Nghiên cứu tổng hợp một số acetophenon tetra - O-acetyl-β-D-galactopyranosyl thiosemicarbazon thế Nguyễn Thị Thu Hường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS. ngành: Hóa hữu cơ; Mã số: 60 44 27 Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Đình Thành Năm bảo vệ: 2012 Abstract. Tổng quan về monosaccarid isothiocyanat; thiosemicarbazid và thiosemicarbazon. Xây dựng quy trình tổng hợp và điều chế các thiosemicarbazon. Xác định cấu trúc sản phẩm bằng các phương pháp phổ hiện đại như IR, NMR. MS, COSY, HSQC,HMBC. Thử hoạt tính sinh học của các sản phẩm thu được. Keywords. Hóa hữu cơ; Hóa học; Thiosemicarbazon Content MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã đem lại cho con người nhiều thành tựu to lớn phục vụ cho cuộc sống, nhưng bên cạnh đó nó cũng gây ra không ít những vấn đề nhức nhối về sức khoẻ con người, đặc biệt các loại bệnh tật không ngừng gia tăng, đòi hỏi phải có những loại thuốc mới thích ứng với chúng. Cùng với sự phát triển của hoá học nói chung, hoá học về tổng hợp các hợp chất hữu cơ ngày càng phát triển nhằm tạo ra các hợp chất phục vụ cho đời sống dân sinh, đặc biệt là các hợp chất có hoạt tính sinh học đối với cơ thể người và động vật. Các hợp chất này ngày càng trở nên có ý nghĩa quan trọng khi áp dụng vào lĩnh vực y học chữa trị những căn bệnh hiểm nghèo, nâng cao sức đề kháng cho người và động vật. Các hợp chất thuộc nhóm glycozid được biết đến với nhiều hoạt tính sinh học đáng quí như: Kháng vi rút viêm gan, HIV, chống ung thư Do đó việc nghiên cứu và tổng hợp các dẫn xuất glycozid mới và nâng cao hoạt tính sinh học của chúng là vấn đề đang rất được quan tâm hiện nay. Nhằm góp phần vào việc nghiên cứu trong lĩnh vực hoá học của các monosaccarid, trong luận văn này chúng tôi đã tiến hành tổng hợp một số dẫn xuất của N-(2,3,4,6-tetra-O- acetyl--D-galactopyranosyl)-thiosemicarbazid bằng cách ngưng tụ hợp chất này với acetophenon thế khác nhau. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng quy trình tổng hợp và điều chế các thiosemicarbazon - Xác định cấu trúc sản phẩm bằng các phương pháp phổ hiện đại như IR, NMR. MS, COSY, HSQC,HMBC - Thử hoạt tính sinh học của các sản phẩm thu được. 3. Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ MONOSACCARID ISOTHIOCYANAT 1.1.1. Tổng quan về thiocyanat và isothiocyanat 1.1.2. Tính chất hóa học của monosaccarid isothiocyanat 1.1.2.1. Phản ứng với amoniac 1.1.2.2. Phản ứng với amin bậc một 1.1.2.3. Phản ứng với amino acid 1.1.2.4. Phản ứng với enamin 1.1.2.5. Phản ứng với diamin 1.1.2.6. Phản ứng với diazometan 1.1.2.7. Phản ứng khử hóa nhóm isothiocyanat 1.1.3. Phương pháp tổng hợp monosaccarid isothiocyanat [7-9] 1.1.3.1. Bằng phản ứng của dẫn xuất halogen monosaccarid với thiocyanat vô cơ 1.1.3.2. Phương pháp tổng hợp từ glucal 1.1.3.3. Bằng phản ứng của các dẫn xuất monosaccarid deoxyamino thế với cacbon disunfua hoặc thiophotgen 1.2. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZID 1.2.1. Các phương pháp tổng hợp thiosemicarbazid 1.2.1.1. Phản ứng của isothiocyanat và hydrazin 1.2.1.2. Phản ứng khử thiosemicarbazon bằng NaBH 4 1.2.1.3. Phản ứng của hydrazin với các dẫn xuất của acid thiocarbamic 1.2.1.4. Phản ứng của cyanohydrazin với hydrosunfua 1.2.1.5. Phản ứng tổng hợp dẫn xuất đi và tri thiosemicarbazid từ các amin 1.2.2. Tính chất của thiosemicarbazid 1.2.2.1. Phản ứng với các aldehyd 1.2.2.2. Phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazid tạo thiadiazole 1.3. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZON 1.4. SỬ DỤNG LÒ VI SÓNG TRONG HOÁ HỌC 1.4.1. Lý thuyết về vi sóng. 1.4.2. Các hiệu ứng vi sóng 1.5. PHÉP PHÂN TÍCH HỒI QUY ĐA BIẾN. PHƯƠNG PHÁP HANSCH 2 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM Điểm nóng chảy được đo bằng phương pháp đo mao quản trên máy đo điểm nóng chảy STUART SMP3 (BIBBY STERILIN-Anh). Phổ hồng ngoại được ghi trên máy phổ FTIR Magna 760 (NICOLET, Mỹ) bằng phương pháp đo phản xạ trên mẫu bột KBr hoặc ép viên với KBr. Phổ 1 H NMR và 13 C NMR được ghi trên máy phổ AVANCE AV500 Spectrometherr (BRUKER, Đức) ở tần số máy 500 MHz, dung môi DMSO-d 6 , chất chuẩn nội TMS. Phổ MS được ghi trên máy phổ LC-MS-OBBITRAP-XL Thermo SCIENTIFIC- USA bằng phương pháp ESI. Sơ đồ phản ứng chung như sau: O OH OH OH OH OH 1, Ac 2 O/ HClO 4 4 O Br OAc AcO AcO OAc 2, Br 2 //P ®á/ H 2 O Pb(SCN) 2 toluen O H OAc H H OAc H NCS AcO H AcO H 2 N-NH 2 .H 2 O O OAc AcO NHCSNH-NH 2 AcO OAc Ar-COCH 3 Ar = nhân phenyl O OAc AcO NHCSNH-N=C(CH 3 )-Ar AcO OAc 2.1. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-α-D-GALACTOPYRANOSYL BROMIDE Nhỏ từng giọt 2,4 ml acid percloric 54% vào trong bình cầu ba cổ dung tích 250 ml có chứa 40 ml anhydrid acetic, lắp máy khuấy, nhiệt kế, sinh hàn hồi lưu. Khi nhỏ giọt acid percloric, phản ứng toả nhiệt mạnh nên tốc độ nhỏ giọt khoảng 1-2 giây/giọt để giữ được nhiệt độ của phản ứng dưới 20 o C. Sau đó, dung dịch được làm ấm lên nhiệt độ phòng và thêm từ từ 10 gam α-D-galactose với tốc độ sao cho nhiệt độ của phản ứng khoảng 30-40 o C. Khi cho hết galactose vào, khuấy thêm khoảng 30 phút nữa. Sau khi làm lạnh hỗn hợp phản ứng xuống dưới 20 o C, thêm vào hỗn hợp phản ứng 3 gam phosphor đỏ đã được sấy khô. Tiến hành nhỏ giọt 18 gam (5,8 ml) brom với tốc độ nhỏ giọt 5 giây/giọt để nhiệt độ phản ứng không quá 20 o C. Sau khi hết brom, 3,6 ml nước được nhỏ giọt vào bình phản ứng, khuấy mạnh. Khi nhỏ giọt nước, phản ứng toả nhiệt rất mạnh nên để giữ nhiệt độ phản ứng tốc độ nhỏ giọt nước cũng là 5 giây/giọt. Đây là giai đoạn hoàn thiện phản ứng. Khi hết nước, khuấy tiếp 30 phút ở nhiệt độ dưới 20 o C. Hỗn hợp phản ứng được khuấy thêm 2 giờ nữa ở nhiệt độ phòng. Thêm 30 ml dicloromethan được thêm vào hỗn hợp phản ứng, lắc mạnh, lọc qua bông vào cốc thu được dung dịch nhớt màu vàng. Thêm đá vào cốc khuấy tan, chiết lấy lớp dicloromethan ở dưới. Cho tiếp dicloromethan vào lớp dung môi ở trên, chiết tiếp để thu được hết sản phẩm. Trung hoà sơ bộ hỗn hợp sản phẩm bằng dung dịch NaHCO 3 bão hoà. Tổng thể tích dung dịch NaHCO 3 bão hoà dùng hết là 70 ml. Cho toàn bộ lượng dung dịch trên vào phễu chiết, lắc kĩ, chiết ra cốc. Làm khô nhanh bằng CaCl 2 mịn. Sau đó lọc phần dung dịch trên và đem cô cạn dung môi dưới áp suất giảm. Để sản phẩm thu được vào tủ lạnh để lạnh để dùng cho phản ứng chuyển hoá tiếp thành dẫn xuất isothiocyanat. 2.2. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL ISOTHIOCYANAT O Br OAc H H AcO H H AcO H OAc Pb(SCN) 2 toluen O H OAc H H AcO H NCS AcO H OAc Hỗn hợp phản ứng gồm 4 gam (0,015 mol) muối chì thiocyanat, 5 gam (0,012 mol) 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galactopyranosyl bromide trong 30 ml toluen, lắc mạnh, đun nhẹ đến khi tan hết. Lắp sinh hàn hồi lưu, hỗn hợp được đun hồi lưu mạnh trong 3 giờ được dung dịch có màu vàng đậm. Đun nóng sản phẩm, lọc trên giấy lọc, dùng toluen khan để rửa sản phẩm đọng lại trên giấy lọc. Đem dung cô cạn dung môi dưới áp suất giảm. Sản phẩm chỉ tan trong ether và không tan trong n-hexan. Thêm từng lượng nhỏ ether vào để hoà tan sản phẩm, lượng ether dùng hết khoảng 40 ml. Đổ dung dịch thu được ra cốc, thêm khoảng 20 ml n- hexan, khi cho n-hexan vào xuất hiện kết tủa trắng. Đem lọc sản phẩm thu được bằng phễu lọc Buchner và kết tinh lại từ ethanol. Đ nc 97-99 o C. Theo tài liệu [34] đối với tetra-O-acetyl- -D-galaccopyranosyl isothioxyanat, hiệu suất đạt 80%, t n/c = 97-99 o C. 2.3. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL THIOSEMICARBAZID O OAc OAc NCS AcO OAc H 2 N-NH 2 .H 2 O O OAc OAc NHCSNH-NH 2 AcO OAc Cho vào bình cầu 500 ml gồm CH 2 Cl 2 (140 ml) và (0,082 mol, 32 g) tetra-O-acetyl-β- D-galactopyranosyl isothiocyanat, hỗn hợp được làm lạnh sâu và được khuấy trên máy khuấy từ. Tiếp tục nhỏ từ từ hỗn hợp gồm 4,5 ml hydrazin hydrat và 140 ml CH 2 Cl 2 vào hỗn hợp được làm lạnh.Sau khi nhỏ hết thì hỗn hợp phản ứng được khuấy thêm 1 giờ ở nhiệt độ 0-5 o C và 2 giờ ở 20 o C. Sau đó cất loại dung môi thu được dạng siro màu vàng đậm, đổ dạng siro vào cốc chứa 150 ml ethanol 96%, đánh bông dạng siro ta thu được dạng bột màu trắng. Lọc và rửa trên phễu Buchnerr thì thu được tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl thiosemicarbazid có Đ nc =198‒199 o C, hiệu suất 71%. 2.4. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL THIOSEMICACZON CỦA ACETOPHENON THẾ Quy trình phản ứng chung: Cho 2mmol thiosemicarbazid và 5-7ml ethanol vào bình cầu 100ml. Thêm vào hỗn hợp đó 2mmol acetophenon thế tương ứng và 1 đến 2 giọt xúc tác acid acetic băng. Bật lò vi sóng để chiếu xạ hỗn hợp phản ứng trong khoảng 5 phút. Sản phẩm thu được đổ ra cốc và xử lý với ethanol hoặc nước. Kết tủa tách ra được lọc trên phễu Buchner. Kết tinh lại từ dung môi thích hợp (xem qui trình của từng chất cụ thể). O OAc AcO NHCSNH-NH 2 AcO OAc Ar-COCH 3 Ar = nhân phenyl O OAc AcO NHCSNH-N=C(CH 3 )-Ar AcO OAc 2.4.1. Tổng hợp 4-nitroacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 NO 2 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,33 g 4- nitroacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng. Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu được có dạng bột, xốp, màu vàng tươi Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 139–140ºC. Hiệu suất phản ứng đạt 0,94 g (80%). 2.4.2. Tổng hợp 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 OCH 3 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,30 g 4- methoxyacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit acetic băng. Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu được có dạng bột, xốp, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 117- 118 o C Hiệu suất phản ứng đạt 0,65g (57%). 2.4.3. Tổng hợp 4-methyl acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 CH 3 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,30 g 4- methylacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit acetic băng. Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu được có dạng hình kim, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 114- 115 o C Hiệu suất phản ứng đạt 0,55g (49%). 2.4.4. Tổng hợp 4-hydroxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 OH 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,27 g 4- hydroxyacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit acetic băng. Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu được có dạng bột, xốp, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 116- 117 o C Hiệu suất phản ứng đạt 0,50g (45%). 2.4.5. Tổng hợp acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)- thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,25 ml acetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng. Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu được có dạng bột, xốp, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 139- 140 o C Hiệu suất phản ứng đạt 0,61g (53%). 2.4.6. Tổng hợp 3-nitro-4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 OCH 3 NO 2 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,39 g 3- nitro-4-methoxyacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng. Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu được có dạng bột, xốp, màu vàng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 121- 122 o C Hiệu suất phản ứng đạt 1,07g (87%). 2.4.7. Tổng hợp 3- nitro-4-cloroacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 Cl NO 2 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,40 g 3- nitro-4-cloacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng. Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu được có dạng bột, xốp, màu vàng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 140- 141 o C Hiệu suất phản ứng đạt 1,03 g (83%). CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL BROMIDE Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình tổng hợp mà chúng tôi thực hiện trong bản báo cáo này, phản ứng tiến hành chuyển hoá α-D-galactozopiranozo thành 2,3,4,6-tetra-O- acetyl- β-D-galactopyranosyl bromide. O OH OH OH OH OH 1, Ac 2 O/ HClO 4 4 O Br OAc AcO AcO OAc 2, Br 2 //P ®á/ H 2 O Đây cũng là một phản ứng rất quan trọng cho cả quy trình phản ứng với việc thay thế nhóm –OH bằng nhóm -OAc. Nhóm -OAc có vai trò là nhóm khoá, không cho sản phẩm bị hoà tan trong ethanol dùng làm dung môi của các giai đoạn phản ứng sau vì nhóm –OH rất dễ bị hoà tan trong ethanol. Trong quá trình thực hiện phản ứng này, nhiệt độ phản ứng chủ yếu được giữ ở 20 0 C để tránh sản phẩm bị nhựa hoá. Vì thế, trong khi rửa bằng dung dịch natri bicacbonat bão hoà nên cho một ít đá vào hỗn hợp để giữ cho nhiệt độ phản ứng dưới 20 0 C. Ngoài ra, phản ứng cần phải tránh nước hoàn toàn nên các dụng cụ và hoá chất cần phải sấy thật khô. 3.2. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL ISOTHIOCYANAT Đây là giai đoạn thứ hai của quy trình tổng hợp. Với phản ứng này cũng cần phải được thực hiện trong điều kiện hoàn toàn khô. Do đó, trước khi tiến hành phản ứng, chì isothixianat đã được xử lý cẩn thận với toluen khan. O Br OAc AcO AcO OAc Pb(SCN) 2 toluen O OAc AcO NCS AcO OAc Phổ hồng ngoại của sản phẩm chuyển hoá trong phản ứng này đã chứng minh phản ứng đã xảy ra. Trong phổ IR đã xuất hiện băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm C=O của nhóm ester là 1746 cm –1 , còn dao động hoá trị của nhóm C–O–C là 1237 cm –1 và 1041 cm –1 . Ngoài ra, băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm – NCS đã xuất hiện với tần số bước sóng là 2092 cm –1 (xem Hình 3.1). 412 460 503 548 605 685 916 987 1038 1060 1104 1146 1239 1319 1374 1429 1748 2095 2883 2942 2993 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 %T 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1) Hình 3.1. Phổ IR của dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl isothiocyanat. 