Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2(4,6diclo8metyl quinolin2yl)5,7di(tertbutyl)1,3tropolon bằng một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (LV thạc sĩ)
Trang 1ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
PHẠM THỊ QUYÊN
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG CỦA
MOT SO DAN XUAT 2-(4,6-DICLO-8-METYLQUINOLIN- 2-YL)-5,7-DI(TERT-BUTYL)-1,3 TROPOLON BANG MOT SO
PHUONG PHAP HOA LY HIEN DAI
LUAN VAN THAC Si HOA HOC
THAI NGUYEN - 2016
Trang 2ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
PHẠM THỊ QUYÊN
PHAN TICH CAU TRÚC, HÀM LƯỢNG CỦA
MOT SO DAN XUAT 2-(4,6-DICLO-8-METYLQUINOLIN- 2-YL)-5,7-DI(TERT-BUTYL)-1,3 TROPOLON BANG MOT SO
PHUONG PHAP HOA LY HIEN DAI Chuyén nganh: Héa phan tich
Mã số: 60) 44 01 18
LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS TS DƯƠNG NGHĨA BANG
THÁI NGUYÊN-2016
Trang 3LOI CAM ON
Em xin chan thanh cam on PGS TS Duong Nghia Bang - Truong Khoa Hĩa - Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên, đã hướng dẫn em tận tình, chu đáo trong suốt quá trình làm luận văn, giúp em hồn thành luận văn này
Em xin chân thành cảm ơn:
- TS Phạm Thế Chính - Phĩ Khoa Hĩa - Trường Đại Học Khoa Học- Đại Học Thái Nguyên, đã giúp em trong quá trình phân tích và xử lý kết quả
- Ban lãnh đạo khoa Hĩa học trường Đại học Khoa học - ĐHTN, tập thé
cac thay cơ, anh chị và các bạn tại khoa Hĩa học trường Đại học Khoa học -
ĐHTN đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình hồn thành luận văn Cũng nhân địp này em bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên, tạo điều kiện giúp đỡ em về cả vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập và hồn thành luận văn này
Tác giả luận văn
Phạm Thị Quyên
a
Trang 4MỤC LỤC
Trang
0909.) 00 a
180/900 b DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮTT -2¿++2++22E+++EE+++2E+++zxxezrrvceee e
DANH MỤC CÁC HÌNH . -222+vcc+tttEEEEErrrrrrrirrrrrriiriie f MƠ ĐÃ asennnanngrnsernnttsnirtidtntgatititsigGU0SS0NIAS00NG080300108810/0001050011800018 8m 1 Chuong 1 TONG QUAN
1.1 Tổng quan về các phương pháp xác định cấu trúc . -. - 3 1.1.1 Phương pháp phơ tử ngoại (UV) 2¿-©22+Ek2xeEkErkerkrrkerrkerkee 3 1.1.2 Phương pháp phơ hồng ngoại (IR) -¿- +2 +22: 6
1.1.3 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân -2- 2252 8 1.1.4 Phuong phap phé khéi long (MS) o.scesccsssesssecscessesssesssesseessesseeeseesseeses 13
1.2 Tổng quan về quinolin và tropolon -.-:-z++2s++2:s++:+z+cssez 14
IUN 9)00000 (0: 0 (4 14
1.2.2 TTODỌON .- E22 4 11 19191 TT HH TH HT HH HH Hi 17 Chương 2 THỰC NGHIỆM 2 5+2t2tcErtererrererrrrerrrrrrrree 18 2.1 Dụng cụ, hĩa chất và phương pháp phân tích -¿- ¿s2 18 2.2 Tổng hợp 3,5-đi(tert-butyl)-1,2-benzoquinon . -. -zsz555+ 19 2.2.1 Tổng hợp 3,5-đi(tert-buty])catechol -s¿-s2sz+cx++zzxezzxecrxs 19 2.2.2 Tổng hợp 3,5-đi(tert-butyl)-1,2-benzoquinon ‹ 2552 20 2.3 Tổng hợp và kết quả phân tích các mẫu quinolin 20 2.3.1 Tổng hợp 6-Clo-2,8-đimetyl quinolin-4(1H)-on 5- 20 2.3.2 Tổng hợp và kết quả phân tích 4,6-diclo-2,8-dimetyl quinolin 21 2.4.3 Téng hợp va phân tích 4,6-diclo-2,8-dimetyl-5-nitro quinolin 21 2.4 Téng hop va phan tich cdc mau tropolon c ccssceescsssesssessseeseesseesesseesseeaee 22 2.4.1 Téng hop va phan tich 2-(4,6-diclo-8-metyl-quinolin-2-yl)-5,7- di(tert-butyl)-1,3-tropOlon 0 ee eeceeseeseeseeeeeeseteceeeeeeeaeceeeeaeeaeceseaeeaeeneeeeeeaees 22
b
Trang 52.4.2 Tổng hợp và phân tích 2-(4,6-điclo-§-metyl-5-nitro quinolin-2-yl)- 5,7-đi(tert-butyl) - [,3-tFODỌOH -¿- 6 5+ +5 *+E£+tEeE+eExrEerErkerkrerrrskrrkrree 24 2.5 Phân tích hàm lượng chất thu được bằng phương pháp LC-MS 25
2.5.1 Hĩa chất, thiết bị, -22- 252222 223+222122211221122112221127112211 22112221 cze, 25 2.5.2 Thiết lập các thơng số cho hệ thống LC/MS 22©55z©cs2 25 2.5.3 Chuẩn bị mẫu . -2¿- 22 +++©++EE++2EEE2EEE2EEE2EAESEEEEEEEErkrrrkrerree 26 2.5.4 Kết quả phân tíchh -2222++++SEE+EE+2EESEEESEEEEEEEEE2EX222E1eEeerree 26 Chương 3 KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 2-522ccccsccccsz Z7
3.1 Kết quả tổng hợp và phân tích các quinolin zsz5++ 27 3.1.1 Kết quả tổng hợp và phân tích xác định cấu trúc của 4,6-diclo-2,8- đimefyÏ QUITỌITA <5 1E EE1E3 E1 E91 1 3 1 111 1n HH nghệ 27
3.1.2 Kết quả tổng hợp và phân tích xác định cấu trúc của 5-nitro-4,6-
bì 0910901411A483)0))/1905100022177 28 3.2 Kết quá tổng hợp và phân tích xác định cấu trúc các tropolon 29
3.2.1 Kết quả tổng hợp và phân tích cấu trúc của 2-(4,6-diclo-8-metyl-
quinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-buty])- Í ,3-tropoÏOn -.- 5s «<< se <+es+ezsxsess 31 3.2.2 Kết quả phân tích cấu trúc của 2-(5-nitro-4,6-diclo-8-metyl quinolin-2-y])-5,7-di(tert-butyl) - 1,3-tropolon +s<++s++sx+ex+szse+ 34
3.3 Kết quả phân tích hàm lượng . 2-2 22 +£+EE£E£+EE£+E+rxezrxerree 38 50009000757 431+£Œ£œ—£:Œœ)ằẰAĂ , à.à.)H, ƠỎ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .- 22: ©22£++£+2E+££EEE+t2EEEetEExerrrxeerree Al
PHU LUC
€
Trang 6DANH MUC CHU VIET TAT
Me Metyl
Py Pyridine
PPA Axit poliphotphoric
t-Bu ter-Butanol
MeOH Metanol
Ome Metoxi
UV Ultraviolet
MS Mass Spectrometry
NMR Nuclear magnetic resonance
Trang 7Hinh 1: Hinh 1.2: Hinh 3.1: Hinh 3.2: Hinh 3.3: Hinh 3.4: Hinh 3.5: Hinh 3.6: Hinh 3.7: Hinh 3.8: Hinh 3.9:
DANH MUC CAC HiNH
Trang Một số hợp chất chứa hệ quinolin, tropolon đã sử dụng làm thuốc 2 Phổ hồng NLOal CUa LENZ! ANCOl ia cecececceseeeerersroereecesses se wesneecuers 7 Su phan bố mật độ electron trén vịng benzen ‹-« 29
Cau tric cla 2-(4,6-diclo-8-metyl-quinolin-2-yl)-5,7- di(tert-
butyl)=1;3-ITODỌOTiscccczsssesssessxosssssszygrse
Phổ !H-NMR của hợp chất QUYEN3
Phổ !3C-NMR của hợp chất QUYENA3 .-. -2- 525552 34
