Quá trình mất nƣớc có thể xãy ra trong môi trƣờng acid hoặc base và thƣờng cần có sự gia nhiệt.
2.6.2.Cơ chế phản ứng aldol[4]
Phản ứng cộng aldol xãy ra theo cơ chế sau:
H C C R O OH C C R O C O C C R O C O H2O CH C R O C OH + H2O
sơ đồ: cơ chế phản ứng cộng aldol
Các β-hydroxyaldehyde hoặc β-hydroxyketone trong phản ứng aldol dễ dàng bị mất nƣớc để tạo thành các enol liên hợp (tiếp cách). Cơ chế của giai đoạn tách nƣớc để tạo thành sản phẩm ngƣng tụ aldol đƣợc trình bày trong sơ đồ: C C R O C OH H OH C C R O C OH C C R O C + OH C C R O C OH2 C C R O C + H H3O H3O
3. CHƢƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Nội dung nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu tổng hợp ba dẫn xuất isoquinoline bao gồm : 6-hydroxymethyl-isoquinolin-8-ol (4), 8-hydroxy-isoquinoline-6- carbaldehyde (5), 3-(8-hydroxy-isoquinolin-6-yl)-1-thiophen-2-yl-propenone
(7a), 1-furan-2-yl-3-(8-hydroxy-isoquinolin-6-yl)-propenone (7b), 3-(8- hydroxy-isoquinolin-6-yl)-1-(1H-pyrrol-2-yl)-propenone (7c) từ nguyên liệu đầu là 4-P yridinecarbaldehyde (1).
Các chât sau khi đƣợc tổng hợp sẽ đƣợc kiểm tra hoạt tính sinh học nhƣ độc tính với tế bào, kháng khuẩn, kháng sốt rét, kháng oxi hóa, kháng ung thƣ...
Quy trình tổng hợp sẽ đƣợc tiến hành theo sơ đồ sau :
R O CH3 N 4 OH NaOAc/Ac2O N 3 EtO C O CH2CH2C O OEt KOt-Bu/t-BuOH 1 N 4-Pyridinecarbaldehyde O CO2Et OAc 7a-c N OH O R N COOEt COOH E NaBH4 OH MnO2 N 5 CHO OH 2 6 6c 6a S O CH3 2-Acetylthiophene N H O CH3 2-Acetylpyrrole O O CH3
2-Furyl methyl ketone
6b
Sơ đồ: tổng hợp dẫn xuất isoquinoline
Có nhiều phƣơng pháp để tổng hợp chất có khung sƣờn isoquinoline nhƣng trong luận văn này chúng tôi chọn phản ứng ngƣng tụ Stobbe làm phản ứng chìa khóa cho quá trình tổng hợp vì các lý do sau:
− Phù hợp với điều kiện nghiên cứu ở Việt Nam.
Chúng tôi thấy rằng có thể áp dụng phƣơng pháp ngƣng tụ Stobbe để tổng hợp chất có khung sƣờn isoquinoline từ 4-Pyridinecarbaldehyde và diethyl succinate.
Quy trình thực hiện: trƣớc tiên là diester hóa succinic acid bằng ethanol, xúc tác H2SO4 thu đƣợc diethyl succinate. Cho chất (1) phản ứng với diethyl succinate trong KOtBu/t-BuOH thu đƣợc chất trung gian (2) (phản ứng ngƣng tụ Stobbe). Chất (2) tiến hành đóng vòng isoquinoline với tác nhân phản ứng là NaOAc/Ac2O đƣợc chất rung gian (3). Từ chất (3) tiến hành khử và oxi hóa với tác nhân lần lƣợt là NaBH4 và MnO2 trong môi trƣờng N2 sẽ thu đƣợc hợp chất (4) và (5).
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để đạt đƣợc các nội dung nghiên cứu trên, phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài nhƣ sau:
Tìm điều kiện tối ƣu cho các phản ứng tổng hợp (4), (5), (7a),
(7b), (7c).
Các phản ứng đƣợc tiến hành bằng phƣơng pháp đun hồi lƣu cổ điển
Tiến trình phản ứng đƣợc theo dõi bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) với thuốc hiện màu là dung dịch KMnO4.
Sản phẩm đƣợc tinh chế bằng sắc ký cột silica gel.
Cấu trúc của sản phẩm đƣợc xác định bằng các phƣơng pháp đo phổ 1
H-NMR, 13C-NMR và DEPT.
