Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và chuyển hóa một số dãy hợp chất furoxan, quinoline và quinazoline nhiều nhóm thế từ eugenol trong tinh dầu hương nhu tt

1 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hóa học dị vòng lĩnh vực quan trọng hóa học hữu Hiện gia tăng số lượng hợp chất hữu chủ yếu hợp chất chứa dị vòng Nghiên cứu hợp chất dị vòng tổng hợp từ hợp chất có tinh dầu thực vật hướng nghiên cứu lí thú nhiều nhà khoa học giới quan tâm Những hợp chất dị vòng vừa có phần cấu trúc riêng biệt hợp chất thiên nhiên vừa có phần cấu trúc nên có hoạt tính sinh học cao, hy vọng tìm hợp chất có ứng dụng y dược Các hợp chất chứa dị vòng furoxan (1,2,5-oxadiazole-2-oxide) có đặc tính giải phóng NO vào thể nên gây tác dụng hệ thống thần kinh điều khiển co dãn mạch máu có triển vọng điều trị bệnh tim mạch quan tâm nghiên cứu Hiện việc số hoạt chất giải phóng NO gồm hợp phần đồng vòng hay dị vòng gắn với vòng furoxan giai đoạn thử nghiệm lâm sàng NO-aspirin, NO-steroid NO-ursodeoxycholic acid Hợp chất chứa dị vòng quinoline có phổ hoạt tính sinh học rộng Nhiều hợp chất quinoline ứng dụng làm thuốc kháng sinh, kháng khuẩn, thuốc trị sốt rét, số dẫn chất khác ứng dụng làm thuốc chống lao phổi Ngồi ra, hợp chất quinoline có nhiều ứng dụng hóa học phân tích dùng phân tích kim loại phương pháp trắc quang, phương pháp huỳnh quang Các hợp chất quinazoline quinazolinone trọng y dược hoạt tính sinh học phong phú chúng Nhiều hợp chất loại quinazoline quinazolinone có hoạt tính hạ huyết áp, kháng viêm, chống HIV, kháng virut chống ung thư nhờ tác dụng ức chế thymidylate synthase, poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) thyrosine kinase Hiện nay, số thuốc chống tăng huyết áp (1(4-Amino-6,7-dimethoxy-2-quinazolinyl)-4-(1,4-benzodioxan-2-ylcarbonyl)-piperazine monomethane-sul fonate với tên biệt dược doaosinemesylate); thuốc chống béo phì ((RS)-dimethoxy-2-[4-(tetra hydrofuran-2-ylcarbonyl)piperazin-1-yl]-quinazolin-4-amine tên biệt dược terazosine) hay thuốc hạ huyết áp (2-[4-(2-furoyl)piperazin-1-yl]-6,7-dimethoxyquinazolin-4-amine với tên biệt dược prazosin) có cấu trúc quinazoline đưa thị trường Các hợp chất dị vòng loại furoxan, quinoline, quinazoline trước tổng hợp từ sản phẩm cơng nghiệp hóa chất, chủ yếu từ cơng nghệ hóa dầu Việc tổng hợp chúng từ nguồn tinh dầu thực vật, nguồn nguyên liệu tái tạo phù hợp với xu hướng hóa học xanh Hướng nghiên cứu ý, cơng trình nghiên cứu hợp chất dị vòng tổng hợp từ nguồn tinh dầu thực vật tương đối Chính chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc chuyển hóa số dãy hợp chất furoxan, quinoline quinazoline nhiều nhóm từ eugenol tinh dầu hương nhu” Mục đích, nhiệm vụ luận án - Mục đích: Nghiên cứu, tổng hợp cấu trúc chuyển hóa số hợp chất chứa dị vòng furoxan, quinoline quinazoline nhiều nhóm từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học cao có ứng dụng khác - Nhiệm vụ: + Xuất phát từ eugenol tinh dầu hương nhu tổng hợp số chất chìa khóa + Chuyển hóa chất chìa khóa tổng hợp thành dãy hợp chất + Nghiên cứu tính chất xác định cấu trúc hợp chất tổng hợp + Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm độc tính tế bào nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học cao Phƣơng pháp nghiên cứu + Tổng hợp chất: Vận dụng phương pháp tổng hợp hữu truyền thống có lựa chọn cải tiến cho thích hợp với đối tượng Chú trọng nâng cao hiệu suất, giảm lượng chất đầu, tinh chế cẩn thận phương pháp kết tinh lại + Nghiên cứu cấu trúc: Các chất tổng hợp đo phổ IR, 1H NMR 13C NMR phần lớn đo phổ MS Ở dãy chất có cấu trúc tương đồng lựa chọn vài chất phức tạp để đo phổ 2D NMR + Phân tích phổ, hệ thống hóa liệu rút nhận xét + Lựa chọn số hợp chất tiêu biểu để thăm dò hoạt tính kháng vi sinh vật độc tính tế bào Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Đã mở hướng tổng hợp số dãy hợp chất dị vòng theo nguyên tắc hóa học xanh nhờ tổng hợp chất chìa khóa từ eugenol - Cung cấp nguồn liệu chuẩn xác phổ IR, NMR, MS hợp chất dị vòng phức tạp phục vụ cho nghiên cứu khoa học giảng dạy hóa học - Một vài hợp chất quinazoline tổng hợp thể độc tính tế bào cao Cấu trúc chúng giúp định hướng cho việc tìm kiếm hợp chất có hoạt tính cao Những đóng góp luận án 5.1 Tổng hợp: * Xuất phát từ eugenol tinh dầu hương nhu tổng 64 hợp chất ứng với dãy chất gồm: Dãy hợp chất chứa dị vòng furoxan (dãy A, 18 chất), dãy hợp chất chứa đồng thời dị vòng furoxan dị vòng quinoline (dãy B, 18 chất ), dãy hợp chất chứa dị vòng quinazoline (dãy D, 12 chất), Dãy hợp chất chứa dị vòng quinoline nhiều nhóm (dãy E, chất), dãy hợp chất dẫn chất quinoline-5,6-dione (dãy G, chất) * Đã phát số phản ứng bất thường, đề xuất chế phản ứng, xây dựng thành phương pháp tổng hợp Đó là: Tổng hợp vòng quinazoline (hợp chất D1) nhờ chuyển hóa vòng furoxan nhóm acetamido vị trí vòng benzene; Tạo nhóm carbonyl ketone (hợp chất D2) cách khử nhóm nitro vị trí mạch nhánh; Điều chế hợp chất diazo G8 cách cho chất phản ứng theo trật tự ngược với điều chế muối diazoni 5.2 Nghiên cứu cấu trúc: * Đã xác định cấu trúc 64 hợp chất phối hợp phổ IR, 1H NMR, 13 C NMR, HMBC, NOESY, X-RAY MS * Đã xác định cấu trúc đồng thời giải thích tạo thành nhiều hợp chất mới, lạ thu từ phản ứng bất thường là: 4-(1-chloro-1-nitroethyl-6,7-dimethoxy-2-methylquinazoline (D1); 5,6dimethoxy-2-methyl-3-H-indole-3-one (D4) từ phản ứng thủy phân D1; hợp chất isoquinoline D12 từ hợp chất quinazoline D2; hợp chất G3 từ phản ứng cộng thiosemicarbazide vào quinolin-5,6-dione G0; phức chất phân tử G6 G7 từ phản ứng diamine với G0; hợp chất diazo G8 từ phản ứng muối diazoni với amine 3 5.3 Kết thử hoạt tính sinh học cho thấy: Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định số hợp chất tổng hợp mức trung bình yếu; hợp chất D8 biểu hoạt tính gây độc tế bào cao ba dòng ung thư