[ 3, 4, 5, 8, 23 ]
Cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu về hoạt tớnh sinh học của cỏc xeton α,β- khụng no đều đó khẳng định chỳng hầu hết đều cú hoạt tớnh sinh học đỏng quớ như khả năng khỏng khuõ̉n đối với cỏc loại Gr(-), diệt cỏ dại, chống nấm men….
Người ta [17] đó tiến hành thử nghiệm cỏc xeton α,β- khụng no chứa vũng 1,3,4-oxadiazol với bốn loại vi khuõ̉n: ( B.s.)- khụng gõy bệnh, (E.c )- trực khuõ̉n đại tràng, (S.a)- gõy mụn nhọt và ( P.a ) – gõy bệnh truyền nhiễm, sốt viờm họng. Cho kết quả:
Cỏc xeton α,β- khụng no đều cú tỏc dụng đỏng kể với vi khuõ̉n (B.s)
Xeton α,β- khụng no chứa nhúm nitro hay gốc quinolin-2 ở nhõn oxadiazol cú tỏc dụng với vi khuõ̉n (S.a)
Chỉ những xeton α,β- khụng no cú nhúm thế nitro ở vị trớ para của
nhõn thơm và nhúm quinolin-2 ở nhõn thơm mới cú tỏc dụng với vi khuõ̉n (E.c)
Với vi khuõ̉n ( P.a) thỡ cỏc xeton α,β- khụng no cũng cú tỏc dụng
đỏng kể. Một số tỏc giả [21] đó khẳng định: 3,4-đihidroxiphenyletinylmetyl xeton cú hoạt tớnh ức chế sự tổ hợp cỏc tiểu cầu mỏu trong cỏc ống nghiệm và hoạt tớnh này hơn cả aspirin.
Tỏc dụng diệt cỏ: Một số hợp chất xeton α,β- khụng no kiểu: CH = CH -COR4
R1
R R
cú hoạt tớnh diệt cỏ liều lượng 1,25g/a.
Đó cú thụng bỏo về kết quả thử nghiệm hoạt tớnh gõy độc tế bào ( in vitro ) với hai dũng ung thư gan người ( Hep- 2 ) và phổi ( LU ) với xeton α-β- khụng no đi từ 3-axetyl-4-hidroxi-N-phenylquinolin-2-on với p- nitrobenzandehit. Kết quả cho thấy hợp chất này cho kết quả dương tớnh với cả hai dũng ung thư. Nghiờn cứu hoạt tớnh khỏng u của hợp chất này trờn chuột nhắt Swiss mang u bỏng Sarcomal 80 cho thấy với liều lượng 4mg/kg và 8mg/kg đều đạt hiệu lượng khỏng u (++) theo thang đỏnh giỏ tiờu chuõ̉n hoạt tớnh của H.Itokawa (1989).
Xeton này với liều lượng 4mn/ kg cú tỉ số ức chế u (IR%) lờn tới 68,85%.
N OH
O
Chương 2 THỰC NGHIỆM 2.1. Xỏc định cỏc hằng số vật lý
Nhiệt độ núng chảy
Nhiệt độ núng chảy của cỏc chất tổng hợp được xỏc định trờn mỏy STUART SMP3 tại phũng Tổng hợp Hữu cơ 2, khoa Hoỏ học, trường Đại học KHTN- ĐHQG Hà Nội.
Phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của cỏc chất được ghi tại Phũng phổ hồng ngoại, Viện Hoỏ học, Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam dưới dạng ộp viờn với KBr trờn mỏy FTS-6000 (Bio-Rad, USA).
Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn
Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn (1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC, NOESY) được ghi tại Phũng cộng hưởng từ hạt nhõn (NMR), Viện hoỏ học, Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam trong dung mụi DMSO trờn mỏy Bruker XL-500.
Phổ khối lượng
Phổ EIMS của cỏc hợp chất nghiờn cứu được ghi trờn mỏy Hewllet Packard Massspectrometer 5989B MS, phổ ESI MS ghi trờn mỏy LC-MSD-Trap-SL Series 1100 của hóng Agilent tại Viện hoỏ học, Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam.
