1.3.4.1. Tổng hợp tiền chất chalcone
Phản ứng tổng hợp chalcone dựa trên cơ sở của phản ứng ngưng tụ Claisen - Schmidt [114, 115, 116]. Tuy nhiên, việc sử dụng xúc tác cho phản ứng là rất đa dạng. Ngày nay, nhiều nghiên cứu tổng hợp chalcone đã chú ý đến những xúc tác cĩ thể tái sử dụng nhằm làm giảm ơ nhiễm mơi trường và giảm chi phí xử lý [117].
Phương pháp tổng hợp chalcone theo phương pháp thơng thường:
Dựa trên sơ đồ phản ứng ta thấy, nếu trong phân tử acetophenone (61) cĩ chứa nhĩm thế 4-hydroxyl với xúc tác base càng làm tăng tính nucleophile của acetophenone (62) tạo điều kiện thuận lợi tấn cơng vào nhĩm carbonyl của benzaldehyde (63) để tạo chalcone (64). Trái lại, nếu trong phân tử của benzaldehyde chứa nhĩm 4-hydroxyl, dưới xúc tác base làm giảm hoạt động của hợp phần benzaldehyde (65) do tạo anion delocalized (66) Hình 1.37.
Hình 1.37. Dạng anion delocalized của hợp phần benzaldehyde
Vì vậy, để tổng hợp hydroxychalcone (67) thì việc bảo vệ nhĩm hydroxyl là cần thiết khi dùng xúc tác base. Ngồi ra, phản ứng cịn thực hiện với xúc tác acid. Theo M.R.Jayapal [118], sử dụng SOCl2 thay thế khí HCl trong quá trình ngưng tụ (HCl tạo ra trực tiếp bằng phản ứng của SOCl2 với ethanol tuyệt đối) (Hình 1.38).
Hình 1.38. Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất chalcone thế 4-hydroxy theo M.R.Jayapal Tổng hợp chalcone theo phương pháp thơng thường cũng thu được kết quả tương đối ổn định tuy nhiên phản ứng địi hỏi nhiều thời gian (12- 18h) và phức tap. Đã cĩ nhiều nghiên cứu cho việc thay thế tác nhân phản ứng cũng như xúc tác nhằm mang lại hiệu quả tổng hợp, chẳng hạn như Xiaoming Zeng và cộng sự [119] đã thay hợp phần benzaldehyde bởi Benzylamines (69) với xúc tác là muối ammonium persulfate (70) trong dung mơi tert-Amyl alcohol mang lại một chalcone (71) hiệu suất 94 - 95% (Hình 1.39). Ngồi ra, đã cĩ nhiều cơng bố cho việc tổng hợp chalcone bằng cách sử dụng xúc tác nano [117], đặc biệt là dùng sĩng siêu âm [120, 121], phản ứng diễn ra nhanh chĩng (10 phút), đơn giản, thiết thực và hiệu quả cao.
1.3.4.2. Các phương pháp tổng hợp aurone từ chalcone
Tổng hợp aurone từ việc đĩng vịng chalcone được thực hiện trong các điều kiện khác nhau. Haruo Sekizaki đã thực hiện phản ứng với xúc tác thủy ngân (II) acetate trong acid acetic thu được các aurone tương ứng với hiệu suất từ 28- 62% [122]. Đã cĩ những cải tiến mang lại hiệu suất cao hơn 77 - 87% bằng cách thay đổi bởi dung mơi pyridine [58, 123, 124, 125, 126].
Anastasia Detsi và cộng sự đã tổng hợp aureusidin từ chalcone qua hai bước đã mang lại hiệu suất 46,5% theo sơ đồ Hình 1.40.