gan, ung thư vú ung thư phổi nồng độ thử nghiệm với giá trị IC50 0,80; 0,85; 4,41 g/ml; D3 có hoạt tính cao dòng ung thư biểu mơ, ung thư gan, ung thư phổi ung thư vú với giá trị IC50 1,23; 1,25; 1,84; 3,57 g/ml; hợp chất G1 thể hoạt động chống oxy hóa DPPH với IC50 = 9,8 μg / mL Bố cục luận án Luận án bao gồm 147 trang đánh máy A4 với 50 bảng, 98 hình vẽ sơ đồ phân bố sau: Mở đầu: trang; Tổng quan: 26 trang; Thực nghiệm: 21 trang; Kết thảo luận: 96 trang; Kết luận trang; Tài liệu tham khảo 13 trang; Ngoài có phụ lục (152 trang) gồm phần A, B, D, E, G NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Chƣơng 1: TỔNG QUAN Đã tổng kết tài liệu ngồi nước tình hình nghiên cứu tổng hợp dị vòng vòng furoxan,vòng quinazoline quinoline Việt Nam Thế giới Kết cho thấy có tài liệu nghiên cứu chuyển hóa hợp chất loại furoxan, quinazoline quinoline tổng hợp từ eugenol tinh dầu hương nhu Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM Các chất tổng hợp thực theo sơ đồ sau: Sơ đồ 2.1 Sơ đồ chung tổng hợp hợp chất nghiên cứu Các chất đầu cho dãy hợp chất nghiên cứu tổng hợp theo sơ đồ thu gọn 2.1 Trong sơ đồ 2.1, chất A0, Q0, E0 G0 chất tác giả khác công bố, chất B1, D1 chất chìa khóa tổng hợp CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3.1 TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CÁC CHẤT DÃY A 3.1.1 Tổng hợp hợp chất dãy A a Sơ đồ tổng hợp: Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp hợp chất dãy A b Tổng hợp Chúng tiến hành khảo sát thực phản ứng theo phương pháp lò vi sóng sau: Tiến hành chiếu xạ lò vi sóng thời gian phút lần, kiểm tra TLC thấy có sản phẩm, lặp lại thí nghiệm, phút kiểm tra TLC hỗn hợp phản ứng khơng chất đầu dừng phản ứng Phân tích phổ cho thấy sản phẩm có cấu trúc dúng dự đoán Hợp chất A15: phản ứng A0 với maleic anhydride thực ethanol xúc tác H2SO4 đặc, kết hợp theo dõi TLC thấy lượng sản phẩm tăng dần theo thời gian sau h khơng chất đầu, để nguội thu tinh thể hình kim màu vàng, A15 có cấu hình trans khác với cấu hình cis ban đầu maleic anhydride Điều giải thích sau: cation carboni quay tự xung quanh liên kết đơn giúp ion acyli có cấu hình trans bền vững đồng thời thuận lợi cơng vào nhóm NH2 bên cạnh nhóm furoxan cồng kềnh A0 Chúng dự kiến chế phản ứng tạo amide A15 sau: Sơ đồ 3.2 Cơ chế phản ứng tạo amide A15 Hợp chất A16-A18: Đối với succinic anhydride thực phản ứng dung mơi ethanol hay pyridine khơng thấy có sản phẩm tạo thành, chúng tơi dùng PhOMe thay ethanol để tăng nhiệt độ phản ứng Kết cho thấy thực phản ứng 120 oC h thu sản phẩm amide A16, thực phản ứng 140 oC thu hỗn hợp hai imide đồng phân vị trí nhóm N→O, thực phản ứng phản ứng 120 oC h thu sản phẩm imide mà nhóm N→O khơng bị đồng phân hóa vị trí A17 Ngun nhân tạo thành imide amide từ A0 succinic anhydride giải thích theo sơ đồ sau: Sơ đồ 3.3 Quá trình tạo thành chuyển hóa amide imide từ succinic anhydride c Kết tổng hợp Bảng 3.1 Dữ liệu kết tổng hợp hợp chất từ A1 - A18 Ký hiệu A1 Dung mơi kết tinh Hình dạng, màu sắc Tnc (oC) Ethanol : dioxane 1:1 Tinh thể nhỏ, màu đỏ đậm 210 - 211 Hiệu suất % 85 A2 Ethanol : dioxane 1:1 Tinh thể nhỏ, màu vàng 195 - 196 81 A3 Ethanol Tinh thể nhỏ, màu đỏ 200 - 201 79 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 Ethanol : dioxane 1:1 Ethanol Ethanol Dioxane Dioxane : nước 1:1 Ethanol: nước 1:1 Dioxane Ethanol: nước 1:1 Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Methanol Tinh thể nhỏ, màu vàng nâu Tinh thể nhỏ, màu vàng nâu Tinh thể nhỏ, màu đỏ Tinh thể nhỏ, màu đỏ đậm Tinh thể nhỏ, màu đỏ Tinh thể nhỏ, màu vàng Tinh thể nhỏ, màu đỏ Tinh thể nhỏ, màu vàng nâu tinh thể màu vàng cam tinh thể màu đỏ cam tinh thể hình kim màu vàng hình kim màu vàng tinh thể hình kim màu trắng tinh thể hình khối màu nâu tinh thể hình kim màu nâu 175 - 176 195 - 196 210 - 211 154 - 155 188 - 189 174 - 175 205-206 187 - 188 195- 196 191-192 185-186 178-179 168-169 173-174 166-169 54 45 87 71 85 73 70 82 80 80 80 74 54 65 60 Các phổ phân tích IR, 1H , 13C, HSQC, HMBC IR, MS, 1H , 13C, HSQC, HMBC, IR, 1H , 13C, HSQC, HMBC, MS IR, 1H , 13C, HSQC, HMBC IR, 1H IR, 1H , 13C IR, H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, HSQC, HMBC IR, 1H , 13C, HMBC, MS IR, 1H , 13C, HMBC, MS IR, 1H, 13C IR, 1H , IR, 1H , IR, 1H , IR, 1H, 13C IR, 1H, 13C IR, H, 13C, HMBC IR, 1H, 13C 3.1.2 Cấu trúc chất dãy A - Phổ IR A1-A18 khơng vân dao động hóa trị nhóm NH2 Một số vân hấp thụ phổ IR A1-A18 đưa bảng 3.3, 3.9 3.11 luận án Dữ liệu phổ 1H NMR chất A1A18 tóm tắt bảng 3.2 6 Bảng 3.2 Dữ liệu phổ 1H NMR chất A1-A18 H3 H6 6,81 s 6,50 s H7a H7b 3,75 s 3,67 s H10 OH/NH(H11) 2,17 s 5,34 s H12 H13 - H14 H15 8,01 d; J = 9,5 7,88 d; J=9 H16 H17 7,50 t; J = 7,5 7,66 t; J = 7,5 A1 7,37 s 7,81 s 4,03 s 3,92 s 2,14 s 14,56 s 7,11 d;J = A2 7,28 s 7,47 s 3,91 s 3,91 s 1,95 s 10,23 s 6,77 s 6,70 dd;J=2,0;7 7,31 d; J=8,0 2,61 s A3 7,26 s 7,63 s 3,99 s 3,91 s 1,97 s 7,06 s 8,86 d J=3 7,50 t J=8,0 6,75 d J=8,5 7,62 d (che) 7,65 d (che) 8,19 d J=8,0 A4 7,34 s 7,55 s 3,95 s 3,93 s 2,24 s 10,57 s 6,94 dJ = 8,5 7,22 dJ = 1,5; 8,0 - 7,30 d; J = 1,5 2,02 s - A5 7,35 s 7,78 s 2,01 s 10,74 s 7,1 d;J = 7,42 d;J = 2,5;9,5 - 7,30 d; J = 2,5 - - A6 7,33 s 7,5 s 3,93 s 3,92 s 1,99 s 3,34 s 8,29d;J = 2,5 7,89 dd; J = 2,5;9,0 7,29;J = 9,0 - A7 7,37 s 7,80 s 3,96 s 3,94 s 2,04 s 8,00 s 7,15 d;J=7,0 7,98 dd J=7,0; - 8,01 s 2,50 A8 7,25 s 7,47 s 3,91 s 3,90 s 1,96 s - 7,63 d J=8,5 6,82 d J=8,5 6,82 d J=8,5 7,63 d J=8,5 3,04 s - - A9 7,26 s 7,49 s 3,92 s 3,90 s 1,98 s - 8,19 d J=2,5 - 6,73d J=8,5 7,57dd J=9;2,5 - - A10 7,21 s 7,62 s 3,97 s 3,88 s 1,98 s 8,40 s 7,76 d J=9,0 6,72 d J=7,5 - 8,72 s 7,57 dd J=8;3,5 9,14 d J=8,5 A11 7,22 s 7,46 s 3,88 s 3,90 s 1,96 s - 7,93 s - 6,48 s 7,53 s 10,0 s - A12 7,18 s 7,26 s 3,91 s 3,94 s 2,10 s 8,80 s 7,58 d J=1,5 - 7,94 d; J=1,5 - A13 7,15 s 