Đối với chất rắn kết tinh, điểm chảy là một tiêu chuẩn vật lý rất quan trọng. Thông thƣờng việc phân tích đầu tiên sau khi thu đƣợc một sản phẩm kết tinh là việc xác định điểm chảy vì đó là tiêu chuẩn để kiểm tra mức độ tinh khiết của hợp chất mà chỉ cần lƣợng rất ít mẫu thử.
Nếu điểm chảy của hai loại tinh thể thu đƣợc qua hai lần kết tinh chỉ chênh lệch nhau không quá 0,50C thì có thể xem sản phẩm kết tinh là tinh khiết. Khi điểm chảy xác định đƣợc, đối chiếu với tài liệu tham khảo để có thể đƣa ra kết luận sơ bộ về hợp chất đang nghiên cứu.
1.5.2. Độ quay cực ([α]D)
Ánh sáng tự nhiên đi qua một môi trƣờng bất đẳng hƣớng, trong điều kiện nhất định nào đó, do tác dụng của môi trƣờng làm cho cƣờng độ điện trƣờng chỉ còn dao động theo một phƣơng nhất định đƣợc gọi là ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực toàn phần.
Mặt phẳng chứa tia sáng và phƣơng dao động của vectơ điện trƣờng đƣợc gọi là mặt phẳng dao động, còn mặt phẳng chứa tia sáng và vuông góc với mặt phẳng dao động gọi là mặt phẳng phân cực.
Khi cho ánh sáng phân cực thẳng đi qua dung dịch một chất quang hoạt thì mặt phẳng phân cực sẽ bị quay một góc α. Tuỳ theo chất quang hoạt
33
α phụ thuộc vào nồng độ C (g/100ml dung dịch), chiều dài lớp dung dịch (dung môi) l, nhiệt độ t và chiều dài sóng λ:
1.5.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonancespectroscopy, NMR)
Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân là một phƣơng pháp phổ hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay đƣợc dùng để xác định cấu trúc hoá học các hợp chất hữu cơ nói chung và hợp chất thiên nhiên nói riêng. Với việc sử dụng kết hợp các kỹ thuật phổ NMR một chiều và hai chiều, các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác cấu trúc của hợp chất, kể cả cấu trúc lập thể của phân tử. Nguyên lý chung của các phƣơng pháp phổ NMR (phổ proton và phổ carbon) là sự cộng hƣởng ở các tần số khác nhau của các hạt nhân từ (1
H và 13C) dƣới tác dụng của từ trƣờng ngoài. Các tần số cộng hƣởng khác nhau này đƣợc biểu diễn bằng độ dịch chuyển hoá học. Ngoài ra, đặc trƣng của phân tử còn đƣợc xác định dựa vào tƣơng tác spin giữa các hạt nhân từ với nhau.
Phổ 1
H – NMR: Trong phổ 1H – NMR, độ dịch chuyển hoá học (δ) của các proton đƣợc xác định trong thang từ 0 đến 14 ppm tuỳ thuộc vào mức độ lai hoá của nguyên tử cũng nhƣ đặc t rƣng riêng của từng phân tử. Mỗi loại proton cộng hƣởng ở một trƣờng khác nhau vì vậy chúng đƣợc biểu diễn bằng một độ dịch chuyển hoá học khác nhau. Dựa vào những đặc trƣng của độ dịch chuyển hoá học cũng nhƣ tƣơng tác spin giữa các hạt nhân từ với nhau mà ngƣời ta có thể xác định đƣợc cấu trúc hoá học của hợp chất.
Phổ 13
C – NMR: Phổ này cho tín hiệu vạch phổ của cacbon. Mỗi nguyên tử cacbon sẽ cộng hƣởng ở một trƣờng khác nhau và cho một tín
hiệu phổ khác nhau. Thang đo cho phổ 13
C – NMR cũng đƣợc tính bằng ppm và với dải thang đo rộng hơn so với phổ proton (từ 0 đến 240 ppm).
Phổ DEPT: Phổ này cho ta những tín hiệu phổ phân loại các loại cacbon khac nhau. Trên các phổ DEPT, tín hiệu của cacbon bậc 4 biến mất. Tín hiệu phổ của CH và CH3 nằm về một phía và của CH2 thì nằm về phía đối diện trên phổ DEPT 1350. Còn trên phổ DEPT 900
thì chỉ xuất hiện tín hiệu phổ của các CH.
Phổ 2D – NMR: Đây là các kỹ thuật phổ hai chiều, cho phép xác định các tƣơng tác của các hạt nhân từ của phân tử trong không gian hai chiều.
