Phân tích cấu trúc của các dẫn xuất n vinylpiperidinoazacrown ethers bằng các phương pháp phổ hiện đại

ĐAI HOC THÁI NGUYÊN TRƯƠNG ĐAI HOC KHOA HOC ĐẶNG THỊ THỦY PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA CÁC DẪN XUẤT N-VINYLPIPERIDINOAZACROWN ETHERS BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI LUÂN VĂN THAC SI HÓA HỌC THÁI NGUYÊN – 2018 ĐAI HOC THÁI NGUYÊN TRƯƠNG ĐAI HOC KHOA HOC ĐẶNG THỊ THỦY PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA CÁC DẪN XUẤT N-VINYLPIPERIDINOAZACROWN ETHERS BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI Chuyên nganh: Hố Phân tích Ma sơ: 8440118 LN VĂN THAC SI HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS TRƯƠNG HỒNG HIẾU THÁI NGUYÊN - 2018 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS TRƯƠNG HỒNG HIẾU – Trung tâm nhiệt đới Việt – Nga tin tưởng giao đề tài, định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cám ơn thầy giáo, giáo khoa Hóa Học, thầy phòng Đào tạo, thầy Ban Giám Hiệu trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu, thực đề tài Em xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo thầy giáo, cô giáo, cán bộ, kĩ thuật viên phòng thí nghiệm Hóa Hữu Cơ thuộc khoa Hóa Học trường Đại học khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội tận tình dạy hướng dẫn em trình học tập, thực nghiệm thực đề tài Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè giúp đỡ động viên em suốt trình học tập thực luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân hạn chế, nên kết nghiên cứu thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, cô giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn để luận văn hồn thiện Em xin trân trọng cám ơn! Tác giả luận văn Đặng Thị Thủy a MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN a DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT d DANH MỤC CÁC BẢNG e DANH MỤC CÁC HÌNH f DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ g MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phương pháp phân tích xác định cấu trúc hợp chất hữu (các phương pháp phân tích hóa lí đại) 1.1.1 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 2,3,4 1.1.2 Phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể (Single_crystal X-ray Diffraction) 1.1.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 13 1.1.4 Phương pháp sắc ký lỏng kết hợp khối phổ (LC-MS) 15 1.2 Sơ lược azacrown ether ứng dụng chúng 21 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 23 2.1 Phương pháp nghiên cứu trang thiết bị 23 2.1.1 Các phương pháp chuẩn bị mẫu chất phân tích 23 2.1.2 Dụng cụ hóa chất 23 2.1.3 Định tính phản ứng kiểm tra độ tinh khiết dẫn xuất sắc kí lớp mỏng 24 2.1.4 Các phương pháp phân tích cấu trúc 25 2.2 Chuẩn bị tiền chất azacrown ether (3) 25 b 2.3 Chuẩn bị mẫu chất nghiên cứu N-vinylpiperidinoazacrown ether (4) 26 2.4 Phân tích liệu phổ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ cộng hưởng từ hạt nhân chất (3) (4): 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Chuẩn