2.2. Thăm dũ hoạt tớnh sinh học
Trong số cỏc hợp chất tổng hợp được, chỳng tụi chọn một vài mẫu tiờu biểu để thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật. Cỏc chủng vi sinh vật được chọn để thử gồm đại diện cỏc nhúm:
Vi khuõ̉n: Gr(-): E.coli
Gr(+): S.epidermidis
Việc thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định được thực hiện tại Phũng Nghiờn cứu Vi sinh – bệnh viện 19-8 Bộ Cụng an. Nồng độ chất thử nghiệm 2mg/ 5ml DMF. Phương phỏp thử nghiệm: Lấy 2mg mẫu chất hũa tan trong 5ml dung mụi DMF. Cấy vi khuõ̉n trờn nền thạch rồi nhỏ vào cỏc lỗ đục trờn nền thạch đú với cỏc mức 50, 100 và 150l. Hoạt tớnh khỏng vi sinh vật được đỏnh giỏ theo độ lớn của đường kớnh vũng trũn vụ khuõ̉n (mm).
2.3.Tổng hợp chất chỡa khoỏ 3-axetyl-4-metylbenzocumarin
2.3.1. Tống hợp β –naphtylaxetat + NaOH + NaOH +(CH3CO)2O OH ONa ONa OCOCH3 + H2O -CH3COONa
Cho vào bỡnh cầu đỏy trũn (1000 ml) 20g ( 0,14 mol ) β-naphtol và 100 ml dung dịch NaOH 10%. Thờm vào dung dịch đú 250g nước đỏ đập vụn và 22,8g anhidrit axetic, sau đú lắc bỡnh 15-20 phỳt. Trong suốt thời gian này từ dung dịch tỏch ra β-naphtylaxetat ở dạng tinh thể khụng màu mà sau đú được lọc hỳt và rửa bằng nước rụ̀i để khụ trong khụng khớ . Sản phõ̉m được kết tinh lại trong rượu loóng. Hiệu suất của phản ứng đạt 60-68 %. Nhiệt độ núng chảy của β-
napthylaxetat là 710C.( Theo [30], t0
nc= 70-720C.)
β-napthylaxetat được kết tinh lại từ ancol etylic ở dạng hỡnh kim, tan tốt trong ete và clorofom.
2.3.2. Tổng hợp 1-axetyl- 2- hiđroxinaphtalen
AlCl3/C6H5NO2 5-10oC
COCH3
Trong 1 bỡnh cầu đỏy trũn 3 cổ cỡ 250ml cú mỏy khuấy, nhiệt kế và 1 ống đựng CaCl2 khan, cho vào đú 100ml nitrobenzen khan và hoà tan vào nú 18,6g (0.1mol) β-naphtylaxetat trong sự khuấy trộn mạnh và làm lạnh bờn ngoài bằng nước đỏ. Người ta thờm vào dung dịch màu vàng sỏng ở trong bỡnh trong suốt 1 giờ 26,6g AlCl3 khan đó nghiền nhỏ từng ớt một. Trong khi đú giữ nhiệt độ khụng quỏ 100C. Sau khi đó thờm hết AlCl3 khan vào thỡ khuấy thờm 0,5-1 giờ nữa rồi để yờn ở nhiệt độ phũng trong vũng 2 ngày. Sau đú thỡ rút chất lỏng sỏnh đặc cú màu nõu tối vào cốc cú đựng sẵn 400g nước đỏ và 30ml HCl đặc. Lớp dầu sẽ tỏch ra và đụng đặc ở 00C và nú sẽ tan dần ra theo mức độ tan dần của nước đỏ. Sau khi nước đỏ tan hết thỡ tỏch lấy nitrobenzen ra cũn lớp nước được chiết bằng ete và gộp cả phần chiết ete vào phần nitrobenzen ở trờn sau đú cho bay hơi ete trờn nồi nước núng, phần cũn lại cất lụi cuốn hơi nước để tỏch nitrobenzen ra, phần bó cũn lại sau khi cất được chiết 3 lần bằng ete, cỏc phần chiết được gộp chung lại, làm khụ bằng Na2SO4 khan, sau khi cất loại ete rụ̀i cất lấy sản phõ̉m ở dưới ỏp suất thấp.
1-axetyl-2-hiđroxi naphtalen sụi ở nhiệt độ 160-1650C/9 mmHg hoặc 176- 1790C/17 mmHg. Sản phõ̉m đú là một lớp dầu vàng sỏng , sau khi làm lạnh một thời gian sẽ kết tinh lại dưới dạng tinh thể màu vàng sỏng , khi kết tinh lại từ metanol nó cú nhiệt độ núng chảy là 640C (theo[30] t0
nc= 64-660C ). Hiệu suất đạt 30-40%. 2.3.3. Tổng hợp 3-axetyl-4-metyl benzocumarin + CH3COCH2COOC2H5 O O - C2H5OH, - H2O CH3COONa,140-1450C COCH3 OH CH3 COCH3
Cho vào bỡnh cầu đỏy trũn 2 cổ, dung tớch 250 ml, hỗn hợp gồm 5 ml 1- axetyl-2-hidroxi naphtalen, 12,5 gam CH3COONa, 25 ml etyl axetoaxetat rồi lắp sinh hàn hồi lưa, đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ 140-1500C trong thời
phản ứng vào cốc đỏ lạnh, khuấy mạnh tới khi cú chất rắn tỏch ra, sản phõ̉m tạo thành ở dạng kết tủa, lọc hỳt sản phõ̉m trờn phễu Buchner, rửa kỹ bằng nước lạnh. Sản phõ̉m thụ được kết tinh lại bằng etanol tuyệt đối. Sau khi kết tinh lại sản phõ̉m thu được cú dạng tinh thể màu vàng nõu. Kết quả: H= 40% ; t0
nc=203- 2040C.