Phổ HMBC: Đây là phổ biểu diễn các tƣơng tác xa của C và H trong phân tử. Nhờ vào các tƣơng tác trên phổ này mà từng phần của phân tử cũng nhƣ toàn bộ phân tử đƣợc xác định về cấu trúc.
Phổ HSQC: Đây là phổ biểu diễn các tƣơng tác của C và H liên kết trực tiếp với nhau trong phân tử. Nhƣ ở phổ HMBC, nhờ vào các tƣơng tác trên phổ này mà từng phần của phân tử cũng nhƣ toàn bộ phân tử đƣợc xác định về cấu trúc.
1.5.4. Phổ khối lượng (Mass spectrocopy, MS)
Phổ khối lƣợng đƣợc dùng khá phổ biến để xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc chủ yếu của phƣơng pháp phổ này là dựa vào sự phân mảnh ion của phân tử chất dƣới sự bắn phá của chùm ion bên ngoài. Ngoài ion phân tử, phổ MS còn cho các pic ion mảnh khác dựa vào đó ngƣời ta có thể xác định đƣợc cơ chế phân mảnh và dựng lại cấu trúc hoá học các hợp chất.
Phổ EI – MS: Dựa vào sự phân mảnh ion dƣới tác dụng của chùm ion bắn phá với năng lƣợng khác nhau, phổ biến là 70 eV.
35
Phổ ESI – MS: Còn đƣợc gọi là phổ khối lƣợng phun mù điện tử. Phổ này đƣợc thực hiện với năng lƣợng bắn phá thấp hơn nhiều so với phổ EI – MS, do đó phổ thu đƣợc chủ yếu là pic ion phân tử và các pic đặc trƣng cho sự phá vỡ các liên kết có mức năng lƣợng thấp, dễ phá vỡ.
CHƢƠNG 2
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Phản ứng ngƣng tụ giữa phthalide và 2- carboxybenzaldehydes để có đƣợc ben [d] indeno [1,2-b] -5,11-diones. Sau đó, các hợp chất này phản ứng với một amin bậc 1 để tạo ra các indenoisoquinolin khác nhau có nhóm thế chứa gốc R (sơ đồ 15). CHO COOH O O + NaOMe (266 mmol) MeOH/EtOAc 6h, 650C COOH O O O O O TsOH toluen N O O RNH2 R 71 72 73 74 134a : R = 134b : R = 134 134c : R = CH2- CH2Cl2 250C N CH2 - O N OCH3
Sơ đồ 15. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin có dị vòng thơm ở mạch nhánh.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu:
Phân tích các nguồn tài liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu (cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài, kết quả nghiên cứu đã công bố qua các tạp chí và báo cáo khoa học chuyên ngành trong và ngoài nƣớc, thƣ viện, các phƣơng tiện thông tin đại chúng… ).
37 Xử lý số liệu trên máy tính.
Các phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm trong tổng hợp hữu cơ. Phương pháp sắc kí bản mỏng: Sắc kí bản mỏng đƣợc sử dụng để định tính chất đầu và sản phẩm. Thông thƣờng sản phẩm với giá trị Rf khác nhau màu sắc và sự phát quang khác nhau... Dùng sắc kí lớp mỏng để biết đƣợc phản ứng xảy ra, không xảy ra, kết thúc phản ứng.
Phương pháp chiết: chiết là quá trình tách và phân li các chất dựa vào quá trình chuyển một chất hòa tan trong một pha lỏng (thƣờng là nƣớc) một pha lỏng khác không hòa tan vào nó (thƣờng là dung môi hữu cơ không hòa tan với nƣớc).
Phương pháp loại bỏ dung môi ở áp suất thấp: Dùng máy cất quay chân không. Sau khi loại bỏ dung môi để thu đƣợc chất khô hoàn toàn ta dùng máy hút chân không hút làm khô chất.
Phương pháp sắc kí cột: Nguyên tắc sắc kí cột dựa trên ái lực hấp phụ khác nhau của các chất thử đối với chất hấp phụ để tách các chất riêng ra. Nhƣng trong sắc kí cột, chất làm nền cho pha cố định đƣợc nhồi trong ống hình trụ và vì thế mà gọi là sắc kí cột.
Phương pháp lựa chọn chất hấp phụ và dung môi chạy cột sắc kí.
