NguyÔn thþ kim giang luën v¨n tèt nghiöp

Các thiosemicarbazon có hoạt sinh học cao và nhờ sự có mặt hợp phần phân cực của monosaccaride làm các hợp chất này dễ hoà tan trong dung môi phân cực như nước, ethanol...Mặt khác, các d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Trương Thị Thu

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ GLYCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON CỦA MỘT SỐ

(TETRA-O-ACETYL-β-D-ALDEHYD VÀ KETON THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Trương Thị Thu

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ GLYCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON CỦA MỘT SỐ

(TETRA-O-ACETYL-β-D-ALDEHYD VÀ KETON THIÊN NHIÊN

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Lời cảm ơn

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Đình Thành đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Hữu Cơ, trong khoa Hóa Học đã tạo điều kiện và giúp đỡ em thực hiện đề tài này.Tôi cũng xin cảm ơn các anh chị, các bạn sinh viên phòng Tổng Hợp Hữu Cơ I, đã động viên trao đổi và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Học viên Cao học

Trương Thị Thu

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

PHẦN I: TỔNG QUAN 9

1 TỔNG QUAN VỀ ISOTHIOCYANAT 9

2 TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZIDE VÀ CÁC GLYCOSYL THIOSEMICARBAZIDE 10

2.1 Các phương pháp tổng hợp thiosemicarbazide 10

2.1.1 Phản ứng của isothiocyanat và hydrazin 10

2.1.2 Phản ứng khử thiosemicarbazon bằng NaBH4 10

2.1.3 Phản ứng của hydrazin với các dẫn xuất của acid thiocarbamic 11

2.1.4 Phản ứng của cyanohydrazin với hydro sulfide 11

2.1.5 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất di- và trithiosemicarbazide từ các amin 11

2.2 Tính chất của thiosemicarbazide 11

2.2.1 Phản ứng với các aldehyd 11

2.2.2 Phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazide tạo thiadiazol 12

2.3 Tính chất của các glycosyl thiosemicarbazide 13

3 TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZON 13

4 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ ALDEHYD, KETON THIÊN NHIÊN 15

4.1 Cinamaldehyd 15

4.2 Menthone 16

4.3.Citral 16

4.4.Citronellal 17

4.5 Camphor 18

5 SỬ DỤNG LÒ VI SÓNG TRONG HOÁ HỌC CARBOHYDRATE 19

PHẦN II: THỰC NGHIỆM 22

2.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide 22

2.1.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide 22

2.1.2 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide 22

2.2 Điều chế và tinh chế một số aldehyd và keton trong thiên nhiên 23

2.2.1 Điều chế menthone từ menthol 23

2.2.2 Tinh chế citral từ tinh dầu sả chanh 23

2.2.3 Tinh chế citronellal từ tinh dầu sả hồng (sả Java) 24

2.2.4 Điều chế camphor từ borneol 24

2.3 Tổng hợp 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của một số aldehyd, keton thiên nhiên 25

2.3.1 Tổng hợp các 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon 26

2.3.2 Tổng hợp các 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon của một số aldehyd, keton thiên nhiên 28

2.4 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi và xúc tác đến phản ứng của (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycoyranosyl)thiosemicarbazide với citral và citronellal 29

PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide 31

3.1.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide 31

3.1.2.Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide 32

3.2 Tổng hợp các 4-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của các aldehyd, keton thiên nhiên 33

3.2.1 Các 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon 33

3.2.2 Các 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon 54

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi và xúc tác tới phản ứng của (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide với citral và citronellal 67

3.4 Hoạt tính sinh học của 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của các aldehyd và keton thiên nhiên 68

3.4.1 Khả năng kháng trực khuẩn Gram(-), cầu khuẩn Gram(+), nấm men và nấm sợi 68 3.3.2 Tác dụng chống oxy hoá 70

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

PHỤ LỤC 80

Luận văn thạc sĩ khoa học Trương Thị Thu

HSQC : Heteronuclear single quantum correlation (phổ tương tác gần 13C-1H)

