T t c hóa ch t s d ng trong lu n v n đ c cung c p b i Sigma-Aldrich, Acros và Merck. Nh ng lo i hóa ch t này đ c b o qu n trong đi u ki n thích h p, có th s d ng tr c ti p mà không c n tr i qua quá trình tinh ch thêm.
B ng 2.1. Danh sách hóa ch t s d ng cho ph n ng t ng h p d n xu t thienothiazole.
Tên hóa ch t tinh khi t Nhà cung c p
Acetophenone 99.9% Acros
Hydroxylamine hydrochloride 98% Merck
Acetic anhydride 99% Acros
Diphenyl ether 99.9% Acros
Elemental sulfur (trace metal basis) 99.99% Acros
Lithium carbonate 99% Acros
Dimethylsulfoxide Technical grade Sigma-Aldrich
3’-methoxyacetophenone 99% Acros 4’-methoxyacetophenone 99.5% Acros 3’-benzyloxyacetophenone 99.5% Acros 3’-bromoacetophenone 98% Acros 3’-chloroacetophenone 99% Acros 4’-fluoroacetophenone 99.5% Acros 4’-trifluoromethylacetophenone 99% Acros 4’-bromoacetophenone 99% Acros 2-acetylthiophene 99% Acros
22 2-acetylfuran 99% Acros 2-acetylpyridine 99% Acros 4’-methylacetophenone 99.5% Acros 2’-methoxyacetophenone 99% Acros 2-acetylbenzothiophene 98% Acros 2.2. Ph ng pháp phân tích
2.2.1. Kh o sát hi u su t ph n ng thông qua s c ký khí (GC): Quá trình phân tích s c ký khí (GC) đ c th c hi n b ng máy s c ký Shimadzu GC 2010-PL us t i phòng Thí nghi m tr ng đi m Nghiên c u c u trúc v t li u – i h c Bách Khoa Tp. HCM, đ u dò ion hóa ng n l a (FID), c t phân c c y u SPB-5 (chi u dài c t = 30 m, đ ng kính trong = 0,25 mm, b dày l p film = 0,25 m). Ch ng trình nhi t phân tích m u đ c cài đ t nh sau: b t đ u gia nhi t m u 100 oC và gi nhi t đ này trong 1 phút, sau đó gia nhi t t 100 oC lên 280 oC v i t c đ 40 oC/phút và gi nhi t đ 280 oC trong 4,5 phút, t ng th i gian phân tích m u là 10 phút. V i các m u phân tích d n xu t quinazoline có nhi t đ sôi cao, ch ng trình nhi t đ c thi t l p nh thông th ng, sau khi gia nhi t c t lên 280 oC, c t s c ký đ c gi nhi t đ này trong vòng 9,5 phút, t ng th i gian phân tích m u là 15 phút. Nhi t đ bu ng tiêm m u đ c gi c đ nh 280 oC. S n ph m đ c đ nh l ng theo ph ng pháp n i chu n v i ch t n i chu n là diphenyl ether.
2.2.2. nh danh s n ph m b ng s c ký khí ghép kh i ph (GC-MS): Quá trình phân tích s c ký khí ghép kh i ph (GC-MS) đ c th c hi n b ng máy Shimadzu GCMS-QP2010 Ultra t i phòng Thí nghi m tr ng đi m Nghiên c u c u trúc v t li u – i h c Bách Khoa Tp. HCM v i c t ZB-5MS (chi u dài c t = 30 m, đ ng kính trong = 0,25 mm, b dày l p film = 0,25 m). Ch ng trình nhi t phân tích m u đ c cài đ t nh sau: gia nhi t và gi nhi t đ 50 oC trong 2 phút, sau đó gia nhi t v i t c đ 10 oC/phút t 50 oC đ n 280 oC và gi nhi t đ 280 oC trong 10 phút, t ng th i gian phân tích m u là 35 phút. Nhi t đ bu ng tiêm m u đ c c đ nh 280 oC. K t qu kh i ph đ c so sánh v i ph chu n có trong th vi n NIST.
