Tổng hợp một số dẫn xuất amide của l proline

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT AMIDE CỦA L•• PROLINE Bình Dương-2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT AMIDE CỦA LPROLINE Sinh viên thực hiện: Đỗ Thị Thanh Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: D12HHHC Năm thứ: Tư /Số năm đào tạo: năm Ngành học: Cử nhân hóa học Người hướng dẫn: TS Lê Thanh Thanh UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Tổng hợp số dẫn xuất amide L-proline - Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện: STT Họ tên MSSV Đỗ Thị Thanh Lớp Khoa D12HHHC 1220950037 Khoa học Năm thứ/ Số năm đào tạo 4/4 tự nhiên Nguyễn Thu An D12HHHC 1220950003 Khoa học 4/4 tự nhiên - Người hướng dẫn: TS Lê Thanh Thanh Mục tiêu đề tài: Tổng hợp dẫn xuất amide L-proline làm xúc tác hữu Tính sáng tạo: Tổng hợp số dẫn xuất Kết nghiên cứu: Đã tổng hợp dẫn xuất Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Ứng dụng làm xúc tác phản ứng hữu cơ, giảm chi phí, thân thiện với người môi trường Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ họ tên tác giả, nhan đđề yếu tố xuất có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ Người hướng dẫn tên) (ký, họ tên) UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Họ tên: Đỗ Thị Thanh Sinh ngày: 08 tháng 09 năm 1993 Nơi sinh: Hưng Yên Lớp: D12HHHC Ảnh 4x6 Khóa: 2012-2016 Khoa: Khoa học tự nhiên Địa liên hệ: An Phú, Thuận An, Bình Dương Điện thoại: 01669456908 II QUÁEmail: hoacomay939@yahoo.com TRÌNH HỌC TẬP * Năm thứ 1: Ngành học: Cử nhân hóa học Kết Khoa: Khoa học tự nhiên xếp loại học tập: Khá * Năm thứ 2: Ngành học: Cử nhân hóa học Kết xếp loại học tập: Khá Khoa: Khoa học tự nhiên * Năm thứ 3: Ngành học: Cử nhân hóa học Kết xếp loại học tập: Khá Khoa: Khoa học tự nhiên * Năm thứ 4: Ngành học: Cử nhân hóa học Kết xếp loại học tập: Khá Khoa: Khoa học tự nhiên Ngày tháng năm Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ tên) Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài LỜI CẢM ƠN Xúc tác hữu lĩnh vực nhiều nhà khoa học nghiên cứu Với ưu điểm rẻ tiền, gây độc với người, gây nhiễm mơi trường so với xúc tác kim loại chuyển tiếp Được hướng dẫn nhiệt tình Tiến sĩ Lê Thanh Thanh, nghiên cứu, thực nghiệm đề tài “Tổng hợp dẫn xuất amide L-proline” Với cố gắng thân dẫn ân cần cô, hoàn thành nhiệm vụ giao Tuy nhiên, đề tài mẻ, tài liệu tham khảo chưa nhiều nên cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận đóng góp thầy bạn Một lần xin chân thành cảm ơn cô Lê Thanh Thanh, nhà trường quý thầy cô môn tạo điều kiện cho thực đề tài MỤC LỤC PHỤ LỤC 17 MỞ ĐẦU Sử dụng xúc tác hữu phi đối xứng ngày xem phương pháp thân thiện với môi trường việc tổng hợp hợp chất hữu yêu cầu