Cấu trúc của 2-(5-nitro-4,6-diclo-8-metyl quinolin-2-y])-5,7- đdi(tert-buty]) - Ï,3-{TrODỌOH ĩ- 6+ 5+ ‡ssvEeeeeersreerrrke 35
Phổ !H-NMR của hợp chất QUYEN4 22 552z552 35 Phổ '3C-NMR của hợp chất QUYENA 22-522 ©5+ 36 Phổ MS của hợp chất QUYEN4 2- 22 ©z22xe2cxzsczz 37 Phổ HPLC của hợp chất QUYENA . .2-2¿2252225zz522 39
f
Trang 8MỞ ĐẦU
Hiện nay ở nước ta việc ứng dụng các phương pháp phổ trong giảng dạy, học tập, nghiên cứu khoa học và trong đời sống sản xuất là rất phổ biến Các phương pháp phổ khơng chỉ ứng dụng trong phạm vi ngành hĩa học mà cịn ở nhiều ngành khác nhau như hĩa sinh, y dược, nơng nghiệp, dầu khí, vật liệu, mơi trường
Sự phát triển mạnh mẽ của các phương pháp phổ đã giúp cho việc nghiên cứu trong các ngành Khoa học đặc biệt là Tổng hợp hữu cơ trở nên dễ dàng hơn, phát triển nhanh hơn Trước đây, dé chứng minh cấu tạo của một chất cĩ thể mất hàng năm hoặc cĩ khi kéo dải nhiều năm thì nay cĩ thể thực hiện sau vài giờ, sở dĩ làm được như vậy là nhờ sự hỗ trợ của các phương pháp vật lý hiện đại
Để phân tích cấu trúc của các hợp chất hữu cơ cĩ thê sử dụng các phương pháp phổ như phổ hồng ngoại, phố tử ngoại khả kiến, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, phổ khối lượng Mỗi phương pháp cho phép xác định một
số thơng tin khác nhau của cấu trúc phân tử và hỗ trợ lẫn nhau trong việc xác
định cấu trúc các hợp chất hữu cơ
Những hợp chất hữu cơ cĩ chứa hệ quinolin, tropolon thường thể hiện
cĩ hoạt tính sinh học đa dạng Nhiều hợp chất đã được sử dụng làm thành
phần chính trong một số loại thuốc lưu hành trên thị trường Quinin (thuốc
chống sốt rét), Sopcain (thuốc gây mê), plasmoxin và acrikhin (thuốc chỗng
sốt rét), Colsamin (thuốc chống mụn nhọt, khối u), Colchicin (chống bệnh
Trang 9Quốc)[15], Hitomi Suzuki (Nhat Ban)[9], Maria Koufaki (Ba Lan)[7], Minkin
V.I (Nga) [3,20], Redington RL (Mi)[21], Nguyễn Minh Thao[1], Nguyén Đình Triệu [2], Dương Nghĩa Bang [3], v.v Dưới đây là một số quinolin, tropolon cĩ trong dược phẩm đã và đang lưu hành:
mà H=CH; HO— CH~ = HN— —HÉCH; )3N(C2Hs): CHON(CH;)¿N(C;Hs); _ H;CO, ⁄ N~ ~O(CH));CH3 Colxamine R}=R2=Me % =
N Quinin Plasmoxin Colchicine R;=H, R2= =coMe* Sopcain
Hình 1: Một số hợp chất chứa hệ quinolin, tropolon đã sử dụng làm thuốc
Từ những lý do nêu trên, chúng tơi chọn đề tài “ Phân tích cấu trúc, hàm lượng của dẫn xuất 2-(4,6-diclo-8-metyl quinolin-2-yl)-5,7-di(tert- butyl)-1,3-tropolon bang một số phương pháp phân tích hĩa lý hiện đại”
Mục tiêu chính của đề tài là sử dụng các phương pháp phơ hiện đại như
'H-NMR, !°C-NMR và phương pháp phổ khối lượng MS để phân tích cau
trúc của một số dẫn xuất của 2-(4,6-diclo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7-di(tert-
butyl)-1,3-tropolon tổng hợp được Sử dụng phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLUC để xác định hàm lượng của sản phẩm trong các
mẫu thu được
2
Trang 10Chương 1
TONG QUAN
1.1 Tổng quan về các phương pháp xác định cấu trúc 1.1.1 Phương pháp phổ tử ngoạt (UV)
Phổ tử ngoại, viết tắt là UV (Utraviolet ) là phương pháp phân tích được sử dụng rộng rãi từ lâu Phương pháp dựa trên khả năng hấp thu chọn
lọc các bức xạ (tử ngoại) chiếu vào dung dịch chất phân tích trong 1 dung
mơi nhất định
Phố tử ngoại của các hợp chất hữu cơ gắn liền với bước chuyển electron giữa các mức năng lượng electron trong phân tử khi các electron chuyền từ các obitan liên kết hoặc khơng liên kết lên các obitan phản liên kết cĩ mức năng lượng cao hơn, địi hỏi phải hấp thụ năng lượng từ ngồi
Các electron nằm ở obitan liên kết ø nhảy lên obitan phản liên kết ø * cĩ mức năng lượng cao nhất, ứng với bước sĩng 120-150 nm, nằm ở vùng tử ngoại xa Các electron 7r và các electron p (cặp electron tự do) nhảy lên obitan phản liên kết œ” cĩ mức năng lượng lớn hơn, ứng với bước sĩng nằm trong vùng tử ngoại (200-400 nm)
1.1.1.1 Cơ sở lý thuyết
a Bước chuyển dời năng lượng
Ở điều kiện bình thường, các electron trong phân tử nằm ở trạng thái cơ bản, khi cĩ ánh sáng kích thích với tần số v thích hợp thì các electron này sẽ hấp thụ năng lượng và chuyên lên trạng thái kích thích cĩ bước năng lượng cao hơn
Hiệu số mức năng lượng giữa hai obitan chính là năng lượng hấp thụ từ nguồn sáng kích thích bên ngồi
Trang 11pe
=hv =— 3
Do đĩ chiều đài bước sĩng của các cực đại hấp thụ sẽ ngược lại
Thường trong quá trình kích thích electron cĩ kèm theo quá trình quay và dao động của phân tử, do đĩ năng lượng chung của hệ phân tử bằng tổng năng lượng của các quá trình trên
Bảng sĩ= Ea + Ea + E¿
Trong đĩ: E¿ là năng lượng kích thích electron Ea là năng lượng dao động của các nguyên tử E¿ là năng lượng quay
Bước nhảy năng lượng đối với sự kích thích electron lớn hơn bước nhảy năng lượng đối với sự dao động và lớn hơn bước nhảy năng lượng ứng với sự quay phân tử nhiều
E, >> Ey >> Eq
Do đĩ, khi ghi phổ tử ngoại của các hợp chất trang thai hoi, ta nhận được phổ với nhiều đỉnh tỉnh vi đặc trưng cho quá trình quay và dao động của phân tử
b Sự lién hop cua cac nhém mang mau
Các chất cĩ màu là do trong phân tử cĩ chứa nhiều nhĩm nỗi đơi hay nối ba như C=C, C=O, C=N, N=N, C= C, N= N, do vậy các nhĩm này
được gọi là nhĩm mang màu Nếu như cĩ nhiều nhĩm liên hợp với nhau thì màu của chúng càng đậm các chất cĩ chứa nhiều nhĩm liên hợp cĩ màu đậm thì cực đại hấp thụ chuyên dịch về phía sĩng dài Cĩ các kiểu liên hợp là:
e Liên hợp 1r — Tr e Liên hợp 1r — d e Liên hợp Tr — đ
c Nguyên lí Franck-condon 4
Trang 12Mỗi bước chuyền electron đều kèm theo bước chuyên dao động và các bước chuyền này đều tuân theo qui luật lựa chọn, gọi là nguyên lí Franck - condon Vì bước chuyên từ một trạng thái electron này sang một trạng thái khác xảy ra rất nhanh, trong khi đĩ dao động hạt nhân xảy ra chậm hơn nên khoảng cách hạt nhân hầu như khơng thay đổi trong khoảng thời gian chuyền electron này