23
2.2.3. nh danh s n ph m b ng ph c ng h ng t (NMR): Ph c ng h ng
t h t nhân 1H-NMR và 13C-NMR đ c đo b ng thi t b Bruker AV 500 spectrometer t i Khoa Hóa h c – Tr ng i h c Khoa h c t nhiên i h c Qu c gia Hà N i.
2.2.4. Các h p ch t m i đ c ki m ch ng thành ph n nguyên t thông qua kh i ph đ phân gi i cao (High-Resolution Mass Spectrometry): Ph HRMS đ c đo thông qua h th ng Agilent HPLC 1200 Series ghép v i đ u dò kh i ph Bruker micrOTOF-QII t i Phòng Thí nghi m Phân tích trung tâm – Tr ng i h c Khoa h c t nhiên – i h c Qu c gia TP. H Chí Minh.
2.2.5. Phân l p s n ph m b ng s c ký c t trên silica gel (230 – 400 mesh) (Merck Millipore), xác đ nh s n ph m trên TLC (Merck Millipore) thông qua đèn UV 254 nm ho c UV 365 nm.
2.3. Quy trình thí nghi m
2.3.1. Quy trình t ng h p d n xu t acetophenone ketoxime acetate
Hình 2.1. Quy trình t ng h p d n xu t acetophenone ketoxime acetate
Trong ph n ng đi n hình, acetophenone (22 mmol) đ c hòa tan trong 10 mL ethanol trong Erlen 50-mL. Hydroxylamine hydrochloride (33 mmol) đ c thêm vào h và h ph n ng đ c khu y t 60 oC đ n khi thu đ c dung d ch trong su t. K2CO3 (30.5 mmol) đ c thêm t t vào Erlen đ n h t. Ph n ng đ c theo dõi thông qua s c ký b n m ng (TLC, hexanes/ethyl acetate = 3:1 v/v). Khi ph n ng k t thúc (1 đ n 3 h), h ph n ng đ c làm ngu i đ n nhi t đ phòng và n c c t (50 mL) đ c thêm vào h . H n h p đ c chi t b ng ethyl acetate (3 l n, 50 mL/l n), r a l n l t v i dung d ch HCl loãng đ n pH 6.5 và dung d ch NaCl bão hòa. Pha h u c sau đó đ c làm khan b ng Na2SO4 và cô quay chân không, thu đ c acetophenone ketoxime. S n ph m thô đ c s d ng tr c ti p cho quá trình ester hóa mà không c n tinh ch thêm.
24
Toàn b acetophenone ketoxime thu đ c đ c hòa tan v i 10 mL ethyl acetate trong Erlen 50-mL. Acetic anhydride (33 mmol) đ c thêm vào h và h n h p đ c khu y t đ n đ ng nh t. K2CO3 (30.5 mmol) đ c thêm t t vào Erlen đ n h t. Ph n ng th c hi n nhi t đ phòng và theo dõi thông qua s c ký b n m ng (TLC, hexanes/ethyl acetate = 3:1 v/v). Sau 1 h, n c c t (50 mL) đ c thêm vào h . H n h p đ c chi t b ng ethyl acetate (3 l n, 50 mL/l n), r a l n l t v i dung d ch HCl loãng đ n pH 6.5 và dung d ch NaCl bão hòa. Pha h u c sau đó đ c làm khan b ng Na2SO4 và cô quay chân không, thu đ c acetophenone ketoxime acetate. Ketoxime thu đ c có th đ c tinh ch thêm b ng ph ng pháp k t tinh l i trong hexanes/ethyl acetate (5:1). Hi u su t đ t trong kho ng 91 – 98%.