3.3. TỔNG HỢP N-(2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL)- THIOSEMICARBAZID Đây là giai đoạn thứ ba của quá trình tổng hợp, là giai đoạn tạo ra hợp chất dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl thiosemicarbazid, tiền chất cần thiết cho nghiên cứu của luận văn. Chất này được dùng để tiến hành hàng loạt các phản ứng ngưng tụ với các acetophenon thế ở giai đoạn thứ tư. O OAc OAc NCS AcO AcO H 2 N-NH 2 .H 2 O O OAc AcO NHCSNH-NH 2 AcO OAc Dung môi được sử dụng trong phản ứng này là dung dịch dioxan khan hoặc dicloromethan khan. Điều chú ý khi thực hiện phản ứng này là nhiệt độ của phản ứng phải được giữ trong khoảng 10- 15C. Nếu nhiệt độ của phản ứng dưới 10C thì hỗn hợp phản ứng bị đông đặc làm cho hỗn hợp phản ứng không đồng nhất. Còn nếu nhiệt độ của phản ứng trên 15C trong môi trường dư hydrazin hydrat thì xảy ra sự deacetyl hoá một phần sản phẩm. Do đó, dung dịch dioxan khan phải được làm lạnh bằng nước đá trước khi nhỏ giọt hydrazin hydrat và vừa nhỏ giọt hỗn hợp hydrazin và dioxan khan vừa khuấy. Mặt khác, khi cô cạn dung môi sau khi kết thúc phản ứng để thu sản phẩm, tiến hành cô dưới áp suất giảm ở nhiệt độ 50C vì nếu nhiệt độ trên 50C sẽ dẫn đến sự thuỷ phân nhóm acetyl. Phổ hồng ngoại của sản phẩm thấy xuất hiện băng sóng hấp thụ của dao động hoá trị của nhóm N-H là 3315 cm –1 và 3193 cm –1 , với độ biến dạng là δ= 1627 cm –1 . Dao động hoá trị của nhóm C=O của nhóm ester là 1746 cm –1 . Nhóm C–O–C hấp thụ ở các tần số là 1237 cm –1 và 1041 cm –1 . Dao động hoá trị đặc trưng cho nhóm C=S cũng đã xuất hiện với tần số là 1382 cm –1 . Các kết quả thu được từ phổ IR chứng tỏ rằng phản ứng đã xảy ra. 520 557 595 655 671 820 918 960 988 1019 1063 1120 1146 1169 1229 1370 1430 1484 1525 1614 1746 2915 2950 2970 3282 3328 3353 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 %T 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1) Hình 3.2. Phổ IR của dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl thiosemicarbazid. 3.4. TỔNG HỢP N-(2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTO- PYRANOSYL)THIOCARBAZON CỦA ACETOPHENON THẾ Đây là giai đoạn cuối của quá trình tổng hợp. Trong luận văn này, chúng tôi đã thực hiện sự ngưng tụ (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazid với 7 acetophenon thế khác nhau để tạo thành các hợp chất thiosemicarbazon. Phản ứng được thực hiện theo phương pháp tổng hợp sử dụng lò vi sóng, trong dung môi ethanol 99% với sự có mặt của acid acetic băng làm xúc tác. O H OAc H H AcO H NHCSNH-NH 2 AcO H OAc Ar-COCH 3 O H OAc H H AcO H NHCSNH-N=CH-Ar AcO H OAc (Ar= nh©n phenyl) Bản chất của phản ứng này là sự cộng hợp nucleophin vào liên kết đôi C=O của nhóm acetophenon sau đó là sự loại đi phân tử nước. Các nghiên cứu sâu về cơ chế của phản ứng cho thấy, tốc độ của phản ứng phụ thuộc cả vào hai quá trình: quá trình tấn công của tác nhân nucleophin vào liên kết C=O cacbonyl, và quá trình tách nước tạo thành sản phẩm. Vì vây, tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến 2 giai đoạn này đều ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng. Chẳng hạn, với các acetophenon mang nhóm thế hút điện tử mạnh sẽ làm tăng độ dương điện trên nguyên tử C cacbonyl làm thuận lợi hơn cho quá trình tấn công của tác nhân nucleophin. Do đó, sự có mặt của các nhóm thế hút điện tử sẽ làm tăng khả năng phản ứng của hợp phần acetophenon và ngược lại sự có mặt của các nhóm thể đẩy điện tử sẽ có xu hướng làm giảm khả năng phản