7,23 s 3,92 s 3,83 s 2,07 s 8,79 s 8,32 d J=1,5 - 7,26 d; J= 9,0 7,97 dd J =2,0;9,0 - KH Ar A0 - 3,95 s 3,94 s H18 - 8,69 d J = 8,5 - - A14 A15 A16 A17 A18 7,15 s 7,18 s 3,99 s 3,91 s 2,08 s 8,77 s 7,11 s 7,38 s 6,79 s 6,95 s 7,08 s 7,31 s 3,82 s 3,79 s 3,84 s 3,73 s 3,85 s 3,82 s 6,89 s 6,33 s 3,67 s 3,66 s 2,01 s 10,03 s 2,30 s 7,85 s 2,10 s 2,14 s 6,17 s J =6 (4,4 dd J= 6) 8,15 dd J=3,0;1,0 7,43 dd J=5,0;1,0 6,42 d; J=12 6,29 d; J=12 2,80 m 3,01 m 2,73 m 2,73 m - 7,37 d J =7,5 7,24 t J= 7,5 7,3 d J=7,5 7,65 dd J=5,0;3,0 - - - - - - - - - Ở amine A0, δ(H3) > δ(H6) hợp chất azo δ(H3) < δ(H6) A0 nhóm methyl đẩy electron vào vị trí (+C > -I) hợp chất azo, nhóm -N=N- hút electron khỏi vị trí (-I, -C > +C) Độ chuyển dịch hóa học proton methyl vị trí vòng furoxan (H10: 1,96-2,24 ppm) nhỏ so với proton methyl đính với vòng thơm (2,3 ppm) Nguyên nhân hiệu ứng chắn xa nhóm N→O Điều chứng tỏ nhóm N→O cạnh nhóm methyl mà khơng phải cạnh nhóm phenyl Ở A0 δC4 < δC6 hợp chất azo ngược lại δC4 > δC6 Điều hiệu ứng electron khác nhóm NH2 nhóm –N=N- mà hợp phần azo cồng kềnh làm cho vòng furoxan phải vng góc với mặt phẳng vòng benzene khiến ảnh hưởng hiệu ứng +C vòng furoxan tới C4 hợp chất azo khơng A0 Phổ 1H NMR hợp chất amide A15 (tổng hợp từ A0 maleic anhydride) hai vân đơi có số tách JH12, H13 = 12 Hz chứng tỏ nhóm acrylamito cấu hình trans khác với cấu hình cis ban đầu maleic anhydride - Dữ liệu phổ 13C NMR đưa bảng 3.5, 3.6 3.13 luận án Dữ liệu phổ cho thấy chất tổng hợp có cấu tạo phù hợp với công thức dự kiến - hợp chất ghi phổ ESI MS A1, A4, A5 A6 cho pic ion giả phân tử phù hợp với phân tử khối tính theo cơng thức cấu tạo dự kiến 3.2 TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CÁC CHẤT DÃY B 3.2.1 Tổng hợp hợp chất dãy B a Sơ đồ tổng hợp: Sơ đồ 3.4 Sơ đồ tổng hợp hợp chất dãy B b Tổng hợp Chúng tổng hợp quinoline B1 từ A0 theo phương pháp Dưebner–Miler có cải tiến so với phương pháp truyền thống sau: thay aldehyde paraldehyde, phản ứng thực hệ dị pha toluene–HCl Chúng tơi khảo sát tìm điều kiện thích hợp cho phản ứng, với hiệu suất phản ứng đạt 85% B1 chất có dạng tinh thể hình kim, màu trắng, không tan nước, tan tốt dung môi hữu thông dụng Đây chất chìa khóa quan trọng, mở hướng tổng hợp đa dạng phong phú hợp chất chứa đồng thời hai dị vòng Cơ chế phản ứng Dưebner–Miler sau: Paraldehyde loại trime vòng acetaldehyde, môi trường acid paraldehyde bị phân hủy dần thành acetaldehyde acetaldehyde ngưng tụ aldol – crotone thành crotonaldehyde, crotonaldehyde tham gia phản ứng với amine chuyển hóa thành vòng quinoline Quinolinecarbaldehyde chất đầu tổng hợp hữu tổng hợp hóa dược Hợp chất quinoline B1 loại hợp chất 2-methylquinoline để tổng hợp quinoline-2-carbaldehyde B2 chúng tơi sử dụng phương pháp oxi hóa SeO2 Chúng tơi tiến hành khảo sát phản ứng theo nhiệt độ thời gian phản ứng Qua kết khảo sát bảng 3.16 thấy rằng, phản ứng tổng hợp quinoline-2carbaldehyde B2 thực tốt 90 oC h Để thu riêng acid B3 (theo dự đoán acid quinoline-2-carboxylic) tăng lượng SeO2 lên gấp đôi, đồng thời tăng thời gian phản ứng lên h 100 oC Các ester từ quinoline-2-carboxylic acid B3 tổng hợp theo phương pháp truyền thống c Kết tổng hợp Bảng 3.3 Dữ liệu kết tổng hợp hợp chất từ B1 - B18 Ký hiệu Dung mơi kết tinh Hình dạng, màu sắc Tnc (oC) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 Ethanol Ethanol dioxane Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Toluene Toluene Toluene Toluene Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Tinh thể hình kim, màu trắng Tinh thể hình kim, màu vàng Tinh thể hình kim, màu vàng đậm Tinh thể hình kim, màu trắng Tinh thể hình kim, màu trắng Tinh thể hình kim, màu trắng Tinh thể hình kim, màu trắng Tinh thể hình kim, màu vàng đậm Tinh thể hình kim, màu vàng đậm Tinh thể hình kim, màu vàng đậm Tinh thể hình kim, màu vàng đậm Tinh thể hình kim, màu vàng nhạt Tinh thể hình kim, màu vàng nhạt Tinh thể hình kim, màu vàng nhạt Tinh thể hình kim, màu vàng nhạt Tinh thể hình kim, màu vàng nhạt Tinh thể hình kim, màu vàng nhạt Tinh thể hình kim, màu vàng nhạt 179 - 180 219 - 220 250 - 251 179-180 184-185 180-181 190-191 278 217 224 220 230-231 202 217-218 225 252 220 223 Hiệu suất % 85 80 79 60 71 78 80 75 68 70 60 80 80 80 74 54 65 60 Các phổ phân tích IR, 1H , 13C, HMBC, MS IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, IR, 1H , 13C IR, 1H, 13C, MS IR, 1H , 13C IR, 1H , 13C IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, HMBC, IR, H , 13C, HMBC, HSQC, MS IR, 1H, 13C IR, 1H ,13C IR, 1H , 13C 13 IR, H , C, HMBC, HSQC, MS IR, 1H, 13C IR, 1H, 13C IR, 1H, 13C IR, 1H, 13C 3.2.2 Cấu trúc hợp chất dãy B - Một số vân hấp thụ phổ IR B1-B18 đưa bảng 3.17, 3.20 3.24 luận án Phổ IR B1 khơng vân dao động hóa trị đặc trưng nhóm NH2 Phổ IR B2 có vân hấp thụ đặc trưng nhóm carbonyl aldehyde, chất B3 – B7 có vân hấp thụ đặc trưng cho nhóm C=O acid ester (C=O ester >C=O acid), ketone α,β-khơng no B12 – B18 có vân hấp thụ đặc trưng cho nhóm C=O liên hợp với nhóm C=C ethylenic - Phổ 1H NMR B1 có tín hiệu proton vùng trường yếu có độ chuyển dịch hóa học lớn ppm, amine A0 có proton thơm vòng benzen có độ chuyển dịch hóa học nhỏ Vùng trường mạnh phổ B1 khác với phổ A0 có thêm tín hiệu với cường độ 3H δ = 2,61 ppm, chứng tỏ phản ứng đóng vòng theo phương pháp Doebner Miller xảy tạo hợp chất dạng 2methylquinoline - Phổ 1H NMR B2 có tín hiệu proton nhóm CHO  = 10,01 ppm cường độ 1H không tín hiệu proton no  = 2,61 s cường độ 3H Bảng 3.4 Tín hiệu 1H NMR hợp chất B1 – B7 ; δ ,ppm ; J, Hz H3 H7 7,50 d;J =8,5 7,92 s H4 H12a 8,42 d; J=9,0 2,06 s H5a H6a 4,00 s 4,00 s H2a H13 2,61 s - H14 H15 H16 H17 2a H C O 2a OH C O 8,05 d;J=9,0 8,18 s 8,74 d; J=8,5 2,11 s 4,09 s 4,05 s 10,01 s - - - 8,19 d;J=9,0 8,14 s 8,70 d;J=9,0 2,14 s 4,09 s 4,06 s - - - B4 13 2a OCH C O 8,18 