Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của 2 pyrrolidinone từ aniline, aldehyde thơm và ethyl 2,4 dixovalerate

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA DƯƠNG NGUYỄN TRÂM ANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-PYRROLIDINONE TỪ ANILINE, ALDEHYDE THƠM VÀ ETHYL-2,4-DIOXOVALERATE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Đà Nẵng – 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA Đề tài: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-PYRROLIDINONE TỪ ANILINE, ALDEHYDE THƠM VÀ ETHYL-2,4-DIOXOVALERATE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC GVHD : TS NGUYỄN TRẦN NGUYÊN SVTH : DƯƠNG NGUYỄN TRÂM ANH LỚP : 16CHDE Đà Nẵng - 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Dương Nguyễn Trâm Anh Lớp : 16CHDE Tên đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp số dẫn xuất 2-pyrrolidinone từ aniline, aldehyde thơm ethyl-2,4-dixovalerate” Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị - Nguyên liệu: aniline, benzaldehyde, ethyl-2,4-dioxovalerate, p-tolualdehyde, methylamine, acid citric, acid acetic, toluene, aceton, ethanol, dichloromethane, n-hexane, ethylacetate - Dụng cụ: ống thủy tinh có nút nhám, bình cầu, phễu chiết, phễu lọc, ống nghiệm, pipette, nhiệt kế, ống sinh hàn, giấy lọc, bình tam giác, cốc thủy tinh - Thiết bị: Tủ hút, máy khuấy từ gia nhiệt, máy cô quay chân không, máy ghi phổ hồng ngoại (FTIR), máy ghi phổ khối (MS), máy ghi phổ cộng hưởng từ hạt nhân, máy đo nhiệt độ nóng chảy, cân phân tích, đèn tử ngoại bước sóng λ = 254 nm – 366 nm Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp hai dẫn xuất 2-pyrrolidinone Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Trần Nguyên Ngày giao đề tài : 02/06/2019 Ngày hoàn thành : 02/05/2020 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ, tên) (Ký ghi rõ họ, tên) TS Trần Đức Mạnh TS Nguyễn Trần Nguyên Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày … tháng … năm … Kết điểm đánh giá: Ngày … tháng … năm … CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ, tên) LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Trần Nguyên tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể thầy cô giáo trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng nói chung thầy khoa Hóa nói riêng cung cấp kiến thức tảng, tạo điều kiện tốt để em hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Đại học Sư phạm khoa Hóa hỗ trợ tạo điều kiện tốt suốt thời gian em nghiên cứu trường Cuối cùng, em cám ơn sinh viên nhóm nghiên cứu giúp đỡ, hỗ trợ em hoàn thành luận văn Đà Nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2020 Sinh viên thực khóa luận Dương Nguyễn Trâm Anh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, với hướng dẫn TS Nguyễn Trần Nguyên Nội dung nghiên cứu số liệu luận văn hoàn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Những nội dung khóa luận có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web liệt kê danh mục tài liệu tham khảo khóa luận Đà Nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2020 Sinh viên thực khóa luận Dương Nguyễn Trâm Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng mục đích nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Bố cục luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 PHẢN ỨNG NHIỀU THÀNH PHẦN 1.1.1 Sơ lược phản ứng nhiều