Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 26
1,4-Naphthoquinon dễ dàng tham gia phản ứng cộng Maicơn dưới tác dụng của tác nhân nucleophin. Aldersey và các cộng sự đã phát hiện khả năng phản ứng cộng các hợp chất ylit vào 1,4-naphthoquinon. Cơ chế phản ứng được mô tả trong sơ đồ 18.
O O O N R O H OH Br N R O N R O O O R O O N O OH R O O N H+ O OH R O O N H O O C H R O O H O O R O O Br Céng Maic¬n enol ho¸ H+ +
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 27
Sơ đồ 18
Tôi đã áp dụng thành công phản ứng này để tổng hợp các chất (45) và (47) (sơ đồ 10, 11). 3.1.2.1. Tổng hợp 2-(2-oxo-3-metylbutyl)-3-phenoxymetyl-1,4-naphtho quinon (45 ) O O O N O O O O O 1.1® ¬ng l î ngEt3N CH3CN 43 44 45 Br Sơ đồ 19
2-Phenoxy-1,4-naphthoquinon tác dụng với muối pyridin (44) dưới tác dụng của trietylamin và dung môi acetonitril tạo thành quinon (45) với hiệu suất 86%. Phân tích sản phẩm bằng sắc kí lớp mỏng, thấy có khoảng 5-10% sản phẩm vòng hoá. Sản phẩm quinon (45) được sử dụng ngay cho bước tiếp theo để tránh quá trình vòng hoá nội phân tử khi làm sạch trên silicagel.
3.1.2.2. Tổng hợp 2-(2-(phenyl)-2-oxoetyl)-3-phenoxymetyl-1,4-naphtho quinon (47) quinon (47)
Tương tự như trên, muối pyridin (46) tác dụng với 2-phenoxy-1,4- naphthoquinon (43) trong sự có mặt trietyl amin và dung môi acetonitril, đã nhận được naphthoquinon (47) với hiệu suất 88%. ở đây sản phẩm thu được cũng bị vòng hoá một phần (điều này quan sát được trên bản mỏng TLC) nguyên nhân có thể là do một phần sản phẩm tạo thành đã tiếp tục thực hiện phản ứng vòng hoá dưới tác dụng của trietyl amin còn dư.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 28 O O O N O O O O O 1.1 eq Et3N CH 3CN Br 43 46 47 Sơ đồ 20 3.1.3. Tổng hợp 2-aza-anthraquinon
2-Aza-anthraquinon được tổng hợp qua phản ứng vòng hoá nội phân tử của quinon với amoniac sau đó được oxyhóa bởi oxy không khí.
3-Isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) được tổng hợp qua phản ứng đóng vòng nội phân tử quinon từ 2-(2-oxo-3-metylbutyl)-3- phenoxymetyl-1,4-naphthoquinon (45) với amoniac trong dung môi etanol (sơ đồ 21). Sản phẩm thô được làm sạch trên cột silicagel, với hệ dung môi hexan/EtOAc (9:1), nhận được sản phẩm sạch với hiệu suất 84%.
O O O O NH3/ C2H5OH O O N 45 48 Sơ đồ 21
Phản ứng được khuấy và duy trì ở thường trong khoảng 24h. Sản phẩm thu được có màu vàng, dạng hạt.
3-Phenylbenz[g]isoquinolin-5,10-dion (49) cũng được tổng hợp theo phương pháp trên (sơ đồ 22). Sản phẩm cũng được làm sạch bằng phương pháp sắc kí cột với hệ dung môi Hexan/EtOAc(10/1), sản phẩm nhận được với hiệu suất 78%.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 29 O O O O O N NH3/ C2H5OH O 47 49 Sơ đồ 22 Bảng 1: Một số đặc trưng vật lý của sản phẩm TT Kí hiệu CTCT T0nc Dạng bề ngoài 1 48 O O N 137-1380C Dạng hạt màu vàng 2 49 O O N 140-1410C Dạng hạt màu vàng
3.2. Thảo luận về cấu trúc sản phẩm
Các phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân, phổ hồng ngoại, phổ tử ngoại thường bổ sung cho nhau vì mỗi phương pháp cho những kiểu thông tin khác nhau. Tuy nhiên phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân thường cho kết quả mà hầu như không thể nhận được bằng các phương pháp thông thường khác. Proton là một hạt nhân có từ tính, được gặp trong hầu hết các hợp chất hữu cơ. Do đó, phổ cộng hưởng từ hạt nhân có giá trị thực tiễn rất lớn trong việc giải quyết vấn đề cấu trúc hoá học hữu cơ.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 30
Trong quá trình nghiên cứu tổng hợp các chất, tôi tiến hành ghi phổ NMR các chất tổng hợp được. Để qui kết các pic cộng hưởng, tôi dựa vào việc phân tích kĩ lưỡng kết quả phổ thu được (sự phân tách pic phổ do tương tác spin-spin), độ chuyển dịch hoá học, so sánh giữa các hợp chất cùng loại có chú ý cả tín hiệu phụ và yếu. Mặt khác, tôi cũng có ghi phổ 2D NMR (cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều) của một số hợp chất để việc qui kết thu được kết quả rõ ràng.
