kiện khác nhau
Phản ứng giữa α-mangostin và m-CPBA được tiến hành trong dung môi methanol cho ra nhiều sản phẩm (Hình 3.1). Phản ứng được khảo sát khi có thêm xúc tác, thay đổi lượng tác chất và thể tích dung môi.
Sơ đồ 3 Phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA.
Bảng 3.1 Điều kiện phản ứng khảo sát sự oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA.
Thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7
T1 T3
12 2
3 4 5 6 7
Hình 3.1 Bản TLC khảo sát phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA.
Đầu tiên phản ứng oxy hóa α-mangostin được khảo sát khi không sử dụng xúc tác. Kết quả sắc ký bản mỏng hỗn hợp sau phản ứng của thí nghiệm 1 và 2 khi tăng lượng dung môi methanol lên gấp đôi cho thấy độ chuyển hóa của α-mangostin gần như hoàn toàn (thí nghiệm 1, 2, Bảng 3.1). Vì vậy, lượng dung môi sử dụng khảo sát thời gian phản ứng được dùng là 2 mL. Khi tăng thời gian phản ứng lên 8h (thí nghiệm 3, Bảng 3.1) thì sản phẩm T1 và T3 tạo thành nhiều hơn (vết T1 và T3 trên TLC đậm hơn), do
đó thời gian phản ứng được chọn là 8h cho khảo sát lượng tác chất m-CPBA. Khi giảm lượng m-CPBA sử dụng thì lượng sản phẩm phụ giảm đáng kể (thí nghiệm 4, Bảng
3.1), giảm thêm lượng m-CPBA thì sản phẩm phụ sinh ra không thay đổi (thí nghiệm 5,
Bảng 3.1). Sau khi tối ưu các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thì lượng sản phẩm T1
và T3 tạo thành vẫn không nhiều. Vì vậy, chúng tôi nghiên cứu dùng xúc tác SnCl4 để cải thiện hiệu suất tạo thành T1 và T3. Kết quả sử dụng xúc tác SnCl4 cho thấy hiệu suất tạo thành T1 và T3 tăng đáng kể so với không sử dụng xúc tác (thí nghiệm 5, 6,
Bảng 3.1), lượng xúc tác SnCl4 sử dụng tăng gấp đôi so với thí nghiệm 6 thì số lượng sản phẩm phụ giảm đáng kể (thí nghiệm 6, 7, Bảng 3.1). Vậy điều kiện để thực hiện oxy hóa α-mangostin tốt nhất là: α-mangostin (20 mg), m-CPBA (12.60 mg), MeOH (2 mL), xúc tác SnCl4 (57.2 mg), thời gian phản ứng 8h tại nhiệt độ phòng.
3.2 Sản phẩm của phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA
Hình 3.2 Cấu trúc các sản phẩm của phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA.
3.2.1 Cấu trúc hóa học của sản phẩm T1
Từ dữ liệu phổ thấy rằng T1 có đầy đủ các tín hiệu của α-mangostin, chứng tỏ cấu trúc hóa học có sự tương đồng. Sự khác biệt giữa chúng là sự chuyển dịch về vùng từ trường cao của 2 nhóm methyl CH3-5’ and CH3-4’ (δH 1.66 và 1.78 trong α-mangostin so với δH 1.28 và 1.25 trong T1), đồng thời trên phổ 13C NMR có sự biến mất của 2 carbon C-sp2 tại các vị trí C-2’ và C-3’ và sự xuất hiện của hai carbon liên kết với oxygen tại δC 91.9 (C-2’) và 70.4 (C-3’). Từ những dữ kiện này, hợp chất T1 được đề nghị là sản phẩm diol hóa tại C-2’ và C-3’ của α-mangostin. Dữ liệu phổ của T1 tương đồng với hợp chất mangostanin[29], vì thế hợp chất T1 là mangostanin.