thành phần 1.1.2 Một số phản ứng nhiều thành phần 1.2 SƠ LƯỢC VỀ 2-PYRROLIDINONE VÀ DẪN XUẤT CỦA CHÚNG 1.2.1 Sơ lược 2-pyrrolidinone 1.2.2 Một số dẫn xuất 2-pyrrolidinone CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 12 2.1.1 Dụng cụ 12 2.1.2 Thiết bị 12 2.1.3 Hóa chất 12 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.2.1 Phương pháp sắc ký lớp mỏng 13 2.2.2 Phương Pháp phổ hồng ngoại (IR) 17 2.2.3 Phương pháp phổ khối lượng (MS) 20 2.2.4 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 23 2.3 QUY TRÌNH TỔNG HỢP 30 2.3.1 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất 2-pyrrolidinone A từ aniline, benzaldehyde ethyl-2,4-dixovalerate 30 2.3.2 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất 2-pyrrolidinone B từ p-tolualdehyde, aniline ethyl-2,4-dixovalerate 31 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 PHẢN ỨNG TỔNG HỢP DẪN XUẤT 2-PYRROLIDINONE A TỪ ANILINE, BENZALDEHYDE VÀ ETHYL-2,4-DIXOVALERATE 33 3.1.1 Phổ hồng ngoại (IR) 34 3.1.2 Phổ khối (MS) 35 3.1.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR 35 3.1.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR 37 3.2 PHẢN ỨNG TỔNG HỢP DẪN XUẤT 2-PYRROLIDINONE B TỪ ANILINE, P-TOLUALDEHYDE VÀ ETHYL-2,4-DIXOVALERATE 39 3.2.1 Phổ khối (MS) 40 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR 40 3.2.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 Kết luận 45 Kiến nghị 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU  Dao động hóa trị  Dao động biến dạng CÁC CHỮ VIẾT TẮT CTPT Công thức phân tử DCM Dichloromethane DMF Dimethylformamide MCR Phản ứng nhiều thành phần IR Phổ hồng ngoại MS Phổ khối lượng NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân SKLM Sắc ký lớp mỏng EtOAc Ethyl acetate EtOH Ethanol MetOH Methanol DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1 Độ chuyển dịch hóa học phổ 1H-NMR [27] 29 2.2 Độ chuyển dịch hóa học phổ 13C-NMR [27] 29 3.1 Dữ liệu phổ IR hợp chất 2-pyrrolidinone A 34 3.2 Độ chuyển dịch peak ứng với nguyên tử H 2pyrrolidinone A phổ 1H-NMR 38 3.3 Độ chuyển dịch peak ứng với nguyên tử C 2pyrrolidinone A phổ 13C-NMR 40 3.4 Độ chuyển dịch peak ứng với nguyên tử H 2pyrrolidinone B phổ 1H-NMR 45 44 Trong phổ 13C NMR hợp chất 2-pyrrolidinone B, xuất peak độ chuyển dịch 20.60 ppm 60.20 ppm tương ứng với nguyên tử carbon vị trí số 14 Nguyên tử carbon nhóm carbonyl vị trí số tương ứng với peak độ chuyển dịch 164.54 ppm Nguyên tử carbon nhóm carbonyl vị trí số tương ứng với peak độ chuyển dịch 191.83 ppm Ở độ chuyển dịch hóa học 128.72 ppm, 128.65 ppm, 127.50 ppm 122.45 ppm xuất peak có cường độ cao tương ứng với cặp nguyên tử carbon đối xứng vịng benzene vị trí số 13, số 10 12, số 17 19, số 16 20 Ngồi phổ cịn xuất peak dộ chuyển dịch hóa học khác Sản phẩm tinh khiết: - Là chất rắn màu trắng đục - CTPT: C19H19NO3 - Phân tử khối: 309.14 - Tan tốt dung môi Dichlomethane - Hiệu suất phản ứng: 76.7% Hình 3.16 Trạng thái tự nhiên hợp chất 2-pyrrolidinone B Kết đạt sau tổng hợp sử dụng phương pháp phổ: - Phổ MS: Phân tử khối phổ với phân tử khối hợp chất A - Phổ IR: Xác định hợp chất A có: liên kết O-H, C=C C=O, nhóm CH3, vịng benzene - Phổ 1H-NMR: + Xác định H vị trí số 14, 7, vị trí H nhóm OH + Số lượng nguyên tử H độ chuyển dịch từ 6.97 đến 7.58 ppm tương ứng với 10 nguyên tử H vòng benzene - Phổ 13C-NMR: + Xác định C vị trí 