những lúc bế tắc khó khăn để tôi có thể hoàn thành khóa luận

 Thầy Phạm Đức Dũng, người Thầy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận

suốt thời gian qua

truyền đạt những kiến thức chuyên môn, hướng dẫn kỹ thuật trong suốt thời gian tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận

luận tốt nghiệp, các bạn sinh viên K40 làm nghiên cứu khóa học, Khoa Hóa Học, Trường Đại Học Sư Phạm TPHCM, các thầy cô ở bộ môn Hóa Hữu Cơ, Khoa Hóa Học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TPHCM, , đã luôn đồng hành, tận tình cộng tác, giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

suốt thời gian tôi học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp ở Trường Đại Học Sư Phạm TPHCM

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

(Half Maximal Inhibitory Concentration)

(Minimum Inhibitory Concentration)

NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)

DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU

Trang

Sơ đồ 1.5: Phản ứng điều chế hydroprotocetraric acid 10

Sơ đồ 1.7: Phản ứng điều chế dẫn xuất thiosemicarbazone 11

Sơ đồ 1.8: Một số dẫn xuất khi đun nóng protocetraric acid với

o-aminoaniline

12

Sơ đồ 1.9: Một số phản ứng điều chế dẫn xuất monomalonyl 13

Sơ đồ 1.10: Dẫn xuất methyl và ethyl ether của protocetraric acid 15

Sơ đồ 1.11: Một số dẫn xuất ether của protocetraric acid 15

Sơ đồ 2.1 Phản ứng giữa protocetraric acid với methyl orsellinate 18

Sơ đồ 2.2 Phản ứng giữa protocetraric acid với atranorin 21

Sơ đồ 3.1: Sơ đồ cơ chế hình thành parmosidone A từ protocetraric acid 24

Sơ đồ 3.2: Cơ chế hình thành sản phẩm MO1 từ parmosidone A 25

Sơ đồ 3.4: Quá trình phân hủy atranorin tạo thành atranol và

methyl-β-orsellinate

30

Sơ đồ 3.5: Cơ chế đề nghị hình thành sản phẩm ATRA1 từ parmosidone A 30

Sơ đồ 3.6: Cơ chế hình thành sản phẩm ATRA2 từ parmosidone A 32

Hình 1.3: Một số thí dụ hợp chất dẫn xuất của protocetraric acid 5

Hình 1.4: Một số dẫn xuất ester của protocetraric acid 14

Hình 2.1: Kết quả sắc ký bảng mỏng của phản ứng giữa protocetraric acid và 20

methyl orsellinate

Hình 2.2: Kết quả sắc ký bản mỏng của phản ứng phân hủy atranorin 22

Hình 2.3: Kết quả sắc ký bản mỏng của phản ứng giữa protocetraric acid

với atranorin

23

Bảng 1.1: Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm,

chủng vi khuẩn, dòng tế bào ung thư của protocetraric acid và fumarprotocetraric acid

6

Bảng 1.2: Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số dòng tế bào ung

thư của 9’-O-methylprotocetraric acid

7

Bảng 2.1: Số liệu khảo sát phản ứng với methyl orsellinate 19

Bảng 2.2: Số liệu khảo sát của phản ứng với atranorin 21

Bảng 3.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR 13C-NMR (DMSO- d 6) của các hợp

chất đã tổng hợp

34

MỤC LỤC

Trang

3.1 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID

VỚI METHYL ORSELLINATE

24

3.1.1.3 Biện luận cấu trúc hóa học của sản phẩm MO1 25

3.2 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây các hợp chất depsidone được quan tâm nghiên cứu vì những hoạt tính sinh học hấp dẫn như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa, ức chế enzym estrogen, ngăn cản sự phân bào… mở ra những triển vọng trong việc điều chế các hợp chất dẫn xuất nhằm điều trị ung thư, đặc biệt là ung thư vú và ung thư buồng

trứng Quá trình nghiên cứu loài địa y Parmotrema tsavoense cho thấy protocetraric acid

là một thành phần chính của loài địa y này Với mong muốn điều chế một số dẫn xuất của protocetraric acid là những hợp chất mới với hoạt tính sinh học đáng kỳ vọng, chúng tôi tiến hành khảo sát phản ứng Friedel-Crafts trên hợp chất depsidone này