IR : InfraRed spectrometry (phổ hồng ngoại)

MS : Mass Spectrometry (phổ khối lượng)

TMTD : Tetramethylthiuram disulfide

δ : độ chuyển dịch hóa học

Luận văn thạc sĩ khoa học Trương Thị Thu

Đại Học Khoa Học Tự Nhiên (Đại Học Quốc Gia Hà Nội) iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình 3.1 Phổ IR của (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide Hình 3.2 Phổ IR của hợp chất (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)

Luận văn thạc sĩ khoa học Trương Thị Thu

Hình 3.13 Phổ tương tác gần HSQC của hợp chất menthone β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

Hình 3.14 Phổ tương tác gần HSQC của hợp chất menthone β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

Hình 3.15 Phổ tương tác xa HMBC của hợp chất menthone β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

Hình 3.16 Phổ tương tác xa HMBC của hợp chất menthone β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

Hình 3.17 Phổ tương tác xa HMBC của hợp chất menthone β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-Hình 3.18 Phổ ESI-MS của cinamaldehyd 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

Luận văn thạc sĩ khoa học Trương Thị Thu

Đại Học Khoa Học Tự Nhiên (Đại Học Quốc Gia Hà Nội) v

Hình 3.25 Phổ ESI-MS của cinamaldehyd 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

Luận văn thạc sĩ khoa học Trương Thị Thu

Bảng 3.11: Kết quả phổ 13C NMR của các 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Bảng 3.12: Kết quả phổ ESI-MS của các 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Bảng 3.13 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi và xúc tác tới phản ứng

của(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide với citral và

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nói chung và hoá học nói riêng, hoá học về tổng hợp các hợp chất hữu cơ cũng ngày càng phát triển nhằm tạo ra các hợp chất phục vụ đời sống con người, đặc biệt là các chất có hoạt tính sinh học đối với cơ thể người và động thực vật Các hợp chất này ngày càng trở nên có ý nghĩa quan trọng khi nó được áp dụng vào lĩnh vực y học chữa trị các căn bệnh hiểm nghèo, nâng cao sức

đề kháng cho người và động thực vật

Ngày nay, xu thế tổng hợp các hợp chất thiosemicarbazon đã thu hút được sự quan tâm của các nhà hoá học hữu cơ Thiosemicarbazon là một hợp chất quan trọng có nhiều hoạt tính sinh học đa dạng, như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi rút, chống ung thư, chống sốt rét, ức chế ăn mòn và chống gỉ sét Bên cạnh đó, các hợp chất thiosemicarbazon còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học khác như tinh thể học, hoá học đại phân tử và ngành quang điện Ngoài ra, các hợp chất của nó còn có khả năng tạo phức với nhiều kim loại Những phức chất này cũng có hoạt tính sinh học như hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi rút và chống ung thư v.v [27] Vì vậy, ngày càng nhiều hợp chất thiosemicarbazon được tổng hợp và nghiên cứu tính chất

Bên cạnh đó, các dẫn xuất của monosaccaride cũng có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý, đặc biệt khi trong phân tử của chúng có hệ liên hợp Các thiosemicarbazon

có hoạt sinh học cao và nhờ sự có mặt hợp phần phân cực của monosaccaride làm các hợp chất này dễ hoà tan trong dung môi phân cực như nước, ethanol Mặt khác, các dẫn xuất của carbohydrate là các hợp chất quan trọng có mặt trong nhiều phân tử sinh học như acid nucleic, coenzym, trong thành phần cấu tạo của một số virus, một số vitamin nhóm B Do đó, các hợp chất này không những chiếm vị trí đáng kể trong y dược học

mà còn đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp nhờ khả năng kích thích sinh trưởng, phát triển của cây trồng, ức chế sự phát triển hoặc diệt trừ cỏ dại, sâu bệnh [16]

