yl]acetamid(V)
Thực hiện phản ứng khử O-methyl-N-acetyl-L-tyrosin ethyl ester với tác nhân NaBH4 thu được sản phẩm (S)-N-[1-hydroxy-3-(4- methoxyphenyl)propan-2-yl]acetamid.
Hòa tan 13,25 g (0,05mol) O-methyl-N-acetyl-L-tyrosin ethyl ester trong 70,0 ml ethanol ( 1,2 mol) trong bình cầu 250 ml. Làm lạnh bên ngoài bằng nước đá tới 5oC. Thêm từ từ vào dung dịch phản ứng 3,80 g (0,1mol) NaBH4 đã nghiền mịn. Tiếp tục khuấy ở nhiệt độ phòng thêm 7 giờ thì phản ứng hoàn tất.
Thêm từ từ aceton vào hỗn hợp phản ứng đã được làm lạnh bằng nước đá để loại NaBH4 dư. Lọc loại bỏ phần rắn không tan, thêm dung dịch HCl đặc vào dịch lọc tới pH=4. Cất quay đến kiệt, thu được hỗn hợp chất rắn, thêm 10 ml H2O, chiết bằng ethylacetat 3 lần, mỗi lần 40,0 ml. Gộp toàn bộ phần dịch chiết hữu cơ, làm khan bằng Na2SO4. Cất quay đến kiệt pha hữu cơ, thêm 5,0 ml ethylacetat sau đó làm lạnh thu được sản phẩm (S)-N-[1-hydroxy- 3-(4-methoxyphenyl)propan-2-yl]acetamid kết tinh trắng.
Kết quả:
Khối lượng sản phẩm 10,10 g. Hiệu suất phản ứng: 90,6%.
Nhiệt độ nóng chảy từ 98,7 - 100,2oC (kết tinh lại trong ethyl acetat: n- hexan tỷ lệ 1:1).
Sắc kí lớp mỏng cho một vết Rf= 0,39 (dicloromethan: methanol = 9: 1).
3.1.5. Tổng hợp (S)-2-acetamido-3-(4-methoxyphenyl) propyl-4- methylbenzensulfonat.(VI)
Phản ứng tosyl hoá được nhiều tác giả thực hiện với các xúc tác chuyển pha khác nhau: n-Bu4NHSO4, TEA, NaOH/Na2CO3 bão hoà. Với mong muốn đơn giản hoá hơn nữa quy trình, chúng tôi tiến hành khảo sát phản ứng tosyl hoá với tác nhân tosyl clorid trong THF:
Trong bình cầu hai cổ 50 ml: hoà tan hoàn toàn 11,15 g (0,05mol) hợp chất 5 trong 6,0 ml THF, đun cách thuỷ đến nhiệt độ khoảng 80oC. Hoà tan 19,50 g (0,1mol) TsCl trong 6,0 ml THF trong cốc có mỏ. Nhỏ từ từ dung dịch TsCl trong THF vào bình cầu và tiếp tục đun hồi lưu trong 2 giờ. Rót thật chậm hỗn hợp phản ứng sau khi đã để nguội vào 30,0 ml dung dịch K2CO3 bão hoà, khuấy mạnh ở nhiệt độ phòng trong 30 phút để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Chiết 3 lần với ethylacetat mỗi lần 60,0 ml. Gộp dịch chiết hữu cơ, lắc với dung dịch NaOH 3M hai lần, mỗi lần 30,0 ml để loại TsCl dư. Rửa 2 lần với nước cất. Làm khan pha hữu cơ bằng Na2SO4 khan, cất quay đến kiệt thu được chất bán rắn màu vàng.
Kết quả :
Khối lượng sản phẩm : 16,67 g Hiệu suất phản ứng : 88,43%
Kết tinh lại trong ethyl acetat-n-hexan cho chất rắn không màu. Rf = 0,82 (diclomethan:methanol = 9:1). Nhiệt độ nóng chảy 78,3-80,1oC
Chúng tôi đã khảo sát để tìm một tỉ lệ tối ưu về số mol giữa chấtV và TsCl cho phản ứng. Kết quả được ghi lại trong bảng dưới đây:
Bảng 3.2. Khảo sát tỉ lệ tác nhân trong phản ứng Tosyl hoá.
STT Khối lƣợng TsCl (g) Khối lƣợng chất V (g) Tỷ lệ mol TsCl: chất V Khối lƣợng sản phẩm (g) Hiệu suất phản ứng (%) 1 1,43 1,12 1,5 1,49 78,92 2 1,91 1,12 2,0 1,61 85,43 3 2,38 1,12 2,5 1,64 86,76 4 2,86 1,12 3,0 1,62 86,14 Nhận xét:
Khi dùng TsCl với tỉ lệ mol TsCl/chất V = 1,5 lần hiệu suất thấp hơn hẳn so với các tỉ lệ khác. Do ở tỉ lệ này, lượng chất V tương tác được với TsCl là ít hơn nhiều, dẫn đến trong môi trường dung dịch K2CO3 bão hoà phản ứng xảy ra không hoàn toàn. Theo dõi bằng SKLM nhận thấy chất V còn
dư đáng kể, hiệu suất phản ứng không cao.