2, 6, 7, 14 cặp nguyên tử carbon đối xứng thuộc hai vòng benzene + Số nguyên tử C lại với số peak phổ 13C NMR 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong trình thực đề tài “Nghiên cứu tổng hợp số dẫn xuất 2-pyrrolidinone từ aniline, aldehyde thơm ethyl-2,4-dixovalerate”, đưa số kết luận sau: a Tổng hợp hai dẫn xuất 2-pyrolidinone - Dẫn xuất 2-pyrrolidinone A từ aniline, benzaldehyde ethyl-2,4dixovalerate dung môi acid acetic với hiệu suất 80,04% - Dẫn xuất 2-pyrrolidinone B từ aniline, p-tolualdehyde, ethyl-2,4dixovalerate sử dụng ethanol làm dung môi acid citric chất xúc tác với hiệu suất 76,7% b Đã sử dụng phương pháp phổ đại IR, MS, 13 C-NMR, H-NMR để phân tích cấu trúc dẫn xuất 2-pyrolidinone c Đã ứng dụng thành công phản ứng nhiều thành phần để tổng hợp dẫn xuất 2-pyrolidinone Kiến nghị Do thời gian phạm vi đề tài nghiên cứu có hạn, thơng qua kết đề tài, mong muốn đề tài phát triển rộng số vấn đề sau: - Tiếp tục nghiên cứu phản ứng nhiều thành phần ứng dụng tổng hợp hóa hữu - Tạo nhiều dẫn xuất 2-pyrolidinone cách thay đổi dung mơi, aldehyde thơm Qua đó, khảo sát nhiều điều kiện tối ưu nhằm tổng hợp sản phẩm với hiệu suất cao - Nghiên cứu thêm nhiều ứng dụng dẫn xuất 2-pyrolidinone tổng hợp hữu ngành hóa học khác - Tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học hai dẫn xuất 2-pyrolidinone tổng hợp 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [2] H Ahankar, A Ramazani, K Ślepokura, T Lis, and S W Joo, “Synthesis of pyrrolidinone derivatives from aniline, an aldehyde and diethyl acetylenedicarboxylate in an ethanolic citric acid solution under ultrasound irradiation,” Green Chem., vol 18, no 12, pp 3582–3593, 2016 [3] A A Abu‐Hashem, “Synthesis, reactions and biological activity of quinoxaline derivatives,” ChemInform, vol 46, no 32, p no-no, 2015 [5] R V A Orru and E Ruijter, Synthesis of heterocycles via multicomponent reactions II, vol Springer Science & Business Media, 2010 -reaction.shtm.” [9] Ş Gülten, U Gezer, and E A Gündoğan, “Fast and Efficient One-Pot Three-Component Synthesis of Some 1, 2, 3, 4-Tetrahydro-6-methyl-N-phenyl-5pyrimidinecarboxamide Derivatives via Biginelli Condensation Reaction,” Lett Org Chem., vol 17, no 5, pp 366–371, 2020 [10] N Sahota et al., “A microdroplet-accelerated Biginelli reaction: mechanisms and separation of isomers using IMS-MS,” Chem Sci., vol 10, no 18, pp 4822– 4827, 2019 [11] “Alexander Domling Dr., Ivar Ugi Prof Dr (2000), Multicomponent Reactions with Isocyanides, Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 39, 3168-3210.” [12] “J.A.Joule and K Mills (2000), Heterocylic Chemistry, Blackwell Science Publishing, Oxford, UK, 4th edn, 9, 16-20.” [13] S C Ramírez-López, M V Unnamatla, and R Gámez-Monto, “SolventFree Synthesis of Imidazo [1, 2-a] pyridin-tetrazolo [1, 5-a] Quinolines via an IMCR One-Pot Process,” in Multidisciplinary Digital Publishing Institute Proceedings, 2018, vol 9, no 1, p 41 [15] H P Liao and W B Tuemmler, “Synthesis of 2-pyrrolidone.” Google Patents, Jun 04, 1963 47 [17] J Guillon et al., “Synthesis and biological evaluation of novel substituted pyrrolo [1, 2-a] quinoxaline derivatives as inhibitors of the human protein kinase CK2,” Eur J Med Chem., vol 65, pp 205–222, 2013 [20] Y Asami, H Kakeya, R Onose, A Yoshida, H Matsuzaki, and H Osada, “Azaspirene: a