Theo nguyên lí Franck - condon thì ở trong sự kích thích electron rất nhanh, bước chuyền giữa trạng thái dao động nào khơng làm thay đổi khoảng cách hạt nhân sẽ cĩ xác suất lớn nhất
Ta phân biệt hai trường hợp:
- Khi phân tử bị kích thích electron, khoảng cách cân bằng giữa các nguyên tử khơng đổi thì đường phơ cĩ cấu trúc bất đối xứng
- Khi phân tử bị kích thích electron, khoảng cách cân bằng giữa các
nguyên tử lớn lên thì đường phơ cĩ cấu trúc đối xứng
d Cac yếu tơ ảnh hưởng đến cực đại hấp thụ - Hiệu ứng nhĩm thể
Khi thay thế nguyên tử H của hợp chất anken hay vịng thơm bằng các nhĩm thế khác nhau, tùy theo nhĩm thế đĩ cĩ liên hợp hay khơng với hệ nối đơi của phân tử mà ảnh hưởng nhiều hay ít đến phổ tử ngoại của phân tử Đối với các nhĩm thế khơng liên hợp thì ảnh hưởng ít, cịn các nhĩm thế liên hợp
thì ảnh hưởng mạnh, làm chuyên dịch cực đại hấp thụ về phía sĩng dài và làm
tăng cường độ hấp thụ
- Hiệu ứng lập thể
Hiệu ứng lập thể như đồng phân cis-trans, tính đồng phẳng của phân tử cĩ ảnh hưởng mạnh đến hấp thụ cực đại
Trang 13Dung mơi cĩ ảnh hưởng mạnh đến vị trí cực đại hấp thụ tùy theo độ phân cực của chúng Ảnh hưởng này khác nhau đối với các dải hấp thụ khác nhau Khi tăng độ phân cực của dung mơi thì giải K chuyên dịch về phía sĩng dài, cịn giải R lại chuyền dịch về phía sĩng ngắn
1.1.1.2 Ứng dụng của phương pháp phổ tử ngoại
Phương pháp phổ tử ngoại cĩ ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực phân tích định tính, phân tích cấu trúc phân tử và phân tích định lượng
Phương pháp phơ tử ngoại trong phân tích định lượng cĩ độ nhạy cao,
cĩ thể phát hiện được một lượng nhỏ chất hữu cơ hoặc ion vơ cơ trong dung
dich, sai số tương đối nhỏ ( chỉ 1% đến 3%) Ngồi ra cũng được sử dụng đề xác định hằng số cân bằng, hằng số phân li và nghiên cứu động học phản ứng 1.12 Phương pháp phổ hơng ngoại (IR)
1.1.2.1 Cơ sở lí thuyết
Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại là một trong những kỹ thuật phân tích rất hiệu quả Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp phơ hồng ngoại vượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tỉa X, cộng hưởng từ điện tử, vv ) là phương pháp này cung cấp thơng tin về câu trúc phân tử nhanh, khơng địi hỏi các phương pháp tính tốn phức tạp
Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là: Các hợp chấp hố học cĩ khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức xạ
hồng ngoại, các phân tử của các hợp chất hố học dao động với nhiều vận tốc
dao động và xuất hiện đải phố hấp thụ gọi là phố hấp thụ bức xạ hồng ngoại Các đám phổ khác nhau cĩ mặt trong phổ hồng ngoại tương ứng với các nhĩm chức đặc trưng và các liên kết cĩ trong phân tử hợp chất hố học Bởi vậy phổ hồng ngoại của một hợp chất hố học coi như "dấu vân tay", cĩ thé căn cứ vào đĩ để nhận dạng chúng
6
Trang 14% Transmittance 28 A (0L £701— Sy— 6z£f€— T a ae ae be eo Wavenumbers (em) vn s]tr "2000 00 Hình 1.1 Phố hồng ngoại của benzyl ancol 1.1.2.2 Ứng dụng phổ hỗng ngoại trong phân tích hữu cơ
Quang phổ hồng ngoại được sử dụng để nhận biết các chất (kiểm tra
độ tinh khiết), để xác định các nhĩm chức (phân tích cấu tạo), để định
lượng hợp chất hữu cơ và đề nghiên cứu tác dụng tương hỗ nội phân tử và ngoại phân tử
Để kiểm tra độ tinh khiết người ta đem so phơ đồ của chất với phổ đồ mẫu cĩ sẵn trong phơ đồ bản hoặc thư viện phổ (sử dụng phần mềm máy tính) Nĩi chung để nhận biết một chất chưa biết bằng phương pháp phổ hồng ngoại, điều quan trọng là phải biết giải thích phơ
Cách giải phổ hồng ngoại:
1 Dựa vào dạng phổ đồ cĩ thể đánh giá định tính hợp chất chưa biết thuộc loại thơm hay béo (vùng dấu vân tay)
2 Quan sát vùng dao động hĩa trị C-H và nhận biết các dải cĩ nguồn
gốc hoặc béo hoặc thơm/olefin
3 Đánh giá mức độ phân nhánh mạch cacbon dựa vào sự đánh giá gần đúng tỉ lệ metyl: metilen từ cường độ tương đối của các giải hấp thụ trong
vùng C-H bão hịa dưới 3000cm
4 Quan sát vùng tần số cao của phé 4000 - 3000 cm'! Sự xuất hiện của các dai trong vùng này là do sự cĩ mặt của các liên kết O-H, N-H và = C — H
7
Trang 155 Quan sát các đải cĩ cường độ tương đối trong vùng 2500-1600 cmr! cho biết sự vắng mặt hay cĩ mặt các liên kết C= C, C=N, C=O, C=C
6 Từ các kết quả quan sát I đến 5 cố gắng phân loại hợp chất, trên cơ sở phân loại này ta quan sát tiếp vùng dấu vân tay để củng cố cho cấu tạo được giả thiết
7 Nếu khơng cĩ các giải hấp thụ trong vùng nhĩm chức, khơng kể các giải dao động hĩa trị C-H thì xem cĩ khả năng là các ete, ankyl hallogenua,
hợp chất chứa lưu huynh, amin bậc 3 và hợp chất nitro, và dựa vào bảng tần
số đặc trưng nhĩm xem xét tiếp
Trong trường hợp thơng tin cấu trúc dự đốn chưa đủ tin cậy thì cần dựa vào các phương pháp phơ khác hoặc bằng mẫu thử hĩa học thích hợp
Ngồi ra, trên cơ sở của định luật Lambert - Beer phổ hồng ngoại cịn được ứng dụng trong phân tích định lượng
1.1.3 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
Cộng hưởng từ hạt nhân (viết tắt NMR-Nuclear Magnetic Resonance) là hiện tượng một hạt nhân nguyên tử nằm trong từ trường hấp thụ hoặc phát
xạ một bức xạ điện từ Cộng hưởng từ hạt nhân cũng được xem là một
nhĩm các phương pháp khoa học áp dụng cộng hưởng từ hạt nhân vào việc nghiên cứu các phân tử Phương pháp phố biến được sử dụng là là phơ !H- NMR và !C-NMR
1.1.3.1 Cơ sở lí thuyết
a Tính chất từ của hạt nhân
Các hạt nhân nguyên tử tích điện dương, tự quay quanh mình sinh ra một dịng điện vịng Dịng điện này tạo ra một từ trường cĩ mơmen từ p Mat khác khi hạt nhân quay cũng sinh ra một mơmen quay được gọi là mơmen spin hạt nhân P Chúng cĩ quan hệ với nhau qua biểu thức:
u=y.P
8
Trang 16Trong đĩ: h: momen từ P: Momen gĩc