Sử dụng các phƣơng pháp xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): 1H – NMR và 13C – NMR(12h MHz) đƣợc đo trên máy Brucker AM500 FT – NMR Spectrometer, Viện Hóa Học, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3. Địa điểm nghiên cứu
Phòng Hóa Dƣợc, Viện Hóa Học, Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Quy trình tổng hợp CHO CHO COOH O O + NaOMe (266 mmol) MeOH/EtOAc 6h, 650C COOH O O O O O TsOH toluen N O O RNH2 R 71 72 73 74 134a : R = 134b : R = 134 134c : R = CH2- CH2Cl2 250C N CH2 - O N OCH3
Sơ đồ 15. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin có dị vòng thơm ở mạch nhánh
3.1.1. Tổng hợp hợp chất indeno[1,2-c]isochromen-5,11-dion (74)
Dung dịch của phathalide (71) (10g; 67 mmol ) và phthaldehydic acid (72) (8,9 g; 67mmol ) trong dung môi EtOAc (300ml ) đƣợc thêm NaOMe (58g; 266 mmol). Phản ứng đƣợc thực hiện tại 65oC trong 6h. Kết thúc phản ứng, loại bỏ dung môi, nhỏ giọt dung dịch HCl 37% (25ml) đến khi dung dịch chuyển từ mầu đỏ sang màu vàng nhạt, loại bỏ nƣớc nhận đƣợc sản phẩm thô 73. Hòa tan 73 trong toluen (200ml) và thêm PTSA (0,92 g ; 5,3
mmol) đun hồi lƣu (Dean-Stark) trong 6h. Kết thúc phản ứng , loại bỏ dung môi toluen nhận đƣợc sản phẩm thô. Sản phẩm đƣợc hòa tan trong CH3Cl (1 lít) , rửa bằng dung dịch muối NaCl (3x1 lít), làm khan trong MgSO4, cất loại dung môi bằng máy cất quay nhận đƣợc hợp chất 74, kết tinh trong
39
dung môi EtOAc thu đƣợc sản phẩm sạch 74 (9,6 g ) có mầu vàng cam, hiệu suất phản ứng đạt 58%.
3.1.2. Tổng hợp các hợp chất indenoisoquinolin.
3.1.2.1. Tổng hợp hợp chất 6-(6-metoxypyridin-3-yl)-5H-indeno[1,2- c]isoquinolin-5,11(6H)-dion (134a).
Hòa tan hoàn toàn 74 (50mg, 0,2 mmol) trong 2ml CH2Cl2, sau đó bổ sung 5-amino-2-metoxypyridin (27,5mg, 0,22 mmol) vào hỗn hợp trên. Hỗn hợp đƣợc khuấy và duy trì ở nhiệt độ phòng trong 26h. Kết thúc phản ứng, hỗn hợp đƣợc chiết bằng CH2Cl2, làm khô bằng Na2SO4, quay khô thu đƣợc sản phẩm thô. Sản phẩm thô đƣợc làm sạch bằng sắc ký cột silica gel với hệ dung môi rửa giải hexan/EtOAc (6:4) thu đƣợc sản phẩm 134a (59,1mg) có màu đỏ cam với hiệu suất phản ứng 83 %.
3.1.2.2. Tổng hợp chất 6-(pyridin-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2-c]isoquinolin- 5,11(6H)-dion (134b)
Hòa tan hoàn toàn 74 (50mg, 0,2 mmol) trong 2ml CH2Cl2, sau đó bổ sung 2-pyridinmetylamin (24mg, 0,22 mmol) vào hỗn hợp trên . Hỗn hợp đƣợc khuấy và duy trì ở nhiệt độ phòng trong 28h. Kết thúc phản ứng, hỗn hợp đƣợc chiết bằng CH2Cl2, làm khô bằng Na2SO4, quay khô thu đƣợc sản phẩm thô. Sản phẩm thô đƣợc làm sạch bằng sắc ký cột silica gel với hệ dung môi rửa giải hexan/EtOAc (7:3) thu đƣợc sản phẩm 134b (58,13mg)
có màu đỏ cam với hiệu suất phản ứng 86 %.
3.1.2.3. Tổng hợp hợp chất 6-(furan-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2- c]isoquinolin-5,11(6H)-dion (134c)
Hòa tan hoàn 74 (30mg, 0,12 mmol) trong 2ml CH2Cl2, sau đó bổ sung 1-(2-Furyl)metylamin (13mg, 0,133 mmol) vào hỗn hợp trên. Hỗn hợp đƣợc khuấy và duy trì ở nhiệt độ phòng trong 30h. Kết thúc phản ứng, hỗn hợp
đƣợc chiết bằng CH2Cl2, làm khô bằng Na 2SO4, quay khô thu đƣợc sản phẩm thô. Sản phẩm thô đƣợc làm sạch bằng sắc ký cột silica gel với hệ dung môi rửa giải hexan/EtOAc (6:4) thu đƣợc sản phẩm 134c (32,59mg) có màu đỏ cam với hiệu suất phản ứng 83 %.