Như người ta đã biết phương pháp cổ điển để tổng hợp các thiosemicarbazon là đun sôi hồi lưu hỗn hợp của hợp chất carbonyl và các thiosemicarbazide tương ứng, phương pháp này cần thời gian phản ứng khoảng 2-3 giờ và hiệu suất phản ứng không cao Gần đây, một số hợp chất thiosemicarbazon đã được tổng hợp bằng phương pháp lò

vi sóng Phản ứng được tiến hành trong thời gian chỉ khoảng 5-8 phút, hiệu suất phản ứng khá cao (từ 50‒ 90%).

Các hợp chất carbonyl trong thiên nhiên là nguồn hương liệu quí, có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý như kháng khuẩn, kháng nấm, diệt côn trùng, chống ung thư Ngoài ra nó còn có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, làm hương liệu cho bánh kẹo, nước hoa [23]

Nhằm góp phần vào việc nghiên cứu trong lĩnh vực hoá học của các monosaccaride, trong luận văn thạc sĩ khoa học này em đã thực hiện việc nghiên cứu tổng hợp một số thiosemicarbazon có chứa đồng thời hợp phần monosaccaride và một vài hợp chất carbonyl thiên nhiên Để thực hiện mục đích này, em đã tiến hành một số nhiệm vụ sau:

1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide từ (2,3,4,6- tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)isothiocyanat

2 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide từ (2,3,4,6- tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)isothiocyanat

3 Điều chế, tinh chế một số aldehyd, keton thiên nhiên

4 Tổng hợp 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon

của các aldehyd, keton thiên nhiên

5 Nghiên cứu cấu trúc của các dẫn xuất thiosemicarbazon bằng các phương pháp vật lí hiện đại như phổ hồng ngoại ( IR ), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (

1H NMR,13C NMR), phổ 2D NMR (COSY, HSQC, HMBC), phổ khối lượng ESI-MS

6 Thử hoạt tính kháng khuẩn của 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của các aldehyd, keton thiên nhiên

7 Thử hoạt tính chống oxy hoá của 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của các aldehyd, keton thiên nhiên đã tổng hợp

PHẦN I: TỔNG QUAN

1 TỔNG QUAN VỀ ISOTHIOCYANAT

Isothiocyanat là nhóm chức có dạng R-N=C=S Phản ứng của nhóm isothiocyanat với các tác nhân nucleophil tỏ ra khá mạnh do đặc tính electrophil của nhóm –NCS Đặc tính này có được là do trong nhóm –NCS nguyên tử nitrogen có độ âm điện cao và sẽ mang điện tích âm còn nguyên tử carbon sẽ mang điện tích dương

Ngược lại, sự cộng hợp vòng của isothiocyanat trong phản ứng với một tác nhân thích hợp sẽ tạo thành các vòng 1,2-, 1,3-, 1,4- Do cấu trúc cộng hưởng của nhóm -NCS nên sự ghép vòng bị ảnh hưởng lớn và chúng có thể phản ứng ở liên kết C=S hoặc C=N

-Chính nhờ khả năng đó của nhóm isothiocyanat mà đã mở ra một hướng nghiên cứu về loại hợp chất chứa nhóm aldehyd có nhân thơm Để tổng hợp được những hợp chất đó, các glycosyl isothiocyanat được sử dụng như là chất khởi đầu và bằng hàng loạt các phản ứng khác nhau, người ta đã tổng hợp được một số dẫn xuất thiosemicarbazon

có chứa hợp phần monosaccaride

Bên cạnh đó, người ta cũng nghiên cứu được sự chuyển hóa qua lại giữa isothiocyanat và thiocyanat [34]

Cơ chế phản ứng của anion thiocyanat với một hợp chất hữu cơ đã chỉ ra rằng sự tấn công nucleophil của thiocyanat là bởi nguyên tử lưu huỳnh còn của isothiocyanat là bởi nguyên tử nitrogen