Các yếu tố khảo sát trong mỗi giai đoạn gồm: - Tỷ lệ mol tác chất
- Thời gian phản ứng - Nhiệt độ phản ứng - Lƣợng xúc tác (nếu có)
4. CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM
4.1. Phƣơng tiện nghiên cứu 4.1.1.Dụng cụ và thiết bị
Hệ thống đun hoàn lƣu
Máy khuấy từ gia nhiệt và bộ kiểm soát nhiệt độ IKA
Máy cô quay chân không HEIDOLPH
Bình cầu đáy tròn 50ml, 100ml, 250ml, 500ml Cột sắc ký Cân điện tử GF – 300 Bình chiết 100ml, 500ml Bình tam giác 100ml Cốc thủy tinh 100ml, 250ml, 500ml Phễu lọc
Đũa thủy tinh
Bình định mức 100ml
Ống đong 10ml, 50ml
Máy Bruker Advance 500 MHz (Viện Công nghệ, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội): đo phổ 1
H-NMR, 13C-NMR, DEPT
4.1.2.Hóa chất
3-Pyridinecarbaldehyde (Merck)
4-Pyridinecarbaldehyde(Merck)
Potassium tert-butylate (Merck)
Silica gel cỡ hạt 0.04-0.06 nm (Merck)
Bản mỏng trắng sẵn silica gel 60F254 độ dày 0.2 mm (Merck)
Acid succinic (TQ) Ethanol (TQ, Merck) Ethyl acetate (TQ) Petrolium ether 60-90 (TQ) Sodium acetate (TQ) Tert-Butanol (TQ) Acid sulfuric (TQ) Sodium bicarbonate (TQ) Acid acetic (TQ) Sodium sulfate (TQ)
Acetic anhydride (Tây Ban Nha)
4.1.3.Tinh chế một số hóa chất
Tert-Butanol ((CH3)3COH): chƣng cất lấy đúng nhiệt độ sôi phân đoạn 83°C.
Acetic anhydride ((CH3CO)2O): chƣng cất lấy phân đoạn nhiệt độ sôi 140°C.
Na2SO4 khan: nung Na2SO4 đến chảy thành chất lỏng rồi khô lại trong bình hút ẩm. Sau đó, tán nhỏ, đựng trong bình cổ nhám, tránh tiếp xúc với không khí.
Silica gel: đƣợc sấy ở 150°C trong hai giờ.
Petrolium ether: chƣng cất lấy phân đoạn 60-90.
4.2. Tổng Hợp
4.2.1.Tổng hợp diethyl succinate [2]
Cho vào bình cầu 11.80 g acid succinic 99.50% (0.1 mol), 23 g ethanol 99.70% (0.5 mol) và 2 g xúc tác H2SO4 98% (15% mol so với acid succinic). Đun hỗn hợp ở 80°C trong 4 giờ và khuấy với tốc độ 700 vòng /phút. Hòa tan hỗn hợp sau phản ứng bằng dung môi EtOAc rồi cho vào phểu chiết. Rửa dịch chiết bằng dung dịch NaHCO3 15% cho đến khi dịch chiết trung tính (pH=7). Cuối cùng dịch chiết hữu cơ đƣợc rửa với dung dịch NaCl bão hòa, làm khan với Na2SO4, lọc, cô đuổi dung môi thu đƣợc sản phẩm là chất lỏng không màu (13.72 g -71.29%, =0.71, PE:EtOAc = 2:3).
4.2.2.Tổng hợp (E)-3-(ethoxycarbonyl)-4-(pyridin-4-yl)but-3-enoic[3]
Thêm từ từ hỗn hợp gồm t-BuOK (1,12 g - 10 mmol) trong t-BuOH (25 mL) vào bình cầu chứa hỗn hợp gồm 4-pyridinecarbaldehyde (0,535 g - 5 mmol) và diethyl succinate (1,74 g - 10 mmol). Khuấy đều hỗn hợp với tốc độ 700 vòng/phút, ở 50°C
dich CH3COOH 15% (30 mL), rồi hòa tan trong EtOAc , trung hòa bằng dung dịch NaHCO3 bão hòa, rửa lại nhiều lần bằng nƣớc cất đến khi dịch chiết EtOAc trung tính (pH = 7), tiếp tục rửa dịch chiết với dung dịch NaCl bão hòa, làm khan với Na2SO4, lọc, cô đuổi dung môi. Sản phẩm thô đƣợc tinh chế bằng sắc ký cột (silica gel, PE:EtOAc = 1:1) thu đƣợc chất rắn kết tinh màu trắng (0,791 g - 67.31%); R= 0,21 (PE:EtOAc = 1:4).