2.3.2. Quy trình t ng h p d n xu t 4-phenylbut-3-en-2-one O-acetyl oxime
NH2OH.HCl (1.5 equiv.) K2CO3(1.4 equiv.) EtOH (2.2 M), 60oC, 1-3 h Ac2O (1.5 equiv.) K2CO3(1.4 equiv.) EtOAc (2.2 M), rt, 1 h N OAc N OH O O NaOH (0.1 equiv.) acetone (1.0 M), 0-5oC, 12 h O 50 mmol
Hình 2.3. Ph n ng t ng h p d n xu t 4-phenylbut-3-en-2-one O-acetyl oxime 2-arylthieno[3,2-d]thiazole
Monobenzalacetone đ c t ng h p thông qua ph n ng ng ng t Aldol gi a benzaldehyde và acetone. Benzaldehyde (50 mmol) đ c hòa tan trong acetone (50 mL) và h n h p đ c làm l nh trong b đá-mu i. NaOH (5 mmol) đã nghi n thành b t đ c cho vào h n h p t t và h n h p đ c khu y nhi t đ th p trong vòng 12 h. Sau khi toàn b benzaldehyde đã chuy n hóa, h n h p đ c trung hòa b ng dung d ch HCl 2N t t đ n pH 6 và chi t b ng hexane. Pha h u c đ c r a v i dung d ch NaCl bão hòa, làm khan b ng Na2SO4 khan và cô quay, thu đ c benzalacetone d ng ch t l ng màu vàng nh t (93%). Benzalacetone sau đó đ c chuy n hóa thành d n xu t ketoxime acetate theo quy trình đã đ c trình bày M c 2.3.1. S n ph m đ c tinh ch b ng s c ký c t trên silica gel v i h dung môi gi i ly hexanes/ethyl acetate 100:1 – 50:1, s n ph m thu đ c d ng ch t l ng sánh, màu vàng đ m.
25
2.3.3. Quy trình t ng h p d n xu t 2-aroylthieno[3,2-d]thiazole
Hình 2.4. Ph n ng t ng h p d n xu t 2-aroylthieno[3,2-d]thiazole
D n xu t acetophenone (0.2 mmol, 1.0 equiv.), d n xu t ketoxime acetate (0.3 mmol, 1.5 equiv.), l u hu nh (0.6 mmol, 3.0 equiv.), lithium carbonate (0.3 mmol, 1.5 equiv.) đ c thêm vào vial có n p v n th tích 8 mL. Dung môi DMSO (0.5 mL) đ c thêm vào h ph n ng. H n h p đ c khu y t 120 oC trong 3 đ n 12 gi , ph n ng đ c theo dõi thông qua s c ký b n m ng ho c s c ký khí. Sau khi ph n ng k t thúc, n i chu n diphenyl ether (0.2 mmol) và ethyl acetate (2 mL) đ c thêm vào chai ph n ng. Chai ph n ng sau đó đ c đ y n p và đánh siêu âm nhi t đ th ng trong vòng 5 phút đ hòa tan hoàn toàn các ch t h u c . Sau đó 1 mL d ch ph n ng đ c pha loãng b ng 1 mL ethyl acetate, r a l n l t v i dung d ch NaHCO3 bão hòa (1 mL) và dung d ch NaCl bão hòa (3×1 mL), làm khan b ng mu i Na2SO4 khan và mang đi phân tích s c ký khí theo ch ng trình nhi t đã mô t M c 2.2. Hi u su t theo GC c a s n ph m chính 2-benzoylthieno[3,2-d]thiazole sau ph n ng đ c tính toán d a trên đ ng chu n thi t l p t k t qu phân tích GC c a dãy chu n.
phân l p s n ph m, ph n ng đ c ti n hành trong đi u ki n nh mô t trên nh ng không có n i chu n diphenyl ether. Sau khi ph n ng k t thúc, chai ph n ng đ c làm ngu i đ n nhi t đ phòng và ethyl acetate (2 mL) đ c thêm vào. Chai ph n ng sau đó đ c đ y n p và đánh siêu âm nhi t đ th ng trong vòng 5 phút đ hòa tan hoàn toàn các ch t h u c . Sau đó d ch ph n ng đ c pha loãng b ng 10 mL ethyl acetate, r a l n l t v i dung d ch NaHCO3 bão hòa (2 mL) và dung d ch NaCl bão hòa (3×2 mL), làm khan b ng mu i Na2SO4 khan và cô quay lo i dung môi. S n ph m đ c tinh ch b ng ph ng pháp s c ký c t trên silica gel. S n ph m sau đó đ c đ nh danh b ng s c ký khí ghép kh i ph GC-MS, kh i ph đ phân gi i cao HRMS (đ i v i các h p ch t m i), ph c ng h ng t 1H NMR và 13C NMR.