y: hệ số từ thâm
Giá trị tuyệt đối của momen spin hat nhan P tinh theo I:
P = (h/2z).1
Giá trị tuyệt đối của momen từ p tinh theo I: h =y(h/⁄2n).I
1: số lượng tử spin hạt nhân I = 0 thì ¡ =P =0
Nếu Iz 0 thì u #0 và P #0 khi đĩ hạt nhân được gọi là hạt nhân từ
Đây là điều kiện để cĩ cộng hưởng từ
Bang 1.1 Những hạt nhân thường gặp trong hợp chất hữu cơ
Đồng % trong tu Số Số 1 u Độ nhạy tương
Trang 17- Hiệu ứng thuận từ
Tỷ lệ cường độ tín hiệu của mỗi nhĩm tuân theo tam giác Pascal như sau: Bảng 1.2 Tỷ lệ cường độ tín hiệu
Tỷ lệ chiều cao các vạch Số đỉnh | Ký hiệu Số proton
trong mỗi nhĩm : (N) 1 1 dinh Singlet 0 1:1 2 dinh duplet 1 1:2:1 3 dinh Triplet 2 1:3:3:1 4 dinh Qualet 3 1:4:6:4:1 5 dinh Quynlet 4 1:5:10:10:5:1 6 dinh Sexlet 5 1:6:15:20:15:6:1 7 dinh septet 6
Nhìn bảng trên thay các nhĩm tín hiệu cĩ độ bội lớn thì cường độ tín hiệu đỉnh giữa và đỉnh ngồi gấp nhau nhiều lần vì thế đối với nhĩm 6, 7
đỉnh trở lên thì chỉ xuất hiện một số ít hơn Ví dụ nhĩm 7 đỉnh thường chỉ xuất hiện 5 đỉnh
Ngồi ra khoảng cách giữa hai đỉnh liền nhau ở mỗi nhĩm được đo bằng Hertz (Hz) và được gọi là hằng số tương tác spin-spin J
c Độ chuyển dịch hố học:
Độ chuyển dịch hĩa học ð: Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt nhân !H và '3C trong phân tử cĩ tần số cộng hưởng khác nhau Đặc trưng
cho các hạt nhân !H và '°C trong phân tử cĩ độ chuyên dịch hĩa hoc 6; déi với hạt nhân !H thì:
w
ð= “PB —”+,10°(ppm)
Trong đĩ: vaws, v„ là tần số cộng hưởng của chất chuẩn TMS và của hạt nhân mẫu đo, v, là tần số cộng hưởng của máy phơ
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyên dịch hĩa học được định nghĩa
một các tổng quát như sau:
10
Trang 18ồ= “et — Vy 10° (ppm)
Trong do: Veuan, Vx 1a tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt nhân mẫu đo, vạ là tần số cộng hưởng của máy phổ
Dựa vào độ chuyển dịch hĩa học ư ta biết được loại proton nào cĩ mặt trong chất được khảo sát Đối với !H-NMR thì 8 thường cĩ giá trị từ 0-12 ppm, đối với 'C-NMR thì ồ thường cĩ giá trị từ 0-230 ppm
c Tương tac spin- spin J
Đối với mỗi hạt nhân hoặc một nhĩm hạt nhân, người ta nhận được một tín hiệu đặc trưng chỉ cĩ một đỉnh nhưng cũng cĩ khi gồm một nhĩm 2, 3, 4, 5 đỉnh khác nhau Ví dụ phổ cộng hưởng từ proton của etanol cĩ các tín hiệu đặc trưng cho nhĩm OH (1 đỉnh), nhĩm CH¡; (4 đỉnh), CH: (3 đỉnh) Nguyên
nhân của sự xuất hiên nhiều đỉnh trên là do mỗi hạt nhân cĩ I=1/2 da sinh ra
hai từ trường riêng biệt Hai từ trường này tác dụng lên hạt nhân bên cạnh làm phân tách mức năng lượng chính của nĩ thành hai mức năng lượng khác nhau Trường hợp 2, 3 hạt nhân cùng tác động từ trường riêng của minh lên cùng một hạt nhân khác thì năng lượng cộng hưởng của hạt nhân đĩ bị phân tách thành nhiều mức năng lượng khác nhau mà mỗi mức năng lượng cộng hưởng này cho một đỉnh trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa các hợp phần của một vân phổ Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta cĩ thé rút ra kết luận về vị trí trương đối của các hạt nhân cĩ tương tác với nhau 1.1.3.2 Ứng dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân
- Phố cộng hưởng từ hạt nhân cĩ nhiều ứng dụng quan trọng trong hĩa hữu cơ Tuy nhiên, ứng dụng chủ yếu là để xác định cấu tạo hợp chất hữu cơ
tỉnh khiết và phân tích định tính, định lượng hợp chất hữu cơ
Trang 19dạng hình học khơng gian của phân tử Dạng hình học khơng gian của phân tử cĩ liên hệ với sự cĩ mặt ở trong các phân tử hợp chất hữu cơ những nhĩm từ tính khơng đẳng hướng mà sự phân bố khơng gian của chúng ảnh hưởng mạnh đến dạng phổ Thuộc vào những nhĩm như là các vịng thơm, vịng béo, các nhĩm cacbonyl, axetilen và nitrin Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân
cĩ thể xem là vơ giá để xác định các đồng phân hình học, thành phần hỗn hợp
xefo - enol và những tautome khác
- Phân tích định tính và định lượng hợp chất hữu cơ:
- Với mục đích định tính, phơ cộng hưởng từ hạt nhân được sử dụng để
đồng nhất hĩa (kiểm tra độ tinh khiết) chất phân tích với một giả định bằng
cách so sánh phố của mẫu nghiên cứu với phổ chuẩn trong bản đồ tra cứu (atlas) ghi trong cùng điều kiện
- Nếu dạng của hai phổ đồng nhất với nhau thì cĩ thể xem hai hợp chất
cùng một loại hoặc cùng một hợp chất Việc phát hiện các nhĩm chức bằng
cộng hưởng từ hạt nhân khá đơn giản đối với các nhĩm cĩ chứa các hạt nhân từ như các nhĩm amino, hidroxi, cacboxyl, anđehit, cũng như các nhĩm cĩ chứa flo, photpho Trong trường hợp khơng chứa các hạt nhân từ (nhĩm cacbonyl, một số nhĩm chứa oxi và lưu huỳnh hoặc các halogen khơng phải là flo) thì cĩ thể dựa vào sự biến đồi sinh ra trong đặc tính của những proton ở gần (proton)
hoặc xa hơn Mặc dù cĩ sự trùng lặp đáng kế về độ dịch hĩa học Sự phân biệt các vùng hấp thụ vẫn cĩ thể nhận biết được đối với từng nhĩm chức Việc
nghiên cứu đồng thời phơ hồng ngoại và phố cộng hưởng từ hạt nhân cũng như phổ khối lượng đề phân tích nhĩm chức sẽ cho kết quả chắc chắn hơn
- Việc áp dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân trong phân tích hữu cơ định lượng là dựa vào điện tích của vạch hấp thụ (cường độ tín hiệu cộn hưởng) tỉ
lệ với số hạt nhân tạo ra sự hấp thụ đĩ Việc tính hàm lượng chất nghiên cứu
cĩ thê được thực hiện theo phương pháp thêm hoặc đường chuẩn 12
Trang 201.1.4 Phương pháp phổ khối lượng (MS)
Phương pháp phổ khối lượng là phương pháp vât lý nghiên cứu cấu trúc phân tử của các hợp chất trên cơ sở xác định chính xác khối lượng của các phần tử và tồn phân tử
1.1.4.1 Cơ sở lí thuyết
Khi cho các phân tử ở trạng thái khí va chạm với một dịng electron cĩ năng lượng cao thì các phân tử sẽ bật ra I hay 2 electron, và nĩ trở thành các ion cĩ điện tích +1 (chiếm tỉ lệ lớn) và +2:
