Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được dựa trên kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng phân tử (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H - NMR).
- Phổ hồng ngoại (IR): phổ hồng ngoại được ghi trên máy Perkin Elmer với kĩ thuật viên nén KBr trong vùng 4000-400 cm-1. Các mẫu rắn được phân tán trong KBr đã sấy khô với tỷ lệ 1:200 rồi ép dưới dạng film mỏng dưới áp lực cao có hút chân không để loại bỏ hơi ẩm .
- Phổ khối lượng (MS): phổ khối lượng các chất được ghi bằng máy đo phổ khối lượng LC-MSD-Trap-SL và máy đo phổ khối lượng phân giải cao
FT-ICR-MS-Varian 910MS tại Viện hoá học-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam chế độ đo ESI.
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR): được ghi trên máy Bruker AV-500 tại Viện hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với tần số 500 MHz, chất chuẩn nội tetramethylsilan.
Chương 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1.Tổng hợp hóa học.
Chúng tôi dự định tổng hợp mafenid acetat qua hợp chất trung gian N- (p-nitrobenzyl)acetamid (22) theo sơ đồ quy trình như sau:
3.1.1. Tổng hợp N-benzylacetamid.
Sơ đồ phản ứng :
Sơ đồ 3.1: Tổng hợp N-benzylacetamid từ alcol benzylic
Tiến hành :
Cho 8,4ml (0,16mol) acetonitril vào bình cầu 2 cổ dung tích 100ml, lắp sinh hàn và khuấy từ, làm lạnh bên ngoài bằng nước đá. Dùng bình nhỏ giọt thông khí nhỏ chậm 4,2ml (0,08mol) acid sulfuric đặc vào bình phản ứng. Sau khi nhỏ xong, nâng nhiệt độ khối phản ứng lên khoảng 50oC (cần kiểm soát nhiệt độ để tránh bị quá nhiệt cục bộ), dùng một bình nhỏ giọt thông khí khác nhỏ giọt thật chậm 4,2ml (0,04mol) alcol benzylic (21). Đảm bảo khối phản ứng luôn sôi trong suốt quá trình cho alcol benzylic. Sau khi nhỏ xong alcol benzylic thì khuấy tiếp ở nhiệt độ phòng trong 2h. Theo dõi tiến triển phản ứng bằng TLC với pha động ethylacetat : n-hexan = 7:3, hiện màu bằng đèn tử ngoại bước sóng 254nm.
Xử lý hỗn hợp phản ứng:
Khối phản ứng được đổ vào nước đá, sau đó trung hòa bằng dung dịch Na2CO3 đến pH 8-9. Để lắng rồi gạn lấy pha dầu nằm trên, chiết bằng ethylacetat và rửa bằng dung dịch NaCl 10%, rửa lại bằng nước cất rồi làm khan bằng muối natri sulfat khan. Cuối cùng, đem đi lọc - dịch lọc mang cất quay thu hồi dung môi và thu lấy sản phẩm.
Kết quả :
- Thu được tinh thể không màu hình kim, mùi thơm đặc trưng. Khối lượng sản phẩm thu được: 4,26g, đạt hiệu suất 71,07%.
- Nhiệt độ nóng chảy: 54-57oC (theo tài liệu 60-61oC [20]). - Rf = 0,5 (hệ dung môi chạy là ethylacetat : n-hexan = 7:3).
3.1.2. Tổng hợp N-(p-nitrobenzyl)acetamid từ N-benzylacetamid.
Sơ đồ phản ứng:
Sơ đồ 3.2: Tổng hợp N-(p-nitrobenzyl)acetamid từ N-benzylacetamid
Cách tiến hành:
Lấy khoảng 10,0ml acid sulfuric đặc cho vào bình cầu hai cổ 100ml, sục khí nitơ. Sau đó cho từ từ 5,0g (0,03mol) N-benzylacetamid (18) vào, khuấy đều. Duy trì nhiệt độ 0-5oC, nhỏ từ từ 7,2ml hỗn hợp acid nitric 63- 65% (0,05mol) và acid sulfuric đặc (tỷ lệ VHNO3: VH2SO4= 1:1) vào hỗn hợp trên. Tiếp tục khuấy thêm 2-3h, kiểm tra phản ứng bằng TLC.