2.3.4. Tổng hợp cỏc xeton α,β- khụng no đi từ hợp chất 3-axetyl-4-metylbenzocumarin metylbenzocumarin 2.3.4.1. Tổng hợp cỏc hợp chất (4-metylbenzocumarin-3-yl) arylvinylxeton CH3 O O CH3 O O C CH=CH Ar O COCH3 + O H Ar piperidin
2.3.4.1.1. Theo phương phỏp đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng
Đun hồi lưu hỗn hợp 3-axetyl-4-metylbenzocumarin và andehit thơm theo tỉ lệ số mol là 1:1 trong dung mụi clorofom với xỳc tỏc được dựng là 4-6 giọt piperidin trong khoảng 20-60 giờ. Sản phõ̉m thường tỏch ra ngay khỏi hỗn hợp phản ứng trong khi đang đun núng. Lọc lấy kết tủa, kết tinh lại sản phõ̉m nhiều lần trong hỗn hợp dung mụi DMF: etanol với tỷ lệ 1:2 về thể tớch đến khi trờn sắc ký bản mỏng cho một vết trũn và gọn. Kết quả thu được 3 xeton α,β- khụng no với cỏc Ar là : 3-NO2C6H4-, 4-Piriđin, 2-Thienyl. ( Xem trang 35)
2.3.4.1.2. Theo phương phỏp thực hiện phản ứng trong lũ vi súng
Trộn đều hỗn hợp đẳng mol của 3-axetyl-4-metylbenzocumarin và andehit thơm trong lọ pelixilin, thờm vào đú 3-4 giọt piperiđin làm xỳc tỏc và 1 ớt DMF. Tiến hành phản ứng trong lũ vi súng cụng suất 70-100W trong 6-10 phỳt. Phản ứng thực hiện xong, thờm vào lọ 1 ớt H2O và Etylaxetat, chiết lấy phần hữu cơ ở trờn, cụ quay đuổi dung mụi rồi đem kết tinh trong ancol etylic tuyệt đối, kết quả thu được 2 xeton , -khụng no. ( Xem trang 36)
2.3.4.2. Tổng hợp cỏc hợp chất (4-arylvinylbenzocumarin-3-yl) arylvinylxeton CH3 O O COCH3 + O H Ar piperidin O O C CH=CH Ar O CH = CH - Ar
Cho vào bỡnh cầu 1 cổ dung tớch 100ml hỗn hợp gồm 0,005 mol
3- axetyl-4-metyl benzocumarin, 0,005 mol andehit thơm , 25 ml clorofom, 4 giọt piperidin làm xỳc tỏc . Lắp sinh hàn hồi lưu và đun sụi hỗn hợp trong suốt 65-70 giờ. Đổ hỗn hơ ̣p phản ứng ra cốc thủy tinh , để bay hơi bớt dung mụi, sau thời gian đều thấy cú kết tủa tách ra , lọc sản phõ̉m trờn phễu Buchner , rửa bằng cồn la ̣nh và kết tinh lại bằng hỗn hợp dung mụi DMF :etanol với tỷ lệ 1:2 về thể tớch. Kết quả thu được 1 hợp chṍt với Ar là 4– CH3C6H4-.
2.3.5. Chuyển húa cỏc xeton-α,β khụng no thành cỏc hợp chất chứa vũng pirazolin và benzođiazepin
2.3.5.1. Tổng hợp cỏc dị vũng đihiđrobenzođiazepin đi từ cỏc xeton-α,β khụng no của dóy cumarin
+ CH3COOH CH3 O O C CH=CH Ar O H2N H2N CH3 O O N N H H Ar
Đun hồi lưu 10- 16h hỗn hợp gồm 10-3 mol xeton α,β- khụng no với 10-3 mol o- phenylenđiamin trong 30ml dung mụi etanol tuyệt đối và 5-10 giọt axit axetic băng làm xỳc tỏc. Sản phõ̉m tỏch ra được lọc hỳt và kết tinh lại trong dung mụi thớch hợp (etanol, axetonitrin…) đến khi trờn bản mỏng silicagen chỉ cú 1 vết trũn và gọn. Kết quả thu được 8 hợp chất benzođiazepin với Ar là: 4-ClC6H4, 3-ClC6H4, 4-BrC6H4, 4-CH3C6H4, 2-Thienyl, 4-OH-3-CH3OC6H4, C6H5, 4- CH OC H . ( Xem bảng 3.7 trang 54).