d;J=8,5 8,15 s 8,72 d;J=8,5 2,14 s 4,08 s 4,05 s 3,93 s - - B5 13 14 2a OCH 2CH3 C O 8,18 d;J=9,0 8,15 s 8,74 d;J=9,0 2,16 s 4,08 s 4,05 s 4,39 m 1,34 t - - B6 13 14 15 16 2a OCH 2CH2CH2CH3 C O 8,17 d;J=8,5 8,15 s 8,71 d;J=8,5 2,14 s 4,07 s 4,05 s 4,34 t 1,71 m 1,42 m 0,95 m - B7 13 14 15 16 2a OCH 2CH2CHCH3 C CH3 O 17 8,17 d;J=9,0 8,15 s 8,72 d;J=9,0 2,13 s 4,08 s 4,05 s 4,37 t 1,62 m 1,75 m 0,93 m 0,93 m KH X 2a B1 CH3 B2 B3 - Tất phổ 1H NMR alkene B8 – B11 cho thấy: Ở vùng trường yếu số proton thơm khơng chất chìa khóa B1 mà tăng thêm tối thiểu proton thơm khác, ln xuất hai tín hiệu alkene dạng trans- với J = 15 – 16,5 - Phổ 1H NMR hợp chất B12 – B18 cho thấy khơng tín hiệu proton nhóm –CHO (10ppm), đồng thời có 10 tín hiệu proton thơm với số proton thơm cơng thức dự đốn, ln có hai tín hiệu proton alkene có số tách J >12, điều chứng tỏ phản ứng aldehyde B2 với ketone xảy tạo sản phẩm trans- Bảng 3.5 Tín hiệu 1H NMR hợp chất B8 – B11; δ, ppm ; J, Hz H3 H7 7,50 d;J=8,5 7,92 s H4 H12a 8,42 dJ=9,0 2,06 s H5a H6a 4,00 s 4,00 s H2a H2b 2,61 s - H14 H15(15a) - H16 H17 - H18 H16b B8 8,02 d; J=8,5 7,97 s 8,57 dJ=9,0 2,12 s 4,08 s 4,06 s 7,62 dJ=16 7,80 dJ=16,5 8,24 d J=9,0 7,98 d J=9,0 7,98 d J=9,0 8,24 dJ=9,0 - B9 8,00 d; J=9,0 7,97 s 8,56 dJ=9,0 2,12 s 4,07 s 4,05 s 7,60d J=16,5 7,82d J=16,5 8,50 t J=1,5 - 8,19 d J=8,0 7,71 t J=8,0 8,16dd J=8,0;1,5 - KH B1 X 10 B10 7,89 d; J=9,0 7,97 s 8,57 dJ=8,5 2,11 s 4,07 s 4,05 s 7,47d; J = 16 7,99dJ =15,5 8,02 d J=8,0 7,60t J=8,0 7,77t J=7,5 8,07d J=8,5 - B11 8,01 d; J=9,0 7,98 s 8,56 dJ=8,5 2,10 s 4,04 s 4,03 s 7,62d J=16,5 7,77d J=16,5 8,00 d J=2,0 -(3,98 s) - 7,89 d J=2,0 2,35 s + Khi chuyển từ aldehyde B2 sang ketone α,β-khơng no nhìn chung độ chuyển dịch hóa học proton H7 H4 giảm + Độ chuyển dịch hóa học H3 tăng lên nhiều so với B2, trừ trường hợp hợp chất B18 độ chuyển dịch hóa học H3 gần khơng thay đổi so với aldehyde B2 ban đầu + Có bất thường δ H2a H2b Thông thường, ketone α,β-không no δ(Hα) < δ(Hβ) hiệu ứng – C nhóm C=O Theo keton α,β-không no B12-B18 thấy δ(2Hb) < δ(2Ha) Nhưng ketone α,β-khơng no B14 phổ HMBC cho thấy ngược lại: δ(2Hb) > δ(2Ha) (Hình 3.24, vân giao C3xH2a vân giao C2xH2b) Chúng cho hiệu ứng – C nhóm C=N quinoline ngược chiều với – C nhóm C=O ngun nhân bất thường Bảng 3.6 Tín hiệu 1H NMR hợp chất B12 – B18; δ, ppm ; J, Hz H3 H7 8,05 d;J=9,0 8,18 s H4 H12a 8,74 d; J=8,5 2,11 s H5a H6a 4,09 s 4,05 s H2a H2b 10,01 s - H14/ H18 - H15/ H17 - B12 8,30 d;J=8,5 8,05 s 8,61 d;J=9,0 2,08 s 4,06 s 4,05 s 7,69 d J=15,5 8,22 d J=16 8,14 d J=9,0 7,12 d J=8,5 B13 8,28 d;J=9,0 8,06 s 8,61 d;J=8,5 2,08 s 4,06 s 4,05 s 7,71 d J=16 7,80 d J=16 8,04 d J=8,0 7,41 d J=8,0 2,43 s - B14 8,29 d;J=8,5 8,06 s 8,61 d;J=9,0 2,09 s 4,06 s 4,05 s 7,43 d; J = 16 8,21 d;J =16 8,12 d; J=8,5 7,61 t; 8,5 7,72 t J=8,0 - B15 8,30 d;J=8,5 8,06 s 8,61 d;J=9,0 2,08 s 4,06 s 4,05 s 7,72 d J=15,5 8,18 d J=16 8,06 d J=8,5 7,81 d J=8,5 - B16 8,31 d;J=8,5 8,05 s 8,61 d;J=8,5 2,08 s 4,06 s 4,05 s 7,69 d;J=15,5 8,22 d;J =16 8,13 d; J=8,5 7,10 d J=8,5 4,18qJ=7 1,38 tJ=7 B17 8,22 d;J=8,5 8,04 s 8,61 d;J=9,0 2,09 s 4,08 s 4,07 s 7,72 d;J=15 8,10 d;J=15 8,11 d; J=9,0 7,65 d J=8 - 8,04 d;J=8,5 8,04 s 8,58 d;J=9,0 2,06 s 4,05 s 4,04 s 7,06 d;J=16 7,68 d;J=16,5 - - 2,48 s - KH -X B2 B18 -CH3 H16(a) H16b 3,89 s - Dữ liệu phổ 13C NMR đưa bảng 3.19, 3.22, 3.23 3.26 luận án Dữ liệu phổ cho thấy chất tổng hợp có cấu tạo phù hợp với công thức dự kiến - hợp chất ghi phổ ESI MS B1, B5 B6 cho pic ion giả phân tử phù hợp với phân tử khối tính theo cơng thức cấu tạo dự kiến 3.3 TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CÁC CHẤT DÃY D 3.3.1 Tổng hợp hợp chất dãy D 11 a Sơ đồ tổng hợp: Sơ đồ 3.5 Sơ đồ tổng hợp hợp chất dãy D b Tổng hợp Acetyl hóa A0 tạo hợp chất amide 3-methyl-4-(2-acetamido-4,5-dimethoxy-phenyl)furoxan Am Cho Am phản ứng với DMF-POCl3 (tác nhân Wilsmeier-Haack) không thu hợp chất loại quinoline dự kiến theo phương pháp Wilsmeier-Haack mà thu dị vòng quinazoline D1 Chúng tơi giải thích tạo thành D1 sơ đồ 3.6 Sơ đồ 3.6 Giải thích phản ứng tạo vòng quinazolin D1 từ Am Tạo vòng quinazoline sơ đồ phản ứng bất thường chưa biết tới Chúng tơi tìm điều kiện thích hợp để phản ứng bất thường trở thành phương pháp tổng hợp quinazoline D1 với hiệu suất 60% Phản ứng quinazoline D1 với Na2S2O4 không dừng lại khử nhóm nitro thành nhóm amino mà chuyển hóa tiếp thành methylketone D2 sơ đồ 3.7: Sơ đồ 3.7 Sự tạo thành D2 từ D1 Cấu trúc D2 xác định sở phân tích phổ hợp chất này, ngồi khẳng định nhờ phản ứng D2 với C6H5NHNH2HCl tạo phenylhydrazone D3 12 Một điều thú vị đun D1 với dung dịch 10% NaOH ethanol 95% (thương mại) kết tinh sản phẩm thu hợp chất D4 tinh thể hình kim màu vàng mà phân tích phổ cho thấy D4 5,6-dimethoxy-2-methyl-3H-indol-3-one Còn đun D1 với KClO3 dung dịch HCl 50 oC thu sản phẩm oxy hóa mạch nhánh, chất D5, dạng tinh thể hình kim màu trắng Vì 4-acetyl-2-methyl-6,7-dimethoxyquinazoline (D2) ketone nên chúng tơi khảo sát phản ứng với aldehyde dùng hai loại xúc tác HO-, H+ Trong môi trường acid phản ứng ngưng tụ xảy thu α,β-ketone khơng no D6 – D11, môi trường kiềm không thu sản phẩm Đặc biệt với p-OHC6H4CH=O thực phản ứng với D2 mơi trường kiềm cho sản phẩm bất thường D12 hợp chất loại isoquinoline Sự tạo thành hợp chất D12 từ hợp chất quinazoline D2 phydroxy benzaldehyde điều bất ngờ, điều kiện phản ứng ngưng tụ aldol – croton không thu loại hợp chất α,β-ketone không no mà lại thu loại hợp chất isoquinoline Điều giải thích sau: Khi bị đun nóng mơi trường kiềm rượu, D2 bị thủy phân vỡ vòng pyrimidine tạo amoniac, amoniac ngưng tụ với nhóm C=O tạo thành imine II Nhóm NH imine cộng vào nhóm C=O p-hydroxybenzaldehyde tạo thành III, III bị proton hóa tách nước tạo ion carboni IV Ion carboni đóng vai trò tác nhân electrophin cơng vào vị trí ortho so với