Nghiên cứu tổng hợp một số hợp chất từ 2 pyrrolidinone và 4 methoxybenzylamine

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG KHOA HÓA HỌC - - NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT TỪ 2-PYRROLIDINONE VÀ 4-METHOXYBENZYLAMINE ĐẶNG HUỲNH KHÁNH LINH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Giáo viên hướng dẫn: TS NGUYỄN TRẦN NGUYÊN ĐÀ NẴNG – 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC - - ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT TỪ 2-PYRROLIDINONE VÀ 4-METHOXYBENZYLAMINE LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC GVHD : TS NGUYỄN TRẦN NGUYÊN SVTH : ĐẶNG HUỲNH KHÁNH LINH 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 : Đặng Huỳnh Khánh Linh Lớp : 16CHDE Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp số hợp chất từ 2-pyrrolidinone 4methoxybenzylamine Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị - Nguyên liệu: 2-pyrrolidinone, 4-methoxylbenzylamine, 4Å molecular sieves, dimethylformanmide - Dụng cụ: ống thủy tinh có nút nhám, cột sắc ký, ống nghiệm, bình cầu, phễu chiết, phễu lọc, pipet, nhiệt kế, ống sinh hàn, giấy lọc, cốc thủy tinh - Thiết bị: cân phân tích, máy khuấy từ gia nhiệt, máy cô quay chân không, đèn tử ngoại bước sóng λ= 254nm λ = 366nm, máy đo phổ NMR, IR, MS Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp hai hợp chất enamine từ dẫn xuất 2-pyrrolidinone 4methoxybenzylamine - Khảo sát ảnh hưởng dung môi cho phản ứng - Xác định cấu trúc sản phẩm dựa vào phổ: MS, 1H-NMR, 13C-NMR, IR 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 2020 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ, tên) LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, với hướng dẫn TS Nguyễn Trần Nguyên Nội dung nghiên cứu số liệu luận văn hoàn toàn 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 website liệt kê danh mục tài liệu tham khảo khóa luận Đà Nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2020 Sinh viên thực khóa luận Đặng Huỳnh Khánh Linh 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 Em cám ơn sinh viên nhóm nghiên cứu giúp đỡ, hỗ trợ em hoàn thành luận văn Cuối cùng, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để em cải thiện tốt đề tài khóa luận Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2020 Sinh viên thực khóa luận Đặng Huỳnh Khánh Linh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng mục đích nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Bố cục luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN .3 1.1 PHẢN ỨNG NHIỀU THÀNH PHẦN (MCR) .3 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 NÓ 1.2.1 Sơ lược 2-pyrrolidinone .6 1.2.2 Một số dẫn xuất 2-pyrrolidinone 1.2.3 Một số hợp chất có nguồn gốc từ thiên nhiên chứa 2-pyrrolidinone .9 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 2.1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HÓA CHẤT 10 2.1.1 Dụng cụ 10 2.1.2 Thiết bị 10 2.1.3 Hóa chất 10 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .11 2.2.1 Phương pháp sắc ký lớp mỏng .11 2.2.2 Phương pháp sắc ký cột 15 2.2.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 16 2.2.4 Phương pháp phổ khối 19 2.2.5 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân .23 2.3 QUY TRÌNH PHẢN ỨNG 28 2.3.1 Tổng hợp enamine E từ 2-pyrrolidinone A 4- methoxybenzylamine dung môi dimethylformamide .28 2.3.2 Tổng hợp enamine F từ dẫn xuất 2-pyrrolidinone B 4-methoxybenzylamine dung môi dimethylformamide 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 TỔNG HỢP ENAMINE E 33 3.1.1 Phổ hồng ngoại enamine E .33 3.1.2 Phổ khối enamine E 35 3.1.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR enamine E 35 3.1.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR enamine E 37 3.2 TỔNG HỢP ENAMINE F 39 3.2.1 Phổ khối enamine F 40 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR enamine F 40 3.2.