Phân Tích Cấu Trúc Một Số Dẫn Xuất 2-(4-clo-7,8-Dimetylquinolin-2-yl)-4,5,6,7-Tetraclo-1,3tropolon

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN XUÂN MINH PHÂN TÍCH CẤU TRÚC MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-(4-CLO-7,8-DIMETYLQUINOLIN-2-YL) -4,5,6,7-TETRACLO-1,3-TROPOLON BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN XUÂN MINH PHÂN TÍCH CẤU TRÚC MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-(4-CLO-7,8-DIMETYLQUINOLIN-2-YL)4,5,6,7-TETRACLO-1,3-TROPOLON BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Dương Nghĩa Bang THÁI NGUYÊN - 2017 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy PGS TS Dương Nghĩa Bang - Trưởng Khoa Hóa học - Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên, giao đề tài trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Em xin trân trọng cảm ơn: - Thầy TS Phạm Thế Chính - Phó trưởng Khoa Hóa học- Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên hướng dẫn, giúp đỡ tư vấn chun mơn cho em - Ban lãnh đạo khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học - Đại Học Thái Ngun, tập thể thầy khoa Hóa học trường Đại học Khoa học Đại Học Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình hồn thành luận văn - Các thầy, giáo phịng thí nghiệm khoa Hóa - Trường Đại Học Khoa Học - Trường Đại Học Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ em - Các thầy, cô dạy dỗ em suốt trình học tập Cũng bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu, đồng nghiệp công tác trường THPT An Lão-huyện An Lão-Thành phố Hải Phòng, gia đình, người thân, bạn bè động viên, tạo điều kiện giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần suốt q trình học tập hồn thành luận văn Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Minh a MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN a MỤC LỤC b DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT d DANH MỤC BẢNG e DANH MỤC HÌNH f DANH MỤC SƠ ĐỒ g MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 10 1.1 Tổng quan phương pháp xác đinh ̣ cấ u trúc 10 1.1.1 Phương pháp phổ tử ngoại (UV) 10 1.1.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 12 1.1.3 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 15 1.1.4 Phương pháp phổ khối lượng (MS) 19 1.2.Tổng quan quinolin tropolon 21 1.2.1 Quinolin 21 1.2.2 Tropolon 25 Chương THỰC NGHIỆM 30 2.1 Dụng cụ, hóa chất phương pháp thực 30 2.2 Tổng hợp kết phân tích mẫu quinolin 30 2.2.1 Tổng hợp 2,7,8-trimetyl quinolin-4-on 30 2.2.2 Tổng hợp 4-clo-2,7,8-trimetylquinolin 24 2.2.3 Tổng hợp kết phân tích 4-clo-7,8-đimetyl-5-nitro quinolin 32 2.3 Tổng hợp kết phân tích mẫu tropolon 33 2.3.1 Tổng hợp phân tích cấu trúc của2-(4-clo-7,8-dimetyl quinolin2- yl)- 4,5,6,7- tetraclo-1,3-troplon 33 b 2.3.2 Tổng hợp phân tích cấu trúc 2-(4-clo-7,8-dimetyl-5-nitroquinolin-2 yl)-4,5,6,7-tetraclo-1,3 -troplon 35 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Tổng hợp phân tích cấu trúc mẫu quinolin 37 3.1.1 Tổng hợp phân tích cấu trúc mẫu 4-clo-2,7,8-trimetylquinolin 37 3.1.2 Tổng hợp phân tích cấu trúc 4-clo-2,7,8-trimetyl-5-nitroquinolin 38 3.2 Kết tổng hợp phân tích cấu trúc mẫu 4,5,6,7-tetraclo-1,3tropolon 39 3.2.1 Kết phân