3.2. Hằng số vật lí và các dữ kiện phổ của các hợp chất
3.2.1. Hợp chất 134a: Tổng hợp hợp chất 6-(6-metoxypyridin-3-yl)-5H- indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11(6H)-dion.
Trạng thái: Chất bột màu đỏ cam. Công thức phân tử C22H14N2O3. 1 H NMR (500 MHz, CDCl3) δH ppm: 8,72 (1H, d, J=8,0Hz), 8,34 (1H, d, J=8,0Hz), 8,21 (1H, d, J=2,5Hz), 7,77 (1H, td, J= 1,0; 8,0Hz), 7,65 (1H, dd, J=2,5; 8,5Hz), 7,57 (1H, d, J=8,0Hz), 7,49 (1H, td, J= 2,5; 8,0Hz), 7,26 (1H, t, J=2,5; 7,5Hz), 7,10 (1H, t, J=0,5; 8,0Hz), 7,01 (1H, d, J=8,5), 5,80 (1H, d, J= 2,5) 4,08 (3H, s, OCH3). 13 C NMR (125 MHz, CDCl3) δc ppm:190,52 ; 164,66; 163,80; 155,33; 146,49; 138,82; 137,04; 134,68; 134,38; 132,84; 132,72; 130,87; 128,79; 127,78; 127,45; 123,85; 123,76; 123,04; 122,24; 112,06; 108,54; 54,19. 3.2.2. Hợp chất 134b: Tổng hợp chất 6-(pyridin-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2- c]isoquinolin-5,11(6H)-dion.
Trạng thái: Chất rắn màu đỏ cam.
Công thức phân tử C22H14N2O2. 1 H NMR (500 MHz, CDCl3) δH ppm: 8,74 (1 H, d, J = 8,0 Hz), 8,61 (1 H, d, J = 4,5 Hz), 8,39 (1 H, d, J = 8,0 Hz), 7,77 (1 H, td, J = 1,5; 8,0 Hz), 7,64 (1 H, td, J = 1,5; 2,0; 8,0Hz), 7,58 (1 H, dd , J = 1,0; 7,0Hz), 7,48-7,51 (2 H, m, , J = 1,0; 7,0Hz), 7,19-7,30 (4 H, m), 5,90 (2H, s).
41 13 C NMR (125 MHz, CDCl3) δc ppm:190,5 ; 163,5; 155,5; 149,6; 137,4; 137,1; 134,9; 134,1; 133,3; 132,6; 130,9; 128,7; 127,3; 125,9; 123,7; 123,5; 123,3; 123,1; 122,7; 120,9; 108,9; 49,6. 3.2.3. Hợp chất 134c: Tổng hợp hợp chất 6-(furan-2-ylmetyl)-5H- indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11(6H)-dion.
Trạng thái: Chất rắn màu đỏ cam. Công thức phân tử C21H13NO3. 1 H NMR (500 MHz, CDCl3) δH ppm: 8,71 (1 H, d, J = 8,0 Hz), 8,38 (1 H, d, J = 7,5 Hz), 7,73 (1 H, td, J = 1,5; 7,5 Hz), 7,68 (1 H, d, J = 7,5 Hz), 7,62 (1 H, dd, J = 1,0; 8,0 Hz), 7,26-7,49 (4 H, m), 6,3 (1 H, d, J = 2,5 Hz), 6,75 (1 H, dd, J = 2,0; 3,5 Hz), 5,72 (2 H, s).
3.3. Kết quả và thảo luận
3.3.1. Hợp chất 134a: Tổng hợp hợp chất 6-(6-metoxypyridin-3-yl)-5H- indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11(6H)-dion.
Trên phổ 1
H-NMR của hợp chất 134a, xuất hiện các tín hiệu proton nhóm CH3O- tại δH 4,08 ppm (s, 3H), cùng 11 tín hiệu proton khác nhau, bao gồm 8 tín hiệu proton của khung indenoisoquinolin [1] và 3 tín hiệu proton của vòng pyridin hai nhóm thế . Ngoài ra cấu trúc của hợp chất 134a
còn đƣợc khẳng định bởi phổ cộng hƣởng từ 13
C-NMR, trên phổ ta thấy xuất hiện 22 tín hiệu của cacbon với tín hiệu đặc trƣng của nhóm cacbonyl C-11 tại δC 190,52 ppm, nhóm cacbonyl của amit tại δC 163,80 ppm (C-5). Tín hiệu tại δC 164,66 ppm đƣợc gán cho nhóm N=COCH3, tín hiệu cacbon của nhóm OCH3 cộng hƣởng tại δC 54,19 ppm. Các dữ liệu phổ trên cho phép khẳng định cấu trúc của 134a.