Hình 1.40. Sơ đồ tổng hợp aureusidin theo Anastasia Detsi
Mặc dù việc tổng hợp aurone từ chalcone sử dụng Hg(OAc)2 trong pyridine cĩ nâng cao hiệu suất, tuy nhiên sử dụng thủy ngân (II) acetate gây ra các vấn đề ngộ độc, đặc biệt là đối với mơi trường. Một phương pháp tổng hợp khác bằng cách sử dụng hợp chất Thallium(III)nitrate (TTN) trong mơi trường acid và dung mơi là MeOH. Phương pháp này cho hiệu suất trung bình 43 - 79%. Tuy nhiên, sự cần thiết phải cĩ sự hiện diện của một nhĩm đẩy electron ở vị trí 5′ của chalcone (vị trí
para với nhĩm 2′-hydroxyl) và trong thời gian phản ứng, một nhĩm methoxy từ
dung mơi lại gắn vào vị trí 4 của sản phẩm aurone thu được, điều này gĩp phần hạn chế đáng kể khả năng tổng hợp liên quan đến phương pháp này [127, 128, 129] (Hình 1.41)
Để cải thiện điều này, Bose G. và cộng sự [130] đã thay bằng n-
tetrabutylammonium tribromide (TBATB). Quá trình diễn ra như sau (Hình 1.42)
Hình 1.42. Sơ đồ tổng hợp aurone theo Gopal Bose
Hợp chất 2′-acetoxychalcone (73) được brom hĩa chọn lọc tại vị trí α của nhĩm carboxyl nhờ xúc tác TBATB với sự cĩ mặt của CaCO3 trong CH2Cl2/MeOH (5/2) kèm theo là sự tấn cơng của methoxy từ dung mơi tại vị trí β sinh ra sản phẩm
74. Xử lý hợp chất này bởi KOH trong EtOH/H2O (4/1), nhĩm 2′-acetoxy sẽ bị thủy phân tạo phenolate, thuận lợi cho việc đĩng vịng, đồng thời tách loại phân tử methanol tạo liên kết đơi ở vị trí 2-aurone, hình thành aurone 75 tương ứng.
1.4.Tổng hợp auronol
Auronol là các aurone đã được hydrate. So với aurone thì các auronol và cả auronol glycoside là hiếm gặp hơn trong thiên nhiên. Auronol đầu tiên được phân lập trong thiên nhiên là chất * từ cây Schinopsis balansae và S. lorentzii. Cịn
alphitonin được phân lập từ cây Alphitonia excelsa và Maesopsis eminii [131, 132]
R1=R2=H; R3=R4=R5=OH
* R1=R2=H; R3= OH; R4= OCH3; R5=OH R1=R5=H; R2=R3=R4= OH Maesopsin R1=H; R2=R3=R4=R5= OH Alphitonin
Các cơng trình cơng bố về tổng hợp các auronol và auronol glycoside rất ít ỏi, các phương pháp cơng bố được mơ tả vắn tắt và khĩ thực hiện lặp lại. Một số phương pháp tổng hợp auronol đã được báo cáo:
1.4.1. Phương pháp tổng hợp auronol theo I.G. Sweeny
Theo I. G. Sweeny [133], tổng hợp auronol được thực hiện bằng phương pháp khử hĩa flavonol (Hình 1.43)
Hình 1.43. Sơ đồ tổng hợp auronol của I. G. Sweeny
Đầu tiên Na/NH3 khử hợp chất flavonol 76 tạo hợp chất 77, tại đây xuất hiện sự liên hợp và được khử tiếp tục hình thành α-hydroxychalcone 78, hợp chất này được tautomer tạo thành trung gian 1,2-diketone 79 và thuận lợi đĩng vịng (do cĩ nhĩm carbonyl dương điện) tạo sản phẩm auronol 80.
1.4.2. Phương pháp tổng hợp auronol theo Kiehlmann and Li
Hình 1.44. Sơ đồ tổng hợp auronol của Kiehlmann and Li
Kiehlmann [134] đã thực hiện phản ứng đồng phân hĩa trực tiếp với taxifolin trong H2O ở nhiệt độ cao thu được alphitonin với hiệu suất khá cao 78%. Như vậy, phương pháp này hiệu quả hơn và cĩ thể triển khai với lượng tác nhân lớn.
1.4.3. Phương pháp tổng hợp auronol theo Reik Lưser
Từ phản ứng ngưng tụ của benzofuranone với benzandehit tạo aurone. Sau đĩ aurone được tiến hành qua các bước oxi hĩa và khử hĩa cho sản phẩm cĩ chứa 2- Benzyl-2-hydroxybenzofuran-3(2H)-one [135], thể hiện qua sơ đồ Hình 1.45.
Phương pháp này cho nhiều sản phẩm phụ. Do đĩ, bước chuyển hĩa từ aurone thành auronol vẫn là bài tốn chưa được giải quyết.
Hình 1.45. Sơ đồ tổng hợp auronol của Reik Lưser
1.4.4. Phương pháp tổng hợp auronol theo Srikrishna và Mathews
Năm 2009, Srikrishna và Mathews [136] đã cơng bố phương pháp tổng hợp tồn phần của auronol dimethylethermaesopsin (93). Tác giả cũng đi từ hợp chất ban đầu là phloroglucinol tổng hợp nên dẫn xuất methoxy benzofuranone, sau đĩ ngưng tụ với dẫn xuất của benzaldehyde (89) tạo nên aurone. Từ dẫn xuất aurone này, tác giả khơng tiến hành oxy hĩa trực tiếp mà đi theo con đường vịng để chuyển hĩa aurone 90 thành auronol (
Hình 1.46).