Xử lý hỗn hợp phản ứng:
Hỗn hợp phản ứng được trung hòa bằng dung dịch natri carbonat bão hòa đến pH 7-8, tạo tủa bông màu vàng cam. Lọc hút chân không thu lấy tủa, hòa tan tủa bằng lượng cồn 96% tối thiểu, có thể đun nóng nhẹ để tăng tốc độ hòa tan. Kết tinh lạnh dung dịch trên, sau đó lọc hút chân không thu lấy tủa, tiếp tục quá trình kết tinh như trên đến khi chấm sắc kí chỉ lên một vết duy nhất trên sắc kí đồ (kết tinh lại khoảng một đến hai lần nữa thì thu được sản phẩm sạch), thu được tinh thể màu vàng sáng.
Kết quả:
- Thu được tinh thể màu vàng sáng ánh kim với khối lượng 2,1g, đạt hiệu suất 32,26%.
- Sắc kí lớp mỏng thấy 1 vết có Rf = 0,67 (hệ dung môi chạy là ethylacetat : n-hexan = 7:3) 3.1.3. Tổng hợp N-(p-aminobenzyl)acetamid từ N-(p-nitrobenzyl)acetamid. Sơ đồ phản ứng: Sơ đồ 3.3: Tổng hợp N-(p-aminobenzyl)acetamid từ N-(p- nitrobenzyl)acetamid Cách tiến hành:
Chuẩn bị một bình cầu 2 cổ 100ml khô, cho 10ml methanol vào bình cầu, sau đó thêm 0,5g Pd/C 5% vào bình cầu. Hòa tan 10,0g (0,05mol) N-(p-
nitrobenzyl)acetamid (22) trong 30ml methanol rồi cho vào bình phản ứng, đuổi hết không khí trong bình bằng khí nitơ. Nạp khí hydro vào bình phản ứng, khuấy từ nhẹ, duy trì nhiệt độ 30-35oC. Thời gian phản ứng khoảng 10- 12h. Theo dõi phản ứng bằng TLC.
Xử lý hỗn hợp phản ứng:
Hỗn hợp phản ứng, sau khi chấm sắc kí chỉ xuất hiện một vết trên sắc kí đồ được đem đi lọc hút chân không, thu hồi chất xúc tác và bảo quản dưới lớp nước cất. Dịch lọc thu được đem đi cô chân không, để kết tinh thu được tinh thể màu trắng hơi vàng (lưu ý: than hoạt rất mịn nên quá trình lọc cần cẩn thận tránh lọt than qua giấy lọc).
Kết quả:
- Thu được chất kết tinh màu trắng hơi vàng với khối lượng 7,75g, hiệu suất 91,68%.
- Sắc kí lớp mỏng thấy 1 vết có Rf = 0,29 (hệ dung môi pha động là ethyl acetat : n-hexan = 7:3). 3.1.4. Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid. Sơ đồ phản ứng: Sơ đồ 3.4: Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ N-(p- aminobenzyl)acetamid Cách tiến hành:
Bước 1: Cho từ từ 19,0ml thionyl clorid vào 112,1ml nước cất đã được làm lạnh tới 0oC trong bình cầu 2 cổ. Sau đó 0,07g (0,7mmol) CuCl được cho vào hỗn hợp trên và duy trì nhiệt độ hỗn hợp ở -3oC bằng hỗn hợp đá muối.