2.3.5.2. Tổng hợp cỏc dẫn xuất chứa vũng pyrazolin đi từ cỏc xeton-α,β khụng no của dóy cumarin
O O CH3 COCH=CH-Ar + CH3COOH O O CH3 NHNH2 NO2 N N NO2 Ar O O CH3 N H N NO2 Ar (1) (2)
Đun hồi lưu 30-40 giờ hỗn hợp gồm 10-3
mol xeton α,β- khụng no với 10-3 mol 4- nitrophenylhiđrazin trong dung mụi etanol tuyệt đối và 5 giọt axit axetic băng làm xỳc tỏc. Sản phõ̉m tỏch ra được kết tinh lại trong dung mụi thớch hợp ( DMF, CH3CN, etanol…) đến khi trờn bản mỏng silicagen chỉ cú 1 vết trũn và gọn. Kết quả thu được 5 hợp chất kiểu (2) ở trờn với Ar là: 4-ClC6H4, 4-BrC6H4, 4-CH3C6H4, 2-Thienyl, 4-CH3OC6H4. ( Xem trang 3.5 trang 47)
2.3.5.3. Tổng hợp cỏc dị vũng đihiđrobenzođiazepin đi từ cỏc xeton-α,β khụng no của dóy benzocumarin
+ CH3COOH CH3 O O C CH=CH Ar O H2N H2N CH3 O O H Ar N N
Tiến hành tương tự 2.3.5.2, kết quả thu được 1 hợp chất benzođiazepin BV2với Ar là: 4-NO2C6H4. Hiệu suất 10%, t0
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chương này đề cập đến kết quả tổng hợp , xỏc định cấu trỳc của cỏc chất trung gian , cỏc xeton α,β- khụng no , cỏc sản phõ̉m bất thường , cỏc sản phõ̉m chuyển húa của xeton α,β- khụng no và hoạt tớnh sinh học của cỏc hơ ̣p chṍt tổng hợp được.
3.1. Về tổng hợp chất đầu 3-axetyl-4-metylbenzocumarin
3.1.1. Tổng hợp β-naphtylaxetat
Tổng hợp β- naphtylaxetat được thực hiện thụng qua hai phản ứng:
+ NaOH + (CH3CO)2O (1) (2) OH ONa OCOCH3 ONa
Sản phõ̉m thu được là chất rắn màu trắng, nhiệt độ núng chảy là 75-760C, phự hợp với tài liệu tham khảo . Sản phõ̉m được kết tinh lại bằng hỗn hợp dung mụi nước – etanol.
3.1.2. Phản ứng chuyển vị Fries của β- naphtylaxetat
Xỳc tỏc cho quỏ trỡnh phản ứng là AlCl3. Bản chất của phản ứng là sự axyl húa theo cơ chế thế electrophin nội phõn tử vào nhõn thơm.
Cơ chế của phản ứng gồm hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Là quỏ trỡnh tạo phức giữa AlCl3 với β- naphtylaxetat - Giai đoạn 2: Là sự tấn cụng của nhúm CH3CO+ vào vũng thơm.
+ AlCl3 -HCl < 100C + CH3C+O + H2O/ HCl - AlCl3 OCOCH3 OH COCH3 O Al Cl Cl O Al Cl Cl H3CCO -
Nhiệt độ cần phải được khống chế dưới 100C, nếu nhiệt độ cao hơn thỡ sản phõ̉m sẽ bị nhựa húa, hiệu suất phản ứng khụng cao.
Sản phõ̉m thu được là chất lỏng dạng dầu , sỏnh, cú màu vàng nõu . Hiệu suất phản ứng đạt 30%. Đờ̉ yờn lõu dài sẽ chuyờ̉n thành t inh thờ̉.
3.1.3. Tổng hợp 3-axetyl-4-metyl benzocumarin
3-axetyl-4-metyl benzocumarin cú thể được tổng hợp từ 1-axetyl-2-hidroxi naphtalen với etyl axetoaxetat được thực hiện theo phản ứng ngưng tụ Pesmann trong mụi trường axit hoặc bazơ.