26
CH NG 3: K T QU VÀ BÀN LU N
Ph n ng đi n hình gi a acetophenone ketoxime acetate (1a) và acetophenone (2a) v i l u hu nh nguyên t đ c ch n đ ti n hành t i u hóa hi u su t c a s n ph m chính 2-benzoylthieno[3,2-d]thiazole (3aa). i u ki n t i u c a ph n ng đ c kh o sát d a trên ph ng pháp thay đ i luân phiên t ng bi n, trong đó các y u t đ c kh o sát l n l t bao g m: nhi t đ th c hi n ph n ng, lo i tác nhân base và l ng tác nhân base s d ng, t l mol gi a các tác ch t, lo i và l ng ch t h tr (additives) cho ph n ng, hàm l ng l u hu nh, lo i dung môi và l ng dung môi s d ng, th i gian ph n ng. Trong đó, kh i l ng mol c a l u hu nh đ c quy v 32 g/mol.
Hình 3.1. Các y u t kh o sát trong ph n ng gi a acetophenone ketoxime acetate (1a) và acetophenone (2a) t ng h p 2-benzoylthieno[3,2-d]thiazole (3aa).
3.1. nh h ng c a nhi t đ đ n hi u su t ph n ng
Nhi t đ ti n hành ph n ng là y u t quan tr ng đ c kh o sát đ u tiên do liên quan tr c ti p đ n y u t nhi t đ ng h c c a ph n ng. D a trên các nghiên c u tr c đây cùng v i quá trình kh o sát ban đ u, y u t nhi t đ đ c kh o sát trong kho ng t 100 oC đ n 140 oC. Ph n ng s d ng 0.2 mmol tác ch t gi i h n v i t l mol 1a:2a
t ng ng là 2:1; tác nhân base Li2CO3 s d ng 1.0 equiv.; v i s có m t c a 4.0 equiv. S8; trong dung môi ph n ng là DMSO (1.0 mL) v i th i gian ph n ng là 6 gi . K t qu kh o sát đ c trình bày trên th 3.1.
Theo k t qu kh o sát, hi u su t c a ph n ng t ng d n khi t ng nhi t đ t 100 oC lên 120 oC, ph n ng đ t hi u su t 82% sau 6 gi ph n ng. Khi t ng nhi t đ lên m c 130 oC, hi u su t c a s n ph m g n nh không t ng so v i ph n ng 120 oC. Tuy nhiên khi t ng nhi t đ ph n ng lên trên 130 oC, hi u su t ph n ng có xu h ng gi m. C th , hi u su t ph n ng gi m ch còn 74% khi th c hi n ph n ng 140 oC. i u này có th gi i thích do tác ch t ketoxime kém b n nhi t đ cao, d t oxy hóa-
27
kh t o thành các s n ph m ph khác nhau, đ ng th i các tác nhân ph n ng nh lithium carbonate kém b n nhi t đ cao, s polymer hóa l u hu nh nhi t đ cao có th làm t ng đ nh t c a h d n đ n nh h ng kh n ng ti p xúc gi a các tác nhân ph n ng [56]. Nh v y, nhi t đ 120 oC đ c ch n làm nhi t đ ph n ng t i u đ ti n hành kh o sát các y u t khác. Nhi t đ 120 oC c ng là nhi t đ t i u đ c s d ng trong các ph n ng t ng h p d n xu t thieno[3,2-d]thiazole t l u hu nh nguyên t nh đã đ c p M c 1.2.4. 100 110 120 130 140 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H i u su t G C (% ) Nhi t đ ph n ng (oC) th 3.1. nh h ng c a nhi t đ đ n hi u su t ph n ng. 3.2. nh h ng c a t l tác ch t đ n hi u su t ph n ng