ứng. Vì phản ứng trải qua hai giai đoạn chính nên môi trường pH (bản chất của chất xúc tác) cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến phản ứng. Trong môi trường acid, sẽ thận lợi cho quá trình proton hóa của nguyên tử C cacbonyl, làm tăng điện tích dương của nguyên tử cacbon này và hơn nữa trong môi trường acid giai đoạn tách nước cũng xảy ra dễ dàng. Tuy nhiên trong môi trường acid nguyên tử nitơ của nhóm thiosemicarbazid cũng dễ dàng bị proton hóa do đó sẽ cạnh tranh với phản ứng cộng hợp dẫn đến làm giảm tốc độ phản ứng. Ngược lại trong môi trường kiềm, tính nucleophin của các nguyên tử N được tăng cường, làm tăng tốc độ quá trình cộng hợp tuy nhiên quá trình tách nước lại không thuận lợi. Do đó, với mỗi cặp chất khác nhau sẽ có một giá trị pH mà tại đó có sự cân bằng giữa cả hai quá trình và khi đó tốc độ phản ứng sẽ đạt giá trị cao nhất [1]. Điều này cũng cho thấy việc lựa chọn chất xúc tác là khá quan trọng cho phản ứng này. Với các acetophenon (chứa nhóm thế hút điện tử mạnh như NO 2 , Cl, )có khả năng phản ứng cao hơn các acetophenon mang nhóm thế đẩy điện tử mạnh. Xúc tác của phản ứng là acid acetic băng, tạo môi trường acid yếu. Phản ứng ngưng tụ xảy ra tương đối dễ dàng với hiệu suất khá từ 49%-87% (Bảng 3.1). Trong quá trình tổng hợp, các hợp chất mang nhóm thế NO 2 mặc dù có độ tan kém trong dung môi nhưng do khả năng phản ứng cao nên phản ứng vẫn xảy ra với hiệu suất tương đối tốt (80% với trường hợp nhóm thế p-NO2 ). Nhiều phản ứng xảy ra mạnh với hiệu suất trên 85%. Đại đa số hiệu suất phản ứng nằm trong khoảng 50- 87%. Bằng phương pháp thực hiện trong lò vi sóng thời gian của phản ứng được rút ngắn đáng kể. Từ 60-90 phút trong phương pháp đun hồi lưu xuống chỉ còn 5-7 phút trong phương pháp sử dụng lò vi sóng. Đây là một trong nhưng ưu điểm lớn nhất của phương pháp này. Ngoài ra sự có mặt chỉ một lượng rất nhỏ của dung môi là một trong những điều kiện giúp phương pháp này có thể thực hiện được với lượng nhỏ chất phản ứng. Trong quá trình thực hiện phản ứng theo phương pháp sử dụng lò vi sóng, sản phẩm nhận được có nhiều trường hợp bị dầu, rất khó kết tinh trong ethanol hay hệ dung môi khác. Sự dầu hóa này gây khó khăn trong quá trình kết tinh sản phẩm và tinh chế sản phẩm để được chất tinh khiết. Trong luận văn này, chúng tôi đã dùng cách xử lý sản phẩm dầu với nước để thu sản phẩm. Kết tinh theo cách này cũng đã giúp chúng tôi thu được sản phẩm có độ tinh khiết tương đối cao. Tuy nhiên, một trong những bất lợi của phương pháp tổng hợp trong lò vi sóng có thể được nhận thấy là độ bền nhiệt của các chất tham gia hay sản phẩm phản ứng. Với các chất kém bền nhiệt, chúng có thể bị phân hủy trong điều kiện nhiệt độ cao của lò vi sóng. Mặt khác, các chất có nhiệt độ sôi thấp cũng như các chất có khả năng thăng hoa đều khó có thể thực hiện trong lò vi sóng. Các thiosemicarbazon tạo thành được kết tủa sơ bộ một từ ethanol 96 và được kết tinh lại trong hỗn hợp dung môi toluen:ethanol tỉ lệ được thay đổi phù hợp với mỗi trường hợp chất cụ thể. Độ tinh khiết của sản phẩm thiosemicarbazon đã tinh chế được kiểm tra bằng độ sắc nét của điểm chảy (Bảng 3.1) và bằng sắc kí bản mỏng. Hệ dung môi được lựa chọn là toluen:etylbromideacetat với tỷ lệ 1:1 về thể tích; hiện màu bằng hơi iot. Kết quả chạy sắc kí bản mỏng nhận được các vệt tròn và rõ nét cho thấy các sản phẩm tổng hợp có độ tinh khiết cao. Cấu trúc của các thiosemicarbazon được xác nhận bằng phương