ABC+e— ABC? +2
— ABC” + 3e
Nếu các ion phân tử tiếp tục va chạm với dịng electron cĩ năng lượng lớn thì chúng sẽ bị phá vỡ thành nhiều mảnh ion, thành các gốc hoặc các phân tử trung hịa khác nhau, được gọi là quá trình phân mảnh
ABC+e— BC + At ABC” AB' + C ABT—= A* + B
—
Năng lượng của quá trình phân mảnh chỉ vào khoảng 30-100eV, cao hơn năng lượng 1on hĩa phân tử (5-15eV) Quá trình biến các phân tử trung hịa thành các 1on được gọi là sự ion hĩa
Xác suất sự cĩ mặt của các mảnh ion phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng va chạm của các phân tử
Các ion cĩ khối lượng m và điện tích e Tỉ số m/e được gọi là số khối z Bằng cách nào đĩ tách các ion cĩ số khối khác nhau ra khỏi nhau và xác
Trang 21giữa xác suất cĩ mặt (hay cường độ I) và số khối z thì đồ thị này được gọi là phổ khối lượng
1.1.4.2 Ứng dụng của phổ khối
- Xác định các hợp chất chưa biết bằng cách dựa vào khối lượng của phân tử hợp chất hay từng phần tách riêng của nĩ
- Xác định kết cấu chất đồng vị của các thành phần trong hợp chất - Xác định cấu trúc của một hợp chất bằng cách quan sát từng phần tách riêng của nĩ
- Định lượng lượng hợp chất trong một mẫu dùng các phương pháp khác (phương pháp phổ khối vốn khơng phải là định lượng)
- Nghiên cứu cơ sở của hĩa học Ion thể khí (ngành hĩa học về ion và
chất trung tính trong chân khơng)
- Xác định cơng thức phân tử dựa vào phân tử khối chính xác hoặc dựa
vào cường độ tương đối của ion phân tử đồng vị 1.2 Tổng quan về quinolin và tropolon
1.2.1 Quinolin
1.2.1.1 Giới thiểu chung vé Quinolin
Các dẫn xuất của 8-hiđroxiquinolin thường cĩ biểu hiện hoạt tinh sinh
học khác nhau, đặc biệt là hoạt tính diệt khuẩn, diệt nắm Đĩ là các phức selat
của 8-hiđroxiquinolin, các dẫn xuất halogen va nhiều dẫn xuất khác
COOCH3
YoY ec COCH;
Phức selat của 8-hiđroxiqunolin với đồng (II) được dùng để phịng nấm
mốc cho da thuộc; 5-cloro-7-iodo-8-hidroxiquinolin la chất diệt khuẩn li
14
Trang 22Một dẫn xuất của amioacriđin, mang tên thương mại acranil, cĩ tính
Cl N
gee fe OCH;
NHCH;CH(OH)CH;N(C;H;);.2HCI
kháng virut:
Để trừ giun sán cho vật nuơi, người ta dùng một số dẫn xuất của quinolin
CHạ ols
CH; N
|
(CH3)2N Ny CH:CH CH;
Z
Cũng cĩ ứng dụng tương tự là một dẫn xuất của aminoacriđin
N
CHạO
@ â
đNH;CHCH;];NH(C;H); 2CH;S;
CH;
Quinin v cinconin là những hợp chất thiên nhiên chứa vịng quinolin được dùng để trị bệnh sốt rét Phỏng theo cấu trúc của chất này, người ta đã thành cơng trong việc tìm kiếm những thuốc tổng hợp cĩ hoạt tính tương tự mà ưu việt hơn, như cloquin, plasmoquin, pentaquin,
Trang 23Một số dẫn xuất của acriđin cũng biểu hiện hoạt tính chống sốt rét [CHa}sN(CH3)2 cl Ne 4 ° a ° OCH; CHY ‘CH; NHCHỊCH;];N(CHạCH;); oo CH; ; Quinacrin Đimetacrin
Một số dẫn xuất khác nhau của 4-aminoquinolin cĩ hoạt tính giảm đau, hạ sốt, kháng viêm, hạ huyết áp, Chẳng hạn 4-amino-6,7-ddimetoxxiquinolin (amquinsin) và sản phâm ngưng tụ với veratranđehit (leniquinsin) là những tác nhân làm giảm huyết áp:
CH:O N CH30 N “Ss b OCH Z 3 CHạO ⁄ CHạO NH, N=CH OCH; Amduinsin Leniquinsin
Acrifavin, một hỗn hop cua 3,6-diaminoacridin va 3,6-diamino-10- metylacriđim clorua, là một thuốc nhiễm trùng
Đặc biệt là p-đimetylaminostirylquinolin và muối amoni iođua bậc bốn cĩ tác dụng ức chế sự phát triển của các khối u và được dùng trong điều trị bệnh máu trắng
Cyanin là một nhĩm phẩm nhuộm quan trọng dùng trong kĩ thuật ảnh màu, vì chúng chứa cấu trúc cĩ khả năng hấp thụ ánh sáng ở vùng khả kiến và hồng ngoại Hai chất tiêu biểu là cyanin va pinacynol:
= —— (2H; (2H; C,H;—N CH= N—C2H ?3 Z \ 4 7Š SN 48v 4N S) I Z l WN | Cyanin Pinacinol 16
Trang 241.2.1.2 Tổng hợp quinolin
Cĩ nhiều phương pháp tổng hợp vịng quinolin, đa số xuất phát từ arylamin thom va hop chat cacbonyl, thuc hién qua trinh tao di vịng thường bằng cách hình thành hai liên kết a, d, song cũng cĩ khi hình thành các liên kết a, c hoặc chỉ a hay chỉ d Na Na Na S "C >o b | | d A dc7 ae 1.2.2 Tropolon
Tropon và tropolon đã được biết đến từ lâu Chúng tồn tại trong tự nhiên chủ yếu dưới dạng các ancaloit (troponoit, tropolonoit) cĩ trong thực vật, nắm, v.v Đa số những hợp chất đĩ thê hiện những hoạt tính sinh học quí giá va đã được sử dụng làm thành phần một số loại thuơc kháng sinh, thuốc chống ung thư, kháng khuẩn [6] Trong số đĩ Colchicin được chiết xuất từ hoa Colchium
autumnale (mọc ở vùng núi Uran, Krưm thuộc Ucraina,v.v) được sử dụng dé
chữa bệnh viêm khớp Hiện nay nĩ được sử dụng làm thuốc chữa bệnh gout cấp
tính, bệnh viêm gan C và cĩ hoạt tính chống khuẩn Mito [7,8] Ngồi ra,
colchicn được sử dụng trong các bệnh ngồi da ví dụ như actinic keratoses,
bệnh vây nến Chính vì vậy, từ các thập niên 60-70 đến nay nhiều cơng trình
Trang 25
R R
OH HOOC
Tropon R=H Axit Stipitat R=H Colchicine Rị=H, Rz=COMeOMe
Tropolon R=OH Axit Pyberul R=OH Colxamine R;=R2=Me
Gần đây, một số nghiên cứu đã khẳng định một số phức bạc (1), nhơm
(HD và coban (II) với 4-isopropyltropolon cĩ khả năng kháng khuẩn rất tốt [11] Hinokitiol (P-thujaplicin) là một tropolon tự nhiên cĩ trong cây tùng bách cĩ khả năng chống ung thư và thiếu máu cục bộ Nhĩm các nhà khoa
học Hy lạp Maria Koufaki, Elissavet Theodorou tại Institute of Organic and
Pharmaceutical Chemistry Athens téng hợp và nghiên cứu khả năng bảo vệ thần kinh của một số dẫn xuất B-Thujaplicin (4-isopropyl-1,2-tropolon) va da cĩ kết luận chỉ cĩ dẫn xuất piperazin cua B-Thujaplicin cĩ khả năng bảo vệ tế bảo thần kinh khỏi sự oxi hĩa do stress gây ra [12]
Ngồi ra tropolon cĩ tác dụng ức chế mạnh mẽ tới tăng trưởng thực vật,
O HO
8- thujaplicm
cĩ tác dụng ức chế chống bệnh viêm gan C [8] và cĩ hoạt tính kháng khuẩn và cơn trùng, kháng virus, kháng nắm Chúng đã được biết và sử dụng rộng rãi trong nơng nghiệp, sản phẩm lâm sàng, mỹ phẩm và các khu vực khác[ 13]
