Lời cảm ơn. Trong thời gian 3 tháng làm thực nghiệm, được sự hướng dẫn trực tiếp hết sức nhiệt tình của Thầy giáo - GS.TS Trần Mạnh Bình Cô giáo - TS Phạm Thị Minh Thuỷ Cùng sự chỉ bảo và giúp đỡ về mọi mặt của các thầy cô giáo còng nh các thầy cô kĩ thuật viên trong bộ môn Hoá Hữu Cơ, tôi đã hoàn thành khoá luận tốt nghiệp của mình theo đúng thời gian quy định. Có được kết quả ngày hôm nay, tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo - GS.TS Trần Mạnh Bình, cô giáo - TS Phạm Thị Minh Thuỷ cùng toàn thể các thầy cô kĩ thuật viên. Tôi còng xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của thầy giáo - TS Đỗ Ngọc Thanh ( Phòng nghiên cứu trung tâm ) và cô giáo - TS Chu Thị Léc ( Tổ môn Vi nấm - Kháng sinh ) cùng các bộ môn, phòng ban, bạn bè trong trường đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá luận. Hà Nội ngày 27/5/2002. Sinh viên Nguyễn Quyết Chiến. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, nhu cầu thuốc phòng và điều trị bệnh là rất lớn, đặc biệt là các bệnh nhiễm khuẩn nên việc tìm ra các thuốc mới càng cấp thiết hơn. Giữa cấu trúc hoá học và tác dụng dược lý thường có mối quan hệ mật thiết, do đó người ta đã tìm tòi và lùa chọn ra những khung và nhóm chức có tác dụng sinh học để tổng hợp, bán tổng hợp ra thuốc mới. Các base azometin, các oxim và các hydrazon đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu từ lâu, không chỉ được sử dụng như một chất trung gian để tổng hợp một số hợp chất dị vòng chứa N hay tổng hợp β- aminoceton mà chính bản thân nó cùng có một số tác dụng sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, điều trị lao, hủi, lợi tiểu . . . Nhiều chất trong số đó đã được dùng làm thuốc. Tetracyclin là một kháng sinh trong họ kháng sinh Tetracyclin, là những dẫn chất của octahydronaphtacen 4 vòng có tác dụng trên nhiều loại cầu khuẩn và trực khuẩn Gram(+), Gram(-). Hiện nay tetracyclin Ýt được sử dụng cho trẻ em vì dễ tạo phức chelat với canxi do đó làm vàng răng trẻ em, hơn nữa nó có vị rất đắng. Với định hướng kết hợp cấu trúc azometin (- CH = N - ), oxim ( = N - OH ), hydrazon ( - HC = N - NH - ) với tetracyclin nhằm hy vọng tổng hợp ra một số hợp chất mới có tác dụng sinh học và ứng dụng được vào thực tế điều trị lâm sàng. Trong khoá luận này chúng tôi tiến hành tổng hợp một số dẫn xuất ngưng tụ chứa N của tetracyclin gồm : Mét hợp chất oxim, một hợp chất azometin và 3 hợp chất hydrazon sau đó sơ bộ thăm dò tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của những chất tổng hợp được. PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1. Sơ lược về lịch sử nghiên cứu và ứng dụng các hợp chất Azometin, Oxim và Hydrazon [15]. 1.1.1. Azometin. Các azometin ( base Schiff ) là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm imin ( - CH = N - ), chóng đã được nghiên cứu từ lâu và là sản phẩm trung gian để tổng hợp một số hợp chất có tác dụng sinh học (β-aminoceton, các hợp chất dị vòng chứa N như quinolin, pyrazol, thiazol ), bản thân chúng cũng có tác dụng sinh học. Vào khoảng năm 1850 khi trộn một hỗn hợp đồng phân tử benzadehyd và anilin thì Laurent và Gerhard thu được một hợp chất có công thức C 13 H 11 N gọi là benzoylanilid (Sau này người ta tìm ra công thức cấu tạo là C 6 H 5 - CH = N - C 6 H 5 và gọi tên là benzylidenanilin hay benzalanilin ). Đây là chất đầu tiên thuộc dãy anilin thế. Từ năm 1864 đến nay, nhiều tác giả trên thế giới đã tiếp tục nghiên cứu một cách có hệ thống phản ứng của các aldehyd với amin bậc 1, bậc 2 thuộc dãy béo, dãy thơm và dị vòng. Ví dô: Amin bậc 1 ( 1 mol ) Tại Việt Nam còng đã có một số công trình nghiên cứu về vấn đề này (GS-Đặng Như Tại và cộng sự) Tại Trường Đại học Dược Hà Nội cũng đã có một số luận án PTS nghiên cứu tổng hợp các azometin từ các aldehyd thơm và amin thơm làm chất trung gian tổng hợp các dẫn chất thuộc dãy β-aminoceton. 1.1.2. Một số azometin - oxim và hydrazon dùng làm thuốc: R-CHO + H 2 N – R’ R – CH = N – R’ + H 2 O Bảng 1. Một số Azometin-Oxim-Hydrazon dùng làm thuốc STT TÊN THUỐC CÔNG THỨC CẤU TẠO TÁC DÔNG 1 Phtivazid ( 3 - methoxy - 4 - hydroxy benzaldehyđ Isonicotinoylhydrazon N CONH N CH OH OCH 3 Chống lao 2 Tibion ( p - acetamidobenzal - dehyd thiosemicarbazon) C CH 3 NH O CH N NH C NH 2 S Chống lao 3 Nitrofuran, furacin (5 - nitro 2 - furfuraldehyd Semicarbazon o O 2 N CH N NH C O NH 2 Kháng khuẩn 4 Nifuroxim (Anti - 5 - nitro furaldoxim Kháng nấm 5 Sulfacinamin CH=CH CH=N S O O NH 2 Kháng khuẩn 6 Ampecloral Điều trị chứng biếng ăn 7 Ambuside Cl N CH C OH CH 3 S NH CH 2 CH CH 2 O O SH 2 N O O Thuốc lợi tiểu 8 Terizidone HCCH NN O N O H O N O H Thuốc chống lao 1.2. Sơ lược về Tetracyclin [2] Tetracyclin là một trong những dẫn xuất của octahydronaphtacen 4 vòng. Đây là một kháng sinh trong nhóm kháng sinh có tên là tetracyclin. Các tetracyclin được chia thành 2 nhóm: + Các tetracyclin thiên nhiên có nguồn gốc từ Streptomyces + Các tetracyclin bán tổng hợp. Các kháng sinh trong nhóm này có khung cấu trúc chung nh sau: R 6 R 1 OH R 3 O OH O COR 5 OH CH 3 CH 3 R 4 R 2 H OH 7 8 10 9 11 12 5 a 5 4 4 a 3 2 6 Các tetracyclin đều ở dưới dạng bột kết tinh màu vàng, vị đắng. Dạng base rất Ýt tan trong nước, tan trong ethanol và các dung môi hữu cơ Ýt phân cực. Dạng muối hydroclorid tan được trong nước. Là những hợp chất lưỡng tính có thể tạo muối với acid và kiềm. Đặc biệt các tetracyclin tạo ra những chelat bền vững với một số kim loại nh Ca, Mg, Fe do đó răng trẻ em bị nhuộm vàng khi dùng tetracylin lâu ngày ( 2 ÷ 3 tuần ). Theo một số tác giả các tetracyclin đọng lại ở trong răng trong những giai đoạn đầu của sự calci hoá, có ái lực với Ca của xương, do đó trẻ em dưới 8 tuổi có thể bị háng men răng, phụ nữ có mang dùng tetracyclin thì có thể giảm sự phát triển của xương dài và các nụ răng của thai người. Nói chung các tetracylin có hoạt phổ tác dụng rộng, bao gồm nhiều loại cầu khuẩn và trực khuẩn Gram(+) và Gram(-), xoắn khuẩn, Rickettsia, Trichomonas, Amip, giun kim, Chlamydia, Mycoplasma, không có tác dụng trên trực khuẩn mủ xanh, trực khuẩn lao, Proteus, Candida albicans. Tuy vậy các tetracyclin có tác dụng mạnh yếu khác nhau trên một số vi khuẩn .Ví dô nh với tụ cầu, lậu cầu, màng não cầu thì clotetracyclin có tác dụng tốt hơn tetracylin, oxytetracyclin nhưng đối với trực khuẩn lỵ thì nguợc lại. Các tetracyclin khác nhau cũng có thời hạn bán huỷ khác nhau, có mức độ liên kết với protein của huyết thanh khác nhau do đó có liều dùng và mục đích điều trị cũng khác nhau. Ví dụ như doxycyclin hấp thụ nhanh và gần như trọn vẹn, bài xuất lại rất chậm nên duy trì nồng độ trong máu khoảng 24 (h), trong khi đó tetracyclin lại bài xuất rất nhanh trong nước tiểu, do đó khi dùng doxycyclin chỉ nên dùng ngày 1 lần với liều lượng thấp và không nên dùng trong trường hợp nhiễm khuẩn đường niệu và bệnh nhân bị thiểu năng thận. Hai trường hợp này thì nên dùng tetracyclin có tác dụng ngắn hạn do bài xuất nhanh. 