bị dẫn xuất 1,5-bis(2-formylphenoxy)-3-oxapentane 29 b 3.2 Chuẩn bị hợp chất mẫu piperidonoazacrown-4 ether (3) Nvinylpiperidinoazacrown ether (4) 33 3.3 Phân tích xác định cấu trúc hợp chất (3), (4) phương pháp hóa lý đại 34 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 c DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT NMR Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) 1 H-NMR H Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) 13 C-NMR 13 C Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C) 2D- NMR Two Dimensional Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều) COSY Homonuclear Correlation Spectroscopy HSQC Heteronuclear Single-Quantum Correlation Spectroscopy HMBC Heteronuclear Multiple-Bond Correlation Spectroscopy TMS Tetramethylsilane IR Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại) LC – MS Sắc ký lỏng kết nối khối phổ MS Mass Spectrometry (Phổ khối lượng) API Atmospheric Pressure Ionization (Phương pháp ion hóa áp suất khí quyển) ESI Electrospray Ionization (Phương pháp ion hóa phun điện tử) APCI Atmospheric Pressure Chemical Ionization (phương pháp ion hóa hóa học áp suất khí quyển) APPI Atmospheric Pressure Photoionization (phương pháp quang hóa học áp suất khí quyển) WCOT Wall-coated capillary open tubular SCOT Support-coated open tubular SKLM Sắc kí lớp mỏng DMAD Dimethyl acetylenedicarboxylate DMF Dimethylformamide DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Độ dịch chuyển hóa học phổ CHTHN 1H số nhóm Bảng 1.2 Độ dịch chuyển hóa học phổ CHTHN 13 C số nhóm Bảng 3.1 Dữ liệu tinh thể học thông số cấu trúc hợp chất (4) 38 Bảng 3.2 Liên kết hydro tinh thể phân tử (4) (Å, o) 39 e DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ethanal Hình 1.2 Tương tác spin - spin dẫn xuất tetrahydropyran Hình 1.3 Ví dụ phổ HSQC Hình 1.4 Ví dụ phổ HMBC Hình 1.5 Cạp tín hiẹu Fiedel 10 Hình 1.6 So đờ tóm tắt q trình phân tích cấu trúc bằng phuong pháp X-Ray 11 Hình 1.7 Cấu tạo phân tử xây dựng sở liệu nhiễu xạ đơn tinh thể X-ray 13 Hình 1.8 Phổ hồng ngoại axit bezoic ( C6H5COOH ) 14 Hình 1.9 Kỹ thuật ion hóa ESI 18 Hình 3.1 Phổ IR hợp chất (1) với đặc trưng nhóm carbonyl (C=O) 30 Hình 3.2 Cấu tạo nhóm polyether phenyl hợp chất (1) 31 Hình 3.3 Phổ 1H-NMR hợp chất (1) 31 Hình 3.4 Phổ khối lượng EI-MS hợp chất (1) 32 Hình 3.5 Phổ khối lượng ESI-MS hợp chất (1) 33 Hình 3.6 Chuyển hóa cấu dạng vòng piperidone 35 Hình 3.7 Phổ 1H-NMR hợp chất (3) 36 Hình 3.8 Phổ 1H-NMR hợp chất (4) 37 Hình 3.9 Cấu tạo phân tử hợp chất (4) theo liệu X-ray 39 f DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động phương pháp khối phổ 15 Sơ đồ 3.1 Phương pháp tổng hợp tiền chất (1) 29 Sơ đồ 3.2 Phương pháp điều chế chất mẫu (4) 34 g nhiễu xạ tia X, xác định tinh thể (4) hỗn hợp raxemic có cặp đồng phân đối quang với cấu hình tương đối trung tâm bất đối sau: rac-1R*,21S*,22R*,24S* Trong tinh thể, phân tử (4) liên kết với liên kết hydro yếu C—H・・・O trình bày bảng 3.2 D-H…A D-H (Å) H…A(Å) D…A(Å) D-H…A(o) C6-H6…O3i 0,95 2,58 3,3982(16) 145 C10-H10A…O1ii 0,99 2,44 3,2433(16) 138 C12-H12A…O2iii 0,99 2,58 3,5345(18) 162 C17-H17…O5iv 0,95 2,53 3,4409(18) 160 C30-H30…O4v 0,95 2,53 3,2834(16) 136 C41-H41A…O4vi 0,98 2,52 3,3758(19) 145 Yếu tố đối xứng tương đối (Symmetry codes) (i) −x+2, −y+1, −z; (ii) −x+2, −y+2, −z+1; (iii) −x+2, −y+2, −z; (iv) −x+1, −y+2, −z; (v) −x+1, −y+2, −z+1; (vi) −x+1, −y+1, −z Bảng 3.2 Liên kết hydro tinh thể phân tử (4) (Å, o) Hình 3.9 Cấu tạo phân tử hợp chất (4) theo liệu X-ray Căn liệu thu từ phương pháp phân tích NMR X-ray, xác định xác cấu trúc phân tử cấu tạo lập thể hợp chất N-vinylpiperidinoazacrown ether (4) Các phương pháp bổ sung thơng tin cho nhau, làm rõ đặc điểm nhóm chức, nhóm proton đặc trưng đặc biệt với phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể hoàn tồn thu hình ảnh lập thể phân tử, mối liên kết cách xếp mạng lưới tinh thể KẾT LUẬN Đã chuẩn bị chất azacrown ether, có chứa tiểu dị vòng γpiperidone cở sở phản ứng ngưng tụ đa tác nhân Phân tích liệu phổ 1H NMR, từ số lượng đặc tính proton xác định công thức cấu tạo tiền chất podand, azacrown ether, sản phẩm acyl hóa Kết phân tích phổ khối lượng khẳng định xác cơng thức phân tử azacrown ether tạo thành Đặc biệt áp dụng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X đơn tinh thể monocrystal đại diện cho nhóm hợp chất (chất 4) khẳng định chắn công thức cấu tạo yếu tố lập thể nhóm chất mạng đơn tinh thể Bằng phương pháp phân tích hóa lí đại khơng phân tích cấu trúc chất mà qua gián tiếp chứng minh chiều hướng phản ứng cấu hình tồn bền vững NH-azacrown ether (chất 3) TÀI LIỆU THAM KHẢO Sa ch tham kha o Đặng Như Tại, Ngơ Thị Thuận, Hóa học hữu (2 tập), Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội,(2012) Nguyễn Hữu Đĩnh – Trần Thị Đà, Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất giáo dục, (1999) Nguyễn Kim Phi Phụng, Phổ NMR sử dụng phân tích hữu lý thuyết – tập phổ - giải, Nhà xuất đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, (2005) Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lý ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học Quốc gia, Hà Nội, (1999) A.T.Soldatenkov, N.M.Kolyadina, I.V.Shendrik, (Lê Tuấn Anh dịch), Cơ sở hóa học hữu thuốc hóa dược Nha xuất ban Đại học Quốc gia, Hà Nội, (2010) Ba i ba o tham khao Hiraoka, M In Crown Compounds: Their Characteristics and Application Tokyo: Kodansha, 1978 Khieu, C K., Soldatenkov, A T., Anh, L T., Levov, A N., Smol’yakov, A F., Khrustalev, V N & Antipin, M Yu Russ J Org Chem 2011 47, 766–770 Levov, A N., Komarova, A I., Soldatenkov, A T., Avramenko, G V., Soldatova, S A & Khrustalev, V N Russ J Org Chem 2008 44, 1665–1670 Le Tuan Anh, Nguyen T Thanh Phuong and et., Synthesis and Cytotoxic ity of Dibenzo[( γaryl)pyrid ino]aza17crown-5 Ethers Макрогет ероцикл ы/ Macrohet erocycles 2018 11(2) 197-202 10 Levov, A N., Strokina, V M., Komarova, A I., Anh, L T., Soldatenkov, A T & Khrustalev, V N Mendeleev Commun 2006 16, 