tích cấu trúc 2-(4-clo-7,8-dimetylquinolin-2-yl)4,5,6,7- tetraclo-1,3-tropolon 41 3.2.2 Kết phân tích cấu trúc 2-(4-clo-7,8-đimetyl-5nitroquinolin-2-yl)-4,5,6,7- tetraclo-1,3-tropolon 37 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC c DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AcOH : Axit axetic MeONa : Natri metylat MeOH : Metanol HPLC : High-performance liquid chromatography Me : Metyl MS : Mass Spectrometry NMR : Nuclear magnetic resonance OMe : Metoxi PPA : Axit poliphotphoric Py : Pyridine t-Bu : Tert-butyl t-BuOH : Tert-Butanol UV : Ultraviolet d DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tỷ lệ cường độ tín hiệu 16 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: 30 Sơ đồ 2.2: 31 Sơ đồ 2.3: 32 Sơ đồ 2.4: 33 Sơ đồ 2.6: 35 Sơ đồ 3.1: 37 Sơ đồ 3.2: 38 Sơ đồ 3.3: 39 Sơ đồ 3.4: 40 Sơ đồ 3.5: 40 Sơ đồ 3.6: 41 e DANH MỤC HÌNH Hình 1: Một số hợp chất chứa hệ quinolin, tropolon sử dụng làm thuốc Hình 1.1: Phổ tử ngoại -carotene dung mơi n-hexan, etanol 12 Hình 1.2: Phổ hồng ngoại anilin 13 Hình 1.3: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân benzyl axetat 17 Hình 1.4: Phổ khối lượng benzamit (C6H5CONH2) 21 Hình 1.5: Một số hợp chất thiên nhiên có chứa vịng quinolin 22 Hình 1.6: Một số dẫn xuất quinolin có hoạt tính chống sốt rét 22 Hình 1.7: Cấu trúc amquinsin leniquinsin 23 Hình 3.1: Mật độ electron hệ quinolin 38 Hình 3.2: Phổ 1H-NMR hợp chất 42 Hình 3.3: Phổ 13C-NMR hợp chất 43 Hình 3.4: Phổ MS hợp chất 44 Hình 3.5: Phổ 1H-NMR hợp chất 44 Hình 3.6: Phổ 13C-NMR hợp chất 45 Hình 3.7: Phổ MS hợp chất 6(MINH4) 46 f DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: 30 Sơ đồ 2.2: 31 Sơ đồ 2.3: 32 Sơ đồ 2.4: 33 Sơ đồ 2.6: 35 Sơ đồ 3.1: 37 Sơ đồ 3.2: 38 Sơ đồ 3.3: 39 Sơ đồ 3.4: 40 Sơ đồ 3.5: 40 Sơ đồ 3.6: 41 g MỞ ĐẦU Ở nước ta viê ̣c ứng du ̣ng các phương pháp phổ giảng da ̣y, ho ̣c tâ ̣p, nghiên cứu khoa học đời số ng sản xuất phổ biến Các phương pháp phổ không chỉ ứng dụng phạm vi ngành hóa học mà cịn ở nhiều ngành khác hóa sinh, y dươ ̣c, nông nghiêp, ̣ dầ u khí, vâ ̣t liêu, ̣ môi trường Sự phát triển mạnh mẽ phương pháp phổ giúp cho việc nghiên cứu ngành khoa học đặc biệt tổng hợp hữu trở nên dễ dàng hơn, phát triển nhanh Trước đây, để chứng minh cấu ta ̣o của mô ̣t chấ t có thể mấ t nhiều thời gianthậm chí có kéo dài nhiều năm thì có thể thực hiêṇ sau vài giờ, sở di ̃ làm vâ ̣y là nhờ sự hỗ trơ ̣ các phương pháp vật lý đa ̣i Để phân tích cấu trúc các hơ ̣p chấ t hữu có thể sử du ̣ng các phương pháp phổ phổ hồ ng ngoại, phổ tử ngoại khả kiế n, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, phổ khố i lươ ̣ng Mỗi phương pháp cho phép xác đinh ̣ số thông tin khác của cấu trúc phân tử hỗ trợ lẫn việc xác định cấu trúc hợp chất hữu Ngoài ra, nhiều hợp chất hữu chứa hệ quinolin, tropolon sử dụng làm thành phần số loại thuốc thị trường như: Quinin (thuốc chống sốt rét), Colxamin (thuốc chống mụn nhọt, khối u), Colchicin (chống bệnh gút), Saquinavir ức chế virut HIV t-Bu H N N O Saquinavir Ph O N H CONH2 O N MeO H2C NR1R2 H N N H MeO OMe OH OH N Colchicin R1=H, R2=COMe OMe Quinin Colxamin R1=R2=Me O Hình 1: Một số hợp chất chứa hệ quinolin, tropolon sử dụng làm