Trong các ph n ng t ng h p d n xu t thieno[3,2-d]thiazole xu t phát t d n xu t ketoxime acetates v i các d n ch t t ng đ ng carbonyl khác nhau, ketoxime th ng đ c s d ng l ng d so v i tác nhân ph n ng còn l i. D a trên các nghiên c u tr c đây cùng v i quá trình kh o sát ban đ u, y u t t l mol tác ch t 1a:2a đ c kh o sát v i các t l t ng d n t 1:1 đ n 1:2 và ng c l i. Ph n ng s d ng 0.2 mmol tác ch t gi i h n; tác nhân base Li2CO3 s d ng 1.0 equiv.; v i s có m t c a
28
4.0 equiv. S8; trong dung môi ph n ng là DMSO (1.0 mL) 120 oC v i th i gian ph n ng là 6 gi . K t qu kh o sát đ c trình bày trên th 3.1. 1:1 1:1.5 1:2 1.2:1 1.5:1 1.8:1 2:1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H i u su t G C (% )
T l tác ch t ketoxime ester/acetophenone (mol:mol)
th 3.2. nh h ng c a t l tác ch t đ n hi u su t ph n ng.
Theo k t qu kh o sát, hi u su t c a ph n ng t ng khi t ng t l ketoxime so v i acetophenone. Ng c l i, hi u su t ph n ng gi m m nh khi t ng t l acetophenone s d ng trong h . i u này khá phù h p v i c ch ph n ng d đoán, trong đó quá trình đóng vòng t d n xu t ketoxime acetate đ t o thành khung benzothiophene x y ra tr c quá trình đóng vòng t o khung thiazole [52, 54]. Khi t ng t l 1a:2a t 1:1 lên 1.2:1, hi u su t ph n ng t ng t 63% lên 74%. Hi u su t c a s n ph m thienothiazole 3aa đ t cao nh t là 82% khi t ng t l ketoxime lên 1.5 equiv. Khi ti p t c t ng t l ketoxime, hi u su t ph n ng có xu h ng bão hòa. Do đó, t l tác ch t gi a 1a:2a đ c ch n là 1.5:1 cho các kh o sát ti p theo.
3.3. nh h ng c a l ng l u hu nh đ n hi u su t ph n ng
Hàm l ng c a tác nhân l u hu nh s d ng là y u t quan tr ng đ c kh o sát ti p theo. Tác nhân l u hu nh mang nhi u vai trò quan tr ng trong quá trình ph n ng, là
29
tác nhân ho t hóa các liên k t C–H ho t đ ng c a các tác nhân, v a là ngu n cung c p l u hu nh đ đóng vòng hình thành các khung thiophene và thiazole trong s n ph m cu i, ngoài ra l u hu nh còn có th đóng vai trò oxy hóa trong h đ d n đ n vi c th m hóa s n ph m. Theo các nghiên c u tr c đây, Huang và c ng s s d ng 3.0 equiv. l u hu nh cho ph n ng ng ng t đóng vòng gi a ketoxime acetates và benzaldehydes đ t o thành s n ph m 2-arylthieno[3,2-d]thiazole [52]. Nhóm tác gi sau đó c ng đã s d ng 3.0 equiv. l u hu nh cho ph n ng gi a ketoxime acetates và isothiocynides, và 3.5 equiv. l u hu nh cho ph n ng gi a ketozime acetates và methylheteroaryls đ hình thành các c u trúc thieno[3,2-d]thiazole khác nhau [54, 57]. Bên c nh đó, nhóm nguyên c u c a Jiang và c ng s ch ra r ng c n s d ng 4.0 equiv. l u hu nh cho ph n ng đóng vòng gi a ketoxime acetates và azides v i