TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HÓA MỘT SỐ XETON -KHÔNG NO ĐI TỪ CÁC DẪN XUẤT AXETYL CỦA VÒNG CUMARIN VÀ CROMON TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - DƯƠNG NGỌC TỒN TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HĨA MỘT SỐ XETON ,-KHƠNG NO ĐI TỪ CÁC DẪN XUẤT AXETYL CỦA VÒNG CUMARIN VÀ CROMON Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 62.44.01.14 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI, 2014 Cơng trình hồn thành khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội o0o Người hướng dẫn khoa học: GS TSKH Nguyễn Minh Thảo Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp nhà nước chấm luận án Tiến sĩ họp tại………………………………………………………………………………… Vào lúc ……………ngày ……….tháng……….năm ……… Có thể tìm Luận án tại: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Các xeton ,- không no lớp chất hữu phong phú mà phân tử chúng có chứa nhóm vinyl xeton (-CO-CH=CH-) Hoạt tính sinh học đa dạng xeton ,- không no, đặc biệt hợp chất có chứa nhân dị vịng, kháng khuẩn, chống nấm, diệt cỏ dại trừ sâu đề cập nhiều cơng trình nghiên cứu Tác dụng kháng khuẩn rộng đặc biệt trực khuẩn gram (-): Escherichia coli, Klebsiella, Proteus mirabilis, Proteus indol, Citrobacter, Salmonella, cầu khuẩn gram (+) Staphylococus aureus Tác dụng kháng khuẩn xeton ,-không no cho ức chế chép ADN vi khuẩn không ảnh hưởng đến chép ADN người sử dụng Những nghiên cứu gần đề cập đến tác dụng chống lao, chống chống HIV đặc biệt tác dụng chống ung thư xeton ,-không no dẫn xuất Theo nghiên cứu Nakamura Y cộng thấy số xeton ,-khơng no có hoạt hoá pha II enzym trao đổi chất nhóm chức có hoạt tính phân tử chất nhóm cacbonyl phân tử xeton ,- khơng no Mặt khác xeton ,-khơng no cịn chất trung gian để tổng hợp hợp chất hữu khác pyrazolin, isoxazolin, flavonoit, pyrimiđin, benzođiazepin, benzothiazepin mà hợp chất hợp chất có hoạt tính sinh học đáng ý Cumarin chiếm vị trí quan trọng sản phẩm tự nhiên tổng hợp hữu Cumarin bao gồm nhóm hợp chất tự nhiên tìm thấy thực vật dạng dẫn xuất benzopyron Dược tính dẫn xuất cumarin đa dạng nhiều chất ứng dụng làm thuốc Thí dụ: thuốc dãn mạch cromona visnađin, thuốc lợi tiểu axit mercumalynic Nhiều dẫn xuất cromon chất màu thực vật, tạo màu sắc loại hoa Khá nhiều dẫn xuất cromon flavon dùng làm dược phẩm Chẳng hạn, 3-metylcromon (tricromyl hay crođiimyl) có khả làm giãn thông máu qua động mạch vành, flavoxat (hay urispas) thuốc chống co thắt đường tiết liệu Formononetin (thuốc lợi tiểu) dimeflin (thuốc kích thích hơ hấp) dẫn xuất isoflavon flavon Việc tổng hợp hợp chất đa dị vòng dựa kết hợp dị vòng riêng biệt cumarin, cromon, pyrazolin, pyrimiđin, benzođiazepin, benzothiazepin, inđol, furan việc đưa nhóm vào dị vịng nhằm mục đích tăng đa dạng hóa hoạt tính sinh học tạo nhiều hợp chất có tính chất hướng đáng quan tâm Qua tìm hiểu tài liệu chúng tơi nhận thấy hợp chất chuyển hóa từ xeton ,- không no nhận quan tâm nghiên cứu Chính vậy, chúng tơi chọn đề tài “Tổng hợp chuyển hóa số xeton ,khơng no từ dẫn xuất axetyl vòng cumarin cromon” góp phần làm phong phú thêm phương pháp tổng hợp, cấu trúc, tính chất phổ hoạt tính sinh học hợp chất xeton ,- không no đặc biệt sản phẩm chuyển hóa chúng Mục đích, nhiệm vụ luận án  Tổng hợp xeton ,- không no từ dẫn xuất axetyl vịng cumarin vịng cromon, từ tổng hợp hợp chất dị vòng flavanon, pirazolin, pirimiđin, benzođiazepin, benzothiazepin  Nghiên cứu cấu trúc sản phẩm tổng hợp phương pháp phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H NMR, 13C NMR, DEPT, phổ chiều HSQC, HMBC) phổ khối lượng (LC-MS, EI-MS, HR MS)  Thăm dị hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm đặc biệt khả chống ung thư số hợp chất tổng hợp nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học cao Phương pháp nghiên cứu Các hợp chất tổng hợp theo phương pháp chung biết có cải tiến vận dụng thích hợp vào trường hợp cụ thể Sau tinh chế phương pháp kết tinh đến nhiệt độ nóng chảy ổn định, kiểm tra độ tinh khiết sắc kí lớp mỏng Tiến hành ghi phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, HSQC, HMBC) phổ khối lượng (LCMS, EI-MS, HR MS) để xác định cấu tạo hợp chất tổng hợp Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm số hợp chất thử nghiệm Ngoài ra, số hợp chất cịn thăm dị hoạt tính độc tế bào Những đóng góp * Xuất phát từ o-hiđroxiaxetophenon, resoxinol, -naphtol tổng hợp 118 hợp chất bao gồm xeton ,- không no sản phẩm chuyển hóa chúng, có 108 chất chưa thấy mô tả tài liệu tra cứu * Đã phát vỡ vòng cromon môi trường kiềm tiến hành phản ứng tổng hợp xeton ,- không no xuất phát từ dẫn xuất 3-axetyl-2-metylcromon * Đã nghiên cứu tổng hợp thành công hợp chất kiểu 3-pirazolin (dãy P10-14) từ hợp chất xeton ,- không no dãy 3-aryl-1-(4-metylcumarin-3-yl)prop-2-enon (dãy I1-10) * Đã nghiên cứu tổng hợp thành công 14 hợp chất benzothiazepin xuất phát từ xeton ,- không no dãy 3-aryl-1-(2-hiđroxiphenyl)prop-2-enon (IV1-9) dãy 3aryl-1-(5-hiđroxi-4-metylcumarin-6-yl)prop-2-enon (II1-10) * Đã xác định cấu trúc 108 hợp chất phổ IR, 1H NMR, 13 C NMR, DEPT, HSQC, HMBC MS * Cung cấp liệu tin cậy độ chuyển dịch hóa học số tương tác spin-spin proton cacbon hợp chất loại xeton ,- không no, flavanon, pirazolin, pirimiđin, benzođiazepin benzothiazepin * Đã thử hoạt tính kháng khuẩn chống nấm 38 hợp chất tổng hợp được, thấy chúng có hoạt tính tương đối tốt chủng Gr(-) nấm men * Đã thử hoạt tính chống ung thư 18 hợp chất xác định hợp chất có tác dụng ức chế tế bào ung thư, có hợp chất thể hoạt tính tương đối tốt với tế bào ung thư biểu mô, thử hoạt tính hợp chất với dịng tế bào ung thư gan thấy chúng có hoạt tính tương đối tương đối tốt Bố cục luận án Luận án gồm 150 trang đánh máy với 53 bảng, 26 hình vẽ sơ đồ Phân bố cụ thể sau: Mở đầu: 02 trang; Tổng quan: 21 trang; Thực nghiệm: 35 trang; Kết thảo luận: 77 trang; Kết luận: 01 trang; Danh mục cơng trình tác giả: 02 trang; Tài liệu tham khảo: 12 trang; Ngồi cịn có phần