thuốc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lí ứng dụng hóa học, NXB ĐHQG Hà Nội 2003 [2] Nguyễn Đức Huệ, Các phương pháp phân tích hữu cơ, NXB ĐHQG Hà Nội 2005 [3] Nguyễn Minh Thảo, Tổng hợp hữu cơ, NXB ĐHQG Hà Nội 2005 [4] Nguyễn Minh Thảo, Hoá học hợp chất dị vòng, NXB GD 2004 [5] Trần Quốc Sơn, Cơ sở hóa học dị vịng, NXB ĐHSP 2010 [6] Jie Jack Li, Name Reactions, Spinger 2006 [7] Jie Jack Li, Name Reactions in Heterocyclic chemistry, Wiley 2005 [8] Etify A Bakhite, Shaban M Radwan & Ahmed M M El-Saghier, Synthesis of some new S- substituted thio- and thieno [2,3-b]-benzo [h] quinoline derivatives, Indian Journal of Chemistry February 1995, Vol 34B, pp 97-101 [9] Max Fogiel, Research and Education Association - The organic chemistry problem solver 1- 2001 [10] Tomita K., Hoshino Y., Nakakita Y., Umezewa S., Miyaki T., Oki T., Kawaguchi H J BMY-28438 (3,7-dihydroxytropolone), a new antitumor antibiotic active against B16 melanoma II Taxonomy of producing organism // Antibiot.1989 Vol 42 P 317-321 [11].Evans D A., Hart D J., Koelsch P M A new approach to the synthesis of tropolones: syntheses of colchicine and β-dolabrin // J Am Chem Soc.1978, P 4593-4594 [12] Nishishiro M, Kurihara T, Wakabayashi H, Sakagami H/ Effect of tropolone, azulene and azulenequinone derivatives on prostaglandin E2 production by activated macrophage-like cells/ Anticancer Res 2009 Jan;29(1):379-83 49 [13] Ozdemir O, Calisaneller T, Sonmez E, Kiyici H, Caner H, Altinors N/ Topical use of colchicine to prevent spinal epidural fibrosis in rats/ World J Gastroenterol 2010 Jun 21;16(23):2889-94 [14] M Mizanur Rahman, Yoshihiro Mantano and Hitomi Suzuki Reactions of triphenylbismuthonium 2-oxoalkylides with 1,2-dicarbonyl compounds J Chem Soc., Perkin Trans 1, 1999, 1533-1541 [15] Nomiya K, Yoshizawa A, Tsukagoshi K, Kasuga NC, Hirakawa S, Watanabe J./ Synthesis and structural characterization of silver(I), aluminium(III) and cobalt(II) complexes with 4-isopropyltropolone (hinokitiol) showing noteworthy biological activities Action of silver(I)-oxygen bonding complexes on the antimicrobial activities/ J Inorg Biochem 2004 Jan;98(1):46-60 [16] Maria Koufaki, Elissavet Theodorou, Xanthippi Alexi, Faidra Nikoloudakiand Michael N Alexis Synthesis of tropolone derivatives and evaluation of their in vitro neuroprotective activity European Journal of Medicinal Chemistry V 45, Iss 3, March 2010, P 1107-1112 [17] M Saniewski, A Saniewska, S Kanlayanarat/ BIOLOGICAL ACTIVITIES OF TROPOLONE AND HINOKITIOL: THE TOOLS IN PLANT PHYSIOLOGY AND THEIR PRACTICAL USE/ ISHS Acta Horticulturae 755 [18] Erdtman H., Gripenberg J Antibiotic substances from the heartwood of Thuja plicata Donn II The constitution of d- thujaplicin // Acta Chem., Scand 1948 P 625-638 [19] Anderson A B., Sheerard E C Dehydroperillic Acid, an Acid from Western Red Cedar (Thuja Plicata Don)2 // J Am Chem Soc 1933 Vol 55 P 3813-3819 50 [20] Gripenberg Antibiotic substances from the heartwood of Thuja plicata Don III The constitution of α-thujaplicin // J Acta Chem Scand.1948 Vol P 639-643 [21] Nozoe T Substitution Products of Tropolone and Allied Compounds.