35–37 11 Sheldrick, G M Acta Cryst.2008 A64, 112–122 12 Jun.KY, Kwon.H, Park.SE, Lee.E, Karki.R, Thapa.P, Lee.JH, Lee.ES and Kwon.Y, Eur J Med Chem., 2014, 80, 428–438 13 Thapa.P, Kaki.R, Yun.M, Kadayat.TM, Lee.E, Kwon.HB, Na.Y, Cho.WJ, Kim.ND, Jeong.BS, Kwon.Y and Lee.ES, Eur J Med Chem., 2012, 52, 126–136 14 Karki.R, Thapa.P, Yoo.HY, Kadayat.TM, Park.PH, Na.Y, Lee.E, Jeon.KH, Cho.WJ, Choi.H, Kwon.Y and Lee.ES, Eur J Med Chem., 2012, 49, 219–228 15 R, Thapa.P, Kang.MJ, Jeong.TC, Nam.JM, Kim.HL, Na.Y, Cho.WJ, Kwon.Y and Lee.ES, Bioorganic Med Chem; 2010, 18, 3066–3077 16 Zhi.He, D.Dobrovolsky, P.Trinchera and A.K.Yudin, Org.Letter; 2013,5, 334–337 17 X.Qi, H.Xiang, Q.He, and C.Yang, Org.Letter;2014, 16, 4186–4189 18 L Xi, R Zhang, S.Liang, S.Chen and X Yu, Org Letter., 2014, 16, 5269– 5271 19 H Wei, Y.L.K.Xiao, B.Cheng, H.Wang, L.Hu and H.Zhai, Org Letter; 2015, 17, 5974–5977 20 Y.Wei and N.Yoshikai, J.Am.Chem.Soc., 2013, 135, 3756–3759 21 A.T.Le, H.H.Truong, P T T Nguyen, H.T.Pham, V.E Kotsuba, A.T.Soldatenkov, V.N.Khrustalev and A T Wodajo, Macroheterocycles, 2014, 7, 386–390 22 A.T.Le, H.H.Truong, P.T.T.Nguyen, N.D.Thi, H.T.To, H.P.Thi and A T.Soldatenkov, Mendeleev Communications, 2015, 25, 224–225 23 Le T.A; Trương H.H; Nguyen T.T.P; Tran T.T.V; Dao T.N; Soldatenkov A.T; Vietnam Journal of Chemistry, 2015, 53 (4e1), 141144 24 G.M Sheldrick, Acta Cryst 2015, C71, 3-8 25 Anh, L T., Levov, A N., Soldatenkov, A T., Gruzdev, R D & Hieu, T H Russ J Org Chem 2008 44, 463–465 26 Bradshaw, J S & Izatt, R M Acc Chem Res 1997 30, 338–345 27 Bruker SAINT-Plus Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA 2001 28 Bruker APEX2 Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA 2005 29 Gokel, G W & Murillo, O Acc Chem Res 1996 29, 425–432 30 Hieu, T H., Anh, L T., Soldatenkov, A T., Golovtsov, N I & Soldatova, S A Chem Heterocycl Compd 2011 47, 1307–1308 Tham khảo Internet 31.https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/13C_NMR_etha nal.GIF 32.http://hocday.com/trng-i-hc-khoa-hc-t-nhinv11/32929_html_m3fa51d93.gif 33.http://hocday.com/trng-i-hc-khoa-hc-t-nhinv11/32929_html_3f60413b.jpg Phụ lục Phổ IR 1,5-bis-(2-formyphenoxy)-3-oxapentan (1) Phụ lục Phổ ESI-MS 1,5-bis-(2-formyphenoxy)-3-oxapentan (1) Phụ lục Phổ LC-MS hợp chất N-vinylpiperidinoazacrown ether (4) ...ĐAI HOC THÁI NGUY N TRƯƠNG ĐAI HOC KHOA HOC ĐẶNG THỊ THỦY PH N TÍCH CẤU TRÚC CỦA CÁC D N XUẤT N- VINYLPIPERIDINOAZACROWN ETHERS BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HI N ĐẠI Chuy n nganh: Hố Ph n tích Ma sơ:... l n nhau, hình thành nhiều hướng nghi n cứu đa ngành, li n ngành, ví dụ ngành ph n tích hóa học đại khơng thể thiếu vai trò phương pháp ph n tích phát tri n ứng dụng vật lý Các phương pháp ph n. .. azacrown ether CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phương pháp ph n tích xác định cấu trúc hợp chất hữu (các phương pháp ph n tích hóa lí đại) 1.1.1 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nh n (NMR) 2,3,4 Phổ