Các hợp chất mà tôi ghi phổ NMR được phân làm dãy A được ghi và đánh số thống nhất như sau để tiện cho việc qui kết:
O O N R 9 8 7 6 13 5 12 4 3 11 1 14 10 2 Dãy A Trong đó A1 có R : -CH(CH3)2 và A2 có R: -C6H5 3.2.1. Phổ 1H NMR
Kết quả qui kết các tín hiệu cộng hưởng trên phổ 1H NMR ở các hợp chất dãy A được thể hiện trên bảng 2
Bảng 2: Các tín hiệu 1
H NMR của hợp chất dãy A đo trong dung môi CDCl3(ppm) ; J(Hz) ; s(singlet) ; d(doublet) ; dd(doublet-doublet) ; t(triplet) ; q(quartlet) ; m(multiplet)
O O N R 9 8 7 6 13 5 12 4 3 11 1 14 10 2 Vị trí proton A1 1' 3' 2' A2 1' 3' 5' 6' 2' 4'
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 31 H1 9,48, s, 1H 9,62, s, 1H H4 7,94, s, 1H 8,52, s, 1H H6, H9 8,30-8,34, m, 2H 8,34-8,38, m, 2H H7, H8 7,81-7,88, m, 2H 7,84-7,91, m, 2H H1’ 3,29, q, 1H - H2’, H3’ 1,39, d, 6H - H2’, H6’ - 8.21, dd, J= 8,4 và 2,0Hz, 2H H3’, H5’ - 7.51-7.57, m, 3H H4’ - 7.51-7.57, m, 3H 3.2.2. Phổ 13C NMR
Kết quả qui kết các tín hiệu cộng hưởng trên phổ 13C NMR của các hợp chất dãy A được thể hiện trên bảng 3.
Bảng 3: Các tín hiệu 13C NMR của các hợp chất dãy A đo trong CDCl3 (
ppm) Vị trí cacbon A1 1' 3' 2' A2 1' 3' 5' 6' 2' 4' C1 149,46 150,01 C3 174,64 162,81 O O N R 9 8 7 6 13 5 12 4 3 11 1 14 10 2
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 32 C4 115,92 115,31 C5 182,46 182,27 C6 127,27 127,29 C7 134,92 134,40 C8 134,36 135,00 C9 127,35 127,41 C10 183,08 182,80 C11 138,93 139,25 C12 124,38 137,65 C13 133,27 133,20 C14 133,23 133,33 C1’ 37,17 124,57 C2’ 22,24 127,57 C3’ 22,24 129,07 C4’ - 130,72 C5’ - 129,07 C6’ - 127,57 *Phân tích phổ của hợp chất A1 (48) O O N 9 8 7 6 13 5 12 4 3 11 1 14 10 2 1' 2' 3' (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 33
Hình 3. Phổ 1H NMR của hợp chất A1 (48)
Trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H NMR của A1 xuất hiện đầy đủ các tín hiệu đặc trưng cho độ chuyển dịch hoá học của các proton có mặt trong phân tử:
Tín hiệu cộng hưởng trường mạnh nhất ở H= 1,39ppm (6H, d) đặc trưng cho độ chuyển dịch hoá học của hai nhóm metyl H-2’ và H-3’. Tiếp theo là tín hiệu của H-1’ ở H= 3,29ppm (1H, q).