Phụ lục gồm phổ đồ với 198 trang NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC Chương TỔNG QUAN Đã phân tích tài liệu ngồi nước tình hình nghiên cứu xeton ,khơng no sản phẩm chuyển hóa chúng Kết cho thấy sản phẩm chuyển hóa xeton ,- khơng no hợp chất chứa vịng pirazolin, pirimiđin, benzođiazepin benzothiazepin nhận quan tâm nghiên cứu có hoạt tính sinh học phong phú nhiều ứng dụng y học Chương THỰC NGHIỆM 2.1 Xác định tính chất vật lí 2.2 Thăm dị hoạt tính sinh học Chúng tơi tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn chống nấm số hợp chất Phòng Nghiên cứu Vi sinh - Bệnh viện 19-8 Bộ Công an Nồng độ chất thử nghiệm mg/5 ml DMF (Đimetylfomamit) Ngoài ra, chúng tơi thử nghiệm hoạt tính độc tế bào dịng KB (ung thư biểu mơ) dịng HepG2 (ung thư gan) số hợp chất tổng hợp phịng Hóa sinh ứng dụng – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam CÁC SƠ ĐỒ TỔNG HỢP Ar CH3 Ar N O O NH CH3 N H NO2 N (P10-14) O p-NO2C6H4NHNH2 CH3 OEt O (B9-16) o-phenylendiamin CH3 COCH3 O O CH3COONa COCH=CH-Ar ArCHO O O O O (I) O (I1-10) CHO ArCHO O OH O COCH3 (CH3CO)2O COCH=CH-Ar ArCHO O (IV) Ar Ar: 4-OH-3-CH3OC6H3 (IVa) 3-NO2C6H4 (IVb) OH p-NO2C6H4NHNH2 CH3 OH N (IV1-9) SH NH2 NH2 NH HCl C H2 N NH2 (P1-9) NH2 NO2 Ar S Ar N Ar Ar NH N N N OH (T1-7) OH N NH2 OH (M1-6) (B1-8) Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp, chuyển hóa 3-axetyl-4-metylcumarin 3-axetyl-2-metylcromon từ o-hiđroxiaxetophenon OH CH3 CH=CHAr COCH=CH-Ar O (E1) O O (Iii7) (CH3CO)2O O O (III8-12) Ar: 4-ClC6H4; C6H5; 3-ClC6H4; 4-CH3OC6H4; 4-CH3C6H4 ArCHO o-OHC6H4CHO OCOCH3 CH3 OEt (E2) COCH=CH-Ar ArCHO O O CH3COONa O O AlCl3 CH3 COCH3 O O (III) (III1-6) Ar: 4-(CH3)2NC6H4; 4-NO2C6H4; 2-NO2C6H4; 3-NO2C6H4; 2-thienyl; 4-piridyl COCH3 O OH COCH=CH-Ar CH=CH-Ar O ArCHO (E3) (V8-11) Ar: C6H5; 4-CH3C6H4; 4-CH3OC6H4; 3-ClC6H4 O O COCH3 (CH3CO)2O COCH=CH-Ar CH3 O CH3 O (V) (V1-7) Ar: 4-(CH3)2NC6H4; 4-NO2C6H4; Indol-3-yl; 4-HOC6H4; 4-HO-3-CH3OC6H4; N-metylindol-3-yl; N-phenylindol-3-yl Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp, chuyển hóa 3-axetyl-4-metylbenzo[f]cumarin 3-axetyl-2-metylbenzo[f]cromon từ -naphtol Ar OH CH3 Ar: C6H5, 4-ClC6H4, 3-ClC6H4, 4-CH3C6H4, 4-OHC6H4, 3-NO2C6H4, 2-Thienyl OH O N (B17-23) O NH2 CH3COOH ZnCl2 NH2 OH OEt O NH OH CH3 CH3 OH OH CO-CH=CH-Ar SH COCH3 O ArCHO COCH3 O O O S OH NH2 CH3COONa OH Ar CH3 (II) NH HCl C H2 N NH2 Ar: C6H5, 4-ClC6H4, 3-ClC6H4, 4-CH3C6H4, 4-OHC6H4, 3-NO2C6H4, 2-Thienyl, 4-BrC6H4, 4-CH3OC6H4 O N O (II1-10) CH3 O N N O (T8-14) Ar: C6H5, 4-ClC6H4, 3-ClC6H4, 4-CH3C6H4, 4-OHC6H4, 4-CH3O-3-OHC6H4, 2-Thienyl Ar OH O NH2 (M7-13) Hình 2.3: Sơ đồ tổng hợp chuyển hóa 6-axetyl-5-hiđroxi-4-metylcumarin từ resoxinol 2.3 Tổng hợp dẫn xuất axetylcumarin 2.4 Tổng hợp dẫn xuất axetylcromon 2.5 Tổng hợp xeton , - không no từ dẫn xuất axetylcumarin 2.6 Tổng hợp xeton , - không no từ dẫn xuất axetylcromon 2.7 Tổng hợp số sản phẩm kiểu flavanon bis(aryliđen) từ chất đầu 2-hiđroxiaxetophenon, axetylbenzo[f]cumarin, axetylbenzo[f]cromon 2.8 Tổng hợp số hợp chất dị vòng chứa nitơ, lưu huỳnh Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp xác định cấu tạo chất đầu axetylcumarin axetylcromon 3.1.1 Tổng hợp hợp chất axetylcumarin Các hợp chất axetylcumarin: 3-axetyl-4-metylcumarin (I), 6-axetyl-5-hiđroxi-4metylcumarin (II) 3-axetyl-4-metylbenzo[f]cumarin (III) tổng hợp theo phản ứng Pechmann o-hiđroxiaren tương ứng với etyl axetoaxetat, khoảng nhiệt độ 130-1400C Cấu trúc chúng xác nhận qua điểm nóng chảy, phổ IR, NMR MS Trên phổ IR hợp chất axetylcumarin thấy xuất vân đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm CO với cường độ mạnh: υco (lacton): 1692 - 1743 cm-1, υco (axetyl): 1612 - 1694 cm-1 Trên phổ 1H NMR, thấy xuất tín hiệu đặc trưng cho proton công thức dự kiến Ví dụ hợp chất (III), phổ khơng cịn thấy xuất tín hiệu proton nhóm –OH hợp chất 1-axetyl-2-hiđroxinaphtalen ban đầu, đồng thời xuất tín hiệu nhóm –CH3 2.53 ppm (s, 3H), nhóm –OCH3 2.78 ppm (s, 3H) Điều xác nhận cấu tạo chất tổng hợp 3.1.2 Tổng hợp hợp chất axetyl cromon Các hợp chất axetylcromon: 3-axetyl-2-metylcromon (IV) 3-axetyl-2metylbenzo[f]cromon (V) tổng hợp theo phản ứng Kostanheski-Robinson ohiđroxiaxylaren với anhiđrit axetic muối CH3COONa 140-1500C khoảng thời gian 8-10 Cấu trúc chúng xác nhận qua điểm nóng chảy, phổ IR, NMR MS Trên phổ IR axetylcromon khơng cịn thấy xuất dao động hóa trị nhóm –OH, xuất dao động hóa trị nhóm CO với cường độ mạnh: υco (piron): 1690 - 1756 cm-1, υco (axetyl): 1636 - 1686 cm-1 Trên phổ 1H NMR, thấy xuất đầy đủ tín hiệu cơng thức cấu tạo dự kiến Ví dụ, hợp chất (V): Phổ 1H MNR (ppm, d6-DMSO): 2.44(3H, s, O CH3); 9.84 (1H, d, C5-H, J=9); 7.79 ( 1H, t, C6-H, J=7; 7.5); COCH3 7.69 ( 1H, t, C7-H, J=7; 7.5); 8.23 (1H, d, C8-H, J=7.5); 8.35 (1H, d, C9-H, J=9); 7.70 (1H, d, C10-H, J=9); 2.54 (3H, s, O1 CH3 10 COCH3) Phổ EI MS (m/z): 252.0704 (100%, M+•); Mtt (Da): 252.0786 3.2 Tổng hợp, xác định cấu tạo tính chất phổ xeton , - không no Chúng tiến hành tổng hợp xeton ,- không no sở phản ứng Claisen-Schmidt metyl xeton với anđehit thơm anđehit dị vòng: Hr1 - COCH3 (Hr2)Ar - CHO baz¬ Hr1 - COCH = CH - Ar(Hr2) H2O Phản ứng thường thực dung môi clorofom etanol với xúc tác piperiđin Tỷ lệ mol hợp chất metyl xeton anđehit sử dụng 1:1 Thời gian phản ứng tùy thuộc vào cấu tạo metyl xeton anđehit, từ 30-40 đến 80-100 Kết tổng hợp số vân hấp thụ phổ IR xeton ,- khơng no trình bày từ Bảng 3.1 đến Bảng 3.5 luận án Trên phổ IR xeton ,- không no xuất vân hấp thụ đặc trưng cho hợp phần mới: vân hấp thụ 935-998 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng khơng phẳng nhóm -CH=CH- cấu hình trans, vân hấp thụ dao động đặc trưng cho nhóm chức khác -NO2 1599-1509 1358-1339 cm-1, -OH 3186-3483cm-1, -NH inđol 3177 cm-1 hợp phần anđehit Bảng 3.1 Dữ liệu vật lí xeton ,- khơng no tổng hợp từ 3-axetyl-4-metylcumarin (dãy I1-10) 6-axetyl-5-hiđroxi-4-metylcumarin (dãy II1-10) IR (cm-1) Hợp chất