độ tinh khiết cao đối phân lĩnh vực nghiên cứu phát triển nhanh cạnh tranh tổng hợp hữu Trong năm gần đây, L-proline kết dẫn xuất không ngừng khác nghiên Với cứuL-proline” muốn choxứng, làm giàu phản thêm ứng aldol nhiều phản cứu ứng hữuxúc tác hữu xuất amide cơmong phi đối chọn đềquả tàinghiên “Tổng hợp dẫn TỔNG QUAN 1.1 Proline 1.1.1 Giới thiệu L-Proline Tên IUPAC: (2S)-pyrolidine-2-carboxylic acid Viết tắt Pro P Đặc tính: Công thức phân tử: C5H9NO2 Khối lượng phân tử: 115.13 g/mol Điểm nóng chảy: 205°-228°C pKa: 1.99 (carboxyl), 10.96 (amino) 1.1.2 Proline tổng hợp phi đối xứng Proline sử dụng làm chất bảo vệ thẩm thấu, thành phần thức uống lượng Bên cạnh đó, L-Proline sử dụng nhiều dược phẩm, ứng dụng công nghệ sinh học Trong sản xuất bia, protein giàu proline kết hợp với polyphenol để tạo độ đục Ngoài ra, proline sử dụng làm chất xúc tác phi đối xứng hiệu quan trọng cho phản ứng hữu cơ, phản ứng aldol phi đối xứng ví dụ bật L-proline sử dụng lần chất xúc tác tổng hợp phi đối xứng vào năm 1974 phản ứng aldol Hajos Tác giả sử dụng L-proline (3% mol) tổng hợp ketone từ triketone Hiệu suất thu 99% độ chọn lọc 93% ee Pd/C tBZOH Cyclohexene ethaol, reflux N H NHAr F Ar = ef 1.2.3 Hoạt tính sinh học prolinamide - Sử dụng điều trị ung thư, sản xuất chế phẩm điều trị ung thư Ví dụ: dihydroimidazole thay thuốc nitroimidazoles sử dụng chúng điều trị khối u THỰC NGHIỆM 2.1 Tổng hợp 2- hydroxy-5-iodobenzohydrazide 2.1.1 Hóa chất ml methyl salicylate 117 ml methanol 6,5 g KI 60 ml Na2S2O3 10% HCl 2N C2H5OH g este (2) 6,6 ml hydrazine 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ Becher 250ml, máy khuấy từ, pipet, bình cầu 50ml, ống sinh hàn, máy lọc hút chân không, máy đo điểm chảy, máy quay cất chân khơng 2.1.3 Quy trình Sơ đồ tổng hợp: OH OH COOCH3 COOCH3 KI I Tổng hợp methyl 5-iodosalicylate (2): Cho 5ml methyl salicylate vào cốc 250ml, thêm tiếp 117ml methanol 6,5g KI khuấy kĩ cho KI tan hết Làm lạnh hỗn hợp phản ứng đến 0-5oC vừa khuấy vừa cho lượng nhỏ nước Javen vào đến khơng thấy có chuyển màu dung dịch Tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng thêm Trong suốt trình phản ứng giữ nhiệt độ 0-50C Loại bỏ NaClO dư Na2S2O3 10% Trung hòa hỗn hợp phản ứng HCl 2N đến môi trường axit, khuấy mạnh thu chất rắn Để qua đêm, chất rắn tách lọc kết tinh lại C2H5OH Sản phẩm tinh thể hình kim, màu trắng, nóng chảy 74-75oC Hiệu suất 80% Tổng hợp 2- hydroxy-5-iodobenzohydrazide (3): Cho 4g ester vào bình cầu 50ml, hịa tan lượng tối thiểu etanol tuyệt đối thu dung dịch đồng Thêm 2,2ml dung dịch hydrazine hydrate 50% đun hồi lưu giờ, thêm tiếp 2,2ml hydrazine hydrate 50%, đun tiếp giờ, lại thêm 2,2ml hydrazine hydrate 50% đun thêm Sau cất loại bớt dung