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 34
Hình 4. Một đoạn phổ 1H NMR của hợp chất A1 (48)
Các proton thơm cộng hưởng ở khoảng ọ = 7,81- 9,48ppm, chẳng hạn proton H-1 rất dễ nhận dạng do nó không bị tách bởi các proton khác và cộng hưởng ở trường yếu hơn cả ọ = 9,48ppm (1H, s), tiếp theo tín hiệu ở ọ= 7,94ppm (1H, s) đặc trưng cho độ chuyển dịch hoá học của proton ở vị trí H- 4. Các proton của nhân naphthoquinon ở A1 cộng hưởng trong vùng từ 7,81- 8,34ppm, cụ thể: H-6, và H-9 có tín hiệu ở 8,30-8,34ppm (2H, m); H-7 và H-8 ở 7,81-7,88ppm (2H, m).
Trên phổ 13C-NMR xuất hiện đầy đủ các tín hiệu cộng hưởng của 16 nguyên tử cacbon bao gồm 11 cacbon ở vòng thơm, 2 cacbon ở nhóm cacbonyl, 3 cacbon no của nhóm isopropyl.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 35
Hình 5. Phổ 13C NMR của hợp chất A1 (48).
Tín hiệu cộng hưởng ở trường yếu nhất ọ= 182,5ppm và 183,1ppm đặc trưng cho độ chuyển dịch hoá học của 2 nhóm C=O ở C-5 và C-10. Tiếp theo là tín hiệu của cacbon nhóm imin C-1 ở 149,5ppm.
Các nguyên tử cacbon no rất dễ nhận dạng do chúng cộng hưởng ở trường mạnh nhất, chẳng hạn C-2’ và C-3’ ở 22,24ppm; C1’ ở 37,17ppm.
Các nguyên tử cacbon ở nhân thơm cộng hưởng trong vùng ọ= 115,9- 138,9ppm (kết quả quy kết cụ thể được trình bày ở bảng 2).
Như vậy, dựa vào phân tích phổ MS, 1H NMR, 13C NMR của A1 có thể khẳng định cấu trúc sản phẩm thu được là phù hợp.
Kết quả qui kết các tín hiệu cộng hưởng 1H NMR, 13C NMR của các chất khác (49) cho thấy chúng cũng phù hợp với cấu trúc dự đoán. Kết quả qui kết cụ thể được trình bày ở các bảng 2.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 36 Tóm lại: Phối hợp các phương pháp phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR và phổ khối MS, có thể khẳng định cấu trúc của các sản phẩm phù hợp với công thức giả thiết.
3.3. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học
Như đã trình bày ở phần tổng quan, các dẫn chất mà tôi tổng hợp theo dự đoán có tính chất sinh học lý thú. Vì vậy, sau khi tổng hợp được các chất, tôi đã tiến hành thăm dò hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định đối với các chủng sau:
Vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli (Ec), Pseudomonas aeruginosa (Pa). Vi khuẩn Gram (+): Staphylococcus aureus (Sa), Baccilussubtilis (Bs). Nấm men : Candida albicans (Ca).
Việc thử hoạt tính vi sinh vật kiểm định được thực hiện theo nguyên tắc pha loãng kế tiếp để tìm nồng độ ức chế tối thiểu (MIC), sau đó đo độ đục trên máy Tecan, xử lý số liệu và tính toán giá trị IC50. Mẫu tinh khiết có giá trị MIC ≤ 128ỡg/ml và IC50 ≤ 128ỡg/ml được coi là có hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định.
Tôi tiến hành thăm dò hoạt tính kháng các chủng này với 2 chất đã tổng hợp được :
3-Isobutyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) 3-Phenylbenz[g]isoquinolin-5,10-dion (49)
Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học được trình bày trong bảng 3.
Bảng 3: Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
STT Kí
Tên chủng vi sinh vật kiểm định
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 37
hiệu MIC IC50 MIC IC50 MIC IC50 MIC IC50 MIC IC50
1 48 >128 >128 >128 >128 128 80 128 6,5 32 14
2 49 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
( Chú thích: đơn vị nồng độ ỡg/ml)
Kết quả cho thấy hợp chất 3-isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) có khả năng kháng cao đối với dòng vi khuẩn Gram (+) gồm các chủng vi khuẩn: S. aureus và B. subtilis .