1.3. Tính chất chung của các Oxim - Hydrazon - Azometin. 1.3.1. Tính chất vật lí [15]. * Oxim. Được hình thành do sự kết hợp của hydroxylamin với aldehyd hoặc ceton. Oxim thường là các chất rắn kết tinh, có điểm chảy xác định, Ýt tan trong nước( Trừ acetoxim ), tan trong alcolethylic, ether, DMF. Oxim của các aldehyd thơm và các ceton không đối xứng RCOR’ tồn tại dưới 2 dạng đồng phân syn và anti. Dạng syn ( cấu hình cis ) là dạng có nhóm OH ở cùng phía với gốc R hoặc Ar liên kết với Cacbon trong nhóm còn dạng anti có cấu hình đối lập. Điểm nóng chảy của oxim dạng anti cao hơn dạng syn. * Azometin Là những chất có cấu trúc imin ( - CH = N - ) thường không bền do khuynh hướng polyme hoá, ngưng tụ hoặc thuỷ phân. Dạng mạch hở thường không bền, không thể tách ra thành dạng tự do. Các azometin có cấu trúc thế thì bền vững hơn azometin có cấu trúc không thế. Với các azometin thế ở N ( dãy N - alkyl hoá hoặc N - aryl hoá ) cấu tróc R - CH = N - R’ thì gốc R là mạch hở thường là chất lỏng và kém bền, trong đó cấu trúc CH 2 = N - R’ tồn tại ở trạng thái trimer hoá song cấu trúc của nó là một dị vòng, các chất khác nhanh chóng bị trùng hợp hoá. Với gốc R thơm thì azometin là những chất rắn kết tinh, tồn tại dưới dạng đơn phân tử, có tính kiềm, Ýt tan trong nước, tan trong alcol, cloroform, benzen, DMF , không tan trong ether. *Hydrazon Phần lớn hydrazon thơm là chất kết tinh. Các hydrazon vừa mới điều chế thường có mầu vàng nhạt hoặc không mầu. Xác định điểm nóng chảy là một trong những cách để định tính các hợp chất carbonyl, tuy nhiên việc xác định điểm nóng chảy của các hydrazon có khó khăn do nó dễ bị phân huỷ bởi nhiệt. 1.3.2. Tính chất hoá học * Oxim + Phản ứng thuỷ phân Khi đun nóng oxim với dung dịch acid vô cơ trong nước nó bị thuỷ phân trở thành hợp chất carbonyl ban đầu và hydroxylamin. + Phản ứng khử hoá oxim bị khử hoá tạo sản phẩm là amin bậc 1 bởi các tác nhân khử thường dùng như LiAlH 4 , ZnCl 2 , Natri trong alcol, , không nên dùng chất khử acid để tránh thuỷ phân. + H 2 O + H 2 N – OH Oxim của cyclohexanon khi hydro hoá với xúc tác đen platin trong dung dịch alcol - nước và hydrocloric tạo ra cyclohexyl hydroxylamin Các aldoxim khi bị khử hoá cũng có thể tạo thành hydroxylamin và amoniac + Các phản ứng alkyl hoá và acyl hoá Oxim tác dụng với methyl iodua trong môi trường trung tính sẽ tạo ra dẫn xuất N-methyl C R R' N CH 3 CH 3 C C C C + I - -HI C R R' N CH 3 O CH 3 I C R R' N OH Trong môi trường kiềm phản ứng methyl hoá xảy ra ở nguyên tử Oxy C N R R' OH OH - C N R R' O - C N R R' OCH 3 + Ngoài những phản ứng trên oxim còn tham gia một phản ứng rất quan trọng nữa, đó là chuyển vị Beckmann Khi cho anhydrid acetic hoặc acetylclorid tác dụng với cetoxim đáng lẽ thu được dẫn xuất acetyl của oxim thì Beckmann(1886) lại thu được amid thế . Những amid đó là đồng phân của oxim ban đầu và được tạo thành bằng cách chuyển vị nội phân tử gọi là chuyển vị Beckmann + [H] + H 2 O + H 2 3 H 2 + H 2 O + NH 3 + - C N C 6 H 5 C 6 H 5 OH C N HO C 6 H 5 C 6 H 5 C N O C 6 