Hình 1.46. Sơ đồ tổng hợp auronol theo Srikrishna và Mathews
Năm 2004, nhĩm nghiên cứu của GS. Trần Văn Sung đã cơng bố trên tạp chí
Phamazie về việc tách hai auronol glucoside cĩ hoạt tính ức chế miễn dịch từ dịch
chiết butanol của lá cây Chay Bắc bộ: maesopsin 4-O-glucopyranoside (TAT2) và chất mới alphitonin-4-O-glucopyranoside (TAT6). Ngay sau khi phát hiện hoạt tính ức chế miễn dịch của hai auronol glucoside TAT2 và TAT6 [6, 137], nhĩm của GS. Trần Văn Sung đã nghiên cứu bán tổng hợp hai auronol aglycone: alphitonin (Ag- TAT6) và maesopsin (Ag-TAT2) [138]. Những chất đầu sử dụng được tách từ rễ của cây Thổ phục linh là dihydrokaempferol-3-O-α-L-rhamnopyranoside và astilbin, theo sơ đồ Hình 1.47.
Hình 1.47. Sơ đồ bán tổng hợp auronol theo GS. Trần Văn sung
Tác giả đã tiến hành phản ứng trong DMF sử dụng các tác nhân BnCl và K2CO3 ở nhiệt độ cao thu được các auronol Ag-TAT2 và Ag-TAT6 với hiệu suất tồn phần thấp và chỉ dừng lại ở lượng nghiên cứu.
1.5.Các phương pháp tổng hợp glycoside 1.5.1. Giới thiệu chung về glycoside 1.5.1. Giới thiệu chung về glycoside
Monosaccharide tồn tại cân bằng giữa dạng mở và dạng vịng. Trong dung dịch nước, các phân tử của chúng chủ yếu ở dạng vịng 5 cạnh (furanose) hoặc vịng 6 cạnh (pyranose), trong đĩ vịng pyranose chiếm tỷ lệ lớn hơn. Theo cấu trúc
Haworth, các pyranose tồn tại chủ yếu ở cấu dạng ghế C1 và 1C. Cấu dạng C1 thường sử dụng cho cấu hình D và 1C cho cấu hình L. Đối với D-glucopyranose, cấu dạng bền là C1, khi đĩ nhĩm hydroxyl của đồng phân anome α được đặt ở vị trí trục axial (a) và của β ở vị trí equatorial (e) (Hình 1.48) [139, 140].
Glycoside là hợp chất mà trong phân tử cĩ nhĩm glycone (đường) liên kết với nhĩm aglycone (khơng đường hoặc một phần genin) thơng qua liên kết glycosidic. Các glycoside cĩ thể liên kết bởi O-; S-; N- hoặc C-glycosidic, trong đĩ liên kết O- glycosidic là phong phú và quan trọng hơn cả [139] và cũng là phần chúng tơi nghiên cứu trong luận án với glycone là glucose (Hình 1.49).
Hình 1.48. α-D-glucopyranose (C1) và α-L-glucopyranose (1C)
Hình 1.49. Khung của glycoside
1.5.2. Một số phương pháp tổng hợp O-glucoside
Khi một monosaccharide được ngưng tụ với alcohol béo hoặc thơm hoặc một phần đường khác thơng qua nguyên tử oxy hình thành một liên kết O-glycosidic.
Các phương pháp phản ứng ghép nối phổ biến nhất được sử dụng để tổng hợp chúng [140, 141].
1.5.2.1. Phản ứng Michael
Hình 1.50. Sơ đồ phản ứng tổng hợp O-glycoside theo Michael
Phương pháp tổng hợp O-glucoside được Michael thực hiện đầu tiên từ phản
ứng giữa 2,3,4,6-Tetraacetyl-α-D-glucopyranosyl clorua (99) và kali phenoxide để tạo ra dẫn xuất acetyl (100), sau đĩ chúng được thủy phân trong base tạo phenyl-β- D-glucopyranoside (101) (Hình 1.50).
Phản ứng Fischer khơng sử dụng nhĩm bảo vệ và chỉ đơn giản bằng cách kết hợp giữa đường với alcohol khan trong điều kiện axit (Hình 1.51).