methoxy tạo hợp chất V, nhóm carbonyl V bị proton hóa tạo ion carboni VI tiếp tục tách H+ từ tạo hợp chất D12theo sơ đồ đây: Sơ đồ 3.8 Cơ chế phản ứng tạo thành D12 từ D2 c Kết tổng hợp Bảng 3.7 Dữ liệu kết tổng hợp hợp chất từ D1 – D12 Ký hiệu Dung môi kết tinh D1 Ethanol D2 D3 Ethanol Ethanol Ethanol : nước 1:1 Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol D4 D5 D6 D7 D8 Hình dạng, màu sắc Tnc (oC) Hiệu suất% Các phổ phân tích 167 - 168 60 185- 186 151 60 80 IR, H , 13C, HMBC, HSQC, NOESY, ESI MS IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, HMBC tinh thể hình kim màu vàng 253- 254 80 IR, 1H , 13C, HMBC Tinh thể hình kim màu trắng Tinh thể hình kim, màu vàng Tinh thể kim nhỏ, màu cam Tinh thể hình kim, màu vàng 236-240 189 191 195 60 76 70 80 IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C IR, 1H, 13C, MS IR, 1H , 13C Tinh thể hình kim màu vàng nâu tinh thể hình kim màu vàng Tinh thể hình kim màu đỏ 13 D9 D10 D11 D12 Ethanol Ethanol Ethanol Ethanol Tinh thể nhỏ, màu vàng đậm Tinh thể hình kim, màu vàng Tinh thể hình kim, màu vàng Tinh thể hình kim, màu vàng 186 - 187 190-191 187-188 288 75 78 79 55 IR, 1H , 13C IR, H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, HMBC, IR, H , 13C, HMBC, HSQC, MS 3.3.2 Cấu trúc D1 hợp chất bất thường so với dự kiến tổng hợp Mặc dù phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, HSQC, HMBC phân tích kỹ việc xác định cấu tạo D1 gặp khó khăn Chúng tơi dùng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Kết phân tích nhiễu xạ tia X đơn tinh thể cho thấy cấu tạo D1 gồm vòng benzene ngưng kết với vòng pyrimidine tức thuộc loại dị vòng quinazoline, tên gọi theo IUPAC 4-(1-chloro-1-nitroethyl)-6,7-dimethoxy-2-methylquinazoline, số vị trí để phân tích phổ NMR cơng thức sau: Tinh thể D1 thuộc hệ triclinic (tam tà), nhóm khơng gian P1 (No.2) với thông số mạng a: 7,0601; b: 9,6243; c: 10,4481 (Ao); α: 105,830; β: 91,367; γ: 92,375 (độ): Hình 3.1 Cấu trúc D1 xếp D1 ô mạng sở theo XRD Hình 3.1 cho thấy nguyên tử carbon C2 hai cấu hình khác nhau, mạng sở hợp chất D1 có chứa cặp đối quang Nói cách khác sản phẩm D1 tồn dạng hợp chất racemic Kết phân tích phổ NMR MS (các hình 3.26, 3.27 luận án) bảng 3.27 hoàn toàn phù hợp với cấu trúc D1 theo XRD đơn tinh thể Bảng 3.8 Kết phân tích phổ NMR D1 STT 2/4 5/6 7/8 9/10 2a 4a/4b 6a/7a Phổ 1H NMR ,  (ppm) -/7,08 / - / 7,44 -/2,76 s - / 2,64 3,86 / 3,99 Phổ 13C NMR,  (ppm) 106,4 / 157,3 100,3 / 150,0 155,9 / 107,3 150,1 / 113,2 25,5 104,0 / 29,8 55,7 / 56,4 Trên phổ IR D2 có điểm khác biệt so với D1 có mặt vân hấp thụ mạnh 1691 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm C=O liên hợp với nhân thơm, đồng thời khơng thấy xuất dao 14 động hóa trị nhóm NH Khác với phổ IR chất D1, phổ IR D4 có điểm bật xuất vân hấp thụ mạnh 1671 cm-1 đặc trưng cho nhóm carbonyl C=O liên hợp phổ IR D5 xuất vân hấp thụ 3450 cm-1 vân tù đặc trưng cho nhóm OH có liên kết hydro Dữ liệu phổ IR hợp chất D1-D5 đưa bảng 3.29 luận án Điểm khác biệt quan trọng phổ 13C NMR D2 so với D1 xuất tín hiệu δ = 202,5 ppm đặc trưng cho nhóm C=O ketone thơm Kết phân tích phổ NMR D2 thể bảng 3.28 luận án Điểm khác biệt lớn phổ 1H NMR D4 D5 khơng tín hiệu nhóm methyl đính với carbon no D1 Dữ liệu phổ 1H NMR hợp chất D1-D5 đưa bảng 3.9 Bảng 3.9 Tín hiệu 1H NMR hợp chất D1 – D5; δ, ppm ; J, Hz Chất D1 D2 D3 D4 D5 H5 7,08 s 7,95 s 7,29 s 7,38 s 7,46 s H8 7,44 s 7,34 s 7,93 s 7,04 s 7,35 s H6a 3,86 s 3,90 s 3,89 s 3,84 s 3,90 s H7a 3,99 s 3,98 s 3,97 s 3,87 s 3,93 s H2a 2,76 s 2,76 s 2,72 s 2,30 s 2,62 s H4b 2,64 s 2,74 s 2,47 s - H12/16 7,39 d; J=8 - H13/15 7,29 d; J=8 - H14 6,90 t J=8 - Dữ liệu phổ 13C NMR hợp chất D1-D5 đưa bảng 3.31 luận án Dữ liệu phổ cho thấy chất tổng hợp có cấu tạo phù hợp với công thức dự kiến Phổ IR dãy hợp chất α,β-ketone không no D6-D11 xuất vân hấp thụ mạnh đặc trưng cho nhóm C=O liên hợp với nhóm C=C ethylenic Dữ liệu phổ IR chất D6 – D11 liệt kê bảng 3.33 luận án Dữ liệu phổ 1H NMR 13C NMR hợp chất D6-D11 đưa bảng 3.34, 3.35 luận án Dữ liệu phổ cho thấy chất tổng hợp có cấu tạo phù hợp với công thức dự kiến Trên phổ IR D12 vùng 2500 – 3500 cm-1 bị nâng cao chứng tỏ hợp chất D12 có tồn liên kết hydro nội phân tử Hai vân nhọn 3514 3239 cm-1 ứng với dao động hóa trị hai nhóm OH NH Các vân phổ IR đặc trưng D12 thể bảng 3.36 luận án Việc phân tích phổ 1H, 13C HMBC (hình 3.2) cho thấy D12 hợp chất loại isoquinoline Bảng 3.10 Tín hiệu 1H NMR hợp chất D6– D12;δ, ppm ; J, Hz KH -X D2 D6 D7 11 12 13 D8 16 15 14 14a N(CH3)2 11 12 13 D9 16 15 14 NO2 11 16 12 15 13 14 14a OCH3 D10 D11 11 16 15 13 14 Cl 12 H5 H8 7,95 s 7,34 s 7,84 s 7,39 s H6a H7a 3,90 s 3,98 s 4,00 s 3,91 s H4b H2a 2,76 s 2,74 s 7,80 d; J=15,5 2,81 s H4c H14 - H12/H16 H13/H15 H14a - - 7,90 d; J=15,5 - 7,49 d 7,81 d - 7,74 s 7,35 s 3,98 s 3,87 s 7,51 d; J=15,5 2,78 s 7,67 d; J=15,5 - 7,61d; J=7,0 6,74 d; J=7,0 3,00 s - 7,89 s 7,39 s 3,99 s 3,92 s 7,91 d J = 16 2,81 s 8,07 d; J = 16 - 8,08 d J = 9,0 8,28 d J=9 - 8,09 s 7,31 s 4,06 s 4,04 s 7,85 d J=16 2,93 s 7,87 d J=16 - 7,66 d J= 7,81 d J=8,5 3.87 s - 7,95 s 7.41 s 4,00 s 3,94 s 7,92 d J=16 2,81 s 8,10 d; J=16 7,74 d; J=8,0 7,54 d J= 8,12 dd; J=8,0;1 7,85 td; J=8,0;1 4,18 m 1,41 t 7,84 s 7,40 s 4,00 s 3,91 s 7,81 d J=16 2,81 s 7,91 d J=16 - 8,11 d; J=9,0 7,86; d J =9 - 15 7,28s D12 3,96s 3,96s 2,36s 2,73s - 7,85d; J = 8,5 6,78d; J = 8,5 - Hình 3.2 Phổ HMBC D12 3.4 TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CÁC CHẤT DÃY E 3.4.1 Tổng hợp hợp chất dãy E a Sơ đồ tổng hợp: Sơ đồ 3.9 Sơ đồ tổng hợp hợp chất dãy E b Tổng hợp Phản ứng ngưng tụ quinolincarbaldehyde ketone thường tiến hành điều kiện êm dịu với xúc tác kiềm loãng axit loãng Chúng thử khuấy E0 với acetophenone điều kiện tương tự phản ứng ngưng tụ không xảy Chúng cho môi trường kiềm nhóm HO vị trí E0 