môi, để nguội có kết tủa xuất Lọc lấy kết tủa kết tinh lại etanol Sản phẩm tinh thể màu trắng, nóng chảy 178°C Hiệu suất 79% 2.2 Tổng hợp N-Boc-L-prolinamide phenyl hydrazine : 2.2.1 Hoá chất 81,1 mg phenyl hydrazine (hoặc 0,14 ml anilin) ml dichloromethane 161,5 mg Boc-L proline 153,3 mg EDC.HCl 0,1 ml Et3N Hexane Ethylacetate 2.2.2 Thiết bị, dụng cụ Bình cầu 50ml, máy khuấy, hệ thống khí trơ (khí Nitơ), máy lọc hút chân khơng, sắc kí cột 2.2.3 Quy trình Sơ đồ tổng hợp: Et3N EDC DCM Cân 81,1 mg (0,75 mmol) phenyl hydrazine cho vào ml dichloromethane (CH2Cl2) 0,1 ml (0,75 mmol) triethylamine (Et3N) để hòa tan Khuấy phút, cho thêm 161,5 mg (0,75 mmol) Boc-L proline 153,3 mg (0,8 mmol EDC.HCl) vào hỗn hợp phản ứng khuấy qua đêm mơi trường khí trơ (N2) Hỗn hợp phản ứng sau kết thúc rửa với H2O, dung môi loại bỏ áp suất thấp Sản phẩm tinh chế sắc ký cột sử dụng hệ dung môi hexane ethylacetate Sản phẩm dạng bột màu kem, nóng chảy 198°C Hiệu suất 43% 2.3 Tổng hợp N-Boc-L-prolinamide anilin : 2.2.1 Hoá chất 0,14 ml anilin 10 ml dichloromethane 323 mg Boc-L proline 306,6 mg EDC.HCl 0,21 ml Et3N Hexane Ethylacetate 2.2.2 Thiết bị, dụng cụ Bình cầu 50ml, máy khuấy, hệ thống khí trơ (khí Nitơ), máy lọc hút chân khơng, sắc kí cột 2.2.3 Quy trình Sơ đồ tổng hợp: COOH + Et3N EDC DCM Boc (5) Cân 0,14 ml (1,5 mmol) anilin cho vào ml dichloromethane (CH2Cl2) 0,21 ml (1,5 mmol) triethylamine (Et3N) để hòa tan Khuấy phút, cho thêm 323 mg (1,5 mmol) Boc-L proline 306,6 mg (1,6 mmol EDC.HCl) vào hỗn hợp phản ứng khuấy qua đêm mơi trường khí trơ (N2) Hỗn hợp phản ứng sau kết thúc rửa với H2O, dung môi loại bỏ áp suất thấp Sản phẩm tinh chế sắc ký cột sử dụng hệ dung môi hexane ethylacetate Sản phẩm dạng bột màu xám nhạt Hiệu suất 34% KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp 2- hydroxy-5-iodobenzohydrazide (3) Methyl 5-iodosalicylate (2) tổng hợp từ methyl salicylate dựa phương pháp iod hố phenol mơ tả tài liệu Nhiệt độ nóng chảy sản phẩm tổng hợp phù hợp với số liệu methyl 5-iodosalicylate công bố trước Sản phẩm nhận sau hydrazine hố (2) khơng có nhiệt độ nóng chảy tăng mạnh mà phổ chất này, hấp thụ liên kết C=O cịn có chuyển dịch rõ rệt phía tần số thấp (1628 cm-1) Nguyên nhân chuyển dịch tần số hấp thụ liên hợp mạnh cặp electron nguyên tử nitơ với liên kết pi nhóm C=O, làm cho liên kết C=O trở nên phân cực mang nhiều đặc tính liên kết đơn Ngoài phổ IR (3) thấy xuất peak hấp thụ đặc trưng cho liên kết N-H 3406cm-1 3321cm-1, peak hấp thụ đặc trưng cho liên kết C=C thơm 1573cm-1 Peak hấp thụ liên kết C-I 527cm-1 thấy phổ Trong đó, liên kết O-H cho đám peak hấp thụ tù trải rộng từ 2700cm-1 đến 3200cm-1, che lấp peak hấp thụ liên kết C-H thơm Các số liệu nhiệt