So với phương pháp Michael, phương pháp Fischer khơng cĩ tính chọn lọc lập thể, cho nên sản phẩm tạo ra là một hỗn hợp anome. Qua sơ đồ phản ứng cho thấy, nếu tăng nồng độ acid HCl và tăng nhiệt độ, phản ứng cĩ sự chuyển đổi từ dạng ít ổn định hơn methyl furanoside (102, 103) sang dạng ổn định hơn methyl α- và β-D- glucoside (104, 105), điều này cho thấy đây là sản phẩm nhiệt động lực học.
Hình 1.51. Sơ đồ phản ứng tổng hợp O-glycoside theo Fischer
1.5.2.3. Phản ứng Koenigs-Knorr
Phản ứng Koenigs-Knorr là một trong những phản ứng hữu ích và được sử dụng rộng rãi nhất trong tổng hợp các O-glycoside. Phản ứng từ một
glycopyranosyl halogenua (X = Cl, Br, I) đã được acetyl hĩa (106) với một alcohol hoặc nhĩm hydroxyl của đường khác trong sự cĩ mặt của xúc tác muối bạc: oxide, carbonate, nitrate, triflate hoặc cadmium carbonate (CdCO3)... [140, 141, 142], qua quá trình glycosyl hĩa hình thành một anome 107, thủy phân hợp chất này tạo sản phẩm 108
Hình 1.52. Sơ đồ phản ứng tổng hợp O-glycoside theo Koenigs - Knorr
Trong hầu hết các trường hợp, lập thể quan sát được như là một hệ quả, các sản phẩm thu được ở dạng 1,2-trans với nhĩm bên cạnh (C2) [140]. Như vậy, nếu
glycopyranosyl halogenua cĩ nhĩm acyloxy (C2) ở dạng cis với 1-halide, thường
trong quá trình phản ứng tạo cấu hình anome nghịch đảo (tức sản phẩm ở dạng 1,2-
trans glycoside), trong khi đĩ, nếu nhĩm acyloxy (C2) ở dạng trans với 1-halide,
phản ứng vẫn duy trì cấu hình anome thể hiện qua cơ chế ở Hình 1.53. Tuy nhiên, theo Jin-Hwan Kim và cộng sự [143] đã báo cáo tổng hợp 1,2-cis glycoside khi tại vị trí C2 là (1S)-phenyl-2-(phenylsulfanyl)ethyl, trong sự cĩ mặt của BF3/Et2O.
Hình 1.53. Cơ chế đề xuất tổng hợp 1,2-trans glycoside theo Koenigs - Knorr Trong cơ chế này, dưới tác dụng của xúc tác, halogen sẽ bị tách hình thành ion oxocarbenium (109). Tiếp đến, với sự tham gia của nhĩm bảo vệ acetyl tại C2 hình thành một ion acetoxonium (110) ổn định hơn. Ion này tạo điều kiện thuận lợi cho tác nhân nucleophine của alcohol tấn cơng vào anome trung tâm C1 từ một mặt tạo nên sản phẩm 1,2-trans glycoside (111).
Hình 1.54. Cơ chế tổng hợp 1,2-cis glycoside theo Jin - Hwan Kim
Sau khi hình thành ion oxocarbenium (113), các nucleophine phenylsulfanyl tại C-2 sẽ tham gia hình thành ion sulfonium trung gian dạng vịng trans-decalin
(114). Sự chuyển vị của ion sulfonium tại equatorial anomic bởi alcohol dẫn đến việc hình thành sản phẩm dạng 1,2-cis glycoside (115).
1.6.Hợp chất chứa nitrile trong hĩa dược và phương pháp tổng hợp dẫn xuất nitrile xuất nitrile
Hiện nay cĩ hơn 30 hợp chất chứa nitrile được sử dụng trong các thuốc chỉ định với thêm hơn 20 sản phẩm chứa nitrile được phát triển lâm sàng. Vai trị của
các tác nhân nitrile trong y học đã nổi lên và ngày một được chú trọng. Các cuộc điều tra cho thấy tác dụng hữu ích của các hợp chất chứa nitrile trong y học tập trung chủ yếu vào nhĩm −CN [10]. Nhĩm chức năng nitrile (–C≡N) là nhĩm phân tử nhỏ cĩ vai trị như một nhĩm hydroxyl hay nhĩm carboxyl, cĩ khả năng tạo liên kết hydro với các amino acid, các khung protein, enzyme hay với các phân tử nước trong phân tử [Hình 1.55]. Khi thay thế hoặc kết hợp nhĩm nitrile trong phân tử đã tăng hiệu quả tác dụng một cách đáng kể so với phân tử ban đầu [7, 8, 9, 10]. Chẳng hạn như, etoposide một loại thuốc chống ung thư, nếu thay thế các glycoside bởi nitrile sẽ làm tăng khả năng ức chế tế bào KB lên gấp đơi hoặc đối với cysteinyl proteases một enzym làm suy giảm protein, khi kết hợp với nitrile sẽ làm tăng khả năng liên kết với protein...