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR enamine F 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tên 13 13 C-NMR C-Nuclear Magnetic Resonance (phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon-13) CH2Cl2 Dichloromethane DMF Dimethylformamide CH3OH Methanol EtOAc Ethyl acetate EtOH Ethanol MetOH Methanol 1 H-NMR H-Nuclear Magnetic Resonance (phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) IR Infrared Spectroscopy (phổ hồng ngoại) MCR Phản ứng nhiều thành phần SKLM Sắc kí lớp mỏng δH Độ chuyển dịch hóa học phổ 1H-NMR δC Độ chuyển dịch hóa học phổ 13C-NMR 4Å MS 4Å molecular sieves  Dao động hóa trị  Dao động biến dạng λ Bước sóng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 3.1 Dữ liệu phổ IR hợp chất E 34 3.2 Dữ liệu phổ 1H-NMR hợp chất E 37 3.3 Dữ liệu phổ 1H-NMR hợp chất F 42 41 Hình 3.12 Phổ 1H-NMR hợp chất F phóng to Trên phổ 1H-NMR xuất đầy đủ peak đặc trưng cho proton công thức cấu tạo hợp chất E: + Peak ba nguyên tử H nhóm CH3 vị trí 16 có δH 1.81 ppm + Peak ba nguyên tử H nhóm CH3 vị trí 23 có δH 2.23 ppm + Peak ba nguyên tử H nhóm CH3 vị trí 15 có δH 3.79 ppm + Peak hai ngun tử H nhóm CH2 vị trí có δH 4.36 ppm + Peak nguyên tử H gắn vào vịng 2-pyrrolidinone vị trí có δH 5.67 ppm + Peak chân rộng nguyên tử H thuộc nhóm N-H vị trí có δH 11.68 ppm + Mười bốn nguyên tử H thuộc vòng benzene có δH từ 6.86 ppm đến 7.39 ppm 42 Bảng 3.3 Dữ liệu phổ 1H-NMR hợp chất F Số nguyên tử H Vị trí δH ppm Dạng peak C16 1.81 Singlet C23 2.23 Singlet C15 3.79 Singlet C8 4.36 Multiplet C5 5.67 Singlet N7 11.68 Singlet Các vòng benzene 6.86-7.39 Nhiều dạng peak 3.2.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR enamine F Hình 3.13 Phổ 13C-NMR hợp chất F 43 Hình 3.14 Phổ 13C-NMR hợp chất F phóng to Trong phổ 13C NMR hợp chất F xuất peak độ chuyển dịch hóa học δC 15.59 ppm; 21.24 ppm vị trí carbon (C) 16 23 Đồng thời, vị trí 15; xuất peak tương ứng với nguyên tử carbon (C) có độ chuyển dịch hóa học tương ứng δC 46.85 ppm; 55.49 ppm; 61.38 ppm.Xuất peak ứng với nguyên tử carbon (C) có độ chuyển dịch hóa học δC 114.60 ppm; 124.04 ppm; 127.98 ppm; 128.17 ppm; 128.88 ppm 129.57 ppm tương ứng với sáu cặp ngun tử carbon đối xứng ba vịng benzene Ngồi cịn xuất peak có độ chuyển dịch hóa học δC 107.46 ppm; 135.58 ppm; 136.89 ppm; 138.21 ppm; 159.48 ppm; 163.95 ppm 177.42 ppm Sản phẩm tinh khiết Hình 3.15 SKLM enamine F hệ dung môi DCM/MetOH=5/0.2 sau tinh chế sắc ký cột 44 - Sản phẩm tinh khiết tạo taoh thành dạng chất rắn màu vàng nhạt - CTPT : C27H26N2O3 - Khối lượng mol phân tử : 426.19 g/mol - Hiệu suất phản ứng : 65.82% Kết đạt sau tổng hợp sử dụng phương pháp phổ: - Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR thể tất nguyên tử H có hợp chất F - Thơng qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR, số vị trí nguyên tử carbon chứng minh C16, C23, C15, C8 C5 cặp nguyên tử carbon đối xứng thuộc ba vòng benzene Phổ khối hợp chất F cho thấy peak cường độ cao phù hợp với khối lượng mol phân tử hợp chất 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài:” Nghiên cứu tổng hợp số hợp chất từ 2pyrrolidinone 4-methoxybenzylamine.” Tôi đạt kết a Đã tổng hợp hai dẫn xuất: + Dẫn xuất E (Z)-4-(1-((4-methoxybenzyl)amino)ethylidene)-1-phenyl-5-(ptolyl)pyrrolidine-2,3-dione từ chất ban đầu 2-pyrrolidinone A, 4- methoxybenzylamine dung môi dimethylformanmide với hiệu suất 71.98% + Dẫn xuất F diphenylpyrrolidine-2,3-dione (Z)-4-(1-((4-methoxybenzyl)amino)ethylidene)-1,5từ chất ban đầu pyrrolidinone B, 4- methoxybenzylamin dung môi dimethylformanmide với hiệu suất 65.82% b Đã sử dụng phương pháp phân tích hiên đại phổ IR, MS, 1H-NMR 13C-NMR việc xác định cấu tạo dẫn xuất c Đã ứng dụng thành công phản ứng nhiều thành phần để tổng hợp dẫn xuất 2-pyrrolidinone 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 - Tiếp tục khảo sát số điều kiện cho phản ứng tổng hợp enamine E F để thu quy trình phù hợp - Sử dụng phản ứng nhiều thành phần xúc tác hữu để tổng hợp dẫn xuất tương tự E, F - Tổng hợp dẫn xuất khác 2-pyrrolidinone có cấu trúc tương tự hợp chất E, F có gắn thêm nhóm chức vị trí khác - Tiến hành thăm dị hoạt tính sinh học dẫn xuất 2-pyrrolidinone nhằm ứng dụng dược phẩm 46 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] In Synthesis of Heterocycles via Multicomponent Reactions II; Orru, R.V.A.; Ruijter [2] Akritopoulou-Zanze, I.; Djuric, S (2010), “In Synthesis of Heterocycles via Multicomponent Reactions II”; Orru, R.V.A.; Ruijter, E., Eds Springer: Berlin/Heidelberg, 95-127 [3] Raquel P Herrara Eugenia Marques-Lopez (2015), “Multicomponent