3.2.2 Cấu trúc hóa học của sản phẩm T3
Từ dữ liệu phổ thấy rằng T3 có đầy đủ các mảnh của T1, chứng tỏ cấu trúc hóa học có sự tương đồng. Sự khác biệt giữa chúng là sự chuyển dịch về vùng từ trường cao của
2 nhóm methyl CH3-5’’ and CH3-4’’ (δH 1.65 và 1.82 trong T1 so với δH 1.19 và 1.19 trong T3), đồng thời trên phổ 13C NMR có sự biến mất của 2 carbon C-sp2 tại các vị trí C-2’’ và C-3’’ và sự xuất hiện của hai carbon liên kết với oxygen tại δC 78.0 (C-2’’) và 72.6 (C-3’’). Từ những dữ kiện này, hợp chất T3 được đề nghị là sản phẩm diol hóa tại C-2’’ và C-3’’ của T1. Tín hiệu của 2 nhóm hydroxy 2’’-OH và 3’’-OH được xác định bằng các tương quan HMBC.
Phổ HMBC cho tương quan của H-1’ với C-1 ( C ), C-2 ( C 108.3), C-3 ( C 167.1), C-2’ ( C 92.1), C-3’ ( C 70.5); H-2’ với C-2 ( C 108.3), C-3 ( C 167.1), C-1’ ( C ), C-3’ ( C 70.5), C-4’ ( C 25.9), C-5’ ( C 26.2); H-1’’ với C-2’’ ( C ), C-3’’ ( C 72.6), C-7 ( C 145.2), C-8 ( C 136.6), C-8a ( C 111.1); H-2’’ với C-8 ( C 136.6), C-1’’
( C ), C-3’’ ( C 72.6), C-4’’ ( C 25.4), C-5’’ ( C 25.4); giúp tái khẳng định cấu trúc của T3 cũng như toàn bộ cấu trúc của hợp chất này (Hình 3.3).
Bảng 3.2 So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của hợp chất T1, α-mangostin[28] và mangostanin[29]. T1 (Acetone-d6) Vị trí C 1 1-OH 2 3 4 4a 5 6 7 7-OCH3 8 8a 9 9a 10a 1' 2' 3' 4' 5'
1'' 2'' 3'' 4'' 5'' 16
Bảng 3.3 So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của hợp chất T3 và T1. Vị trí C T3 1 1-OH 2 3 4 4a 5 6 7 7-OCH3 8 8a 9 9a 10a 1' 2' 3' 4' 5' 1'' 2'' 3''
4''
5''
Hình 3.3 Tương quan HMBC của hợp chất T3.
3.3 Cơ chế đề nghị của phản ứng
Dưới tác dụng của m-CPBA, xảy ra phản ứng tạo thành dẫn xuất epoxide của α- mangostin.
Hình 3.4 Cơ chế tạo vòng epoxide của α-mangostin.
Quá trình chuyển hóa từ dẫn xuất epoxide trên thành mangostanin (T1) xảy ra qua ba giai đoạn. Cơ chế đề nghị như trong Hình 3.5.
• Giai đoạn 1 : Sự proton hóa oxy trên vòng epoxy bằng m-CPBA. • Giai đoạn 2 : Sự mở vòng ba epoxy đồng thời với sự đóng vòng năm epoxy thông qua tác nhân nucleophile là oxy trên nhóm thế -OH tại vị trí C- 3.
• Giai đoạn 3 : Tách proton H+.
Quá trình chuyển hóa từ mangostanin (T1) thành T3 xảy ra qua hai giai đoạn. Cơ chế đề nghị như trong Hình 3.6.
• Giai đoạn 1: phản ứng tạo epoxide trên liên kết đôi giữa C-2” và C- 3”.
• Giai đoạn 2: phản ứng mở vòng ba epoxy tạo thành diol tại C-2” và C-3”.
Hình 3.5 Cơ chế đề nghị của phản ứng tạo thành mangostanin (T1).
Hình 3.6 Cơ chế đề nghị của phản ứng tạo thành T3 từ mangostanin (T1).
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 Kết luận
Từ hợp chất α-mangostin cô lập được từ quả măng cụt Garcinia mangostana L., đã điều chế được dẫn xuất T1 và T3 thông qua phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger.
Trong khóa luận này, các sản phẩm cô lập được đều được xác định cấu trúc bằng phổ NMR và các hợp chất điều chế được có một hợp chất mới và một hợp chất đã được báo cáo.
4.2 Đề xuất
Tối ưu hiệu suất phản ứng oxy hóa để hoàn thiện đề tài. Khảo sát phản ứng với các xúc tác khác.