Ar tnc, oC Rf H (%) υCO υCO lacton liên hợp δ-CH= Nhóm khác 1684 976 - I1 Phenyl 116-117 I2 p- Metylphenyl 117-118 27 1709 - 981 - 47 1702 - 980 - 0.71 0.64 35 1720 I3 p-Clophenyl 128-129 I4 p-Bromphenyl 131-132 49 1695 - 977 - I5 p-Nitrophenyl 225-226 51 1720 1678 962 I6 m-Nitrophenyl 161-162 30 1718 1680 981 1513; 1344 (-NO2) 1537; 1354 (-NO2) I7 p- Đimetylaminophenyl 183-184 40 1706 1683 977 - I8 p-Hiđroxiphenyl 216-218 30 1716 1671 981 3284 (tù) (-OH) I9 p-Metoxiphenyl 123-124 47 1711 1689 981 - I10 4-Hiđroxi-3metoxiphenyl 180-181 42 1714 1686 977 3443 (tù) (-OH) Phenyl 287-289 II1 54 - - - - II2 p-Clophenyl 302-304 48 - - - - II3 m-Clophenyl 290-292 78 1741 1641 981 - II4 p-Metylphenyl 281-283 75 1726 1631 989 - II5 p-Hiđroxiphenyl 264-266 68 1696 1633 - 3384 II6 m-Nitrophenyl 292-294 64 1735 1639 986 3440 II7 2-Thienyl 261-263 72 1740 1613 985 3426 II8 3-Hiđroxi-4metoxiphenyl 300-302 70 - - - - II9 p-Bromphenyl 286-288 78 1732 1631 988 - II10 p-Metoxiphenyl 261-262 80 1755 1633 - 3436 0.65 0.80 0.75 0.87 0.79 0.60 0.78 0.63 0.74 0,71 0.82 0.67 0.78 0.81 0.65 0.85 0.78 0.84 (Bản mỏng silicagel, 1hệ dung môi clorofom: etyl axetat 2:1; 2hệ n-hexan:etyl axetat 4:3; 3hệ nhexan:axeton 5:3 theo thể tích) Bảng 3.2 Dữ liệu vật lí xeton ,- khơng no tổng hợp từ 3-axetyl-2-metylcromon (dãy IV1-9) Ar tnc, 0C IV1 p-ClC6H4- 153-154 IV2 IV3 IR, cm-1 Hiệu suất, % Hợp chất C6H5p-CH3C6H4- Rf Cách Cách OH CO -CH= Nhóm khác 0.68 50 48 3243 1640 984 760(Cl) 134-135 - 41 - 1641 975 - 128-129 - 46 3289 1635 982 - - 44 3210 1645 983 815(Br) 1520,1346 (NO2) 0.69 0.63 IV4 p-BrC6H4- 150-151 IV5 p-O2NC6H4- 206-207 40 45 3129 1644 980 IV6 m-O2NC6H4- 167-168 55 43 3310 1646 973 102-103 - 39 3401 1638 973 - 156-157 - 42 3300 1646 978 - IV7 S IV8 N 0.60 0.76 0.72 0.75 0.82 1523,1358 (NO2) IV9 p-(CH3)2NC6H4- 179-180 20.78 50 3429 1682 989 (Bản mỏng silicagel, 1hệ dung môi n-hexan: etylaxetat 4:3, 2hệ dung môi cloroform: etylaxetat 2:1) Bảng 3.3 Dữ liệu vật lí xeton , - khơng no tổng hợp từ 3-axetyl-4-metylbenzo[f]cumarin (dãy III1-6) 3-axetyl-2-metylbenzo[f]cromon (dãy V1-7) Hợp chất Ar tnc Rf* H (%) III1 p-N,NĐimetylaminophenyl 218 - 219 0.80 III2 p-Nitrophenyl 233 - 234 III3 o-Nitrophenyl III4 Phổ IR (cm-1) νCO δCH= 51 1691 1609 987 0.74 35 1715 1686 994 215 - 216 0.70 42 1700 1602 961 m-Nitrophenyl 273 - 274 0.76 40 1742 1682 998 III5 2-Thienyl 211 - 212 0.85 37 III6 4-Piriđyl 249 - 250 0.68 32 V1 p-N,NĐimetylaminophenyl 241 - 242 0.57 42 V2 p-Nitrophenyl 286 - 287 0.47 39 V3 Inđol-3-yl 265 - 266 0.65 34 V4 N-metylinđol-3-yl 273 - 274 0.45 40 V5 N-phenylinđol-3-yl 211 - 212 0.13 37 4-Hiđroxi-3-metoxiphenyl 249 - 250 0.68 32 0.53 42 V6 V7 p-Hiđroxiphenyl 284 - 285 1717 1680 1725 1692 Phổ MS (m/z) Nhóm [M±H]+ khác 384 (100%) 1509 408 1343 (15%) (NO2) [M+Na]+ 1520 408 1338 (6.82%) (NO2) [M+Na]+ 1527 1353 (NO2) 988 - 993 - 1690 1630 956 - 1673 1632 975 1671 1615 1687 1635 1691 1625 1692 1634 1663 1615 958 954 961 955 965 342 (100%) 383 (M+ , 100%) 1513 386 1339 (92.6%) (NO2) 3177 378 (NH) (100%) 394 (100%) 470 (100%) 3440 384.94 (OH) (100%) 3281 357 (tù) (92.6%) M 383 385 385 341 383 385 379 393 469 386 356 (*Bản mỏng silicagel, Hệ dung mơi n-hexan:etylaxetat=5:1 theo thể tích) Trên phổ 1H NMR xeton ,- không no nhận thấy xuất tín hiệu cặp doublet dạng hiệu ứng mái nhà với độ chuyển dịch hóa học khoảng 6.30-7.94 ppm 6.98-8.21 ppm với số tương tác spin-spin J=15.5-16.5 Hz đặc trưng cho chuyển dịch hóa học nhóm vinyl cấu hình trans Bên cạnh đó, so với phổ 1H NMR hợp chất axetyl ban đầu phổ xeton ,- khơng no khơng cịn xuất tín hiệu singlet với cường độ proton, đặc trưng cho nhóm axetyl xuất thêm proton thơm hợp phần anđehit ban đầu Đây chứng rõ rệt cho thấy phản ứng ngưng tụ Claisen – Schmidt xảy Phổ 13C NMR số hợp chất xeton ,- khơng no cho thấy tín hiệu phổ đồ tương ứng phù hợp với số lượng độ chuyển dịch hóa học nguyên tử cacbon phân tử Việc quy kết tín hiệu 13C NMR thực nhờ kỹ thuật phổ 2D NMR: HSQC, HMBC Các tín hiệu phổ 1H NMR 13C NMR trình bày bảng 3.6-3.14 tồn văn luận án CH3 5a 4a O 13 8a 10 10a O 15 14 11 12 O (III ) 16 17 19 18 Hình 3.1 Phổ 1H NMR III2 NO2 Phổ MS xeton ,-không no ghi theo phương pháp ion hóa ESI Trên phổ, pic ion phân tử xuất với số khối phù hợp với trọng lượng phân tử hợp chất (bảng 3.15) Chẳng hạn, phổ khối lượng LC MS hợp chất III1 thu pic ion phân tử [M+H]+ m/z 384, tương ứng với khối lượng phân tử tính tốn Mtt: 383 (Da) Các xeton ,- không no tổng hợp hầu hết cho cấu trúc phù hợp với công thức dự kiến ban đầu Điều thú vị ngưng tụ 3-axetyl-2metylcromon với anđehit thơm dung môi clorofom xúc tác piperiđin, nghĩa điều kiện thông thường phản ứng Claisen – Schmidt, không nhận xeton ,-không no thông thường Khi thay clorofom etanol, xúc tác piperiđin dung dịch KOH 10% nhận xeton ,-không no mà cấu tạo chúng khơng chứa vịng cromon Với giúp đỡ phổ cộng hưởng từ hạt nhân nhận thấy điều kiện phản ứng hợp chất 3-axetyl-2-metyl cromon (IV) bị phân hủy cho lại chất đầu o- 23 20 CH3 X COCH3 (1) (III) O 21 CH=CH 5a 4a O 10a 10 CHO 27 13 16 26 15 14 X COCH=CH 8a - 2H2O X 25 11 12 24 22 18 19 (III8-12) O O1 17 Trong X là: 4-Cl (III8), H (III9), 3-Cl (III10), 4-CH3O (III11), 4-CH3 (III12) O X COCH3 (2) (V) 5a 4a - 2H2O CH3 11 12 13 COCH=CH 20 10a 10 CHO 16 15 O 8a O O1 14 23 21 CH=CH (V8-11) X 17 19 24 22 18 25 27 26 X Trong X là: H (V8), 3-Cl (V9), 4-CH3 (V10), 4-CH3O (V11) Sự tạo thành hợp chất (III8-12) giải thích sau: nhóm 4-metyl nhóm có Hα nhóm metyl linh động hệ liên hợp với nguyên tử O vị trí (CH3C=C-C=O), hiệu ứng hỗ trợ nhờ hiệu ứng -I nguyên tử O vị trí Bên cạnh đó, có mặt nhóm cacbonyl C-11 với hiệu ứng liên hợp -C (CH3-C=CC=O) làm cho nhóm 4-metyl trở lên linh động Vì dễ dàng ngưng tụ với anđehit thơm (phản ứng 1) Sự tạo thành hợp chất (V8-11) (phản ứng 2) giải thích tương tự, nhóm 2-metyl nhóm có Hα nhóm metyl linh động hệ liên hợp với nguyên tử O vị trí (CH3-C=C-C=O), hiệu ứng hỗ trợ nhờ hiệu ứng –I nguyên tử O vị trí Tuy nhiên, số trường hợp phản ứng xảy kiểu đa số xeton α,β- khơng no hình thành thường tách khỏi hỗn hợp phản ứng sôi nên không phản ứng tiếp Ở cho số trường hợp xeton α,β- không no trung gian tan dung môi phản ứng phản ứng tiếp với anđehit dư tạo sản phẩm (nhóm CH3CO phản ứng trước CH3) Chúng tơi nghiên cứu nhận thấy kéo dài thời gian phản ứng thay đổi tỷ lệ mol anđehit không ảnh hưởng tới tạo sản phẩm loại Trên phổ hồng ngoại hợp chất (III8-12) (V8-11) thu có băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hố trị nhóm CO 1691 – 1742 cm-1 (COlacton, hay COpiron) 1602– 1692 cm-1 (COxeton liên hợp), dao động biến dạng khơng phẳng nhóm vinyl cấu hình trans khoảng 961- 998 cm-1 dao động hóa trị nhóm khác có mặt phân tử (bảng 3.4) Bảng 3.4 Dữ liệu vật lí phổ IR, MS sản phẩm kiểu bis(aryliđen) * Phổ MS Phổ IR (cm-1) H (%) νCO δCH= Xeton X tnc Rf III8 4-Cl 213 - 214 0.64 35 1702; 1646 988 III9 H 223 - 224 0.70 50 1700; 1649 977 III10 3-Cl 208 - 209 0.67 35 1720; 1644 980 III11 4-OCH3 206 - 207 0.76 30 1720; 1689 980 III12 4-CH3 204 - 205 0.64 43 1669; 1643 966 V8 V9 H 4-CH3 285 - 287 267 - 269 0.73 0.67 32 43 1662; 1630 961 1668; 1638 964 Nhóm [M+H]+ M khác 497 (100%) 496; 501 500 (30%) 429 428 1257 1170 (νC-O) - 497 496 489 488 457 429 457 456 428 456 V10 4-OCH3 287 - 289 0.78 52 1666; 1627 988 - V11 3-Cl 290 - 292 0.68 49 1670; 1632 960 - 489 488 497 (100%) 496; 501 500 (18%) Phân tích phổ 1H NMR chất (III8-12) (V8-11) nhận thấy chúng có hai cặp vân đơi 7.62 – 7.82 ppm 6,88 ppm – 7,10 ppm (nhóm -CO-CH=CH-) cặp 7.42 – 7.68 ppm 6.78 – 6.83 ppm (nhóm -CH=CH-) có số tương tác spin-spin 16 16.5 Hz, điều khẳng định hai nhóm vinyl tồn dạng cấu hình trans Ngồi phổ có tín hiệu đặc trưng cho chuyển dịch hố học proton khác có mặt phân tử Phổ 13C NMR 2D NMR (HSQC, HMBC) hợp chất III11 V10 ghi, phổ nhận thấy xuất đầy đủ tín hiệu cộng hưởng nguyên tử cacbon không tương đương phân tử vùng thích hợp, nhờ vào phổ hai chiều quy kết tất tín hiệu nhận phổ 13C NMR 5a 4a O 11 12 13 COCH=CH 8a 20 10a 10 O1 23 21 CH=CH (V10) 16 15 14 19 17 OCH3 25 22 27 18 24 OCH3 26 Hình 3.3: Một phần phổ HMBC hợp chất V10 3.4 Chuyển hóa xeton ,- khơng no thành dẫn xuất dị vòng chứa nitơ, lưu huỳnh 3.4.1 Tổng hợp hợp chất pirazolin Các hợp chất 5-aryl-3-(2-hiđroxiphenyl)-1-(4-nitrophenyl)-2-pirazolin tổng hợp từ phản ứng dẫn xuất 3-aryl-1-(2-hiđroxiphenyl)prop-2-enon với 4nitrophenylhiđrazin dung môi etanol, xúc tác axit axetic băng, phản ứng đun hồi lưu 30-40 Kết tổng hợp trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Số liệu tổng hợp phổ IR, MS 5-aryl-3-(1-hyđroxiphenyl)-1-(4nitrophenyl)-2-pirazolin Hợp chất Ar t nc ( C) R*f H (%) OH P1 4-ClC6H4 271-272 0.69 32 3330 P2 C6H5 243-244 0.68 34 3305 P3 4-CH3C6H4 252-253 0.71 27 3334 Phổ IR (, cm-1 ) CH C=N, thơm, no 3067; 2917 3069; 2898 3078; NO2 C=C 1594 1595 1598 1552; 1324 1524; 1296 1528; P4 4-BrC6H4 281-282 0.70 33 3305 P5 4-O2NC6H4 274-275 0.69 26 3337 P6 3-O2NC6H4 262-263 0.73 28 3321 P7 2-Thienyl 256-257 0.74 36 3284 P8 4-CH3OC6H4 245-246 0.68 32 3337 P9 3-ClC6H4 263-264 0.73 37 3298 2880 3029; 2908 3081; 2917 3088; 2911 3119; 2898 3067; 2924 3062; 2882 1594 1591 1590 1594 1601 1601 1322 1500; 1300 1514; 1316 1531; 1320 1522; 1299 1509; 1320 1533; 1342 (*Hệ dung mơi n-Hexan:Etyl axetat 5:2 theo thể tích ) Trên phổ IR sản phẩm (P1 – P9) xuất băng sóng hấp thụ vùng 1590-1601 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết C=C C=N vòng 2-pirazolin Điểm khác biệt dễ nhận thấy phổ IR 2pirazolin với xeton ,- khơng no băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị C=O xeton liên hợp với C=C tần số 1635-1685 cm-1 Đặc biệt phổ IR 2-pirazolin khơng cịn băng sóng hấp thụ tần số 990-960 cm-1 tín hiệu đặc trưng cho dao động biến dạng nhóm trans-vinyl tham gia liên hợp với nhóm C=O xuất hai băng sóng hấp thụ có cường độ mạnh 1342-1296 cm-1 1531-1500 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng khơng đối xứng nhóm -NO2 hợp phần 4-nitrophenylhiđrazin, dấu hiệu xác nhận phản ứng chuyển hóa xảy Trên phổ 1H NMR hợp chất chứa dị vịng 2-pirazolin cho thấy có khác biệt rõ rệt so với phổ 1H NMR xeton ,- khơng no tương ứng Theo đó, phổ thấy tín hiệu cặp đơi dạng hiệu ứng mái nhà đặc trưng cho chuyển dịch hóa học nhóm trans vinyl xeton ,- khơng no ban đầu, xuất tín hiệu đặc trưng cho chuyển dịch hóa học proton no nhân 2-pirazolin Hai proton Ha, Hb cộng hưởng (2.81-3.52 ppm), proton Hc (5.28-5.49 ppm) Ngoài ra, phổ xuất tín hiệu đặc trưng cho chuyển dịch hoá học proton khác có mặt phân tử Chúng tơi tiến hành ghi phổ HR MS hợp chất P5 nhận pic ion giả phân tử [M+H]+ = 405.11989 (100%) tương ứng với [M+H]+ tính tốn: 405.11934 (Da), cấu tạo hóa học hợp chất 2-pirazolin phù hợp với công thức dự kiến Tiến hành phản ứng tương tự trên, xuất phát từ chất đầu từ dãy 3-aryl-1-(4’-methylcumarin-3’-yl)prop-2-enon (I1-9) cho phản ứng với pnitrophenylhyđrazin dung môi etanol từ 30-40 Theo chế, sản phẩm tạo hợp chất 2-pirazolin, nhiên thực tế sau phân tích phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, HSQC, HMBC hợp chất thu thấy chúng tồn dạng hợp chất 3-pirazolin Thực vậy, phổ IR sản phẩm thu xuất băng sóng hấp thụ vùng 3467-3188 cm-1 với cường độ trung bình, nhọn, băng sóng đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm NH Trên phổ 1H NMR hợp chất nhận thấy có khác biệt rõ rệt so với phổ 1H NMR xeton ,- không no tương ứng Theo đó, phổ thấy tín hiệu cặp đơi dạng hiệu ứng mái nhà đặc trưng cho chuyển dịch hóa học nhóm trans-vinyl xeton ,khơng no ban đầu Đặc biệt phổ 1H NMR sản phẩm không thấy xuất tín hiệu đặc trưng cho chuyển dịch hóa học proton no nhân 2-pirazolin lại xuất cặp tín hiệu doubles vùng 5.36-6.18 ppm với J: 5-5.5 Hz, tín hiệu đặc trưng cho proton anken tương tác với proton liên kết với cacbon no, phổ 1H NMR sản phẩm cịn xuất tín hiệu singlet vùng 9.79-9.96 ppm khơng có tương tác với ngun tử cacbon phổ HSQC, phổ HMBC sau