novel angiogenesis inhibitor containing a 1-oxa-7-azaspiro [4.4] non-2-ene-4, 6-dione skeleton produced by the fungus Neosartorya sp.,” Org Lett., vol 4, no 17, pp 2845–2848, 2002 [28] C Tuniz, W Kutschera, D Fink, G F Herzog, and J R Bird, Accelerator mass spectrometry: ultrasensitive analysis for global science CRC press, 1998 [29] F W McLafferty, F Tureček, and F Turecek, Interpretation of mass spectra University science books, 1993 Tiếng Việt [1] M T Nguyễn, “Hoá học hợp chất dị vòng (Dùng cho sinh viên, học viên cao học nghiên cứu sinh ngành Hóa học),” 2004 [21] “Bùi Xn Vững (2017), Giáo trình Phân tích cơng cụ, Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng.” [25] “Nguyễn Kim Phi Phụng (2004), Khối phổ, NXB ĐH QG Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh.” [26] “Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp phân tích vật lý ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội.” [27] “Nguyễn Trần Nguyên (2017), Giáo trình Các phương pháp phổ ứng dụng hóa học, Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng.” Website [4] “https://www.drugbank.ca/drugs/DB01273.” [6] “https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/mannich [7]https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Mo dules_(Organic_Chemistry)/Reactions/Organic_Reactions/Mannich_Reaction.” [8] “https://en.wikipedia.org/wiki/Biginelli_reaction.” [14] “https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/2-Pyrrolidinone.” 48 [16] “https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/piracetam.” [18] “https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Ethosuximide.” [19] “https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/doxapram.” [22] “https://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFc_k%C3%AD_l%E1%BB%9 Bp_m%E1%BB%8Fng.” [23] “http://biomedia.vn/review/kinh-nghiem-lua-chon-sac-ky-cot-phan-1.ht.” [24] “http://biomedia.vn/review/kinh-nghiem-lua-chon-sac-ky-cot-nhoi-cot-phan2.html.” [30] “https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Echinomycin.” PHỤ LỤC Hình PL Phổ IR hợp chất 2-pyrrolidinone A Hình PL Phổ MS hợp chất 2-pyrrolidinone A Hình PL Phổ 1H-NMR hợp chất 2-pyrrolidinone A Hình PL Phổ 1H-NMR hợp chất 2-pyrrolidinone A phóng to Hình PL Phổ 13C-NMR hợp chất 2-pyrrolidinone A Hình PL Phổ MS hợp chất 2-pyrrolidinone B Hình PL Phổ 1H-NMR hợp chất 2-pyrrolidinone B Hình PL Phổ 1H-NMR hợp chất 2-pyrrolidinone B phóng to từ bước sóng 0,0 ppm-6,5 ppm Hình PL Phổ 1H-NMR hợp chất 2-pyrrolidinone B phóng to từ bước sóng 6,5 ppm-7,65 ppm Hình PL 10 Phổ 13C-NMR hợp chất 2-pyrrolidinone B ... ứng tổng hợp dẫn xuất 2- pyrrolidinone A từ aniline, benzaldehyde ethyl -2, 4 -dixovalerate 30 2. 3 .2 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất 2- pyrrolidinone B từ p-tolualdehyde, aniline ethyl -2, 4 -dixovalerate. .. ethyl2 ,4 -dixovalerate? ?? Đối tượng mục đích nghiên cứu 2. 1 Đối tượng nghiên cứu - Dẫn xuất 2- pyrrolidinone 2. 2 Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp hai dẫn xuất 2- pyrrolidinone từ aniline, aldehyde thơm ethyl -2, 4 -dixovalerate. .. nhân có số lượng tử spin +1 /2 24 26 2. 5 2. 6 2. 7 17 18 18 21 2. 13 Hiệu ứng từ cỉa số nhóm 27 2. 14 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 2- pyrrolidinone A từ aniline, benzaldehyde ethyl -2, 4-dioxovalerate 30 2. 15