Tăng tỉ lệ từ 2 lên 2,5 và 3 hiệu suất tăng không đáng kể. Hơn nữa tăng lượng TsCl lúc này đồng nghĩa với bước loại TsCl dư lúc xử lí sản phẩm sẽ gặp nhiều khó khăn hơn, sản phẩm dễ bị lẫn tạp tosyl clorid có thể ảnh hưởng tới chất lượng của phản ứng sau.
Do đó chọn tỉ lệ tác nhân TsCl : chất V bằng 2 là tối ưu cho phản ứng để có thể vừa tiết kiệm hoá chất, vẫn đảm bảo hiệu suất tốt đồng thời hạn chế lượng tác nhân dư thừa sau phản ứng.
3.2. Xác định cấu trúc các chất tổng hợp đƣợc bằng phƣơng pháp phổ 3.2.1. Kết quả phân tích phổ IR:
Bảng 3.3. Kết quả đo phổ IR Phụ
lục Chất Công thức cấu tạo
Đỉnh hấp thụ(cm-1) Nhóm chức 1 II 3536,08 O-H phenol 3376,60 N-H amin 2927,18 2876,43 Liên kết C-H no. 1736,46 C=O ester 1511,78 1453,43 C=C thơm 1240,42 C-O ester 2 III 3554,46 O-H phenol 3328,04 N-H amid
3.2.2. Kết quả phân tích phổ MS: Bảng 3.4. Kết quả đo phổ MS Phụ lục Chất phân tích M m/z Mảnh 3 II 209 232 [M+Na]+ 209 210 [M+H]+ 3.2.3. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR: 3013, 66 C-H thơm 2824,08 C-H no 1725,80 C=O ester 1654,89 C=O amid 1545,57 C=C thơm 1232,38 C-O ester
Bảng 3.5. Kết quả đo phổ 1H-NMR
Phụ lục
Chất phân tích Kết quả phân tích
1,23 (3H; t; J=7,0 Hz, - CH3) 3,19 (2H; dd; J1=7,0 Hz; J2=12,5 Hz -C3H2-) 4 4,26 (2H; q; J=7,0Hz;C7’H2 4,32 (1H; t; J=7,0 Hz, C2H) 6,87 (2H; d;J=8,5Hz;H2’, H6’) 7,14 (2H; d; J=8,5Hz;H3’, H5’) 5 III 1,17 (3H; t;J=7,5,CH3- CH2-) 1,89 (3H; s; CH3-C=O) 2,88 (1H; dd; J1=7,5 Hz; J2=13,5 Hz, Ha) 2,99 (1H; dd; J1=6,0 Hz; J2=14,0 Hz, Hb)
4,10 (2H; m;-CH2-CH3) 4,62 (1H; dd; J1=6,0 Hz; J2=7,5 Hz, -C1H-) 6,74 (2H; d; J=9,5Hz H2’, H6’) 7,03 (2H; dd; J=8,0Hz, H3’, H5’) 7,35 (1H; d; -OH) 8,39 (1H, s, NH)
Vì điều kiện chưa cho phép nên các chấtIV, V, VI chúng tôi không tiến hành đo phổ mà chỉ dựa vào chất chuẩn đã được khẳng định cấu trúc, sau khi so sánh các điều kiện về SKLM và nhiệt độ nóng chảy thấy có sự tương đồng.
3.3. Bàn luận
3.3.1. Bàn luận về các phản ứng hoá học:
Phản ứng ester hoá:
Phản ứng ester hoá chất I’ bằng PCl3 đã được mô tả trong tài liệu [17]. Phương pháp này còn tồn tại một số nhược điểm như: thời gian phản ứng khá lâu (24 giờ), tỉ lệ số mol tác nhân : chất I’ lên tới 3 lần mà hiệu suất chỉ đạt ở mức trung bình là 73%.
Phản ứng sử dụng SOCl2 đạt hiệu suất cao hơn (98%), tiết kiệm tác nhân hơn do tỉ lệ số mol SOCl2 : L-tyrosin chỉ là 1,1. Hơn nữa thời gian phản ứng ít hơn nhiều và sản phẩm phụ là khí HCl, SO2 dễ dàng bị loại ra khỏi hỗn hợp khi cất, nên sản phẩm bị lẫn không nhiều tạp.