bị deproton hóa thành nhóm Ođẩy electron làm giảm khả phản ứng nhóm CH=O, tiến hành ngưng tụ môi trường acid mạnh mô tả mục 2.6 luận án Ở trường hợp đầu bảng 3.39, đun nóng 8-12 h 16 thu ketone α,β-không no với hiệu suất 68-75% Ở ba trường hợp sau phải tăng thời gian đun nóng tới 15- 20 h thu sản phẩm 1,5-diketone với hiệu suất 30-38% c Kết tổng hợp Bảng 3.11 Dữ liệu kết tổng hợp hợp chất từ E1-E8 Chất Aryl methyl ketone N độ (oC)/ T gian (h) E1 MeCOPh 80/12 E2 p-MeCOPhMe 80/12 E3 p-MeCOPhOH 70/8 E4 p-MeCOPhOMe 70/8 E5 p-MeCOPhOEt 70/8 E6 p-MeCOPhBr 80/15 E7 p-MeCOPhNO2 80/20 E8 p-MeCOPhCl 80/15 Hình dạng Hiệu suất, % Các phổ phân tích Hình kim, vàng 68 IR, 1H , 13C, Hình kim, đỏ 70 IR, 1H , 13C, HMBC, MS 75 IR, 1H , 13C 72 IR, 1H , 13C, HMBC 75 IR, 1H , 13C, HMBC 35 IR, 1H , 13C, HSQC, HMBC, MS 30 IR, 1H, Dung môi kết tinh DMF:H2O:MeOH 1:1:2 DMF:H2O:EtOH 1:2:1 DMF:H2O:EtOH 1:3:1 DMF:H2O:EtOH 1:4:1 DMF:H2O:EtOH 1:4:1 DMF:H2O:EtOH 2:1:1 DMF:H2O:EtOH 1:2:1 DMF:H2O:EtOH 1:4:1 Hình kim, vàng cam Hình kim, vàng cam Hình kim, vàng cam Hình kim, vàng nhạt Hình kim, vàng nhạt Hình kim, vàng nhạt H , 13C, HSQC 38 3.4.2 Cấu trúc chất E1-E5 Trên phổ hồng ngoại hợp chất E1 – E5 ngồi vân hấp thụ nhóm OH, nhóm CH, nhóm C=C thơm, nhóm C=O carboxyl xuất vân hấp thụ mạnh 1637 – 1646 cm-1 đặc trưng cho nhóm C=O liên hợp với nhóm C=C ethylenic Vân hấp thụ nhóm C=C ethylenic có cường độ yếu nên bị vân C=O mạnh che phủ Kết phân tích phổ IR chất E1 –E5 trình bày bảng 3.40 luận án Phổ 1H NMR E1 –E5 khơng tín hiệu proton nhóm –CHO, số tín hiệu proton thơm E0 mà Trong có xuất hai vân đơi J=15 – 16 Hz quy kết cho H5a H5b Điều cho thấy ngưng tụ aldol croton E0 p-C2H5OC6H4COCH3 xảy tạo thành nhóm CH=CH cấu hình trans Dữ liệu phổ 1H NMR E1 –E5 trình bày bảng 3.41 luận án Độ chuyển dịch hóa proton H5a chất E1-E5 giảm nhiều so với E0; tín hiệu H4 E0 trường yếu so với H2 sản phẩm α,β-khơng no ngược lại (điều khẳng định thơng qua phân tích phổ HMBC) Bảng 3.12 Tín hiệu 1H NMR E1-E5, δ(ppm), J (Hz) Chất H2 H4 H5a E0 9,91 d J=2 9,00 s 10,72s E1 9,16 d J =2 9,16 s E2 9,00s 8,78s E3 9,13 s 8,96 s E4 9,15s 8,99s E5 9,15s 8,99s 8,21 d J=16 8,21d J=16 8,14 d J=15,5 8,15d J=16 8,16d; J=16 H5b 8,06 d J=16 8,07d; J=16 8,02 d J=15,5 8,05d; J=16 8,06d J=16 H7a H8 5,11 s 7,63 s 5,09 s 7,53 s 5,06s 7,48 s 5,08 s 7,51s 5,09 s 7,53 s 5,09s 7,53 s H12 H16 H13 H15 H14a H14b 8,06d J= 8,0 7,96d; J=7,5 7,97 d J=8 8,07d J=8,5 8,06d J=7,5 7,61 d J=7,5 7,40d; J=8 6,92 d J=8 7,12d J=8,5 7,11d J=8,0 2,41s 3,85s 4,16m 1,37 tJ=7 17 Bảng 3.12 cho thấy: độ chuyển dịch hóa proton H5a chất E1-E5 giảm nhiều so với E0; tín hiệu H4 E0 trường yếu so với H2 sản phẩm α,β-khơng no ngược lại (điều khẳng định thơng qua phân tích phổ HMBC); tín hiệu proton chất E1-E5 tương tự thuộc loại α,β-khơng no có cấu hình trans dự đốn Kết phân tích phổ 13C NMR hợp chất E1-E5 liệt kê bảng 3.42 luận án Số lượng C khơng tương đương độ chuyển dịch hóa học bảng 3.42 hồn tồn phù hợp với cơng thức chất Phổ MS Công thức phân tử E2 C21H17NO8S với M = 443 au Ở phổ +MS pic 444 au có cường độ nhỏ, khoảng 5% so với pic 364 au, cường độ 100% Như ion giả phân tử [M+H]+ khơng bền hình thành phân hủy sau: Ở phổ -MS E2 khơng thấy có pic 442 au (M-H+), mà pic 362 au có cường độ 100% Như vậy, tương tự phổ +MS, ion giả phân tử [M-H]- khơng bền hình thành phân hủy sau: Kết phân tích phổ 13C NMR hợp chất E1-E5 liệt kê bảng 3.42 Số lượng C không tương đương độ chuyển dịch hóa học bảng 3.42 hồn tồn phù hợp với cơng thức chất Bảng 3.12 Bảng tín hiệu 13C NMR E1-E5, δ(ppm) E0 E1 E2 E3 E4 E5 C2 C3 141,1 141,9 140,9 133.2 143.4 135.8 141.2 132.5 141.0 133,0 141,0 132,0 C4 C5 134,0 113,4 140,2 115,1 139,9 114,6 140.1 115.4 140,2 115,4 140,0 115,3 C5a C5b 191,2 134,6 128,4 134.8 127.6 133.4 128.5 133,8 128,5 133,6 128,4 C5c C6 157,3 189,6 149,4 189,2 148,8 187,5 148,9 187,7 149,1 187,6 148,9 C7 C7a 152,6 65,8 152,4 65,9 150.8 65,6 152,1 65,8 152,3 65,8 152,2 65,8 C7b C8 168,9 108,4 169,1 89,2 169,4 108.0 169,2 105.0 169,1 89,2 168,9 104,0 C9 C10 136,5 122,0 137,2 123,2 140.8 122.4 137,7 127.9 137,0 123,1 137,0 123,0 C11 C14 137,6 133.4 135.2 143.7 129.0 162,4 130,4 163,4 130,1 162,2 C12 C16 129.0 129.0 129.5 129.5 131.0 131.0 130,8 130,8 130,6 130,6 3.4.3 Cấu trúc chất E6-E8 Một số vân hấp thụ phổ IR E6 –E8 liệt kê bảng 3.43 luận án C13 C15 128.4 128.4 128.4 128.4 115.6 115.6 114,3 114,3 114,6 114,6 C14a C14b 21,2 55,6 63,6 14,4 18 Hình 3.3 Một phần phổ 1H NMR cấu tạo E6 Phổ 1H NMR E6 – E8 tương tự khác hẳn với phổ E1-E5 Hai điểm bất thường lí thú phổ proton E6 (hình 3.3) sau: Thứ nhất, tín hiệu proton methylene (2 nhóm CH2) thể vân đơi - đơi (doublets of doublet) nhóm methylen cho tín hiệu phổ 13C NMR giao với tín hiệu C phổ HSQC Thứ hai, vân đơn (singlet)  = 7,94 ppm (1H),  = 2,87 ppm (3H)  = 2,71ppm (3H) chứng tỏ có phân tử DMF kèm với phân tử diketone Vân hấp thụ hồng ngoại mạnh 1632 cm-1 (Bảng 3.44) phù hợp với điều Trên phổ HMBC (phụ lục E) E6 tín hiệu H17 DMF có vân giao với C12 nhóm phenyl Điều giải thích cho tương tác π-π hệ electron π nhóm phenyl nhóm C=O DMF giúp tạo phức chất phân tử E6 Trên phổ 1H E7 có tí hiệu DMF tương tự với E6 chứng tỏ phức phân tử Trên phổ 1H E8 khơng có tí hiệu DMF chứng tỏ khơng tạo phức phân tử Kết phân tích phổ NMR E6,E7 E8 liệt kê bảng 3.13 Bảng 3.13 Tín hiệu 13C NMR 1H NMR E6 – E8 (ppm, Hz) Vị trí E6 H NMR E7 2/4 9,25 s / 9,60 s 9,18 s / 9,40 s 3/8 5/6 5a/5c - / 7,40 s -/4,76 / 4,05 dd; J= 16; 3,68 dd; J= 16; - / 7,94 s 5,00 s / -/- - / 7,37 s -/4,70 / 4,07 dd; J= 16; 3,83 dd; J= 16; - / 7,87 s 4,99 s / -/- 5b 5b’ 7/17 7a/7b 9/10 13 C NMR E8 8,76 s/ 9,20 J= 1,5 -/7,47s -/3,57 dd; J= 17; 3,47 dd; J= 17; 5,09 s/ -/- E6 139,5/99,4 124,3/147,4 28,2/198,0 E8 131,3/ 143,0 140,1/101,6 117,8/147,1 27,1/196,5 41,0 46,5 - - 153,5/162,3 65,8/168,9 134,4/124,7 