Chương 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ, hĩa chất và phương pháp phân tích
18
Trang 26- Sắc kí bản mỏng thực hiện trên bản mỏng silicagel tráng sẵn trên bản nhơm mỏng (Merck), Sắc kí cột sử dụng bột silicagel (Merck) trên cột thủy tính
- Hĩa chất thực hiện được cung cấp bởi hãng Sigma - Aldrich, Merck,
Trung Quốc, Việt Nam, tùy vào phản ứng cụ thể
» Nhiệt độ nĩng chảy thực hiện trong ống capila do trong glixerol * Pho NMR - 'H va NMR - #C thực hiện trén may “Bruker-Advance 500
MHz” tai Vién Hĩa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam
* Phé MS duoc đo trên máy Agilent 1260 Series Single Quadrupole LC/MS Systems
» Phân tích hàm lượng các chất bằng máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC “Agilent 1260 Series Single Quadrupole LC/MS Systems” với cột
sắc ky “Zorbax Eclipse XDB Cis (250 x 4.6 mm, 5j1m) va cot bao vé Cig
cua hang Agilent” tai Vién Hoa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam
Thực nghiệm làm tại phịng thí nghiệm Hĩa hữu cơ của Trường Đại
học Khoa học - ĐHTN 2.2 Tổng hợp 3,5-điŒer/-buty])-1,2-benzoquinon 2.2.1 Tổng hợp 3,5-đi(tert-butyl)catechol t-Bu OH t-BuOH OH m=————> xt OH t-Bu OH 1 2
Trong điều kiện làm lạnh và lắc đều đỗ từ từ từng phần nhỏ 72ml axit
sunfurie đặc (trong 1,5 giờ) vào dung dịch gồm 40 gam (0,364mol) catechol
Trang 27màu chuyên sang hồng nhạt Sau đĩ thấy kết tủa nổi lên lên, dạng keo, cĩ màu trang duc Sau 24 gid lọc lay tinh thé, rửa lại bằng nước Sấy khơ sản phẩm và
kết tỉnh lai bang ete dầu lửa Thu được 41,5g (H = 51%) sản phẩm (2) tinh khiết với Tạ¿ = 100-1019C 2.2.2 Tổng hợp 3,5-đi(tert-butyl)-1,2-benzoquinon t-Bu t-Bu OH NaNO, z0 t-Bu OH t-Bu O 2 3
Trong điều kiện khuấy đều ở nhiệt độ phịng, thêm từ từ 12,43 g (0,18
mol) NaNO; (trong 1h) vao dung dich gồm 40 gam (0,18 mol) 3,5-di(tert-
butyl)catechol (2) tan trong 80ml axit axetic (99,9%) Thay hiện tượng là cĩ
kết tủa màu đỏ tím Sau 12 giờ đem lọc lay tinh thể và rửa lại bằng nước Say khơ sản phẩm thu được và kết tỉnh lại bằng ete dầu lửa thu được 26,5 gam
(H=67%) sản phẩm màu đỏ sẫm T%„e= 118-119°C,
2.3 Tống hợp và kết quả phân tích các mẫu quinolin 2.3.1 Tổng hợp 6-Clo-2,8-đimetyl quinolin-4(1H)-on Oo Cl Cl + CH,COCH,Cooc,H; —HGL— _> | ƠNG PPA, 140-170°C NZ`CH; CH 4 CH; H 5
Cho vào bình nĩn dung tích 200 ml, 10 gam (0,07 mol) 4-clo-2- metylanilin, 25 ml etylaxetoaxetatat lắc đều và thêm 0,1 ml HCI đặc làm xúc
tác Sau khoảng 30 phút, khi thấy những giọt hơi nước ngưng tụ trên thành
bình, cho thêm Na;SO¿ (để hút nước) đến khi khơng thấy nước xuất hiện trên
thành bình Hỗn hợp giữ ở nhiệt độ phịng khoảng 12 giờ, sau đĩ chuyển sang
bình cầu 3 cổ và thêm vào bình 30 ml PPA (Axit PoliPhotphoric) Lắp thêm
20
Trang 28sinh hàn, nhiệt kế và máy khuấy Bật máy khuấy và đun nĩng hỗn hợp tới nhiệt độ 140° C thì bắt đầu tính giờ Sau khoảng1,5h thấy hỗn hợp khơng cịn
bọt khí thốt ra thì ngừng đun Đề nguội và rĩt sang cốc thuỷ tinh dung tích lít cĩ sẵn 0,2 kg H;ạO đá Trung hồ hỗn hợp bằng dung dịch NaOH 40% cho đến mơi trường trung tính Lọc kết tủa, rửa bằng nước, sấy khơ thu được
8,7 g sản phẩm (H=59,2%)
2.3.2 Tổng hợp và kết quả phân tích 4,6-diclo-2,8-dimetyl quinolin
O Cl Cl Cl | POCI; N ——————> t° ⁄ N CH; N CH; CH; H 5 CH; 6
Cho vao binh cau dung tich 250 ml, 8,3g (0,04 mol) 6-clo-2,8-
đimetylquinolin-4(1H)-on Thêm từng phần nhỏ 25 ml POCI; Sau đĩ lắp sinh
hàn và đun sơi trong vịng 2 h Hỗn hợp được làm nguội, chuyền từ từ sang
cốc thuỷ tinh dung tích 1 lit cĩ chứa sẵn 0,2 kg HO đá Trung hồ hỗn hợp
bằng NaOH 40% đến mơi trường trung tính Lọc lấy kết tủa, sấy khơ, tinh chế qua cột sắc kí chứa silicagen bằng dung mơi CHCI; Thu được 6,§ gam tinh
thể màu vàng nhạt chính là 4,6-điclo 2,8-đimetylquinolin ( H= 75,6%)
Cân lấy 20 mg mẫu chất 6 ở trên cho vào trong ống NMR loại (tubes NMR của Aldrich) dài 20,3 mm, rộng 5 mm sau đĩ cho 0,8 ml CDC]; và lắc
đều cho mẫu tan hết vào dung mơi tạo thành hệ đồng nhất Mẫu được đo trên máy Bruker-Advance 500 MHz với TMS là chất chuẩn, tại Viện Hố học - Viện Hàn lâm Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam
1H-NMR (CDC];, ồ, ppm, J/Hz): 2,70 (s, 3H, 8-Me), 2.75 (s, 3H, 2-Me),
Trang 29Cl NO, Cl Cl Cl S HNO,/H,SO, S a Zz za NT `CH; NT `CH; CH 6 CH; 7
Hịa tan 4,5 gam (0,02 mol) 4,6-điclo-2,8-đimetylquinolin vào 5ml H;SO¿ đặc ở nhiệt độ tir 10-15°C Dung dịch được làm lạnh tới -5 °C và thêm từng giọt hỗn hợp (3,0 ml H;SO¿ + 3,0 ml HNO; đặc) Giữ nhiệt độ trong thời gian phản ứng khơng quá -59%C Thu bỏ hệ thống làm lạnh, hệ thống được giữ ở nhiệt độ 20-250C trong thời gian 3h Dung dịch được trung hịa bằng NaOH 40% Lọc lấy kết tủa rửa bằng nước ấm, làm khơ, tinh chế bằng phương pháp sắc ký cột (CHCIz/silica gel) Kết tỉnh lại bằng ancol isopropylic thu được 3,8
gam (H=70,1%) tinh thể màu vàng nhạt
Phân tích 5-nitro - 4,6-diclo-2,8-dinetylquinolin bằng phương pháp NMR: Cân lấy 20 mg mẫu chất 7 ở trên được cho vào trong ống NMR loại
(tubes NMR cua Aldrich) dài 20,3 mm, rong 5 mm sau do cho 0,8 ml CDCl; và lắc đều cho mẫu tan hết vào dung mơi tạo thành hệ đồng nhất Mẫu được đo trên máy Bruker-Advance 500 MHz với TMS là chất chuẩn, tại Viện Hố học - Viện Hàn lâm Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam
'H-NMR (CDCI;, 5, ppm, J/Hz): 2,72 (s, 3H, 8-Me), 2.79(s, 3H, 2- Me), 7.49 (s, 1H, 3-H), 7.62 (s, 1H, 7-H,)
2.4 Tổng hợp và phân tích các mẫu tropolon
2.4.1 Tổng hop va phan tich 2-(4,6-diclo-8-metyl-quinolin-2-yl)-5,7-di(tert- butyl)-1, _~ ` CH,COOH (9.99 99,9%) N~ cH; 07 6010% 7 H 6 22
Trang 30Hịa tan 0,57g (2,5 mmol) 4,6-diclo-2,8-dimetyl quinolin trong 8ml axit