quy kết thấy tín hiệu tương tác với nguyên tử cacbon C-14 hợp phần phenylhiđrazin, điều khẳng định xuất proton NH vòng 3-pirazolin 23' 22 23 CH3 21 13 12 4' 24 20 25 CH3 15 11 N 14 16 N 17 10 O1 O NO2 19 H 18 Hình 3.4: Phổ HMBC hợp chất P10 Bảng 3.6: Số liệu tổng hợp phổ IR hợp chất 5-aryl-3-(4-metylcumarin-3-yl)-1-(4-nitrophenyl)-3-pirazolin Hợp chất Ar P10 C) R*f 4-CH3C6H4 232-234 P11 4-ClC6H4 P12 t nc ( Phổ IR (, cm-1 ) H (%) NH CO =CH, CH thơm NO2 0.76 26 - - - 214-216 0.71 23 3188 1676 3131; 3010 4-BrC6H4 245-247 0.70 34 3467 1669 3211; 3048 P13 2-Thienyl 257-259 0.74 41 3188 1679 3131; 2996 P14 4-CH3OC6H4 237-239 0.68 27 3197 1672 3126; 2998 1503; 1332 1501; 1328 1496; 1327 1504; 1327 Các chất tổng hợp tồn dạng 3-pirazolin khơng phải dạng 2-pirazolin giải thích sau: xuất hiệu ứng liên hợp (CH 3-C=CC=O) vòng cumarin làm cho nguyên tử O nhóm C=O trở lên phân cực mạnh, hiệu ứng hỗ trợ nhờ hiệu ứng -I nguyên tử O vị trí Nguyên tử O phân cực có vị trí khơng gian gần với nguyên tử H linh động nhóm NH nên tạo liên kết hiđro nội phân tử bền vững cấu trúc dạng 2pirazolin 3.4.2 Tổng hợp hợp chất 2-amino-4,6-điarylpirimiđin Các hợp chất 2-aminopirimiđin tổng hợp từ phản ứng xeton ,không no tương ứng với guaniđin clohiđrat với có mặt NaHCO3, dung môi DMF khoảng nhiệt độ 60-700C, khoảng thời gian từ 16-20 Bằng phương pháp tổng hợp dẫn xuất 2-amino-6-aryl-4-(2hiđroxiphenyl)pirimiđin (dãy M1-6), dẫn xuất 2-amino-6-aryl-4-(5-hiđroxi-4metylcumarin-6-yl)pirimiđin (dãy M7-13), sản phẩm kết tinh hỗn hợp dung môi DMF:H2O = 1:1, có màu từ vàng nhạt đến nâu xám có nhiệt độ nóng chảy khác xa chất ban đầu Kết trình bày bảng 3.7 bảng 3.8 Bảng 3.7: Số liệu tổng hợp phổ IR hợp chất 2-amino-6-aryl-4-(2hiđroxiphenyl)pirimiđin (dãy M1-6) Hợp chất Ar tnc, 0C H (%) M1 4-ClC6H4- 242-243 39 M2 C6H5- 213-214 56 M3 4-CH3C6H4- 235-236 39 M4 4-BrC6H4- 244-245 42 M5 3-O2NC6H4- 278-279 41 M6 2-Thienyl 201-202 Phổ IR, cm-1 OH ; NH2 C=N ; C=C 3504, 3346, 1581, 1548 3220 3515, 3359, 1627, 1571 3053 3497, 3308, 1583, 1536 3176 3498, 3347, 1579, 1546 3215 38 3457, 3351, 3224 1579, 1545 3483, 3432 1582, 1546 khác 747 (Cl) Phổ LC MS (m/z) [M+H]+ M - - - - - - 278 (100%) 277 747 (Br) 1545, 1348 342 (100%) 344 (80%) 341; 343 - - 270 269 (NO2) - Bảng 3.8: Số liệu tổng hợp phổ IR, MS hợp chất 2-amino-6-aryl-4-(5hiđroxi-4-metylcumarin-6-yl)pirimiđin (dãy M7-15) Hợp chất Ar tnc (0C) * R f H (%) CO Phổ IR (, cm-1 ) C=C, NH2 OH, NH2 M+•(%) M - - 379 (35%) 379 379(35%) 381(14%) 379 381 359 359 424(17%) 425(15%) 423 425 389 (1.76%) 390 351 (16%) 351 C=N M7 C6H5 289-290 0.79 51 1716 1574, 1634 1534 M8 4-ClC6H4 301-302 0.82 46 1737 1577, 1655 1535 M9 3-ClC6H4 298-299 0.71 52 1745 1579, 1645 1537 M10 4-CH3C6H4 314-315 0.74 48 1728 1580, 1646 1530 M11 4-BrC6H4 323-324 0.75 54 1717 1576, 1635 1541 M12 3-NO2C6H4 286-287 0.85 42 1737 1581, 1645 1541 M13 2-Thienyl 321-322 0.89 54 1718 1574, 1614 1532 (*Hệ dung môi n-Hexan:Axeton = 5:2 theo thể tích) Phổ EI MS (m/z) 3213, 3345, 3498 3203, 3318, 3469 3221, 3336, 3428 3196, 3316, 3513 3214, 3336, 3478 3229, 3343, 3428 3201, 3321, 3498 So với phổ IR hợp chất xeton ,-không no ban đầu, phổ IR dãy M1-6 M7-13 thấy tín hiệu hấp thụ nhóm CO xeton liên hợp nhóm trans-vinyl, lại thấy xuất băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm amino bậc (-NH2) dạng 1-2 đỉnh lẫn vùng băng sóng hấp thụ nhóm OH phenol (3176-3504 cm-1) Bên cạnh đó, phổ IR hợp chất 2-aminopirimiđin xuất băng sóng đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm chức khác (OH, NO2,…) có mặt phân tử (xem bảng 3.7 & bảng 3.8) Đây dấu hiệu ban đầu nhận đóng vịng pirimiđin từ xeton α,β-không no tương ứng Phổ 1H NMR dẫn xuất 2-aminopirimiđin thấy xuất tín hiệu cộng hưởng 7.16-7.56 ppm dạng singlet, tù, với cường độ proton khơng có tín hiệu giao với cacbon phổ HSQC chứng tỏ tín hiệu ứng với proton nhóm NH2 vịng pirimiđin tín hiệu singlet khoảng (7.74-8.01 ppm) với cường độ proton, H-8 (trong dãy M1-6) H-10 (trong dãy M7-13), điều xác nhận tạo thành vịng 2-aminopirimiđin Ngồi tín hiệu proton khác có mặt phân tử phù hợp với công thức dự kiến ban đầu Sự quy kết proton khác hợp chất 2-aminopirimiđin chủ yếu dựa vào đặc điểm phổ riêng tín hiệu kết hợp với phổ 2D NMR hợp chất tiêu biểu M2 M12 Trên phổ 1H NMR dãy M7-13 nhận thấy tín hiệu singlet nhóm OH tương ứng với cường độ tích phân 1H có độ chuyển dịch hóa học tương đối lớn (H: 16.3-16.5 ppm), điều giải thích proton nhóm C5-OH tạo liên kết hiđro nội phân tử với nguyên tử N nhóm C9=N vịng pirimiđin, tín hiệu cộng hưởng proton dịch chuyển phía trường yếu Phổ 13C NMR số hợp chất 2-aminopirimiđin (M2, M7-13) cho thấy chúng có số cacbon độ chuyển dịch hóa học  (ppm) vị trí cacbon phù hợp với cơng thức dự kiến Tuy nhiên tín hiệu cacbon gần nhau, đặc biệt nguyên tử cacbon bậc (9-12 nguyên tử) cho tín hiệu yếu thường xen lẫn, việc quy kết tín hiệu nhờ kỹ thuật phổ hai chiều HSQC, HMBC hợp chất tiêu biểu (M2 M12) Br 18 17 19 20 16 11 15 12 N 10 13 N 8a O NH2 H 4a O O 14 CH3 Hình 3.5: Phổ 1H NMR M11 Phổ MS số hợp chất 2-aminopirimiđin ghi (M3, M4, M6 M8+ +• 13), phổ xuất pic ion phân tử [M+H] , hay M có giá trị m/z tương đối phù hợp với phân tử lượng xác hợp chất tuân theo quy tắc nitơ Đặc biệt, phổ HR MS hợp chất M8 cho pic ion giả phân tử [M+H]+ = 380.07965 (10.5%) tương ứng với [M+H]+ tính toán: 380.07964 (Da) 3.4.3 Tổng hợp hợp chất benzođiazepin Các hợp chất benzođiazepin tổng hợp nhờ phản ứng xeton ,không no với o-phenylenđiamin dung môi etanol với xúc tác axit axetic băng theo phản ứng: Ar NH2 Hr COCH CH Ar NH CH3COOH + + Hr NH2 H2O N (B1-23) Hr o-hiđroxiphenyl dị vòng cumarin Các sản phẩm chất rắn, kết tinh dung mơi thích hợp, có nhiệt độ nóng chảy khác hẳn so với xeton ,- không no ban đầu, độ kiểm tra sắc ký mỏng với hệ dung môi n-Hexan:Etyl axetat 5:1 theo thể tích (dãy B18 B9-16) hay hệ n-Hexan:axeton 5:2 (dãy B17-23) Kết trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9: Số liệu