Tiến hành thử nghiệm hoạt tính sinh học trên các hợp chất điều chế được. Tiến hành cô lập các hợp chất khác trong phản ứng oxy hóa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. Baeyer, V. Villiger, 1899. Einwirkung des Caro'schen Reagens auf Ketone. Chemische Berichte. 32, 3625-3633.
[2] M. Renz, B. Meunier, 1999. 100 Years of Baeyer-Villiger Oxidations.
EuropeanJournal of Organic Chemistry. Microreview, 737-750.
[3] G. Krow, 1993. The Baeyer-Villiger oxidation of ketones and aldehydes.
OrganicReaction.43, 253-310.
[4] Paolo Sgarbossa, M. Fátima C. Guedes da Silva, Alessandro Scarso, Rino A. Michelina, Armando J. Pombeiro, 2008. Lewis acidity of platinum(II)-based Baeyer-Villiger catalysts: An electrochemical approach. Inorganica Chimica Acta. 361, 3247-3253.
[5] Rino A. Michelina, Paolo Sgarbossa, Alessandro Scarso, Giorgio Strukul, 2010. The Baeyer–Villiger oxidation of ketones: A paradigm for the role of soft Lewis acidity in homogeneous catalysis. Coordination Chemistry Reviews. 254, 646- 660.
[6] Xiuhua Hao, Osamu Yamazaki, Akihiro Yoshida, Joji Nishikido, 2003. Green Baeyer–Villiger oxidation with hydrogen peroxide: Sn[N(SO2C8F17)2]4 as a highly selective Lewis acid catalyst in a fluorous biphase system. Green Chemistry. 5, 524-528.
[7] Ryoichi Otomo, Ryota Kosugi, Yuichi Kamiya, Takashi Tatsumia, Toshiyuki Yokoi, 2016. Modification of Sn-Beta zeolite: characterization of acido-basic properties and catalytic performance in Baeyer–Villiger oxidation.
CatalysisScience & Technology.6, 2787-2795.
[8] A. Lim, 1984. The embryology of Garcinia mangostana L. (Clusiaceae).
Gardens’
Bulletin Singapore. 37, 93-103.
[9] D. Obolskiy, I. Pischel, N. Siriwatanametanon, M. Heinrich, 2009.
Garcinia mangostana L.: A Phytochemical and Pharmacological Review.
Phytotherapy Research.23, 1047-1065.
[10] M. Chomnawang, S. Surassmo, V. Nukoolkarn, W. Gritsanapan, 2007. Antimicrobial effects of Thai medicinal plants against acne-inducing bacteria.
[11] P. Williams, M. Ongaskul, J. Proudoof, K. Croft, L. Beilin, 1995. Mangostin inhibits the oxidative modification of human low density lipoprotein.
Free RadicalResearch. 23, 175-184.
[12] H. Jung, B. Sung, W. Keller, R. Mehta, A. Kinghorn, 2006. Antioxidant xanthones from the pericarp of Garcinia mangostana (Mangosteen). Journal of Agriculturaland Food Chemistry.54, 2077-2082.
[13] W Mahabusarakan, J. Proudoof, W. Taylor, K. Corft, 2000. Inhibition of lipoprotein oxidation by prenylated xanthones derived from mangostin. Free Radical Research. 33, 643-659.
[14] G. Gopalakrishnan, B. Banimathi, G. Suresh, 1997. Evaluation of the Antifungal Activity of Natural Xanthones from Garcinia mangostana and Their Synthetic Derivatives. Journal of Natural Products. 60, 519-524.
[15] R. Farnsworth, N. Bunyapraphatsara, 1992. Recommended for Primary Health Care System. Thailand Medicinal Plants. 160-162.
[16] B. Sutabhaha, U. Parntrakool, T. Faruyo, T. Nagumo, 1997. The inhibitory activities of mangosteen's pericarp extract on methicillin-resistant
Staphylococcusaureus. Bulletin of Chiang Mai Association Medical. 30, 40-46.
[17] J. Puripattanawang, W. Khajorndetkun. W. Chansathirapanich, 2006. Improved Isolation of α-Mangostin from the Fruit Hull of Garcinia mangostana
and its Antioxidant and Antifungal Activity. Planta Medical. 72, 1078.