Trờn cơ sở đú chỳng tụi tiến hành phản ứng giữa 1-axetyl-2-hidroxi naphtalen với etyl axetoaxetat trong sự cú mặt của CH3COONa bằng cỏch đun hồi lưu phản ứng trong khoảng thời gian là 24-30 giờ ở nhiệt độ 140-1500C với hiệu suất phản ứng đạt 40-50%. + CH3COCH2COOC2H5 O O - C2H5OH, - H2O CH3COONa,140-1450C COCH3 OH CH3 COCH3
COCH3 OH C O OC2H5 H2C .. COCH3 O C O CH2 C O H3C O C O CH- COCH3 H3C O O O COCH3 OH H3C O O COCH3 H3C COCH3 -C2H5OH OH- -H2O +
Sản phõ̉m nhận được là chất rắn màu vàng nõu, ớt tan trong cồn, nhiệt độ núng chảy 203-204oC. Cấu tạo sản phõ̉m được chứng minh bằng phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhõn và phổ khối lượng.
+ Trờn phổ hồng ngoại thấy mất đi tớn hiệu đặc trưng cho dao động húa trị của nhúm -OH; đồng thời thấy sự xuất hiện 2 đỉnh đặc trưng cho dao động húa trị của nhúm -CO với cường độ mạnh: υco (lacton): 1692 cm-1, υco (axetyl):1612 cm-1.
+ Trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn thấy xuất hiện cỏc tớn hiệu đặc trưng cho chuyển dịch húa học của cỏc proton trong cụng thức dự kiến, đặc biệt trờn phổ cộng hưởng từ proton khụng thấy xuất hiện tớn hiệu của proton trong nhúm -OH. Dữ kiện phổ 1H-NMR được dẫn ra dưới đõy:
(ppm), J (Hz). O O CH3 COCH3 5 6 7 8 9 10 2,53 (3H, s, -CH3); 2,78 (3H, s, -COCH3); 7,59 (1H, d, H10, J=9); 7,64 (1H, t, H7, J= 7; 8); 7,72 (1H, t, H6, J=7; 8,5); 8,11 (1H, d, H8, J=8) 8,26 ( 1H, d, H9,J=9);
+ Trờn phổ MS thấy pic ion phõn tử cú số khối ( M+=252 ) trựng với phõn tử khối của phõn tử: C16H12O3 ( M= 252 ), pic này cú cường độ tương đối lớn 90%. (Hỡnh 3.3)
Hỡnh 3.1. Phổ IR của 3- axetyl- 4- metylbenzocumarin
Hỡnh 3.3. Phổ MS của 3-axetyl-4–metylbenzocumarin
3.2. Tổng hợp cỏc xeton α,β- khụng no đi từ 3-axetyl-4-metylbenzocumarin
3.2.1. Tổng hợp theo phương phỏp đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng
Cỏc xeton α,β-khụng no được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ của 3- axetyl-4-metyl benzocumarin với cỏc andehit thơm hoặc dị vũng thơm trong mụi trường bazơ, nghĩa là thực hiện theo điều kiện của phản ứng Claisen-Schmidt:
O O CH3 COCH3 O O CH3 COCH=CHAr piperidin cloroform -H2O + ArCHO (V1-3)
Chỳng tụi sử dụng xỳc tỏc là piperiđin và đun hồi lưu trong dung mụi clorofom trong khoảng thời gian từ 65-70 giờ. Lượng dung mụi vừa đủ để hũa tan hết hỗn hợp phản ứng và lượng xỳc tỏc là 3-4 giọt piperiđin. Nếu lượng dung mụi quỏ ớt hoặc xỳc tỏc là 1-2 giọt thỡ tốc độ phản ứng rất chậm và hiệu suất phản ứng thấp. Nếu lượng dung mụi và xỳc tỏc quỏ nhiều thỡ sẽ gõy hiện tương nhựa húa sản phõ̉m, gõy khú khăn trong quỏ trỡnh tinh chế sản phõ̉m.
Cỏc xeton α,β- khụng no được tạo ra từ phản ứng ngưng tụ giữa 3-axetyl- 4-metyl benzocumarin với cỏc andehit thơm và dị vũng đều là chất rắn. Cú trường hợp sản phõ̉m được tạo thành ngay trong quỏ trỡnh đun núng, vớ dụ như với m-nitrobenzandehit. Trường hợp này chỳng tụi tiến hành lọc núng trờn phễu lọc Buchner và rửa bằng clorofom núng sau đú kết tinh lại bằng cồn tuyệt đối.