axetic (99,0%) trong bình nĩn 50 ml, sau đĩ thêm 1,1 g (5 mmol) 3,5-di(tert- butyl)-1,2-benzoquinon, đun nĩng nhẹ cho tan hồn tồn và giữ ở nhiệt độ từ
60-70°C trong thời gian khoảng 18h Phản ứng được kiểm tra bằng sắc kí bản
mỏng cho đến khi khơng cịn các hợp chất ban đầu Cho vào hỗn hợp 50 ml nước cất, chiết bằng 50 ml chloroform Làm khơ dung dịch bằng Na;SO¿, cơ cạn và tỉnh chế qua cột sắc ký (Silica gel, CHCIz/Petroleum 30-60 theo tỉ lệ 2:1) Thu phân đoạn cĩ màu vàng sáng, loại bỏ dung mơi và kết tinh lại bằng propan-2-ol Thu được 0,25g (22,5%) 2-(4,6-điclo-8-metyl-quinolin-2-y]l)- 5,7-di(tert-butyl)-1,3-tropolon dang tỉnh thể màu vàng sáng
Phân tích cấu trúc của 2-(4,6-diclo-8-metylquinolin-2-yl)-5, 7-di(tert- butyl)-1,3-tropolon bang phwong phap NMR:
Để đo mẫu, ta cân lấy 20 mg mẫu chất 8 (QUYEN3) ở trên cho vào
trong ống NMR loại (tubes NMR của Aldrich) dài 20,3 mm, rộng 5 mm sau
đĩ cho 0,8 ml CDCI; và lắc đều cho mẫu tan hết vào dung mơi tạo thành hệ
đồng nhất Mẫu được đo trên máy Bruker-Advance 500 MHz với TMS là chất
Trang 312.4.2 T ống hop va phan tich 2-(4,6-diclo-8-metyl-5-nitro quinolin-2-yl)-5,7- di(tert-butyl) -1,3-tropolon
NO;
Hịa tan hỗn hop 0,68 g (2,5 mmol) 4,6-diclo-2,8-dimetyl-5-nitro quinolin va 0,55 g (5 mmol) 3,5-di(tert-butyl)-1,2-benzoquinon vao 8ml axit
axetic (99,9%) trong bình nĩn 50 ml Khuấy đều và giữ ở nhiệt độ từ 60-70%C
trong thời gian khoảng 13h Hỗn hợp phản ứng được kiểm tra bằng sắc kí lớp mỏng cho tới khi khơng cịn các hợp chất ban đầu thì dừng lại Cho vào hỗn hợp 50 ml nước cắt, chiết bằng 50 ml chloroform Lam khơ dung dịch bằng Na;SO¿, cơ cạn và tỉnh chế qua cột sac ky (Silica gel, CHCIz/Petroleum 30-60 theo tỉ lệ 1:1) Thu phân đoạn cĩ màu vàng sáng, loại bỏ dung mơi và kết tỉnh
lại bằng propan-2-ol Thu duoc 0,33g (27 %) 2-(5-nitro-4,6-diclo-8-metyl-
quinolin-2-yl)-5,7-di(tert-butyl)-1,3-tropolon dạng tinh thể màu vàng sáng Phân tích cấu trúc của 2-(4,6-diclo-5-nitro-8-metylquinolin-2-yl)-5,7- di(tert-butyl)-1,3-tropolon bang phương pháp NMR:
Để đo mẫu, ta cân lấy 20 mg mẫu chất 9 (QUYEN4) ở trên cho vào
trong ống NMR loại (tubes NMR của Aldrich) dài 20,3 mm, rộng 5 mm sau
đĩ cho 0,8 ml CDCI; và lắc đều cho mẫu tan hết vào dung mơi tạo thành hệ
đồng nhất Mẫu được đo trên máy Bruker-Advance 500 MHz với TMS là chất
chuẩn, tại Viện Hố học - Viện Hàn lâm Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam
24
Trang 32‘H-NMR (CDCI, 5, ppm, J/Hz): 1.25 (s, 9H, 7-C(CHs)3), 1.49 (s, 9H, 5-C(CHs)3), 2.84 (s, 3H, 8’-CH3), 7.67 (d, 1H, 4-H, J=2,5Hz), 7,77 (s, 1H, 7’- H), 7,93 (d, 1H, 6-H, J=2.5), 8.15 (s,1H, 3’-H) BC-NMR (CDC];, 125 MHz) ổ ppm: 196,3 (C=O); 162,2 (C-3); 155,4 (C-7); 155,0(C-2)); 145,0 (C-5); 143,6 (C-5”); 142.6 (C-9”); 140,3 (C-6’); 139,8 (C-4'); 138,2 (C-8'); 132,8 (C-7”); 131,5 (C-6); 128,0 (C-2); 125,4 (C- 3”); 119,2 (C-4); 117,3 (C-10); 35,3 (C-C?7); 34,4 (C-C5); 31,4 (3C-C-C7); 29,4 (3C-C-C5), 18,8 (C-C8’)
Phan tich céu tric cia 2-(4,6-diclo-5-nitro-8-metylquinolin-2-yl)-5,7- di(tert-butyl)-1,3-tropolon bang phé MS:
Để đo mẫu, ta cin Img mau chat 9 (QUYEN4) 6 trén dem pha trong | ml dung dich DMSO, lắc đều để tao thé thống nhất Sau đĩ mẫu được đưa vảo may Agilent 1260 Series Single Quadrupole LC/MS Systems tai phong hoat
tính sinh học, Viện Hĩa sinh biển - Viện Hàn Lâm Khoa học & Cơng nghệ
Việt Nam để ghi phổ MS
MS (m/z): 489 [M]*, va cdc manh ion déng vi 491 [M+2]*, 493 [M+4]*
2.5 Phân tích hàm lượng chất thu được bằng phương pháp LC-MS
2.5.1 Hĩa chất, thiết bị
- Dung mơi hĩa chất: Methanol và nước cất loại đùng cho phân tích và chạy HPLC
- May LC-MS: Agilent 1260 Series Single Quadrupole LC/MS Systems
- Cột sắc ký: Cột Zorbax Eclipse XDB C;; (250 x 4.6 mm, 5ù m) và cột
bao vé Cis cua hang Agilent
- Màng lọc cho kim bơm mẫu dùng để lọc mẫu trước khi bơm vào hệ
théng LC
Trang 33- Pha động sử dụng hệ dung mơi: MeOH/H›O chạy đẳng hệ với tỉ lệ là 92/8
- Bước sĩng phân tích: 254nm
- Lượng mẫu bơm: 5 HL - Tốc độ dịng: l mL/phút
- Hệ thống LC/MS được kết nối với phần mềm Agilent OpenLAB Control Panel Khí nitơ được bơm với tốc độ dịng 5,0 L/phút, áp suất đầu
phun đạt 40 psi, nhiệt độ làm khơ đạt 250°C Chế độ bắn mảnh phơ khối lựa
chon 6 ESI mode positive va ESI mode negative
2.5.3 Chuẩn bị mẫu
- Các mẫu phân tích được pha trong CHC]; và đều được lọc qua màng lọc 0,45uL trước khi bơm vào hệ thơng LC/MS
2.5.4 Kết quá phân tích
Kết quả phân tích mẫu chất 9 cho thấy độ sạch của mẫu tropolon
chiếm 92,2%
26
Trang 34Chương 3
KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả tổng hợp và phân tích các quinolin
3.1.1 Kết quả tổng hợp và phân tích xác định cấu trúc của 4,6-điclo-2,8-
dimetyl quinolin
Cĩ rất nhiều phương pháp tơng hợp quinolin, nhưng trong luận văn này chúng tơi chọn phương pháp tổng hợp Conrad-Limpach (tương tự phương pháp Combes) là đi các dẫn xuất của anilin do phản ứng xảy ra trong điều kiện đơn giản, phù hợp với điều kiện phịng thí nghiệm
Thực hiện phản ứng 4-clo-2-metylanilin với etylaxetoaxetat trong điều kiện xúc tác axit ở nhiệt độ phịng ta thu được sản phẩm của phản ứng ngưng tụ Trong quá trình phản ứng, lượng nước thốt ra được loại bỏ bằng cách thêm NazSOx vào hỗn hợp phản ứng nhằm nâng cao hiệu xuất phản ứng CạH:OH_ _O cứ cl H(HCI) Cl \ CH) +CH3COCH,COOC,;H; ———> | oe’ wey Hạ N CHạ CHạ CHạ 4
Sản phẩm của phản ứng ngưng tụ được vịng hố trong axit poliphotphoric
(PPA) trong điều kiện đun nĩng ở nhiệt độ khoảng 140° C Kết quả phản ứng
Trang 35Oo C,H;0H ~O 2115 c£ Cl \ 5 Cl & PPA, 140-170C | ——— * UC N “CH N CH; CH, CH; H 5
Quinolon (5) được clo hố bằng POCI;, phản ứng thực hiện dễ dàng bằng cách hịa tan Quinolon (5) trong lượng POCl; vừa đủ và đun sơi hỗn hợp trong vịng 2 giờ Quinolon (5) sử dụng làm phản ứng phải được sấy khơ hồn tồn do POC]; bị thủy phân mạnh tỏa nhiệt làm nhiệt độ tăng cao, giảm hiệu xuất phản ứng O Cl Cl | | POCI; Cl S ———" > ⁄ N CH; N°” ~CH; CH; H 5 CH 6