tổng hợp phổ IR, MS hợp chất 2-aryl-4-(2hiđroxiphenyl)-2,3-đihiđro-1H-1,5-benzođiazepin (dãy B1-8) Hợp chất Ar t0nc (0C) Rf H (%) OH, NH Phổ IR (, cm-1 ) CH C=N, thơm, no 3064; 2894 Phổ MS (m/z) NO2 M+• M 1599 - 348 (20.29%) 350 (5.86%) 348 350 1603 - - - - - - 1600 - 392 (42.61%) 394 (36.84%) 359 (7.5%) 359 (9.54%) 348 (100%) 350 (31.85%) C=C B1 4-ClC6H4 257-258 0.78 85 3362 B2 C6H5 245-246 0.67 78 3341 B3 4-CH3C6H4 263-264 0.65 76 - B4 4-BrC6H4 282-283 0.72 85 3348 B5 4-O2NC6H4 265-266 0.75 75 3352 B6 3-O2NC6H4 271-272 0.69 74 3378 B7 3-ClC6H4 277-278 0.63 82 3355 3055; 2883 1598 - B8 4-CH3OC6H4 280-281 0.72 81 3365 3015; 2830 1604 - 3064; 2923 3048; 2890 3074; 2903 3081; 2862 1601 1605 1506; 1341 1518; 1343 - 392 394 359 359 348 350 - Bảng 3.10: Số liệu tổng hợp phổ IR, MS hợp chất 2-aryl-4-(4’metylcumarin-3’-yl)-2,3-đihiđro-1H-1,5-benzođiazepin (dãy B9-16) 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’metylcumarin-6’-yl)-2,3-đihiđro-1H-1,5-benzođiazepin (B17-23) Hợp chất B9 Ar 4-CH3C6H4 t0nc (0C) 251-253 Rf 0.68 H (%) 22 NH 3400 Phổ IR (, cm-1 ) CH C=O, thơm, no C=N 3064; 2929 1695; 1601 Phổ MS (m/z) [M-H]+ M * +• M * 394 394 (0.98%) B10 4-ClC6H4 243-245 0.71 31 3413 3062; 2991 1701; 1604 458 (0.94%) * 386 (4.56%) * 410 (5.68%) * 380 (16.67%) * 426 (2.33%) 395 (100%) 429 (100%) 409 (100%) 411 (100%) 440 (100%) 401 (75%) - * B11 4-BrC6H4 242-244 0.75 31 3411 3057; 2937 1697; 1602 B12 2-Thienyl 245-247 0.65 27 3366 3067; 2924 1691; 1600 B13 4-CH3OC6H4 257-259 0.74 25 3373 3053; 2967 1696; 1607 B14 C6H5 234-236 0.67 21 3401 3045; 2939 1701; 1606 B15 3-ClC6H4 3-CH3O-4OHC6H4 238-240 0.63 25 3316 3083; 2921 1702; 1601 261-263 0.77 32 3382 3067; 2968 1689; 1605 B17 C6H5 256-257 0.69 54 3312 3062; 2926 1705; 1604 B18 4-ClC6H4 261-262 0.74 39 3317 3067; 2934 1686; 1606 B19 3-ClC6H4 242-243 0.63 51 3339 3064; 2931 1713; 1613 B20 4-CH3C6H4 257-258 0.73 44 3341 3064; 2929 1702; 1608 B21 4-HOC6H4 264-265 0.77 42 3386 3062; 2935 1679; 1605 B22 3-NO2C6H4 272-273 0.78 45 3302 3083; 2968 1706; 1608 B23 2-Thienyl 245-246 0.82 67 3312 3066; 2926 1705; 1604 B16 458 386 410 380 426 396 430 410 412 441 402 Trên phổ IR hợp chất benzođiazepin xuất vân hấp thụ đặc trưng cho liên kết nhóm nguyên tử dự kiến có mặt phân tử (xem bảng 3.9 bảng 3.10) Chẳng hạn dao động hóa trị liên kết nhóm –OH 3398-3305 cm-1, C-H no 2924-2880 cm-1, C-H thơm 3119-3029 cm-1, CO lacton 1679-1713 cm-1 Điểm khác biệt rõ rệt phổ IR benzođiazepin tổng hợp so với xeton ,- khơng no ban đầu vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết C=O xeton liên hợp với C=C tần số 16351685 cm-1 chúng khơng cịn tồn vân hấp thụ tần số 990-960 cm-1 tín hiệu đặc trưng cho dao động biến dạng nhóm trans- vinyl tham gia liên hợp với nhóm C=O, đặc biệt xuất băng sóng hấp thụ có cường độ mạnh 3378-3341 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết N-H vịng benzođiazepin Đây dấu hiệu ban đầu xác nhận đóng vịng benzođiazepin Cl từ xeton ,- khơng no ban đầu 19 20 18 Khảo sát phổ 1H NMR nhận thấy xuất tín hiệu 21 17 16 Hc proton vòng benzođizepin Rõ rệt xuất tín NH Hb 10 11 hiệu đặc trưng cho chuyển dịch hóa học proton no Ha 12 vịng benzođiazepin hai proton Ha, Hb cộng hưởng (3.15N 15 13 OH 14 3.47 ppm), proton Hc (5.16-5.50 ppm), bên cạnh cịn xuất 8a 4a (B18) tín hiệu singlet doublet với cường độ 1H (khơng có tín O CH3 hiệu giao với cacbon phổ HSQC) đặc trưng cho proton nhóm O N-H (ở vùng 6.07-6.60 ppm) vòng benzođiazepin Sự quy kết proton khác dẫn xuất benzođiazepin dựa vào đặc điểm phổ riêng tín hiệu độ chuyển dịch hóa học, số tương tác spin-spin J, số trường hợp dựa vào phổ 2D NMR (HSQC, HMBC) Kết quy kết trình bày bảng 3.38, bảng 3.39 3.40 luận án Từ bảng ta nhận thấy tín hiệu cộng hưởng proton nhóm OH hợp phần o-hiđroxiphenyl (dãy B1-8) có độ chuyển dịch hóa học tương đối lớn (15.19-15.42 ppm), cịn proton nhóm OH hợp phần 5’-hiđroxi-4’-metylcumarin-6-yl (dãy B17-23) lại không thấy xuất phổ 1H NMR, điều giải thích sau: proton nhóm OH gần nguyên tử N (ở liên kết C=N) vòng điazepin nên tạo liên kết hiđro với nguyên tử nitơ này, tín hiệu cộng hưởng proton dịch chuyển phía trường yếu, chí tới mức phổ đồ (chỉ ghi đến 13 ppm) khơng ghi tín hiệu proton (dãy B17-23) Các tín hiệu cacbon phổ 13C NMR dẫn xuất benzođiazepin quy kết nhờ trợ giúp phổ 2D NMR hợp chất tiêu biểu (B8 B18) Trên phổ HMBC hợp chất B18 thấy tín hiệu tương tác nguyên tử proton nhóm CH3 (δH: 2.64 ppm) với nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học (δC: 156.0 ppm), (δC: 111.5 ppm), (δC: 110.5 ppm), dựa vào phổ HSQC thấy nguyên tử cacbon nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học δC: 111.5 ppm có tương tác với nguyên tử proton (δH: 6.05 ppm, s, 1H), chúng tơi quy kết tín hiệu cacbon C-3 nguyên tử proton tương ứng H-3 Trên phổ HMBC, thấy tín hiệu tương tác H-3 với nguyên tử cacbon bậc (δC: 110.5 ppm) (δC: 159.3 ppm) cho phép quy kết tín hiệu (δC: 110.5 ppm) nguyên tử C-4a, tín hiệu lại C-2 Kết quy kết phổ 13C NMR dẫn xuất benzođiazepin trình bày bảng 3.41 bảng 3.42 toàn văn luận án Phổ MS dẫn xuất benzođiazepin cho thấy pic ion phân tử [M+H]+, hay M+• có giá trị m/z tương đối phù hợp với phân tử lượng tính tốn hợp chất tn theo quy tắc nitơ (bảng 3.43 toàn văn luận án) Đặc biệt, phổ HR MS hợp chất B23 có pic ion giả phân tử [M+H]+ = 403.11163 (100%) tương ứng với [M+H]+ tính tốn: 403.11108 (Da), hợp chất B13 xuất pic ion giả phân tử [M+H]+ = 411.17086 (100%) tương ứng với [M+H]+ tính tốn: 411.17031 (Da) hợp chất B5 xuất pic ion giả phân tử [M+H]+ = 360.13481 (100%) tương ứng với [M+H]+ tính toán: 360.13426 (Da) Như phổ HR MS hợp chất benzođiazepin phù hợp với công thức dự kiến ban đầu Hình 3.6: Một phần HMBC B18 Như vậy, dựa vào liệu phổ IR, NMR MS đưa cho thấy cấu tạo dự kiến hợp chất benzođiazepin hợp lý với giả thiết ban đầu 3.4.4 Tổng hợp hợp chất benzothiazepin Các hợp chất chứa nhóm xeton α,β-khơng no chất có khả phản ứng đa dạng, chuyển hóa