Đặc biệt, các chất này có hoạt tính kháng mạnh chủng khuẩn tụ cầu vàng với IC50 = 6,5 ỡg/ml. Tụ cầu vàng (Staphylococus aureus) là một loại vi khuẩn thường trú ở người. Trên lâm sàng các chủng tụ cầu này có khả năng gây bệnh cao với sự hiện diện của men Coagulase. Tụ cầu vàng thường gây nhiễm trùng và bội nhiễm nặng ngoài da cũng như một số cơ quan và thường có mặt trong các trường hợp nhiễm trùng máu và cũng là chủng kháng thuốc với nhiều chất kháng sinh.
Hiệu lực đối với khuẩn B. Subtilis vi khuẩn sinh bào tử, một loại khuẩn mà chỉ những dược phẩm có dược tính cao mới kháng được, của hai hợp chất này cũng khá mạnh với IC50 = 80 ỡg/ml.
Ngoài ra, hai chất này cũng có hoạt tính kháng nấm men mạnh với IC50= 14 ỡg/ml .
Việc phát hiện hoạt tính kháng mạnh vi sinh vật kiểm định đặc biệt với chủng khuẩn tụ cầu vàng của hợp chất 3-isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) là kết quả ban đầu đáng khích lệ, có ý nghĩa khoa học cao. Nếu điều kiện cho phép, tôi sẽ nghiên cứu sâu hơn với hy vọng đóng góp kết quả nhỏ bé vào việc tìm kiếm các thuốc mới chữa bệnh nhiễm khuẩn ở Việt Nam
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 38 Kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu tôi thu được một số kết quả sau:
1. Đã tổng hợp được 3 dẫn chất 2-aza-anthraquinon (48 và 49) qua ba bước phản ứng từ 1,4-naphthoquinon với hiệu suất cao.
2. Đã tiến hành xác nhận cấu trúc của các sản phẩm thông qua các phương pháp phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, và MS. Kết quả cho thấy các sản phẩm phù hợp với công thức giả thiết.
3. Đã thăm dò hoạt tính sinh học của 2 sản phẩm tổng hợp, kết quả nghiên cứu cho thấy 3-isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) có khả năng kháng mạnh một số dòng vi sinh vật kiểm định như S . aureus và B. subtilis
và nấm men như C. abicans. Đặc biệt các chất này có hoạt tính kháng mạnh chủng khuẩn tụ cầu vàng (S.aureus) với IC50 6,5 g/ml.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 39 Tài liệu tham khảo
[1] Moore, H W. Science 1977,197, 527- 532.
[2] (a) Kadkol. M.V.Goopalkrishnan, K.S ; Narasimhachari, N.J. Anibiot.1971, 24, 245-248. (b) Nagajan, R.; Narasimchari, N.; Kadkol, M. V; Gopalkrishnan, K. S .J Antibiot. 1971, 24, 249-252. (c) Narasimhachari, N. ; Gopalkrishnan, K. S .J Antibiot. 1974, 27, 283-287. (d ) Thines, E; Anke, H. ;Sterner, O. J. Nat. Prod. 1998, 61, 306-308.
[3] Hasahi, e al J. Med. Chem. 1987, 30, 2005-2008.
[4] De Kimpe, N.; Van Puyvelde, L. ; Schripsema, J.; Erkelens,C,; Verpoorte, R,, Magn, Reson. Chem. 1993, 31, 329- 330.
[5] Otake, N.; Seto, H,; Kyo, B ,Shu, H.; To, Y.; Mochizuki, J,; Hayakawa, Y. Jpn. Kokai, Tokyo, Koho, JP 01,290,673 [89,290,673] (1988); Chem. Abstr . 1990, 113, 38905.
[6] Naito, T.; Makita,Y .; Yazaki, S.; Kaneko, C. Chem. Pharm. Bull. 1986, 34, 1505-1516.
[7] Wang, W.et al Boorg. Med. Chem. Lett. 1998, 8, 1579-1584.
[8] Surico, G.; Iacobellis, N.S.; Bottalico, A.;Phytopath. Medit. 1983, 22, 152.