pháp ghi phổ IR, phổ 1 H NMR, 13 C NMR kết hợp kĩ thuật phổ 2D NMR (HSQC, HMBC) và phổ khối lượng ESI- MS [26-27]. Trên phổ IR của các hợp chất tổng hợp (Bảng 3.2) nhận thấy các băng sóng hấp thụ có bước sóng 3498–3330 cm –1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H thiosemicarbazon. Băng sóng hấp thụ có cường độ mạnh, sắc tại bước sóng 1750–1739 cm –1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C=O ester. Mặt khác, liên kết CH=N của thiosemicarbazon cũng được nhận thấy với các băng sóng hấp thụ yếu cho dao dộng hóa trị tại bước sóng 1623–1513 cm –1 . Sự có mặt của liên kết C=S được đặc trưng bởi các băng sóng hấp thụ có cường độ mạnh của dao dộng hóa trị trong vùng 1374–1222 cm –1 . Ngoài ra còn thấy các băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C–O–C ether ở vùng 1056–1040 cm –1 . Sự có mặt của các nhóm thế cũng nhận thấy như các băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm NO 2 tại 1527, 1343 cm –1 Bảng 3.2 Dữ kiện phổ IR đặc trưng của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-D- galactopyranosyl) thiosemicarbazon Stt R Phổ hồng ngoại (cm –1 ) ν N-H ν CH=N νC=O ν C=S νC–O–C ν R 1 3’- NO 2 -4’-Ome 3498 1623 1747 1222 1049 2939 2 4’- OCH 3 3475 1603 1751 1227 1053 2958 3 4’- CH 3 3346 1513 1745 1251 1056 2966 4 4’-NO 2 3475 1586 1743 1228 1041 1527; 1343 5 3’- NO 2 -4’-Cl 3348 1610 1739 1223 1045 1521; 1374 6 H 3339 1616 1750 1222 1040 7 4’-OH 3330 1603 1750 1374 1047 Trên phổ 1 H NMR (Bảng 3.3) của các thiosemicarbazon tổng hợp được chia làm bốn vùng tín hiệu cộng hưởng đặc trưng: Proton N-H xuất hiện hai tín hiệu cộng hưởng ở trường thấp. Một tín hiệu singlet với δ H 9,85–11,07 ppm đặc trưng cho proton H 3 . Tín hiệu cộng hưởng còn lại xuất hiện ở trường cao hơn với độ chuyển dịch hóa học δ H 8,47–8,80 ppm, douplet, J ~ 9,00–10,50 Hz đặc trưng cho proton H 1 có tương tác với proton anome của hợp phần monosaccarid. Tín hiệu cộng hưởng của proton thơm xuất hiện với các pic cộng hưởng có độ chuyển dịch hóa học δ H 6,75-8,50 ppm. Các tương tác spin-spin của các proton thơm tính được trong mỗi trường hợp cũng phù hợp với các trường hợp nhân phenyl có chứa nhóm thế với proton tương tác octho J ~ 8,00 – 9,00 Hz. [...]... Barrett D A (1995), Porous graphitic carbon for the chromatographic separation of O- tetraacetyl- -D- glucopyranosyl isothiocyanate-derivatised amino acid enantiomers, Journal of Chromatography A, Vol 697(1-2), pp.213-217 4 Lobell M., Schneider M P (1993), 2,3,4,6 -Tetra- O- benzoyl- -D- glucopyranosyl isothiocyanate: An efficient reagent for the detherrmination of enantiomeric purities of amino acids, -adrenergic... method for the stereocontrolled syntheses of nucleosides and glucosylaminothiophenes, Tetrahedron: Asymmetry, Vol 9(14), pp.25172532 11 Fuentes J., Molina J L., Olano D. , Pradera M A (1996), Stereoselective synthesis of nucleoside analogues of chiral imidazolidines from sugar isothiocyanates, Tetrahedron: Asymmetry, Vol.7(1), pp 203-218 12 Molina J L., Fernỏndez G., Mellet C O. , Pộrez V M D. , Blanco... (1996), Conformational energetics of sugar thioureas and synthesis of glycosyl thioureido sugars, Tetrahedron, Vol 52(40), pp 12947-12970 13 Kabalka G.W., Mereddy A.R (2006), Microwave promoted synthesis of functionalized 2-aminothiazoles, Tetrahedron Letters, Vol 47(29), pp 5171-5172 14 Aoyama T., Murata S., Nagata Y., Takido T., Kodomari M (2005), One-pot synthesis of N-allylthioureas