Các phản ứng Friedel-Crafts của protocetraric acid cho đến nay ít được nghiên cứu do nguồn cung cấp còn hạn chế của protocetraric acid từ tự nhiên Trong đề tài này, chúng tôi thực hiện điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid với một số chất nền khác

được ly trích và tinh chế từ các loài địa y Parmotrema sp như methyl orsellinate,

atranorin bằng phản ứng Friedel-Crafts

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của depsidone cho thấy depsidone từ địa y

có khả năng ngăn tia UV, tiêu diệt hàng loạt tế bào ung thư ác tính.[20] Một số depsidone có hoạt tính chống oxy hóa.[7,9] Những nghiên cứu mới cho thấy một số depsidone có khả năng ngăn cản quá trình phân bào, cùng với các hoạt tính kháng

1.1.2 Phản ứng ester hóa trên depsidone

Một số hợp chất depsidone có nhóm chức carboxylic acid Nhóm chức này có thể được biến đổi thành nhóm chức ester, thực hiện bằng cách cho tác dụng với các tác chất thân hạch như diazomethane trong dung môi ether hoặc iodomethane trong môi trường kiềm

physodic acid và 4-O-methylphysodic acid với tác chất diazomethane trong dung môi

ether ở nhiệt độ 0–5°C

Physodic acid (Hiệu suất 63%)

xuất methyl ester của triacetylvittatolic acid cũng sử dụng tác chất diazomethane trong dung môi ether

xuất methyl ester của triacetylvittatolic acid cũng sử dụng tác chất diazomethane trong dung môi ether

CH 2 N 2 / ether Làm lạnh

Làm lạnh

CH 2 N 2 / ether

CH 2 N 2 / ether Làm lạnh

Năm 2009, Porntep Chomcheon và các cộng sự[5] đã điều chế dẫn xuất methyl ester của corynesidone B, sử dụng tác chất là iodomethane

1.2 PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦANÓ

1.2.1 Tổng quát

Protocetraric acid, với tên khoa học 4-formyl-3,8-dihydroxy-9-hydroxymethyl-

1,6-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepin-7-carboxylic acid, là chất bột màu

trắng đục, tan kém trong methanol, acetone, chloroform, …, tan nhiều hơn trong dimethyl sulfoxide

Protocetraric acid được tìm thấy nhiều trong nhiều loài địa y khác nhau như địa y

Parmotrema (Parmotrema dilatatum, Parmotrema lichenxanthonicum, Parmotrema sphaerospora [11] ,…), Parmelia (Parmelia caperata, Parmelia conspresa [17] ,…), Ramalina (Ramalina sp [11] ,…), Cladonia (Cladonia ochrochlora1 [3] ,…),…

1.2.2 Hoạt tính sinh học của protocetraric acid

Protocetraric acid đã được thử nghiệm hoạt tính sinh học trên nhiều loại nấm, vi khuẩn, cũng như hoạt tính kháng nhiều loại ung thư khác nhau (Bảng 1.1), dưới liều MIC (μg/mL) Hợp chất có liều MIC càng nhỏ, hợp chất có hoạt tính càng mạnh

Kết quả Bảng 1.1 cho thấy protocetraric acid có khả năng kháng 6 dòng nấm

(Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Cryprococcus var difluens, Fusarium

CH 3 I DMF

K 2 CO 3 Khuấy từ ở nhiệt

độ phòng

oxysporum, Mucor mucedo và Paecilomyces variotii), 6 dòng vi khuẩn khác nhau (B cereaus, B subtilis, M tuberculosis, P vulgaris, S lutea và S aureus) và không ức chế

được 3 dòng tế bào ung thư (Ehrlich carcinoma, Ehrlich sarcoma và Yoshina sarcoma)

Fumarprotocetraric acid, một hợp chất được cô lập nhiều từ địa y, đồng thời cũng

là dẫn xuất 9’-monofumarylprotocetraric acid, đã được kiểm tra hoạt tính sinh học trên nhiều dòng vi khuẩn, nấm khác nhau.[16] Kết quả được trình bày trong Bảng 1.1 cho

thấy fumarprotocetraric acid có khả năng kháng 7 chủng vi khuẩn (Aeromonas

hydrophila, Bacillus cereaus, Bacillus subtilis, Listeriamono cytogenes, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus và Streptococcus faecalis) và 2 dòng nấm (Candida albicans và Candida glabrata) Trong khi đó, protocetraric acid không có khả năng ức

chế dòng vi khuẩn Streptococcus faecalis Điều này cho thấy các dẫn xuất của protocetraric acid có tiềm năng hoạt tính sinh học cao