[9] Parisot, D.; devys, M.; Barbier, M. Z. Naturforsch. 1989, 44, 1473. [10] Parisot, D.; devys, M.; Barbier, M. Phytochemistry 1990, 29, 3364. [11] Okunade, A, L.; Clark, A. M.; Huford, C, D.; Oguntimein, B. O. Planta Med. 1999, 65, 447.
[12] Nok, A.J.Cell Biochem. Funct. 2002, 20, 205.
[13] Solis, P.N.; Lng’at, C.; Gupta. M. P.; Kirby, G. C.; Warhurst, D. C.; Philipson, J.D Plnta Med. 1995, 61, 62.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 40
[14] Mijikovic, A.; Mantle, P. G.; William, D. J.; Rassing, B. J .Nat. Prod. 2001, 64, 1251.
[15] Koyama, J.; Mrita, i.; Kobayashi, N.; Osakai, Y.; Jotta, H.; Takayasu, J.; Nishino, H.; Tokuda, H. Cancer Lettres 2004, 212, 1.
[17] Burckhardt, g.; Waler, A.; Triebel, H.; Storl, K.; Simon, H.; Storl, j.; Opit, A.; Roemer, E.; Zmmer, C. Biochemistry, Us 1998, 37,4703; Chem. Abstr. !998, 128, 239063.
[17] Gonsete, R. E. J. Neurosci. 2004, 223, 81. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[18] Cavaletti, G.; Cavaletti, E.; Crippa, L.; Di Luccio, E.; Oggioni, N.; Mazzaanti, B.; Biabiaolo, T.; Sala, F.; Frigo, M.; Rota, S.; Tagliabue, E.; Stazani, L.; Galbiati, S.; Rigolio, R.; Zoia, C.; Tredici, G.; Persegin, P.; Dassi, M,; Riccio, P.; Lolli, F,J. Nruroimmunol. 2004, 151, 55.
[19] Gomez-Monterey I.; Campilia, P.; Grieco, P.; Diurno, M. V.; Bolognese, A.; La Colla, P.; Novellino, E.Bioorg. Med. Chem.. 2003, 11, 3769.
[20] Kobayashi, K.; Uchida, m.; Uneda, T.; Tanmatsu, M.; Morikawa, O.; Konishi, H. Tetrahedon Lett, 1998, 39, 7725-7728.
[21] Kesteleyn, B.; De Kimpe, N.; Van Puyvelde, L.J.Org. Chem. 1999, 64. 1173-1179.
[22] Nguyen Van , T.; De Kimpe, N.;Tetrahedron Lett. 2004,45, 3443- 3446.
[23] Claessens, S, etal,. Synlett 2006, 621.
[24] Kobayashi, K.; Uchida, M.; Uneda.; T.; Tanmatsu, M.; Morikawa, O.; Konishi, H. Tetrahedron Lett. 1998, 39. 7725-7728.
[25] . Tuyen, N. V. ET al. Tetrahedron 2001, 57, 4213-4219.
[26] Aldersley, M.F.; Dean, F. M.; Nayyia-Mahzir, R.J Chem. Soc. Perkin Trans. 1983, 1753-1757.
Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học 41
[27] Aldersley, M.F.; CHisti, S. H.; Dean, F. m.; Douglas, m. E.; Ennis, D.S.J. Chem. Soc, Perkin Trans I 1990, 2163-2174.
[28] Tuyen, N. V.; De Kimpe, n. Tetrahedron 2003, 5941.
[29] Potts, K.T.; Bhattcharjee,D.; Walsh, E. B.Org.Chem. 1986, 51, 2011- 2012.
[30] Cameron, D.W.; Deutscher, K.R.; Feutrill, G.I. Tetrahedron Lett. 1980, 21, 5089-5090.
[31] Khannapurre, S.P.; BIehl, E.R. Heterrosycles 19888, 27, 2643-2650. [32] Epsztian, J., et al. Tetrhedron, 1996, 52, 112025-11036.
[33] Werner, W. ,., et al. Yetehedron. 1997, 53, 109-118. [34] Kesteleyn, B.; De Kimpe,N J,org. chem.. 2000, 65, 640. [34] Kesteleyn, B.; De Kimpe,N J,org. chem. 1999, 55, 2091.
[36] Van den Derghe, D.S.; Vlietnck, A.J.; Plant Biochemmistry,1991,6, 47.