151,6/65,7/169,1 135,0/120,6 138,7/137,7 19 11/14 11’/14’ 12+16 12’+16’ 13+15 13’+15’ 18/19 -/-/7,79 d;J= 7,79 d;J= 7,65 d;J= 7,65 d;J= 2,87 s /2,71 s -/-/8,09 d; J= 8,09 d; J= 8,27 d; J= 8,27 d; J= 2,90 s / 2,75 s -/-/7,95 d;J= 7,76 d;J= 9,5 7,52 d;J= 7,49 d;J= -/- 135,4/127,4 -/129,8 -/131,8 -/35,8/30,8 138,3/128,8 133,5/128,5 130,1 126,1 128,7 128,6 -/- 3.5 TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CÁC CHẤT DÃY G 3.5.1 Tổng hợp chất G1 – G7 a Sơ đồ tổng hợp Sơ đồ 3.10 Sơ đồ tổng hợp hợp chất dãy G b Tổng hợp Khi cho G0 phản ứng với semicarbazide hydrochloride methanol khơng thu semicarbazone G2 dự đoán, mà thu hợp chất G1 với hiệu suất cao (70%) Chúng thu hợp chất G2 cách xử lý G1 dung dịch pyridine nước Điều đáng ngạc nhiên phản ứng G0 với thiosemicarbazide methanol không cho thiosemicarbazone, thay vào hợp chất G3 với hiệu suất 50% Sự hình thành G3 giải thích công 1,4 thiosemicarbazide vào G0 sau sản phẩm cộng bị enol hóa thành G3 Khi khuấy G0 với ethylenediamine, thu muối ethane-1,2-diaminium G4 tan methanol tan tốt nước Xử lý G4 dung dịch NaOH dung dịch HCl cho quinoxaline G5 Khi cho từ từ G0 vào dung dịch benzene-1,2-diamine tạo thành phức phân tử G6 (hiệu suất 35%) Xử lý G6 dung dịch HCl đậm đặc thu quinoxaline G7 Chúng đảo trật tự cho chất phản ứng: cho từ từ benzene-1,2-diamine vào dung dịch G0 để tránh dư amine lúc phản ứng nên thu G7 với hiệu suất cao 3.5.2 Tổng hợp G8 a Sơ đồ tổng hợp 20 b Tổng hợp Khi thực phản ứng ghép QN2+Cl- với vài amine thơm (PhNH 2, p-MeOPhNH2, Me2NPh) tạo kết tủa mà sau kết tinh lại EtOH/H 2O 1:1 chất tinh thể hình kim màu vàng thẫm kí hiệu G8 c Kết tổng hợp Bảng 3.14 Dữ liệu tổng hợp chất G1-G8 Ký hiệu Dung mơi kết tinh Hình dạng, màu sắc T phân hủy (oC) Hiệu suất% G1 Ethanol : nước 1:1 Tinh thể màu vàng đậm 275 69 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 Ethanol : nước 2:1 Ethanol : nước 1:1 Ethanol : nước 1:1 Ethanol : nước 2:1 Ethanol : nước 1:1 Ethanol Ethanol : nước 1:1 Tinh thể màu vàng đậm Tinh thể màu nâu nhạt tinh thể màu vàng nhạt Tinh thể nâu sẫm Tinh thể màu lục nhạt Tinh thể màu xanh Tinh thể hình kim, màu vàng thẫm 255 265 260 250 250 280 58 55 38 55 35 87 64 Các phổ phân tích IR, 1H , 13C, HMBC, HSQC, NOESY, ESI MS IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C, HMBC IR, 1H , 13C IR, 1H, 13C, MS IR, 1H , 13C, X-ray 3.5.2 Cấu trúc chất G1 – G7 Dữ liệu phổ IR G1 – G7 thể bảng 3.46 luận án Dữ liệu phổ 1H 13 C trình bày bảng 3.15 3.16 sau Bảng 3.15 Tín hiệu 1H NMR hợp chất G0 – G7; δ, ppm ; J, Hz Chất G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 H2 8,80 d J=2 8,76 d; J= 8.88 d; J =2 8,91 d; J= 8,97 d; J= 9,17 s 9,16 d; J= 9,26 d; J= H4 8,16 d J=2 8,49 d; J= 8.42 d; J= 8,68 d; J= 9,01 d; J= 9.45 s 9.59 d; J= 9,71 d; J= H8 H7a H12 H13 H14 H15 Khác 6,62 s 4,75 s - - - - - 6,88 s 4,85 s - - - 4,86 s 5,84 s NH 5,84 s NH 8,81 s NH - 4,87 s 8,81 s NH 5,04 NH 6,76 s 4,50 s 3,31 s - - 7,51 s 5,12 s 7,54 s NH 7,53 s NH 10,11 s OH 9,14 d; J =2 9,17 s - 6,36 s - 7,46 s 5,20 s 8,06 m 8,10 m 5,23 s 8,10 m 8,11 m 8,48 dd; J= 8;4J= 8,50 dd; J= 8;4J =2 6,97 m 6,86 m 7,49 s 9,45 s OH 14,09 s NH 10,46 s OH 9,12 d; J= 9,13 s 8,42 dd; J= 8; 4J= 8,43 dd J= 8; 4J =2 Bảng 3.16 Dữ liệu phổ 13C NMR hợp chất G1-G7; δ, ppm C2 C3 C4 C5 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 145,5 137,9 125,8 138,7 152,1 140,7 131,5 179,9 147,0 139,6 126,6 144,0 148,4 135,9 130,1 1389,9 149,4 140,6 129,1 140,5 149,4 140,7 129,3 141,1 146,6 141,1 132,1 140,5 - 21 C6 C7 C7a C7b C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 132,8 151,2 65,5 169,9 100,5 142,2 115,2 159,8 - 127,9 154,2 62,5 169,4 102,6 155,2 121,6 159,5 - 136,2 155,0 69,8 167,2 102,7 141,8 117,9 171,7 - 134,9 154,1 67,6 174,8 107,1 149,0 119,9 144,8 145,7 36,64 - 136,2 154,5 65,5 169,6 108,4 148,4 120,6 145,3 145,6 - 137,4 154,1 65,3 169,5 109,1 149,7 121,1 142,1 129,5 131,3 131,7 129,3 141,8 137,2 155,9 65,6 169,2 105,8 147,2 120,2 142,0 129,6 131,9 132,2 129,3 141,9 3.5.3 Cấu trúc G8 Để khẳng định cấu trúc G8, kết tinh G8 đạt yêu cầu phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (Kích thước tinh thể 0,2 x 0,1 x 0,07 mm3) Cấu trúc G8 theo kết nhiễu xạ tia X đơn tinh thể dẫn hình 3.4 hồn tồn phù hợp với cấu trúc G8 mà xác định phương pháp IR NMR Hình 3.4 Cấu trúc độ dài liên kết (Å) G8 theo kết nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Hình 3.4 cho thấy G8 hợp chất diazoquinoline kết tinh với phân tử H2O Do phổ IR (phụ lục G) vùng 3000 cm-1 có nhiều vân hấp thụ mạnh phổ 1H NMR (phụ lục G) vân cộng hưởng nước tù có cường độ lớn Một số nhận xét rút từ hình 3.4 là: i) Độ dài liên kết NN G8 (1,100 Å) độ dài liên kết ba phân tử nitơ (1,097632 Å) ii) Độ dài liên kết C5N G8 (1,353 Å) gần với giá trị trung bình liên kết đôi C=N hợp chất hữu (1,30Å) iii) Độ dài liên kết C6O G8 (1,24 Å) gần với giá trị trung bình liên kết đơi C=O hợp chất hữu (1,23 Å) iv) Độ dài liên kết tạo nhân pyridine (trừ liên kết chung vòng cạnh) gần với độ dài liên kết CC nhân thơm (1,39 Å), độ dài liên kết tạo vòng cạnh có nhóm diazo (trừ liên kết C7C8) lớn nhiều so với độ dài liên kết CC nhân thơm gần với độ dài liên kết đơn kẹp liên kết đôi (C=C-C=C 1,42Å) Những nhận xét cho thấy cấu trúc electron G8 cần biểu diễn cơng thức giới hạn (cộng hưởng) mà liên kết C5N NN mang phần đặc trưng liên kết đơi sau: 22 3.6 THĂM DỊ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT 3.6.1 Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định Trong số chất tổng hợp lấy 20 chất làm mẫu thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định Các chủng vi sinh vật kiểm định bao gồm vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli (E.C), Pseudomonas aeruginosa (P.A), Salmonella enterica, vi khuẩn Gram (+): Bacillus subtillis (B.S), Staphylococcus aureus (S.A), Lactobacillus fermentum (L.F) chủng nấm men, nấm mốc Kết thăm dò trình bày bảng 3.49 luận án Kết từ bảng 3.49 cho thấy, mẫu chất D5 có hoạt tính kháng nấm men chủng C.albicans mạnh với giá trị MIC = 17,19 g/ml; mẫu chất A4 A5 biểu hoạt tính kháng nấm A.niger mức trung bình với giá trị MIC = 50 µg/ml Mẫu chất A6 biểu hoạt tính kháng vi khuẩn B subtilis mức trung bình với giá trị MIC = 50 µg/ml Khả kháng khuẩn Gram+ mẫu chất E3 mức yếu với giá trị MIC = 112 g/ml B.subtillis MIC = 124,3 g/ml với S.aureus 3.6.2 Thử hoạt tính độc tế bào Trong số mẫu tổng hợp được, lựa chọn mẫu chất làm mẫu thử nghiệm độc tế bào bao gồm: Mẫu D5 (kí hiệu mẫu Q1), mẫu D6 (kí hiệu mẫu QN2) mẫu D8 (kí hiệu mẫu QN5) Các dòng tế bào thử bao gồm: Hep-G2: ung thư gan; LU-1: ung thư phổi; KB: ung thư biểu mô MCF-7: ung thư vú Kết thể bảng 3.51 Bảng 3.17 Kết thăm dò hoạt tính độc tế bào STT Chất KH mẫu D3 Qhy(Y4) D4 B2 D5 Q1 D6 QN2B D8 QN5 D12 QN4 Ellipticine KB 1,23 8,0 24 3,24 >128 32 0,31 Nồng độ ức chế 50%, IC50 (g/ ml) Hep - G2 MCF-7 1,25 3,57 41,79 12,0 4,37 0,80 0,85 32 0,38 0,54 LU-1 1,84 94,95 4,41 0,41 Kết cho thấy, mẫu D4 thể hoạt tính độc tế bào mức trung bình với dòng ung thư biểu mơ, ung thư vú, ung thư gan ung thư phổi với giá trị IC50 8,0; 12,0; 41,79; 94,95 g/ml, mẫu D5 có hoạt tính độc tế bào mức trung bình với dòng tế bào ung thư biểu mơ với giá trị IC50=24 g/ml khơng thể hoạt tính gây độc tế bào dòng tế bào lại nồng độ thử nghiệm Mẫu D6 có hoạt tính độc tế bào tương đối mạnh IC50=3,24 g/ml, IC50=4,37 g/ml hai dòng tế bào ung thư biểu mô ung thư gan Đặc biệt, mẫu D8 biểu hoạt tính gây độc tế bào ba dòng ung thư gan, ung thư vú ung thư phổi nồng độ thử nghiệm với giá trị IC50 0,80; 0,85; 4,41 g/ml; mẫu D3 có hoạt tính cao dòng ung thư biểu mô, ung thư gan, ung thư phổi ung thư vú với giá trị IC50 1,23; 1,25; 1,84; 3,57 g/ml Mẫu đối chứng (Ellipticine) có giá trị IC50 dòng ung thư biểu mô, ung thư gan, ung thư phổi ung thư vú 0,31; 0,38; 0,54 0,41 g/ml Như vậy, mẫu D8 có hoạt tính độc tế bào cao hai dòng ung thư gan ung thư vú 23 3.6.3 Thử hoạt tính chống oxy hố DPPH Trong số hợp chất tổng hợp được, chúng tơi tiến hành thử hoạt tính chống oxy hố 02 mẫu G1 G3 Resveratrol sử dụng làm chất tiêu chuẩn tham chiếu Nồng độ ức chế 50% DPPH (2,2diphenyl-1-picrylhydrazyl) G1, G3 resveratrol 9,8; 256 7,5 μg / mL Như vậy, hợp chất G1 thể hoạt động chống oxy hóa DPPH với IC50 = 9,8 μg / mL KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài luận án, thu số kết sau: Từ eugenol tinh dầu hương nhu nhờ phối hợp nhiều phản ứng khác tổng hợp “chất chìa khóa” là: 3-methyl-4-(2-amino-4,5-dimethoxyphenyl) furoxan (A0); 8-(3-methylfuroxan-4-yl)-2-methyl-5,6dimethoxyquinoline (B1); 4-(1-chloro-1-nitroethyl)-6,7-dimethoxy-2-methylquinazoline (D1); 2-(5-formyl -6hydroxy-3-sulfoquinolin-7-yloxy)acetic acid (E0) 2-(5,6-dioxo-3-sulfo quinolin-7-yloxy)acetic acid (G0) Trong B1 hợp chất chứa đồng thời vòng furoxan vòng quinoline, D1 hợp chất thuộc loại dị vòng quinazoline lần tổng hợp theo phương pháp Từ chất “chìa khóa” nêu kết luận 1, tổng hợp dãy dị vòng với 64 hợp chất sau: i) Dãy hợp chất chứa vòng furoxan (dãy A) gồm: Các hợp chất azo A1 – A11, azomethine A12 – A14, hợp chất amide, imide benzylamino A15 – A18 ii) Dãy hợp chất chứa chứa đồng thời vòng furoxan vòng quinoline (dãy B) gồm: Quinoline B1, aldehyde B2, acid B3, ester B4 – B7, alkene B8 – B11 hợp chất ketone α,β-không no B12 – B18 iii) Dãy dẫn chất từ quinazoline D1 (dãy D) gồm: Các hợp chất chứa vòng quinazoline D1 – D3, D5, hợp chất α,β-ketone không no D6 – D11; dẫn xuất indole D4 dẫn xuất isoquinoline D12 iv) Dãy hợp chất quinoline nhiều nhóm (dãy E) gồm ketone α,β-khơng no E1 – E5 1,5diketone E6 – E8 v) Dãy dẫn chất quinoline-5,6-dione (dãy G) gồm hợp chất G1 – G8 Nhờ phối hợp phương pháp phổ IR, MS, 1D NMR, 2D NMR phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể xác định cấu trúc đồng thời giải thích tạo thành nhiều hợp chất lạ thu từ phản ứng bất thường là: Hợp chất quinazoline D1 phản ứng chuyển hóa vòng furoxan nhóm acetamido; 5,6-dimethoxy-2-methyl-3-H-indole-3-one D4 từ phản ứng thủy phân D1; hợp chất isoquinoline D12 từ hợp chất quinazoline D2; hợp chất G3 từ phản ứng cộng thiosemicarbazide vào quinolin-5,6-dione (G0); phức chất phân tử G6 G7 từ phản ứng diamine với G0; hợp chất diazo G8 từ phản ứng muối diazoni với amine Cấu trúc 64 hợp chất xác định phương pháp phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, 2D NMR, MS Nhờ sử dụng phổ HSQC, HMBC quy kết xác tín hiệu phổ 1H NMR 13C NMR hợp chất tổng hợp – Đã thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 20 hợp chất Kết cho thấy, hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định số hợp chất tổng hợp mức trung bình yếu - Đã thử hoạt tính độc tế bào mẫu hợp chất bốn dòng tế bào ung thư Trong hợp chất D8 biểu hoạt tính gây độc tế bào cao ba dòng ung thư gan, ung thư vú ung thư phổi nồng độ thử nghiệm với giá trị IC50 0,80; 0,85; 4,41 g/ml - Đã thử hoạt tính chống oxi hóa hai mẫu chất G1 G3, kết hợp chất G1 thể hoạt động chống oxy hóa DPPH với IC50 = 9,8 μg/mL  ... 3.2 TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CÁC CHẤT DÃY B 3.2.1 Tổng hợp hợp chất dãy B a Sơ đồ tổng hợp: Sơ đồ 3.4 Sơ đồ tổng hợp hợp chất dãy B b Tổng hợp Chúng tổng hợp quinoline B1 từ A0 theo phương pháp Dưebner–Miler... 3.1 TỔNG HỢP VÀ CẤU TRÚC CÁC CHẤT DÃY A 3.1.1 Tổng hợp hợp chất dãy A a Sơ đồ tổng hợp: Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp hợp chất dãy A b Tổng hợp Chúng tiến hành khảo sát thực phản ứng theo phương pháp... loại furoxan, quinazoline quinoline tổng hợp từ eugenol tinh dầu hương nhu Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM Các chất tổng hợp thực theo sơ đồ sau: Sơ đồ 2.1 Sơ đồ chung tổng hợp hợp chất nghiên cứu Các chất