4.2.3.Tổng hợp ethyl 8-acetoxyisoquinoline-6-carboxylate (3) [3]
Khuấy hỗn hợp gồm (2) (0,235 g - 1 mmol), NaOAc (0,082 g - 1 mmol) và Ac2O (0,6 mL - 6 mmol) trong môi trƣờng khí N2, ở nhiệt độ 160°C trong 5 giờ. Hỗn hợp sau phản ứng đƣợc trung hòa bằng dung dịch NaHCO3 bão hòa, chiết với EtOAc (3 x 20 mL), rửa lại nhiều lần bằng nƣớc cất đến khi dịch chiết EtOAc trung tính (pH = 7), tiếp tục rửa dịch chiết với dung dịch NaCl bão hòa, làm khan với 6Na2SO4, lọc, cô đuổi dung môi. Sản phẩm thô đƣợc tinh chế bằng sắc ký cột (silica gel, PE:EtOAc = 8:1) thu đƣợc chất lỏng không màu (0,163 g - 62.93%); R = 0,56 (PE:EtOAc = 1:4).
4.2.4.Tổng hợp 6-Hydroxymethyl-isoquinolin-8-ol (4)
Khuấy hổn hợp gồm (3) (0.259 g – 1 mmol), NaBH4 (0.36 g – 10 mmol) với 10 ml dung môi ethanol trong môi trƣờng khí N2, ở nhiệt độ phòng trong 4 giờ với tốc độ khuấy là 700 vòng/phút. Hỗn hợp sau phản ứng đƣợc acid hóa bằng dung dịch HCl 1N rồi hòa tan trong EtOAc. Lọc và rửa lại nhiều lần bằng nƣớc cất đến khi dịch chiết trung tính (pH=7), sau đó làm khan bằng Na2SO4 khan, cô đuổi dung môi. Sản phẩm thô đƣợc tinh chế bằng sắc ký cột với hệ giải ly PE:EtOAc=3:1 đƣợc chất lỏng dạng dầu không màu (0.116 g – 53.45%, R =0.3, PE:EtOAc=1:4)
Dữ liệu phổ (phụ lục)
Phổ 1H-NMR (500 MHz, CDCl3):
4.2.5.Tổng hợp 8-Hydroxy-isoquinolin-6-carbaldehyde (5)
Khuấy hỗn hợp gồm (4) (0.217 g – 1 mmol), MnO2 (0.348 g – 4 mmol) với 5 ml dung môi acetonitrile trong môi trƣờng khí N2, ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ với tốc độ khuấy là 700 vòng/phút. Hỗn hợp sau phản ứng đƣợc hòa tan trong EtOAc. Lọc và rửa
chế sản phẩm thô bằng sắc ký cột với hệ dung môi PE:EtOAc=9:1 thu đƣợc chất lỏng, dạng dầu màu nâu nhạt. ()
Dữ liệu phổ (phụ lục)
Phổ 1H-NMR (500 MHz, CDCl3):: 9.64(s,CHO); 8,71 (dd, J = 1.5 Hz, 2H, CH); 7,54 (s, 1H, CH); 7,21 (s, 1H, CH); 4,22 (q, J = 7,2 Hz, 2H, CH2); 2,05 (dd, J = 1,5 Hz, 3H, CH3); 1,28 (t, J = 7,25 Hz, 3H, CH3).
5. CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
5.1. Tổng hợp diethyl succinate
Diethyl succinate là tác chất quan trọng trong phản ứng ngƣng tụ Stobbe. Diethyl succinate hoàn toàn có thể đƣợc mua từ các nhà cung cấp có uy tín. Tuy nhiên, giá của diethyl succinate còn khá cao, thời gian vận chuyển khá dài. Trong khi đó, acid succinic lại dễ mua và giá lại rẻ hơn nhiều tại thị trƣờng Việt Nam. Do đó, diethyl succinate sẽ đƣợc tổng hợp từ acid succinic và ethanol theo phƣơng trình phản ứng sau:
HOOC COOH EtOOC COOEt
+ EtOH
H2SO4
+ H2O
Điều kiện tổng hợp diethyl succinate nhƣ sau: - Tỉ lệ mol acid succinic:ethanol = 1:5 - Thời gian phản ứng: 4 giờ
- Nhiệt độ phản ứng: 80°C
- Lƣợng H2SO4 xúc tác: 15% số mol so với lƣợng acid succinic - Tốc độ khuấy: 700 vòng/phút
Sắc ký bản mỏng thu đƣợc sau phản ứng đƣợc trình bày trong hình
Hình: Sắc ký lớp mỏng tổng hợp ester diethyl succinate (PE:EtOAc=2:3)
Diethyl succinate là chất lỏng, không màu (hình). Hiệu suất phản ứng là Diethyl succinate
Rf = 0.71
Acid succinic Rf = 0.21
Hình . Diethyl succinate
5.2. Tổng hợp (E)-3-(ethoxycarbonyl)-4-(pyridin-4-yl)but-3-