Cấu trúc quinolin (6) được chứng minh bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân !H
-NMR Trên phổ !H -NMR cho thấy (phổ 1-phụ lục): Tín hiệu singlet ở 2,70 ppm
của 3H là đặc trưng của nhĩm -CH: trên vịng thơm, được xác định là của nhĩm metyl ở vị trí số 8 Tương tự ta cĩ thê xác định được tín hiệu của nhĩm -CHạ ở vị trí số 2 là tín hiệu của 3H ở 2,75 ppm Hai tín hiệu doublet ở vị trí 7,50 và 7,99 được xác định lần lượt của các Hidro trên vịng thơm tương ứng ở vị trí số 7 và vị trí sỐ 5 cĩ tương tác spin-spin giữa chúng với nhau Tín hiệu singlet cịn lại ở vị trí 7,37 ppm của LH được xác định là của Hidro ở vị trí số 3
Từ những dữ kiện phân tích phổ !H- NMR chúng ta cĩ thể kết luận quinolin
(6) cĩ cấu trúc như dự kiến
3.1.2 Kết quả tổng hợp và phân tích xác định cấu trúc của 5-nitro-4,6- diclo-2,8-dimetyl quinolin
28
Trang 36Theo tài liệu tham khảo [1] thì sự phân bố mật độ electron trên vịng
benzen được xác định như sau:
0,011 +0,068 -0,003 0,008
+0,016 +0,104 N
“0.013 0,784
Hình 3.1: Sự phân bố mật độ electron trên vịng benzen
Từ đĩ chúng ta cĩ thể dự đốn hướng tấn cơng của các tác nhân electrophin lên vịng quinolin sẽ tập trung chủ yếu vảo vị trí số 5 và số 8 Trong trường hợp quinolin (6) đã cĩ nhĩm metyl thế ở vị trí số 8 nên dự đốn kết quả nitro hĩa sẽ xảy ra chủ yếu ở vị trí số 5
cl NO, Cl cl S HNO; cl S ————> ⁄ Zz N* “cH, — *t H2SOa N*~ ~CH; CH, 6 CH, 7
Cấu trúc quinolin (7) được chứng minh bằng phổ cộng hưởng từ hạt
nhân !H -NMR Trên phổ !H -NMR cho thấy (hình 3- Phụ lục) Tín hiệu của
các nhĩm metyl ở vị trí số 8 và số 2 lần lượt được ghi nhận ở dạng singlet ở vị
trí 2,72 ppm (của 3H) và ở vị trí 2,79 ppm (của 3H) Hai tín hiệu singlet cịn lại ở vị trí 7,49 ppm và 7,62 ppm được xác định lần lượt của các Hidro trên
vịng thơm tương ứng ở vị trí số 3 và vị trí số 7 Điểm đặc biệt khi so sánh với
phổ của chất (6), chúng ta dễ dàng nhận thấy khơng cĩ sự xuất hiện của các
tín hiệu doublet, đặc biệt là sự biến mắt tín hiệu của Hidro ở vị trí số 5 Điều
đĩ cho thấy phản ứng nitro hĩa đã xây ra ở vị trí số 5 như dự đốn 3.2 Kết quả tống hợp và phân tích xác định cấu trúc các tropolon
Trang 37ứng đĩ vào áp dụng với các quinon thì hầu như rất mới mẻ Cùng với khả năng phản ứng cao và khả năng bên nhiệt của các quinon, cụ thể là các đi(tert- butyl)benzo quinon đã tạo điều kiện cho các nhà hố học tổng hợp được nhiều
loại hợp chất mới [5,17,18,19] cĩ khả năng thể hiện những tính chất lí thú,
trong đĩ cĩ hoạt tính sinh học
Cách đây chưa lâu [4], một số nhà khoa học đã tiến hành phản ứng của các dẫn xuất 2-metylquinolin với 3,5-đi(err-butyl)-1,2-benzoquinon trong điều kiện nĩng chảy ở 160-170°C hoặc đun sơi trong o-Xilen cĩ xúc tác axit sẽ thu được sản phẩm là các dẫn xuất cản của quinolin với hiệu xuất từ 7-43 %
160 -170 °C TsOH
R,, Ry, R3 =H, CH;
Trong nội dung của luận văn này chúng tơi tong hợp các dẫn xuất 2- (4,6-diclo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7-di(tert-butyl)-1,3-tropolon bằng cách cho các quinolin điều chế được ở trên phản ứng voi 3,5-di(tert-butyl)-1,2-
benzoquinon trong axit axetic (99,9%) ở điều kiện nhiệt độ thích hợp t-Bu R CI Cl S S t-Bu O N `CH; CH;COOH (99 9% )/ 60 - 70C CHạ R=H,NO;
Phản ứng tạo thành dẫn xuất quinolin của Ø-tropolon xảy ra theo cơ chế
như sơ đồ sau:
30
Trang 38
Đầu tiên là sự tạo thành sản phẩm cộng hợp vào nhĩm cacbonyl ở vị trí số 1 do nhĩm này ít bị ảnh hưởng về khơng gian cản trở của nhĩm ứz7-butyl cĩ thê tích rất lớn Sau đĩ là phản ứng vịng hố tạo nên hệ thống vịng kép (bixielo) Do vịng Xyclopropan khơng bền nên bước tiếp theo là vịng này sẽ bị phá vỡ tạo nên hệ hiđro-tropolon Cuối cùng là phản ứng oxi hố hiđro- tropolon tạo nên sản phẩm là dẫn xuất quinolin của Ø-tropolon Tác nhân oxi hố ở đây cĩ thể là oxi khơng khí, hoặc chính quinon Chính vì vậy trong phản ứng chúng tơi dùng lượng quinon gấp đơi so với lượng quinolin (về số mol) và kết quả thu được hiệu suất tạo tropolon tăng lên đáng kẻ
3.2.1 Kết quả tổng hợp va phân tích cấu trúc của 2-(4,6-điclo-8-metyl- quinolin-2-yl)-5,7-di(tert-butyl)-1,3-tropolon
Figure 1
31
Trang 39O 4 pa i Z3 : ° | | \ fo Z2 Thr gS 3 Ho Ny —: bu
Hình 3.2: Cầu trúc của 2-(4,6-diclo-8-metyl-quinolin-2-yl)-5,7- di(tert-butyl)-1,3-tropolon
Trên phổ 'H-NMR của hợp chất QUYEN3 xuất hiện đầy đủ tín hiệu
cộng hưởng của các proton cĩ mặt trên phân tử (hình 3.2) Giá trị cộng hưởng vùng trường cao tại 1,25 ppm (9H, s) duoc gan cho 9 proton của 3 nhĩm metyl của nhĩm ứez-butyl gắn với vị tri C-7 trên vịng tropolon Tín hiệu cộng hưởng singlet của 9H vùng trường cao tại 1,49 ppm 1a proton của 3 nhĩm metyl của tert-butyl gắn với vị trí C-5 trên vịng tropolon, ngoải ra tín hiệu cộng hưởng singlet cua 3 proton tai 2,81 ppm là đặc trưng của nhĩm metyl liên kết với nhân thơm Tín hiệu vùng trường thấp tại 7,65 ppm của một proton dạng doublet cĩ hằng số tương tác J = 2,5 Hz là đặc trưng của proton H-4 trên khung tropolon Giá trị cộng hưởng tại của proton H-6 trên khung tropolon thể hiện tại 8,10 ppm (d, J = 2,5 Hz) Hai tín hiệu cộng hưởng của proton tai 7,66 ppm va 8,16 ppm đều cĩ hằng số tương tác J = 2,0 Hz được gán lần lượt cho vị trí H-7' và H-5' trên khung quinonlin Tín hiệu cộng hưởng singlet tại 8,Ø7 ppm là đặc trưng của proton H-3° trên khung quinolin Tín hiệu cộng hưởng singlet tại
12,83 là đặc trưng của proton của nhĩm OH enol cĩ liên kết hydro
32
Trang 40QUYEN3-CDC13-1H 2.805 4 r1 Se alsa Hình 3.3: Phổ !H-NMR của hợp chất QUYEN3
Phổ C-NMR cua hợp chất QUYENA xuất hiện đây đủ tín hiệu của