Do hợp chất này hiện diện với số lượng nhiều trong địa y Parmotrema sp nên

chúng tôi tiến hành điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid với hy vọng tạo được nhiều dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao

Bảng 1.1 Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm, chủng

vi khuẩn, dòng tế bào ung thư của protocetraric acid và fumarprotocetraric acid

Tên chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế

bào ung thư

Protocetraric acid MIC (μg/mL)

Fumarprotocetraric acid MIC (μg/mL)

Vi khuẩn[11,19,23]

(*) Không thử nghiệm

Năm 2004, Carine Bezivin và các đồng sự đã cô lập dẫn xuất methylprotocetraric acid từ địa y Cladonia convoluta và đã kiểm tra hoạt tính sinh học

1/ 1,3-bisbenzyloxy-2,5- dimethylbenzene pha trong

Ethyl acetate HCl Pd/C Khuấy từ kết hợp thổi khí H 2

3/ H 2 O Khuấy từ 4/ Đun nóng trong

1/ Pyridine 2/ (NCH 4 ) 2 MnO 4

3/ Khuấy từ ở nhiệt độ phòng

1/ Thêm vào dung dịch K 2 CO 3

2/ Thêm vào dung dịch K 3 [Fe(CN) 6 ] 3/ Khuấy từ trong

Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid[21]

5/ Đun hoàn lưu

1/ CH 3 C 6 H 6 SO 3 H.H 2 O 2,2-dimethylpropane

N,N-dimethylformamide

2/ Để yên trong 70 giờ 3/ Thêm 2,2-dimethylpropane 4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong

CH 2 Cl 2

5/ Cho vào một hỗn hợp pyridinium

Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid[21]

(tiếp theo)

1/ CCl 4

2/ Đun hoàn lưu kết hợp nhỏ từ

từ Br 2 3/ Tiếp tục đun hoàn lưu 4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong dung dịch dioxan 5/ Đun hoàn lưu

1.2.3 Các phản ứng đã nghiên cứu trên protocetraric acid

protocetraric acid đi từ methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate qua 13 giai đoạn (Sơ đồ 1.1)

hydrogen hóa xúc tác Pd/C để điều chế hydroprotocetraric acid từ protocetraric acid Sản phẩm thu được đều được đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc hóa học bằng phương pháp phân tích nguyên tố và các phản ứng định tính nhóm định chức

CH 3 COOH

H 2 , Pd/C

(Hiệu suất 87 %)

thiosermicarbazone, benzimidazole của protocetraric acid Sản phẩm thu được đều được

đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc hóa học bằng phương pháp phân tích nguyên

tố và các phản ứng định tính nhóm định chức

Các dẫn xuất phenylhydrazone của protocetraric acid được điều chế bằng cách đun

hoàn lưu protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid) với

phenylhydrazine trong dung môi benzene trong 6 giờ

C 6 H 6

C 6 H 6 -NH-NH 2

Đun hoàn lưu

(Bài báo không nêu hiệu suất)

Các dẫn xuất thiosemicarbazone được điều chế bằng cách đun hoàn lưu

protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid), thiosemicarbazide

trong dung môi nitrobenzene trong 3 giờ

Các dẫn xuất benzimidazole cũng được Josef Klosa[12] điều chế bằng cách đun

protocetraric acid với tác chất o-aminoaniline

o-C6 H 4 (NH 2 ) 2

C 6 H 5 NO 2

Đun hoàn lưu

o-C6 H 4 (NH 2 ) 2

Đun hoàn lưu

o-C6 H 4 (NH 2 ) 2

EtOH

C 6 H 5 NO 2

Đun hoàn lưu

tục điều chế dẫn xuất monomalonyl hóa

Propionic acid Đun sôi

(Bài báo không nêu hiệu suất)