H 5 HC 6 H 5 C C C C C C C C * Các azometin Tính chất cơ bản của azometin là do liên kết đôi (-HC=N-) không tương tù nh các liên kết đôi ethylenic(C=C) . Các hợp chất này được phân biệt bởi 3 tính chất cơ bản sau - Tính base - Phản ứng cộng hợp - Sù dễ dàng cắt mạch mà điển hình là phản ứng thuỷ phân a. Tính base Do trên nguyên tử N có cặp điện tử không chia sẻ nên N là một trung tâm base Lewis. Liên hợp (n,∏) có ảnh hưởng nhất định đến tính chất base của hợp chất azometin.Ngoài ra,các nhóm thế trên nhân thơm của phần amin cũng ảnh hưởng rõ rệt đến tính base này. Kết hợp với acid tạo muối R - CH = N - R’ + HCl b. Phản ứng cộng - Cộng hợp hydro R-CH=N-R’ +H 2 R - CH 2 - NH - R’ - Cộng hợp halogen Sản phẩm cộng hợp halogen vào azometin làm bão hoà dây nối đôi R-CH=N-R’ + Br 2 R - CHBr - NBr - R’ C C C C N H CHR Cl (-) (+) - Cộng hợp các acid sulfurơ và các sulfit kiềm C 6 H 5 - CH = N - C 6 H 5 + H 2 SO 3 C 6 H 5 - CH - N - C 6 H 5 - Cộng hợp với acid cyanhydric : cho sản phẩm là nitril R - CH = N - R’ + HCN R - CH - NH - R’ - Cộng hợp với các hợp chất cơ magie Theo Busch và cộng sự, các hợp chất cơ magie có thể tham gia phản ứng cộng với các azometin là dẫn chất của aldehyd thơm với các amin thơm Ar - CH = N - Ar + RMgX Ar - CH - N - Ar Ar - CH - NHAr + MgX(OH) - Cộng hợp với các ceton Các ceton có hydro linh động ở vị trí α sẽ cộng hợp được với các azometin tạo thành hợp chất β-aminoceton, phản ứng thường cần xúc tác acid. R - CH = N - R’ + H 3 C - CO - C 6 H 5 R - CH - NH - R’ c.Phản ứng cắt mạch - Phản ứng thuỷ phân các azometin thế Các azometin N-alkyl bị thuỷ phân bởi dung dịch NaOH 30%, trong khi đó các base azometin N-aryl thì bền vững trong kiềm và bị thuỷ phân dễ dàng ở nhiệt độ lạnh với sự có mặt của acid vô cơ tạo aldehyd và amin tương ứng R - CH = N - R’ + H 2 O RCHO + H 2 N - R’ d. Độ bền vững của các azometin H SO 3 H CN R MgX R CH 2 – CO – C 6 H 5 [...]... Tác dụng kháng khuẩn Tất cả các chất tổng hợp được không có tác dụng trên các chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus, Salmonella typhi Với các chủng vi khuẩn còn lại, các chất tổng hợp được đều cho kết quả rất tốt, đường kính vòng vô khuẩn tương đương với vòng vô khuẩn tạo bởi các tetracyclin base Trên chủng Sarcina lutea, tác dụng kháng khuẩn của các chất tổng hợp được là tương đối yếu... mét azometin và 3 hợp chất hydrazon chưa thấy trong các tài liệu tham khảo được Qua tiến hành kiểm tra cấu trúc các chất qua phổ UV, IR, chúng tôi nhận thấy các chất có cấu trúc phù hợp với cấu trúc dự kiến Dung môi tiến hành phản ứng là ethanol tuyệt đối, đây là một dung môi phân cực không những hoà tan tốt tetracyclin base và các amin mà còn làm thuận lợi cho phản ứng ngưng tụ vì nó làm tăng độ phân... trường thạch thường - Môi trường Sabouraud c Nuôi cấy vi sinh vật kiểm định Các vi sinh vật kiểm định gồm có 4 chủng vi khuẩn Gram(+), 5 chủng vi khuẩn Gram(-) và một chủng vi nấm, trước khi tiến hành thí nghiệm được nuôi cấy và nhân giống lên các môi trường dinh dưỡng thích hợp ( Thạch thường cho vi khuẩn, Sabouraud cho vi nấm ) ở nhiệt độ thích hợp trong 24 giê Sau đó làm thành nhò dịch VSV với nồng độ... formaldehyd Mặt khác sự có mặt và vị trí của các nhóm thế trên nhân thơm cũng ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của hợp chất • Các nhóm thế