độ nóng chảy phổ IR sản phẩm tổng hợp hoàn toàn phù hợp với số liệu 2- hydroxy-5-iodobenzohydrazide công bố tài liệu 3.2 Tổng hợp dẫn xuất prolinamide Chúng tiến hành tổng hợp dẫn xuất prolinamide từ phản ứng 2hydroxy-5-iodobenzohydrazide (3) Boc-L-proline Chất (3) khơng chuyển hóa thành prolinamide Kết lý giải thao tác tiến hành phản ứng điều kiện khí trơ chúng tơi chưa tối ưu hóa Trong điều kiện, thực phản ứng tổng hợp dẫn xuất prolinamide phenylhydrazine anilin Trên phổ IR sản phẩm prolinamide (4) thấy xuất peak hấp thụ đặc trưng cho liên kết N-H 3279 cm-1 nhóm C=O nhóm amide 1666 cm-1, peak hấp thụ đặc trưng cho liên kết C=C thơm 1527 cm-1 Từ đó, chúng tơi xác định sản phẩm proline amide (4) Trên phổ IR prolinamide (5) thấy xuất peak hấp thụ đặctrưng 3317 cm-1 (liên kết N-H), 1674 cm-1 (nhóm C=O) 1604 cm-1 (C=C thơm) Từ đó, chúng tơi xác định sản phẩm prolinamide (5) Để khẳng định lại kết trên, tiến hành phân tích phổ 1H-NMR hợp chất (5), kết chúng tơi trình bày bảng Bảng 1: Số liệu phổ IH-NMR (dung môi DMSO) (ỏ, ppm J, Hz) prolinamide (5) c A N-H 9,9 (s, 1H) HAr HAr HAr 7,6 7,3 7,0 (d, 2H) (t, 2H) (t, 1H) J=8,0 J=8,0 J=8,0 N (5) CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 C H 1,3 4,2 3,4 2,2 1,9 1,4 (m, 1H) (m, 1H) (m, 1H) (m, 3H) (s, 3H) (s, H) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chúng tiến hành tổng hợp thành công 2- hydroxy-5-iodobenzohydrazide (3) từ methyl salicylate Tuy nhiên, giai đoạn tổng hợp prolinamide từ (3) chưa tối ưu hóa Từ proline, chúng tơi tổng hợp hai dẫn xuất prolinamide (4) (5) Cấu trúc chất tổng hợp được xác nhân qua phổ IR phổ 1H-NMR chúng Các prolinamide gỡ bỏ nhóm bảo vệ sử dụng làm xúc tác cho phản ứng tổng hợp hợp chất P-aminocarbonyl phi đối xứng thông qua phản ứng Mannich Đồng thời, prolinamide tiến hành thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm TÀI LIỆU THAM KHẢO A Berkessel, H Groger Livre asymmetric organocatalysis from biomimetic concepts to applications in asymmetric synthesis, WILEY-VCH Verrlag GmbH & Co KgaA, Weinheim, 2005, 97-106 Bellis, E.; Vasilatou, K.; Kokotos, G Synthesis 2005, 2407-2413 Berkessel, A.; Koch, B.; Lex, J Adv Synth Catal 2004, 346, 1141-1146 Bogevig, A.; Kumaragurubaran, N.; Jorgensen, K A Chem.Commun 2002, 620 Cobb, A J A.; Shaw, D M.; Longbottom, D A.; Gold, J.B.; Ley, S V Org Biomol Chem 2005, 3, 84-96 (a) Dalko, P I.; Moisan, L Angew Chem., Int Ed 2004, 43, 5138-5175; (b) Pellissier, H Tetrahedron 2007, 63, 9267-9331; (c) Dalko, P I Enantioselective Organocatalysis, Reactionsand Experimental Procedures; Wiley-VCH: Weinheim, 2007; (d) Barbas, C F., III Angew Chem., Int Ed 2008, 47, 42-47; (e) Mlynarski, J.; Paradowska, J Chem Soc Rev 2008, 37, 