Hình 1.55. Khả năng tạo liên kết hydro của nitrile
Một số phương pháp tổng hợp dẫn xuất nitrile cơ bản
- Phản ứng Kolbe: là phản ứng SN2 giữa một alkyl halogenua (X= Br, Cl) béo với cyanua kim loại kiềm trong dung mơi DMSO hoặc acetone.
Hình 1.56. Phản ứng tổng hợp nitrile theo Kolbe
- Phản ứng Van Leusen: phản ứng chuyển đổi một ketone thành một nitrile
trong một bước duy nhất sử dụng tosylmethyl isocyanide (TosMIC).
Hình 1.57. Phản ứng tổng hợp nitrile theo Van Leusen
- Phản ứng theo Williamson ether: được sử dụng để tổng hợp O-acetonitrile,
phản ứng SN2 giữa alkoxides (hoặc phenoxide) với dẫn xuất halogenua hình thành sản phầm ether.
Hình 1.58. Phản ứng tổng hợp nitrile theo Williamson ether
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1.Đối tượng nghiên cứu
Alphitonin-4-O-β-D-glucopyranoside Maesopsin-4-O-β-D-glucopyranoside 2,6-dihydroxy-2-[(3′,4′-dihydroxyphenyl) methyl]-3(2H)-benzofuranone-4-yl--D- glucopyranoside (TAT6) 2,6-dihydroxy-2-[(4′-hydroxyphenyl) methyl]-3(2H)-benzofuranone-4-yl-- D-glucopyranoside (TAT2) Alphitonin Maesopsin 2-(3,4-dihydroxybenzyl)-2,4,6-trihydroxy benzofuran-3(2H)-one (Ag-TAT6) 2-(4-hydroxybenzyl)-2,4,6-trihydroxy benzofuran-3(2H)-one (Ag-TAT2) 2.2.Mục tiêu
Nghiên cứu tổng hợp các auronol alphitonin, maesopsin, các auronol glucoside alphitonin-4-O-β-D-glucopyranoside (TAT6) và maesopsin-4-O-β-D- glucopyranoside (TAT2) và một số các dẫn xuất nitrile của chúng. Thăm dị hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được.
2.3.Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp phân lập các hợp chất
Sắc ký lớp mỏng được thực hiện với bản mỏng tráng sẵn DC-Alufolien 60 F254 (Merck 1,05715), RP18 F254s (Merck). Phát hiện vệt chất bằng đèn tử ngoại ở hai bước sĩng 254 nm và 365 nm hoặc dùng thuốc thử là dung dịch ceri sulfat trong acid H2SO4, sấy khơ rồi hơ nĩng từ từ trên bếp điện đến khi hiện màu.
Sắc ký lớp mỏng điều chế
Sắc ký lớp mỏng điều chế thực hiện trên bản mỏng tráng sẵn silica gel 60G F254 (Merck 1,05875), phát hiện vệt chất bằng đè tử ngoại ở hai bước sĩng 254 nm và 365 nm, hoặc cắt rìa bản mỏng để phun thuốc thử là dung dịch H2SO4 10%, hơ nĩng để phát hiện vệt chất; ghép lại bản mỏng như cũ để xác định vùng chất; sau đĩ cạo lớp Silica gel cĩ chất, giải hấp phụ và tinh chế lại bằng cách kết tinh trong dung mơi thích hợp.
Sắc ký cột (CC)
Sắc ký cột được tiến hành với chất hấp phụ là Silica gel pha thường và pha đảo. Silica gel pha thường cĩ cỡ hạt 0,040-0,063 mm (240-430 mesh). Silica gel pha đảo YMC RP-18 (30- 50 µm, FuJisilisa Chemical Ltd.). Nhựa trao đổi ion Diaion HP-20 ((Misubishi Chem. Ind. Co., Ltd.).
Sắc lý lỏng cao áp (HPLC)
Sắc ký lỏng cao áp Agilent technologies 1200 Series của Viện Hĩa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam.
2.3.2. Phương pháp tổng hợp và tinh chế sản phẩm
- Các phản ứng được thực hiện bằng các phương pháp tổng hợp hữu cơ cơ bản như phương pháp khử, phương pháp oxi hĩa, phương pháp ankyl hĩa, phương pháp glucosyl hĩa ... Ngồi ra cịn sử dụng một số phương pháp tổng hợp hữu cơ đặc thù