Toàn bộ sản phẩm phụ của phản ứng bị loại đi trong quá trình khuấy với ethyl acetat. Sản phẩm ester hoá ở dạng muối hydroclorid nên không tan trong ethylacetat, sau khi lọc và rửa, tủa thu được khá tinh khiết.
SOCl2 rất nhạy cảm với nước, do đó khi sử dụng tác nhân này đòi hỏi môi trường phản ứng phải thật khan nước. Việc làm cần thiết trước khi thực hiện phản ứng là sấy khô hoặc làm khan nguyên liệu.
Phản ứng N-acetyl hoá:
Phương pháp N-acetyl hoá trong các điều kiện khác nhau đã được trình bày trong nhiều tài liệu. Tuy nhiên các phương pháp còn tồn tại một số nhược điểm là quy trình khá phức tạp, lượng tác nhân dùng dư nhiều lần, mất nhiều thời gian tiến hành và xử lí phản ứng. Phương pháp chúng tôi nghiên cứu đã khắc phục được các nhược điểm trên.
Ngoài ra quy trình này còn tránh được hiện tượng bị racemic hoá hay thuỷ phân liên kết amid khi thực hiện phản ứng trong môi trường kiềm nếu pH quá cao. Phản ứng xảy ra gần như hoàn toàn (H=98,69%)
Môi trường phản ứng là nước : aceton theo tỉ lệ 1:1 giúp phản ứng ổn định và ít tạo sản phẩm phụ.
K2CO3 ngoài vai trò là xúc tác chuyển pha còn có tác dụng trung hoà HCl, giải phóng amin tự do, tạo điều kiện cho phản ứng acyl hoá xảy ra.
Phản ứng O-methyl hoá:
Theo khảo sát, tỉ lệ số mol chất N-acetyl : dimethyl sulfat = 1: 1,2 là tối ưu cho phản ứng, vừa giảm được lượng tác nhân độc hại dimethyl sulfat mà vẫn đảm bảo hiệu suất cao cho phản ứng.
Một điều quan trọng cần chú ý khi thực hiện phản ứng này đó là hỗn hợp phải rất khan nước. Dimethyl sulfat sẽ bị phân huỷ ngay lập tức khi tiếp xúc với nước, làm giảm lượng tác nhân do đó ảnh hưởng tới hiệu suất của phản ứng.
Phản ứng khử với NaBH4:
So với khử bằng LiAlH4/Et2O hay LiBH4/THF [17] thì phản ứng sử dụng NaBH4 đơn giản, dễ thực hiện và hiệu suất đạt được cao hơn.
Bước thêm aceton vào hỗn hợp phản ứng để loại NaBH4 làm toả nhiệt mạnh nên cần làm lạnh trước đó. Nếu làm lạnh không tốt dung môi sẽ bị sôi đột ngột làm dịch phản ứng bị trào ra ngoài.
Trước khi chiết bằng ethyl acetat thêm một lượng nước thích hợp sẽ giúp quá trình chiết dễ dàng và hiệu quả hơn. Nếu lượng nước ít quá, sản phẩm bị vón cục, khó tách thành hai pha, pha hữu cơ sẽ bị lẫn nhiều muối vô cơ. Nếu thêm quá nhiều nước sẽ khó chiết được hết sản phẩm khử do chất này tan khá tốt trong nước.
Sản phẩm cũng có thể kết tinh được trong dung môi là nước, tuy nhiên chúng tôi nhận thấy lượng chất bị hư hao sau kết tinh là đáng kể. Hơn nữa sản phẩm có thể tồn tại ở dạng ngậm nước và dễ bị lẫn tạp ảnh hưởng tới chất lượng của phản ứng sau. Kết tinh trong ethyl acetat cho hiệu suất tốt hơn, sản phẩm khan nước và độ tinh khiết đạt được cao hơn rõ rệt.
Phản ứng tosyl hoá:
Điểm khác biệt của phương pháp này so với các phương pháp khác là thời gian đun hồi lưu có vai trò giúp tạo thành phức hợp hoạt hoá giữa tosyl clorid và chất V. Phản ứng chỉ thực sự xảy ra khi khuấy hỗn hợp trong bình
cầu với dung dịch K2CO3 bão hoà. Điều này được chứng minh và theo dõi bằng sắc kí lớp mỏng.
Tỉ lệ thể tích dung môi THF và dung dịch K2CO3 có những ý nghĩa quan trọng đối với hiệu suất phản ứng. Nếu lượng THF quá nhiều sẽ khó chiết hết sản phẩm từ pha nước do THF tan trong nước khá tốt. Trường hợp quá ít THF, phản ứng sẽ không hoàn toàn do pha hữu cơ rất khó phân tán đều vào
pha nước, làm giảm khả năng xúc tác của K2CO3 nên hiệu suất phản ứng giảm mạnh.