thành nhiều hợp chất hữu khác Tiếp theo ba hướng chuyển hóa 3.4.1, 3.4.2 3.4.3, thực phản ứng cộng hợp đóng vịng xeton α,β-khơng no với o-aminothiophenol để tạo thành hợp chất kiểu 1,5-benzothiazepin Phản ứng thực cách đun hồi lưu hỗn hợp đồng phân tử gam xeton α,β-không no với o-aminothiophenol dung môi etanol tuyệt đối, với có mặt axit axetic băng làm xúc tác Bằng phương pháp tổng hợp dẫn xuất 2-aryl-4-(2’-hiđroxiphenyl)-1,5-benzothiazepin (T1-7) dẫn xuất 2-aryl-4-(5’hiđroxi-4’-metylcumarin-6’-yl)-1,5-benzothiazepin (T8-14), sản phẩm chất rắn có màu từ trắng đến vàng nâu nhiệt độ nóng chảy khác xa với chất ban đầu Kết tổng hợp trình bày bảng 3.11 Bảng 3.11: Số liệu tổng hợp phổ IR, MS hợp chất 2-aryl-4(2’-hiđroxiphenyl)-1,5-benzothiazepin (dãy T1-T7) 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’-metylcumarin-6’-yl)-1,5-benzothiazepin (dãy T8-T14) Hợp chất Ar t0nc (0C) Rf * H (%) Phổ IR (, cm-1 ) C=O, CH thơm, no Phổ MS (m/z) [M±H]+ M 1605 1603 1601 1602 1601 1604 1600 1740; 1613 1738; 1615 1738; 1613 1713; 1611 1739; 1615 330 338 428 428 418 331 337 427 429 419 1733; 1600 460 459 1740; 1614 - - C=N T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 4-ClC6H4 C6H5 4-CH3C6H4 4-BrC6H4 3-O2NC6H4 4-CH3OC6H4 2-Thienyl 4-CH3C6H4 4-ClC6H4 3-ClC6H4 4-HOC6H4 2-Thienyl 4-CH3O3-OHC6H3 4-BrC6H4 276-277 265-266 272-274 214-215 283-284 267-268 285-286 264-265 268-269 254-255 292-293 289-290 0.82 0.76 0.72 0.80 0.74 0.78 0.85 0.79 0.75 0.69 0.71 0.82 78 84 85 70 83 80 82 51 67 51 56 65 301-302 0.78 78 294-295 0.79 45 3069; 2914; 2787 3055; 2929 3050; 2923; 2859 3050; 2901; 2859 3045; 2897; 2862 3010; 2910; 2839 3048; 2926; 2855 3060; 2917 3067; 2925 3097; 2921 3376 (OH); 2937 2921; 2850 3366 (OH); 2931; 2846 2932; 2862 * Hệ dung môi n-Hexan:axeton 5:2 theo thể tích Trên phổ IR 2-aryl-4-(2’-hiđroxiphenyl)-1,5-benzothiazepin (dãy T1T7) chúng tơi tổng hợp có băng sóng hấp thụ 1601-1605 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết C=C C=N vòng benzothiazepin Điểm khác biệt dễ nhận thấy phổ IR benzothiazepin với xeton ,- không no ban đầu băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết C=O xeton liên hợp với C=C tần số 1635-1685 cm-1 băng sóng tần số 990-960 cm-1 tín hiệu đặc trưng cho dao động biến dạng nhóm trans vinyl tham gia liên hợp với nhóm C=O Trên phổ IR các benzothiazepin dãy (T8-14) thấy xuất vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hố trị nhóm cacbonyl lacton vùng 1740-1713 cm-1, vân hấp thụ đặc trưng nhóm C-H thơm 3211-2996 cm-1, C-H no 2862 cm-1 Đặc biệt, phổ IR benzothiazepin không thấy vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm –OH phenol tạo liên kết hiđro với vân hấp thụ rộng tù, dấu hiệu cho thấy việc tạo liên kết hiđro nội phân tử nguyên tử H nhóm O-H với ngun tử N vịng benzothiazepin Trên phổ 1H NMR benzothiazepin nhận thấy tín hiệu cặp đơi doublet dạng hiệu ứng mái nhà đặc trưng cho chuyển dịch hóa học nhóm trans vinyl xeton ,- khơng no ban đầu, xuất tín hiệu đặc trưng cho chuyển dịch hóa học proton no vòng benzothiazepin, proton Ha cộng hưởng (2.81-2.97 ppm), Hb cộng hưởng (3.50-3.71 ppm), Hc (5.24-5.63 ppm) với số tương tác spin-spin J: 5-13 Hz Ngồi ra, tín hiệu cộng hưởng proton hợp phần cumarin hay aryl xuất có cường độ tương đối phù hợp với số lượng nguyên tử H tương đương có mặt phân tử dự kiến (xem bảng 3.46 bảng 3.47 toàn văn luận án) Cl 19 18 17 20 21 16 Hc S Hb Ha 8a 4a O O 12 N 15 H O 10 11 14 13 CH3 Hình 3.7: Phổ 1H NMR T9 Các tín hiệu phổ 13C NMR hợp chất benzothiazepin dãy quy kết nhờ trợ giúp phổ 2D NMR (HSQC, HMBC) hợp chất tiêu biểu (T5, T9) Trên phổ HMBC hợp chất T9 thấy tín hiệu tương tác nguyên tử cacbon nhóm CH3 với proton có độ chuyển dịch hóa học (δH: 6.20 ppm, s, 1H), quy kết tín hiệu proton H-3, sau dựa vào phổ HSQC, quy kết C-3 (δC: 112.7 ppm) Tương tự, phổ HMBC thấy tín hiệu tương tác proton nhóm CH3 (δH: 2.68 ppm) với nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học (δC: 155.1 ppm), C-3 (δC: 112.7 ppm), (δC: 109.9 ppm), đồng thời thấy nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học δC 109.9 ppm có tín hiệu tương tác với proton có độ chuyển dịch hóa học (δH: 6.83 ppm, d, J: Hz), quy kết tín hiệu cộng hưởng cacbon C-4a (có tín hiệu giao với H-3), cịn ngun tử proton có độ chuyển dịch hóa học (δH: 6.83 ppm, d, J: Hz) tín hiệu cộng hưởng H-8, nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học δC: 155.1 ppm cịn lại quy kết tín hiệu cộng hưởng nguyên tử cacbon C-4 Dựa vào phổ HSQC quy kết tín hiệu cộng hưởng C-8 δC: 106.6 ppm Trên phổ HMBC, ngồi tín hiệu tương tác H-8 với C-4a, cịn nhận thấy tín hiệu tương tác rõ nét H-8 với cacbon có δC: 112.6 ppm (tương tác qua liên kết; quy kết tín hiệu C-6) tín hiệu tương tác với nguyên tử cacbon bậc δC: 158.2 ppm (tương tác qua liên kết; quy kết tín hiệu C-8a) Dựa vào tín hiệu tương tác phổ HMBC C-8a với nguyên tử proton (δH: 8.09 ppm, d, J: Hz) chúng tơi quy kết tín hiệu proton H-7 Cl 19 18 17 20 21 16 S 10 11 8a OH 15 14 13 4a O O 12 N CH3 Hình 3.8: Phổ HMBC T9 Kết quy kết phổ 13C NMR nguyên tử cacbon 1,5benzothiazepin ghi bảng 3.48 bảng 3.49 (trong toàn văn luận án) Phổ HR MS hợp chất T12 cho pic ion giả phân tử [M+H]+ = 420.07280 (100%) tương ứng với [M+H]+ tính toán: 420.07226 (Da) Như vậy, dựa vào liệu phổ IR, NMR MS đưa cho thấy cấu tạo dự kiến hợp chất benzothiazepin hợp lý với giả thiết ban đầu 3.5 Thử nghiệm hoạt tính sinh học Bảng 3.12: Hoạt tính kháng vi sinh vật hợp chất tổng hợp STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hợp chất IV3 IV IV IV IV IV IV IV8 III1 III2 III3 III6 III9 III7 V1 V3 V4 V5 V6 V7 V9 V10 M2 S e (Gr +) 100 l 150 l 16 20 0 0 12 16 0 0 10 15 18 10 10 0 0 0 0 15 14 0 14 0 0 15 K p (Gr -) 100 l 150 l 18 20 14 15 19 10 16 20 15 20 17 20 14 16 18 22 17 20 15 20 16 19 16 19 10 20 16 20 15 20 12 18 12 15 12 16 C a (Nấm men) 100 l 150 l 25 29 20 25 20 24 22 24 26 28 21 26 18 25 22 27 28 32 30 33 28 30 10 15 30 40 