Đồng (I) clorid được tổng hợp theo phương pháp Vogel, phương trình phản ứng như sau:
Cách điều chế đồng (I) clorid:
Hòa tan 35,0g (0,14mol) CuSO4.5H2O và 9,2g (0,16mol) NaCl trong 125ml nước cất; dung dịch được làm nóng. Thêm dung dịch chứa 8,4g (0,04mol) natri metabisulfit trong 90ml nước cất vào dung dịch nóng trên trong khoảng năm phút, lắc trong suốt quá trình thêm. Làm lạnh đến nhiệt độ phòng, và gạn chất lỏng trên bề mặt. Rửa tủa hai lần bằng nước chứa một ít SO2, để ngăn quá trình oxi hóa sau này. Cuối cùng, CuCl thu được mang hòa
tan trong 60ml acid hydrocloric đặc. Dung dịch CuCl được sử dụng trong vòng 24h sau khi điều chế[3].
Bước 2: Cho 60,0ml (0,6mol) acid HCl đặc vào bình cầu một cổ 50ml, làm lạnh. Cho từ từ 5,0g (0,03mol) N-(p-aminobenzyl)acetamid (23) vào bình, khuấy trộn cho tan hết. Hỗn hợp được làm lạnh tới -5oC, sau đó nhỏ từ từ 1ml dung dịch 2,1g (0,03mol) natri nitrit trong nước cất vào hỗn hợp trên, tiếp tục khuấy khoảng 10 phút.
Bước 3: Nhỏ từ từ dung dich thu được từ bước 2 vào bước 1, duy trì hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ từ -3 đến 0oC. Dung dịch thu được từ bước 2 luôn phải duy trì ở -5oC trong suốt quá trình nhỏ. Sau khi nhỏ xong, tiếp tục khuấy ở 0oC trong vòng khoảng 60 phút. Theo dõi phản ứng bằng TLC với pha động 7:3.
Bước 4: Đổ khối phản ứng vào 40ml nước đá, khuấy mạnh, sau khoảng nửa giờ thì gạn bỏ pha nước, phần dầu sệt đổ chậm vào hỗn hợp 5,0ml dung dịch amoniac đặc, 2,5ml nước cất, khuấy mạnh, đun hồi lưu ở 70oC trong 30 phút. Theo dõi phản ứng bằng TLC với pha động 9:2:2,5, hiện màu bằng đèn tử ngoại bước sóng 254nm.
Khối phản ứng sau đó cất kiệt, hòa tan trong ethanol 96% nóng, lọc loại muối vô cơ, để lạnh rồi lọc, sấy khô thu được sản phẩm.
Kết quả :
- Thu được chất kết tủa màu trắng với khối lượng: 1,84g, hiệu suất 26,47%.
- Nhiệt độ nóng chảy: từ 161 đến 165oC (theo tài liệu: 168-169oC [4]). - Sắc kí lớp mỏng thấy 1 vết có Rf = 0,75 (hệ dung môi pha động: n- butanol : acid acetic : nước = 9:2:2,5).
3.1.5. Tổng hợp mafenid base.
Sơ đồ 3.5: Tổng hợp mafenid base
Tiến hành:
2,3g (0,01mol) N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (20), 3,0ml (0,03mol) acid hydrocloric đặc và 2,5ml nước cất được cho vào bình cầu 1 cổ dung tích 50ml. Sau đó đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng kết hợp khuấy từ trong 2,5h. Theo dõi phản ứng bằng TLC với dung môi pha động 9:2:2,5, hiện màu bằng đèn tử ngoại bước sóng 254nm.
Khối phản ứng sau đó được cất kiệt, thêm khoảng 10ml nước, trung hòa bằng dung dịch ammoniac bão hòa về pH = 9-10, sau đó lọc lấy tủa, kết tinh lại trong ethanol thu được sản phẩm.
Kết quả:
- Thu được chất rắn màu xanh nhạt, khối lượng sản phẩm: 1,49g (đạt hiệu suất 79,41%).
- Nhiệt độ nóng chảy: từ 148-152oC (theo tài liệu 151-152oC [12]).
- Sắc kí lớp mỏng thấy Rf = 0,27 (hệ dung môi pha động: n-butanol : acid acetic : nước = 9:2:2,5)