loại I gây hiệu ứng +I, +M làm tăng mật độ điện tử trong nhân thơm và làm giảm điện tích trên C của nhóm carbonyl, làm khả năng phản ứng kém hơn benzaldehyd • Các nhóm thế loại II gây hiệu ứng -I, -M làm giảm mật độ điện tử trên nhân thơm và làm tăng tính phân cực của... BNH Các sản phẩm phụ này làm giảm hiệu suất tổng hợp và làm quá trình tinh chế khó khăn * Thời gian phản ứng: Nên chọn sao cho phản ứng xảy ra gần nh hoàn toàn mà không làm phân huỷ sản phẩm * Nhiệt độ phản ứng: Nhiệt độ tăng làm tốc độ phản ứng tăng, tuy nhiên chỉ nên duy trì ở nhiệt độ phù hợp vì nhiệt độ cao gây phân huỷ sản phẩm * Dung môi là rất quan trọng đối với phản ứng Nếu các chất phản ứng là. .. + Nhanh R C NH B R' OH + C NH B R' - 2 O - -H O 2 R R' C N B Đây là phản ứng thuận nghịch, cân bằng và tốc độ phản ứng phụ thuộc vào pH của môi trường Bước cộng hợp trong môi trường trung tính hoặc base đều xảy ra nhanh và bước dehydrat hoá là bước quyết định tốc độ phản ứng Bước dehydrat hoá luôn được xúc tác bởi acid nên thêm acid sẽ làm tăng tốc độ phản ứng Nếu chỉ tính đến hợp chất carbonyl, phản... Theo các tài liệu còng nh thực nghiệm, tetracyclin base không có tác dụng trên nấm Candida albicans Trong các chất chúng tôi tổng hợp được, chất I, II, III có tác dụng trên chủng nấm này Hai chất IV, V không có tác dụng trên nấm Nh vậy việc chuyển hoá từ tetracyclin base thành các dẫn xuất ngưng tụ chứa N đã làm tăng tác dụng kháng nấm Tuy nhiên nhận xét trên đây mới chỉ là thăm dò sơ bộ Để đưa ra những... azometin và 3 dẫn chất hydrazon từ tetracyclin base Những chất này chưa thấy đề cập trong các tài liệu mà chúng tôi tham khảo được 3.2 Tất cả các chất đều được xác định độ tinh khiết bằng SKLM, đo nhiệt độ nóng chảy,xác định cấu trúc hoá học và phân tích phổ hồng ngoại,tử ngoại Kết quả thu được cho thấy các chất tổng hợp được có cấu tróc nh dù kiến Tuy nhiên do điều kiện thời gian và kinh phí có hạn nên. .. các chất tổng hợp bảng phương pháp đo phổ khối (MS), phổ 1H-NMR, 13 C-NMR và phân tích định lượng nguyên tố N.Chúng tôi đề nghị nếu có điều kiện được nghiên cứu sâu hơn để có thể khẳng định một cách chắc chắn cấu trúc hoá học các chất tổng hợp được 3.3 Chúng tôi tiến hành thử tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được trên 9 chủng vi khuẩn và 1 chủng vi nấm kiểm định Kết quả cho thấy: Ngoại trừ các. . .Các azometin được tạo thành từ aldehyd thơm và amin thơm mới bền vững, còn tạo thành từ aldehyd mạch hở và amin mạch hở thì thường không bền, dễ bị trùng hợp ( đặc biệt nhiều chất dễ bị trimer hoá ) tạo hợp chất dị vòng CH3 N 3H2C N CH3 CH3 N N CH3 * Hydrazon + Phản ứng thuỷ phân Đun nóng với acid vô cơ loãng bị thuỷ phân thành hydrazin và hợp chất carbonyl C6H5-CH2-NH . phòng và điều trị bệnh là rất lớn, đặc biệt là các bệnh nhiễm khuẩn nên việc tìm ra các thuốc mới càng cấp thiết hơn. Giữa cấu trúc hoá học và tác dụng dược lý thường có mối quan hệ mật thiết, do. đó người ta đã tìm tòi và lùa chọn ra những khung và nhóm chức có tác dụng sinh học để tổng hợp, bán tổng hợp ra thuốc mới. Các base azometin, các oxim và các hydrazon đã được các nhà khoa học. tetracyclin thì có thể giảm sự phát triển của xương dài và các nụ răng của thai người. Nói chung các tetracylin có hoạt phổ tác dụng rộng, bao gồm nhiều loại cầu khuẩn và trực khuẩn Gram(+) và Gram(-),