20 25 20 22 15 22 17 22 19 25 23 26 20 25 22 26 23 26 20 22 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 M1 M4 M5 B2 B1 B7 B4 B5 B6 B8 B10 B15 B11 B9 B13 0 15 20 0 0 0 0 0 20 25 0 0 10 10 13 13 11 10 10 18 15 10 15 15 12 14 13 13 12 17 15 16 20 20 18 20 20 15 17 16 14 15 16 16 23 23 24 20 20 20 20 20 20 20 12 10 10 12 10 25 25 28 20 20 20 20 20 20 20 17 15 15 15 15 Nhìn vào bảng 3.12 nhận thấy hoạt tính kháng khuẩn chống nấm 38 hợp chất tổng hợp được, thấy chúng có hoạt tính tương đối tốt chủng Gr(-) nấm men 3.5.2 Thử nghiệm hoạt tính chống ung thư Bảng 3.13: Hoạt tính gây độc tế bào dịng KB (ung thư biểu mơ) STT Hợp chất 10 11 12 13 14 15 16 17 18 II2 II3 II6 II7 P5 P6 P11 P14 M2 M16 M20 B5 B7 B10 B13 T5 T10 T12 Nồng độ chất thử (g/ml) phần trăm ức chế (%) 128 32 0.5 44 32 18 12 90 63 57.5 18 45 39 28 12 48 35 24 12 46 32 28 10 38 17 12 0 19 12 10 0 41 24 18 10 93 88 64.5 39 12 60 54 39 37 11 95 28 20.5 12 56.5 42 39 33 12 100 99 40.5 34.5 33 19 12 0 38 28 13 80 77 64 30 22 80 77.5 32.5 12 89 87 58 34 30 IC50 (g/ml) >128 6.92 >128 >128 >128 >128 >128 >128 4.64 25.6 63.52 84.97 11.9 >128 >128 5.53 17.33 6.0 Bảng 3.14: Hoạt tính gây độc tế bào dòng HepG2 (ung thư gan) STT Hợp chất M2 M16 B7 T5 T12 Nồng độ chất thử (g/ml) phần trăm ức chế (%) 128 32 0.5 80.5 67.5 56.5 32 87 65 39 16 94.5 68 33 16.5 75 62 50 15 81.5 80 67.5 39.5 13 IC50 (g/ml) 6.4 18.15 19.65 4.25 Dựa vào bảng 3.13 bảng 3.14 nhận thấy hoạt tính chống ung thư số hợp chất tổng hợp tương đối tốt Trong số 18 chất đem thử xác định hợp chất có tác dụng ức chế tế bào ung thư, có hợp chất thể hoạt tính tương đối tốt với tế bào ung thư biểu mơ, thử hoạt tính hợp chất với dòng tế bào ung thư gan thấy chúng có hoạt tính tương đối tốt KẾT LUẬN Trong trình thực luận án này, thu số kết nghiên cứu sau: Đã tổng hợp dẫn xuất axetylcumarin: 3-axetyl-4-metylcumarin, 6axetyl-5-hiđroxi-4-metylcumarin 3-axetyl-4-metylbenzo[f]cumarin; dẫn xuất axetylcromon: 3-axetyl-2-metylcromon 3-axetyl-2-metylbenzo[f]cromon Cấu trúc hợp chất khẳng định phổ IR, 1H NMR MS Các hợp chất dùng làm chất đầu tổng hợp Đã tổng hợp 42 hợp chất xeton ,-không no xuất phát từ dẫn xuất axetylcumarin axetylcromon phản ứng Claisen Schmitd với anđehit thơm, có 32 hợp chất chưa thấy mô tả tài liệu tham khảo Cấu trúc hợp chất khẳng định phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, HSQC, HMBC MS Đã tổng hợp 12 hợp chất bất thường q trình tổng hợp xeton ,-khơng no xuất phát từ dẫn xuất axetylcumarin axetylcromon trên, có hợp chất kiểu flavanon, hợp chất kiểu bis(aryliđen) Cấu trúc hợp chất khẳng định phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, HSQC, HMBC, DEPT MS Đã tổng hợp 14 hợp chất pirazolin, gồm hợp chất kiểu 2-pirazolin đặc biệt tổng hợp hợp chất kiểu 3-pirazolin; 13 hợp chất 2-aminopirimiđin; 23 hợp chất benzođiazepin đặc biệt tổng hợp 14 hợp chất benzothiazepin xuất phát từ xeton ,-không no tổng hợp Cấu trúc hợp chất khẳng định phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, HSQC, HMBC MS Đã tiến hành đo phổ IR 108 hợp chất, phổ 1H NMR 104 hợp chất, phổ 13C NMR 46 hợp chất, phổ HSQC HMBC 16 hợp chất, phổ DEPT hợp chất phổ MS 64 hợp chất Đã quy kết tất tín hiệu thu phổ đo Đã tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn chống nấm 38 hợp chất tổng hợp được, thấy chúng có hoạt tính tương đối tốt chủng Gr(-) nấm men Đã tiến hành thử hoạt tính chống ung thư 18 hợp chất xác định hợp chất có tác dụng ức chế tế bào ung thư, có hợp chất thể hoạt tính tương đối tốt với tế bào ung thư biểu mô, thử hoạt tính hợp chất với dịng tế bào ung thư gan thấy chúng có hoạt tính tương đối tốt DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Nguyễn Minh Thảo, Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Văn Năm, Nguyễn Ngọc Thanh, Nguyễn Thị Bảo Yến, (2011), “Nghiên cứu, tổng hợp chuyển hóa số xeton ,- khơng no từ 3-axetyl-2-metylcromon”, Tạp chí hóa học, Tập 49 (2ABC), 656-664 Dương Ngọc Toàn, Lê Văn Thuận, Nguyễn Minh Thảo (2012), “Tổng hợp số xeton ,- không no từ 3-axetyl-2-metylbenzo[f]cromon”, Tạp chí Hóa học, Tập 50(2), 239-244 Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Minh Thảo (2012), “Tổng hợp số 2-aryl-4-(2’hyđroxiphenyl)-2,3-đihiđro-1H-1,5-benzođiazepin”, Tạp chí Hóa học, Tập 50(3), 357-361 Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Minh Thảo (2012), “Tổng hợp số dẫn xuất 5aryl-3-(2-hyđroxiphenyl)-1-(4-nitrophenyl)-2-pirazolin”, Tạp chí Hóa học, Tập 50(4), 444-448 Dương Ngọc Tồn, Ngơ Thị Vân, Chu Anh Vân, Nguyễn Thị Minh Thư, Nguyễn Minh Thảo (2012), “Tổng hợp số xeton ,- không no từ 3-axetyl-4metylbenzo[f]cumarin”, Tạp chí Hóa học, Tập 50(4A), 110-114 Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Minh Thảo (2012), “Tổng hợp số 2-aryl-4-(4’metylcumarin-3’-yl)-2,3-đihiđro-1H-1,5-benzođiazepin”, Tạp chí Hóa học, Tập 50(4A), 100-104 Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Minh Thảo (2012), “Tổng hợp số 2-amino-6aryl-4-(5-hiđroxi-4-metylcumarin-6-yl)pyrimiđin”, Tạp chí Hóa học, Tập 50(4A), 105-109 Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Minh Thảo, Nguyễn Hồng Huấn (2012), “Nghiên cứu tổng hợp hoạt tính sinh học số 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’-metylcumarin6’-yl)-2,3-đihiđro-1H-1,5-benzođiazepin”, Tạp chí Hóa học , Tập 50(5A), 131135 Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Hồng Huấn, Nguyễn Minh Thảo, Nguyễn Thị Minh Thư (2013), “Tổng hợp số 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’-metylcumarin-6’-yl)1,5-benzothiazepin”, Tạp chí Hóa học, Tập 51(4), 438-442 10 Dương Ngọc Tồn, Nguyễn Minh Thảo, Nguyễn Thị Minh Thư, Nguyễn Ngọc Thanh (2013), “Tổng hợp số dẫn xuất 5-aryl-3-(4-metylcumarin-3-yl)1-(4-nitrophenyl)-3-pirazolin”, Tạp chí Hóa học, Tập 51(1), 91-95 11 Nguyễn Thị Minh Thư, Nguyễn Minh Thảo, Dương Ngọc Toàn, Tạ Văn Đại (2013), “Tổng hợp số 2-aryl-4-(2’-hiđroxiphenyl)-1,5-benzothiazepin”, Tạp chí Hóa học, Tập 51(2ABC), 292-295