[18] S. Vovavuthikunchai, L. Kitpipit, 2005. Activity of medicinal plant extracts against hospital isolates of methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Clinical Microbiology and Infection. 11, 510-522.
[19] S. Sukramsarn, N. Suwannapoch, W. Phakhodee, 2003. Antimycobacterial activity of prenylated xanthones from the fruits of Garcinia mangostana.
Chemical andPharmaceutical Bulletin. (Tokyo)51, 857-859.
[20] W. Gritsanapan, M. Chulasin, 1983. A preliminary study of antidiarrheal plants: I. Antibacterial activity. Mahidol University Journal of Pharmaceutical Sciences. 10, 119-122.
[21] K. Matsumoto, Y. Akao, E. Kobayashi, 2003. Xanthones induce cell-cycle arrest and apoptosis in human colon cancer DLD-1 cells. Journal of Natural Products. 66, 1124-1127.
[22] Y. Sakagami, M. Iinuna, 2005. Antibacterial activity of α-mangostin against vancomycin resistant Enterococci (VRE) and synergism with antibiotics.
Phytomedicine.12, 203-208.
[23] K. Matsumoto, Y. Akao, K. Ohguchi, 2004. Preferential target is mitochondria in α-mangostin-induced apoptosis in human leukemia HL60 cells.
Bioorganic & Medicinal Chemistry.13, 6064-6069.
[24] C. Morelli, M. Biagiotti, V. Pappalardo, M. Rabufetti, 2014. Chemistry of α-mangostin. Studies on the semisynthesis of minor xanthones from Garcinia mangostana. Natural Product Research.10, 1-6.
[25] X. Fei, M. Jo, B. Lee, K. Lee, J. Jung, S. Seo, Y. Kwak, 2014. Synthesis of xanthones derivatives based on α-mangostin and their biological evaluation for anti-cancer agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 24, 2062-2065.
[26] H. Dharmaratne, Y. Sakagami, K. Piyasema, V. Thevanesam, 2013. Antibacterial activity of xanthones from Garcinia mangostana (L.) and their structure–activity relationship studies. Natural Product Research. 27, 938-941.
[27] H. L. Newson, D. A. Wild, S. Y. Yeung, B. W. Skelton, G. R. Flematti, J. E. Allan, M. J. Piggott, 2016. Access to 1,2,3,4-Tetraoxygenated Benzenes via a Double Baeyer-Villiger Reaction of Quinizarin Dimethyl Ether: Application to the Synthesis of Bioactive Natural Products from Antrodia camphorate. Journal ofOrganic Chemistry. 81, 3127-3135.
[28] L. Chen, L. Yang, C. Wang, 2008. Anti-inflammatory activity of
mangostins from Garcinia mangostana. Food and Chemical Toxicology. 46, 688‒
693.
[29] A. Han, J. Kim, D. Lantvit, L. Cardono, A. Kingshorn, 2009. Cytotoxic Xanthone Constituents of the Stem Bark of Garcinia mangostana (Mangosteen).
Journal ofNatural Products.72, 2028-2031.
PHỤ LỤC 7-OCH3 5’4’ 5’’ 6-OH 4’’ 5 1-OH Phụ lục 1. Phổ 1H-NMR của hợp chất T1. 9 2’’ 5’ 3’ 3 10a 1, 4a 7 Phụ lục 2. Phổ 13C-NMR của hợp chất T1.
6-OH, 2’-OH 5 4 2’’2’5 7-OCH3 4’’, 4’ 5’’ 5’ 1’’ 5 5’ 5’’, 4’’ 1’, 4’ 7-OCH3 4 2’ 5 2’’ 1, 4a, 10a, 6 3 9 Phục lục 3. Phổ HMBC của hợp chất T1. 7-OCH3 6-OH 5’, 4’ 5 4 1-OH
9 3 Phụ lục 5. Phổ 13C-NMR của hợp chất T3. 5 7-OCH3 3’’ 3’ 2’’ 4 2’ 9 5 2 8 7 1, 10a, 4a, 6 3
1’ 5’, 4’, 4’’, 5’’ 1’’ 2’’ 4 2’ 5 Phụ lục 7. Phổ HSQC của hợp chất T3.