Malonic acid Dioxane Khuấy từ

Protocetraric acid 9’-Monomalonylprotocetraric acid

(Bài báo không nêu hiệu suất)

d/ Phản ứng ether hóa trên nhóm chức alcol nhất cấp đã được nhóm Yasuhiko

Klosa[12] nghiên cứu

methyl và ethyl ether của protocetraric acid bằng cách đun hoàn lưu với alcol tương ứng

Methanol

(Bài báo không nêu hiệu suất)

Ethanol Đun nhẹ

(Bài báo không nêu hiệu suất)

Năm 1934, Yasuhiko Asahina và Yaitiro Tanase[1] tiếp tục điều chế 3 dẫn xuất

ether mới của protocetraric acid là dẫn xuất n-propyl, n-butyl và benzyl ether

ROH

Đun hoàn lưu

−R= −CH 2 CH 2 CH 3 Hiệu suất 81%

−CH2(CH 2 ) 2 CH 3 Hiệu suất 79 %

Năm 1952, Josef Klosa[12] đã thực hiện các phản ứng ether hóa protocetraric acid với hai alcol chi phương đơn chức là như isopropanol và isobutanol

CH 3 CH(OH)CH 3

Đun hoàn lưu

(Hiệu suất 55 %)

CH 3 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 OH Đun hoàn lưu trong

(Bài báo không nêu hiệu suất)

Năm 2014, Trần Thị Quỳnh Hoa[22] đã tiến hành điều chế một số dẫn xuất ether của protocetraric acid với một vài alcol chi phương

ROH

DMSO Chỉnh pH bằng CH3COOH Đun hoàn lưu và khuấy từ ở

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 HÓA CHẤT

- Protocetraric acid được ly trích và tinh chế từ địa y Parmotrema sp

- Methanol (Chemsol), 99.7%

- Ethanol (Trung Quốc), 99.7%

- Aluminum chloride hexahydrate (Trung Quốc), 97%

- Benzoic acid (Trung Quốc), 99.5%

- trans-cinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%

- (E)--methylcinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%

- trans-4-methylcinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%

- trans-4-methoxycinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%

- trans-4-nitrocinnamic acid (Sigma-Aldrich), 97%

- Dimethyl sulfoxide (Trung Quốc), 99%

- Chloroform, chưng cất thu ở phân đoạn 61°C

- Ethyl acetate, chưng cất thu ở phân đoạn 77°C

- Acetone, chưng cất thu ở phân đoạn 56°C

- Acetic acid (Trung Quốc), 99.5%

- Nước cất

- Silica gel (Himedia)

2.2 THIẾT BỊ

- Cân điện tử 4 số, Satorius AG Germany CPA3235

- Máy khuấy từ gia nhiệt Stone Staffordshire England ST15OSA

- Máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker Ultrashied 500 Plus (đo ở tần số

tích Trung tâm trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, 227 Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh

2.3 QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ CÁC DẪN XUẤT ESTER CỦA

PROTOCETRARIC ACID

Phản ứng điều chế các dẫn xuất ester giữa protocetraric acid và các carboxylic acid khác nhau được thực hiện như quy trình sau

mmol RCOOH (benzoic acid, trans-cinnamic acid, trans-4-methylcinnamic acid, trans-4-methoxycinnamic acid, (E)--methylcinnamic acid, trans- 4-

tố được thay đổi khi tiến hành tổng hợp các dẫn xuất là thể tích dung môi, lượng xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng (Bảng 2.1)

 Tiến hành đun kết hợp khuấy từ Nhiệt độ được điều chỉnh nhờ một bếp cách dầu Hỗn hợp sau phản ứng được để nguội Tiến hành chiết lỏng-lỏng nhiều lần với ethyl acetate để loại dung môi DMSO Quá trình chiết được theo dõi bằng sắc ký bản mỏng cho đến khi hỗn hợp chiết không hiện hình

UV nữa thì kết thúc

acetone: AcOH (10:1:0.2:0.2) để thu sản phẩm tinh khiết

Các phản ứng được theo dõi theo thời gian bằng sắc kí bản mỏng

2.3.1 Phản ứng giữa protocetraric và benzoic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol benzoic acid (tỉ lệ 1:46),

2.3.2 Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-cinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-cinnamic acid (tỉ lệ