1502-1511; (f) Palomo, C.; Oiarbide, M.; López, R Chem Soc Rev 2009, 38, 632-653; (g) Zhang, Z.; Schreiner, P R Chem Soc Rev 2009, 38, 1187-1198; (h) Schmid, M B.; Zeitler, K.; Gschwind, R M Angew Chem., Int Ed 2010, 49, 4997-5003 Hae Yoon Rhyoo, Young-Ae Yoon, Hee-Jung Park and Young Keun Chung, Tetrahedron Lett 2001, 42, 5045 - 5046 Hajos, A G.; Parrish, D R., J Org Chem 1974, 39, 1615 List, B.; Lerner, R A.; Barbas, C F J Am Chem Soc 2000, 122, 2395 10 http:// www.chem.wwu.edu/kriz/Idoination%20of%20 Phenols.pdf 11 List, B.; Pojarliev, P.; Martin, H J Org Lett 2001, 3, 2423 12 List, B.; Pojarliev, P.; Biller, W T.; Martin, H J J Am Chem Soc 2002, 124, 827833 13 Nguyễn Quang Tùng, Nguyễn Tiến Công, Châu Thị Thanh Thảo, Nguyễn Thị Chi, Nguyễn Thuỵ Minh Nguyên Tổng hợp cấu trúc số N-aryliden-2-hydroxy-5iodobenzohydrazide, Tạp chí Hố học, 2011, tập 49 (3), trang 361-364 14 Nguyen Tien Cong, Nguyen Quang Tung, Nguyen Thi Chi, Nguyen Thuy Minh Nguyen Synthesis of some derivatives of salicylic acid containing 1,3,4oxadiazoline heterocycle, Tạp chí Hố học, 2012, tập 50 (4A), trang 12-15 15 Pidathala, C.; Hoang, L.; Vignola, N.; List, B Angew Chem., Int Ed 2003, 42, 2785 16 S Mukherjee, J W Yang, S Hoffmann, B List, Chem Rev 2007, 107, 54715569 17 (a) Tang, Z.; Yang, Z.-H.; Chen, X.-H.; Cun, L.-F.; Mi, A.-Q.; Jiang, Y.-Z.; Gong, L.Z J Am Chem Soc 2005, 127, 9285-9289; (b) Tang, Z.; Jiang, F.; Yu, L.-T.; Cui, X.; Gong, L.-Z.; Mi, A.-Q.; Jiang, Y.-Z.; Wu, Y.-D J Am Chem Soc 2003, 125, 52625263 18 Wang, X.-J.; Zhao,Y.; Liu, J.-T Org Lett 2007, 9, 1343-1345 19 Watanabe, S.; Cordova, A.; Tanaka, F.; Barbas, C F Org Lett 2002, 4, 4519 20 Wu,Y.-Y.; Zhang,Y.-Z.; Yu, M.-L.; Zhao, G.; Wang, S.-W Org Lett 2006, 8, 44174420 21 Yongchao Wang, Jun Lin, Kun Wei, 2014, 1599-1604 PHỤ LỤC 9xy-5-iodobenzohydrazide (3) Phụ lục 2: Phô IR củaprolinamide (4) Phụ lục 3: Phổ IR củaprolỉnamỉde (5) ĨS ’ -I / \ \ / = -0 0' - o in Ợi rd MD 1—I CTi eg o ƠÌ MO ^p MO in eg ƠÌ co co co co 00 F-F-rFF'r'FF^^^^^^cncnmmmcnconncMCMCMcMCMHHHrHHHH Phụ lục 4: Phổ H-^MR củaprolinamide (5) ... chọn l? ??c l? ??p thể 76% ee O OH L- proline 30 mol% DMSO 56 68%(76% ee) NO2 Phản ứng aldol hóa xúc tác L- proline sử dụng để chuyển hóa hợp chất carbonyl thành hợp chất ancol aldehyde L- proline, 20 mol%... Me L- proline, DMF OH 99%, 93% ee L- proline sử dụng l? ?m xúc tác phản ứng chuyển hóa Heptandial thành hợp chất với độ chon l? ??c l? ??p thể 99% ee List cộng sử dụng xúc tác L- proline (30% mol) tổng hợp. .. Prolinamide dẫn xuất proline, hợp chất hữu chứa nhóm -CONH- H 1.2.2 NHAr Xúc tác prolinamide tổng hợp hữu Trong năm gần đây, xúc tác hữu proline dẫn xuất có phát triển ấn tượng Các dẫn xuất amide proline