Hình 7. Phổ 13C-NMR của hợp chất 134a N O O N OCH3
43
3.3.2. Hợp chất 134b: Tổng hợp chất 6-(pyridin-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2- c]isoquinolin-5,11(6H)-dion.
Trên phổ 1
H-NMR của hợp chất 134b ngoài các tín hiệu đặc trƣng của khung indenoisoquinolindion nhƣ hợp chất 134a, còn xuất hiện tín hiệu doulet tại δH 5,90 ppm đƣợc gán cho proton của nhóm metylen gắn với Nitơ và vòng pyridin. Bốn tín hiệu proton ở độ chuyển dịch từ 7,19-7,30 (4 H, m) xuất hiện các hằng số tƣơng tác J=7,5; 5,5; 2,0 Hz là các hằng số tƣơng tác khá đặc trƣng cho cho các proton trong vòng thơm pyridin. Trên phổ 13
C- NMR của hợp chất 134b còn xuất hiện tín hiệu đặc trƣng của C=N trong vòng pyridin ở δC 149,6 ppm, xuất hiện tín hiệu của nhóm CH2 gắn giữa khung indenoisoquinolin và vòng pyridin cộng hƣởng tại δC 49,6 ppm cùng các tín hiệu đặc trƣng của khung indenoisoquinolin cho phép khẳng định cấu trúc của 134b.
N O
O
CH2
N
Hình 10. Cấu trúc hóa học của hợp chất 134b
3.3.3. Hợp chất 134c: Tổng hợp hợp chất 6-(furan-2-ylmetyl)-5H- indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11(6H)-dion.
Tƣơng tự, trên phổ 1
H-NMR của hợp chất 134c xuất hiện các tín hiệu đặc trƣng của nhóm CH2 gắn giữa khung indenoisoquinolin và vòng Furan cộng hƣởng tại tại δH 5,72 (2H, s), xuất hiện tín hiệu doulet tại δH 6,75 (1 H, J = 2,0; 3,5 Hz) đƣợc gán cho H-4’ trong vòng furan, cùng các dƣ̃ liệu phổ chi tiết trên cho phép khẳng định cấu trúc của 134c.
45 Hình 11: Phổ 1H-NMR của hợp chất 134c N O O CH2 O
KẾT LUẬN
1. Đi tƣ̀ phathalide và phthaldehydic acid , thông qua các phản ƣ́ng hóa học chúng tôi đã tổng hợp thành công ba dẫn xuất của indenoisoquinolin có dị vòng thơm ở mạch nhánh chứa oxi và Nitơ là:
Hợp chất 134a: 6-(6-metoxypyridin-3-yl)-5H-indeno[1,2-c]isoquinolin- 5,11(6H)-dion Hợp chất 134b: 6-( pyridin-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2-c]isoquinolin- 5,11(6H)-dion Hợp chất 134c: 6-( Furan-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2-c]isoquinolin- 5,11(6H)-dion
2. Bằng các phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân và các kiện phổ tham
khảo đã xác định đƣợc cấu trúc của các hợp chất tổng hợp đƣợc đó là:
Hợp chất 134a: 6-(6-metoxypyridin-3-yl)-5H-indeno[1,2-c]isoquinolin- 5,11(6H)-dion Hợp chất 134b: 6-( pyridin-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2-c]isoquinolin- 5,11(6H)-dion Hợp chất 134c: 6-( Furan-2-ylmetyl)-5H-indeno[1,2-c]isoquinolin- 5,11(6H)-dion
47
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Lục Quang Tấn, Đặng Thị Tuyết Anh và Nguyễn Văn Tuyến, (2013), “Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của indenoisoquinolin có hoạt tính chống ung thƣ”, Tạp Chí Hóa học, Tr. 534-537.
2. Lục Quang Tấn, Nguyễn Văn Tuyến ( 2013), “Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất mới của Indenoisoquinoline có nhân thơm ở mạch nhánh và hoạt tính gây độc tế bào”, Tạp chí Hóa học, T51(6ABC), Tr 82-85.
Tiếng Anh:
3. Adina Ryckebusch, Gang Ahn và cộng sự, (2010), Bioorganic & Medicinal Chemistry, 18, 8119–8133.
4. Andrew Morell, Michael Placzek, SethParmley, SmithaAntony, Thomas S. Dexheimer, Yves Pommier and Mark Cushman, (2007), “Nitrated Indenoisoquinolines as TopoisomeraseI Inhibitors: A Systematic Study