using supported reagents,... Structure Detherrmination of Organic Compounds, Tables of Spectral Data, Springer - Verlag, Berlin Heidelberg 27 Donald L Pavia, Gary M Lampman, George S Kriz, James A Vyvyan (2008), Introduction to Spectroscopy, 4th edition, Brooks Cole, Thomson Learning 28 Bal T.R., B Anand, P Yogeeswari, D Sriram (2005), Synthesis and evaluation of antiHIV activity of isatin beta-thiosemicarbazone derivatives, Bioorg Med... J., Moreda W., Oriz C (1992), Partially Protected D- Gluco-pyranosyl Isothiocyanates, Synthesis and Transformations into Thiourea and Hetherrocyclic Derivatives, Tetrahedron, Vol 48 (31), pp 6413-6424 9 Gasteiger J (Ed.), (2003), Handbook of Chemoinformatics, Vol 4, Wiley-VCH Press, p.1230 10 Fuentes J., Molina J L., Pradera M A (1998), Reactions of per -O- acetylglucosyl isothiocyanate with carbon bases... and evaluation of glucosyl aryl thiosemicarbazide and glucosyl thiosemicarbazone derivatives as antioxidant and anti-dyslipidemic agents, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 19, pp 386-389 21 Yu Xin Li, Su Hua Wang, Zheng Ming Li, Na Su and Wei Guang Zhao (2006), Synthesis of novel 2-phenylsunfonylhydrazono-3-(2,3,4,6 -tetra- O- acetyl- -Dglucopyranosyl)thiazolidine-4-ones from thiosemicarbazide... m) ca hp phn monosaccarid Cỏc tng tỏc xa ca cabon v proton trong ph HMBC ca hp cht pmetoxyacetophenon 2,3,4,6 -tetra- O- acetyl- -D- galactopyranosyl thiosemicacbazon c mụ t nh sau: H 6'a,b OAc H 5' 4' H AcO 3' H 5'' OAc H 4'' O 3 1 H NH 2' OAc OCH3 6'' 1' 2 NH 5 4 N S C 3'' 1'' 2'' CH3 H H H 3.5 HOT TNH SINH HC CA DN XUT (2,3,4,6 -TETRA- O- ACETYL- -DGALACTOPYRANOSYL)THIOCARBAZON CA ACETOPHENON TH 3.5.1 Kh... t do Cỏc giỏ tr EC50 tớnh c cao hn so vi cht so sỏnh resveratrol (cú giỏ tr l 20.08) cho thy cỏc cht ny kh nng bt gi gc t do yu v do ú kh nng lm cỏc cht chng oxi húa kộm KT LUN 1 ó tng hp c N-(2,3,4,6 -tetra- O- acetyl- -D- galactopyranosyl) thiosemicarbazid bng phn ng ca 2,3,4,6 -tetra- O- acetyl- -D- galactopyranosyl isothiocyanat vi hydrazin hydrat 2 ó tng hp c 7 hp cht N-(2,3,4,6 -tetra- O- acetyl- -Dgalactopyranosyl )thiosemicarbazon. .. -adrenergic blockers and alkyloxiranes by high-performance liquid chromatography using standard reversed-phase columns, Journal of Chromatography A, Vol.633(1-2), pp.287-294 5 Ahnoff M., Balmộr K., Lindman Y (1992), By-products in the derivatization of amines with the chiral reagent 2,3,4,6 -tetra- O- acertyl- -D- glucopyranosyl isothiocyanate and their elimination, Journal of Chromatography A, Vol.592(1-2),... Synthesis and biological activity of 4-thiazolidinones, thiosemicarbazides derived from diflunisal hydrazide, European Journal of Medicinal Chemistry, 41, pp 353-359 19 Mei-Hsiu Shih and Fang-Ying Ke (2004), Syntheses and evaluation of antioxidant of sydnonyl substituted thiazolidinone and thiazoline derivatives, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 12, pp 4633-4643 20 Samir Ghosh, Anup Kumar Misra, Gitika . Tổng hợp 3- nitro-4-cloroacetophenon N-(2,3,4,6 -tetra- O- acetyl- β- D- galactopyranosyl) thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 Cl NO 2 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5 . 2.4.6. Tổng hợp 3-nitro-4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6 -tetra- O- acetyl- β- D- galactopyranosyl) thiosemicarbazon O OAc OAc AcO OAc NH NH N S C CH 3 OCH 3 NO 2 1' 3' 2' 4' 5' 6'a,b 1'' 4'' 1 3 2 2'' 3'' 5'' 6'' 4 5