// Nature(London) 1951 Vol 167 P 1055-1057 [22] Kamei H., Ohbayashi M., Tomita K., Sugawara K., Konishi M U.S (1989), pp CODEN: USXXAM US 4833079 A 19890523 CAN 111193069 AN 1989:593069 [23] Dương Nghĩa Bang, Nguyễn Đăng Đức, Hoàng Lâm, Yu A Sayapin, V N Komissarov, V.N Minkin Nghiên cứu tổ ng hợp một số dẫn xuấ t quinolin từ 3-clo-2-metylanilin Tạp chí KH CN Đại học Thái Nguyên (2014) T 128, Số 14, Tr 61-64 [24] Dương Nghĩa Bang, Nguyễn Văn Tuyến, Phạm Thế Chính, Phạm Văn Thỉnh, Lương Thị Hồng Vân, Yu A Sayapin, V N Komissarov, V.I Minkin Nghiên cứu [25] Tsmburlin-thumin I., Crozet M P., Barriere J.-C Synthesis and biological evaluation of O-alkylated tropolones and related αketohydroxy derivatives as ribonucleotide reductase inhibitors // Eur J Med Chem.2001 Vol 36 № P 561-568 [26] Duong Nghia Bang, V N Komissarov, Yu A Sayapin, V V Tkachev, G V Shilov, S M Aldoshin and V I Minkin 3,5-Di-tert-butyl-1,2benzoquinone in the synthesis of quinolino[4,5-bc][1,5]benzoxazepines, aminophenols, and phenoxazines // Russian Journal of Organic Chemistry 2009, Vol 45, № 3, p 442-448 [27] Minkin V.I., Komissarov V.N., Sayapin Yu.A Synthesis of β-tropolone and fused heterocycles by acid-catalyzed and photoreactions of oquinones with quinolines and benzimidazoles //Arkivok (Arch for Org Chem).2006 P 439-451 51 [28] Nozoe T Substitution Products of Tropolone and Allied Compounds.// Nature(London) 1951 Vol 167 P 1055-1057 [29] Минкин В.И., Алдошин С.М., Комиссаров В.Н., Дороган И.В., Саяпин Ю.А., Ткачев В.В., Стариков А.Г Новый метод синтезаβтрополонов: строение продуктов реакции конденсации о-хинонов с 2-метилхинолинами и механизм их образования // Известия АН Сер Хим 2006 № 11 С 1956-1977 [30] Komissarov V N., Duong Nghia Bang, Minkin V I., Aldoshin S M., Tkachev V V and Shilov G.V Synthesis and structural characterization of novel β-tropolone derivatives // Mendeleev Commun 2003 Vol 13, p 219-220 52 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 1H_NMR hợp chất Phụ lục 2: Phổ giãn 1H_NMR hợp chất 1 Phụ lục 3: Phổ 1H_NMR hợp chất Phụ lục 4: Phổ giãn 1H_NMR hợp chất 2 Phụ lục 5: Phổ 1H_NMR hợp chất Phụ lục 6: Phổ giãn 1H_NMR hợp chất 3 Phụ lục 7: Phổ 13C_NMR hợp chất Phụ lục 8: Phổ 13C_NMR hợp chất Phụ lục 9: Phổ 13C_NMR hợp chất Phụ lục 10: Phổ MS hợp chất Phụ lục 11: Phổ giãn MS hợp chất Phụ lục 12: Phổ 1H_NMR hợp chất Phụ lục 13: Phổ giãn 1H_NMR hợp chất Phụ lục 14: Phổ giãn 1H_NMR hợp chất Phụ lục 15: Phổ 13C_NMR hợp chất Phụ lục 16: Phổ giãn13C_NMR hợp chất Phụ lục 17: Phổ MS hợp chất Phụ lục 18: Phổ giãn MS hợp chất 10 ... LUẬN 37 3.1 Tổng hợp phân tích cấu trúc mẫu quinolin 37 3.1.1 Tổng hợp phân tích cấu trúc mẫu 4-clo-2,7,8-trimetylquinolin 37 3.1.2 Tổng hợp phân tích cấu trúc 4-clo-2,7,8-trimetyl-5-nitroquinolin... NGUYỄN XUÂN MINH PHÂN TÍCH CẤU TRÚC MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-(4-CLO-7,8-DIMETYLQUINOLIN-2-YL)4,5,6,7-TETRACLO-1,3-TROPOLON BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 01 18... hợp kết phân tích mẫu tropolon 33 2.3.1 Tổng hợp phân tích cấu trúc của2-(4-clo-7,8-dimetyl quinolin2- yl)- 4,5,6,7- tetraclo-1,3-troplon 33 b 2.3.2 Tổng hợp phân tích cấu trúc 2-(4-clo-7,8-dimetyl-5-nitroquinolin-2