Reactions: Concepts and Applications for Design and Synthesis”, Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 33, 879-888 [4] André Boltjes, Haixia Liu, Haiping Liu Alexander Dömling (2017), “Ugi Multicomponent Reaction”, Organic Synthesis, 94, 54 [5] Hamideh Ahankar, Ali Ramazani, Katarzyna Slepokura, Tadeusz Sang Woo Joo (2016), “Synthesis of pyrrolidinone derivatives from aniline, an aldehyde and diethyl acetylenedicarboxylate in an ethanolic citric acid solution under ultrasound irradiation”, Green Chemistry, 3582-3593 [6] Jeiping Zhu, Qian Wang Mei-xiang Wang (2014), “Multicomponent Reaction in Organic Synthesis”, Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 42-46, 60, 271277 [7] A Strecker (1850), “On the artificial formation of lactic acid and a new substance homologous to glycine”, Annalen der Chemie und Pharmacie, 75, 27-45 [9] K Gewald, E Schinke H Böttcher (1966), “2-amino-thiophene aus methylenaktiven nitrilen carbonylverbindungen und schwefel”, Chem Ber, 99, 94100 [27] Liu, J., et al., “Catalyst-free cascade reaction of heterocyclic ketene aminals with N-substituted maleimide to synthesise bicyclic pyrrolidinone derivatives”, RSC advances, 2014 4(52): p 27582-27590 [28] Harreus, A.L., 2‐Pyrrolidone Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000 47 Tiếng Việt [14] Bùi Xuân Vững (2018), Giáo trình phân tích cơng cụ, Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [15] Nguyễn Văn Đàn (1985), Phương pháp nghiên cứu hóa học thuốc, Nhà xuất Y học Hà Nội [16] Nguyễn Kim Phi Phụng (2007), Các phương pháp cô lập hợp chất tự nhiên, NXB ĐH QG, Tp Hồ Chí Minh [18] Nguyễn Trần Nguyên (2017), Giáo trình Các phương pháp phổ ứng dụng hóa học, Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [19] Nguyễn Thanh Hồng (2007), Các phương pháp phổ hóa học hữu cơ, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội [20] Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp phân tích vật lý ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội [21] Nguyễn Kim Phi Phụng (2004), Khối phổ, NXB ĐH QG Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh [25] Nguyễn Kim Phi Phụng (2007), Các phương pháp cô lập hợp chất tự nhiên, NXB ĐH QG, Tp Hồ Chí Minh [26] Thảo, N.M., Hóa học hợp chất dị vịng Nhà xuất Giáo dục Website [8] https://www.slideshare.net/AnkushKularkar/multi-component-reactions [10] https://duocdienvietnam.com/phuong-phap-sac-ky-lop-mong/ [12] https://prezi.com/_8e-ib3ioa6h/phuong-phap-sac-ky-lop-mong/ [13]https://repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/7786/1/01050000094.p df [17]http://dulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/cong-nghe-sinh hoc/file_goc_779730.pdf [11]https://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFc_k%C3%AD_l%E1%BB%9 Bp_m%E1%BB%8Fng [22] https://patents.google.com/patent/US3092638A/en 48 [23]https://www.intechopen.com/books/spectroscopic-analyses-developmentsand-applications/application-of-mass-spectroscopy-in-pharmaceutical-andbiomedical-analysis [24]https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/2pyrrolidone-derivative [27] https://case.vn/vi-VN/34/96/119/details.case -1- PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: DỮ LIỆU PHỔ CỦA HỢP CHẤT E Phụ lục 1.1: Phổ IR hợp chất E -2- Phụ lục 1.2: Phổ MS hợp chất E -3- Phụ lục 1.3: Phổ 1H-NMR hợp chất E -4- Phụ lục 1.4: Phổ 13C-NMR của hợp chất E -5- PHỤ LỤC 2: DỮ LIỆU PHỔ CỦA HỢP CHẤT F Phụ lục 2.1: Phổ MS hợp chất F -6- Phụ lục 2.2: Phổ 1H-NMR hợp chất F -7- Phụ lục 2.3: Phổ 13C-NMR của hợp chất F ... electron 22 2. 11 Ngun tắc phương pháp phổ NMR 23 2. 12 Momen từ hạt nhân 24 2. 13 Hấp thụ lượng xảy proton hạt nhân có số 26 2. 14 Hiệu ứng thuận từ số nhóm 27 2. 15 Phương trình phản ứng tổng hợp 2- pyrrolidinone. .. phần tổng hợp dẫn xuất 2- pyrrolidinone Chính lý đó, em chọn đề tài:” Nghiên cứu tổng hợp số hợp chất từ 2- pyrrolidinone 4- methoxybenzylamine. ” Đối tượng mục đích nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu. .. 1.1 .2 Một số phản ứng nhiều thành phần 1 .2 SƠ LƯỢC VỀ 2- PYRROLIDINONE VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ 1 .2. 1 Sơ lược 2- pyrrolidinone .6 1 .2. 2 Một số dẫn xuất 2- pyrrolidinone 1 .2. 3 Một số