Không chỉ vậy, người ta cũng rút ra nhận xét là isomer isothiocyanat được ổn định về mặt nhiệt động hơn là isomer thiocyanat [9], tất nhiên điều đó còn tùy thuộc vào các điều kiện môi trường ngoài mà cân bằng dịch chuyển theo hướng nào

THIOSEMICARBAZIDE

Thiosemicarbazide là hydrat của acid carbamic Nó tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy khoảng 183°C và độ tan trong nước khoảng 10% Thiosemicarbazide là một hợp chất đầu quan trọng để tổng hợp các hợp chất dị vòng 5 cạnh Bên cạnh đó, các dẫn xuất của chúng còn có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng

R4 N

R3

S N

R1H

R4

N N

S NH

2.1.3 Phản ứng của hydrazin với các dẫn xuất của acid thiocarbamic

Các hydrazin thế phản ứng với các dẫn xuất của acid thiocarbamic cho các thiosemicarbazide tương ứng Hiệu suất của phản ứng này dao động từ 66-73% phụ thuộc vào ảnh hưởng của các phản ứng phụ [35]:

R4NH

R5N

R4

N

R3CN

H2S

Phản ứng này cho ta dẫn xuất mono- hoặc dithiosemicarbazide [25]

2.1.5 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất di- và trithiosemicarbazide từ các amin

Phản ứng đi qua hai bước: Bước đầu ta thực hiện phản ứng của amin với triazolyl hoặc bis(imidazoyl)methylthion trong dung môi dicloromethan ở nhiệt độ phòng Bước 2 ta cho sản phẩm này tác dụng với dẫn xuất của hydrazin trong dung môi dicloromethan, khi đó thiosemicarbazide sẽ được tạo thành [36]

R1

R2X= Cl, NH2, alkyl, Oalkyl

2.2.2 Phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazide tạo thiadiazol

Hai tác nhân hay được dùng trong phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazide và dẫn xuất của chúng để tạo vòng thiadiazol là CS2 và TMTD (Tetramethylthiuram disulfide)

Với CS2, phản ứng này đã được nghiên cứu vào năm 1956 Đây là phương pháp

cổ điển nhất để tổng hợp dẫn xuất 2-mercapto-1,3,4-thidiazol Phản ứng được thực hiện trong 17 giờ ở nhiệt độ 70-800C, hiệu suất đạt 93% Nếu phản ứng diễn ra trong môi trường kiềm yếu thì chỉ 50% tạo sản phẩm mong muốn Sản phẩm trung gian được tạo thành là (H2N-NH-CS)2S cần có acid mạnh mới chuyển hoá tạo thành dẫn xuất thiadiazol Còn nếu trong môi trường kiềm mạnh, phản ứng sẽ xảy ra qua một bước

Phương trình phản ứng như sau [31]:

R SNa+ NaHS+ H2O

H+

NH R

S

N N

SH

Tetramethylthiuram disulfide (TMTD) hay thiram, là chất xúc tiến lưu hoá cao

su, có giá thành rẻ, khó bay hơi, ít gây ô nhiễm môi trường, là tác nhân rất tốt để tổng hợp các dẫn xuất 2-mercapto-1,3,4-thiđiazol TMTD được điều chế bằng cách oxy hoá muối natri của acid N-alkyl dithiocarbamic với các chất oxy hoá như hydro peoxide, natri nitrit Sơ đồ phản ứng như sau:

Phản ứng của các thiosemicarbazide và TMTD xảy ra theo phương trình sau:

+S +H2S

Phản ứng tiến hành trong dung môi phân cực hoặc không proton như DMF, dioxan…

2.3 Tính chất của các glycosyl thiosemicarbazide

Các glycosyl thiosemicarbazide có tính chất hóa học tương tự như thiosemicarbazide Các glycosyl thiosemicarbazie có thể phản ứng với các hợp chất carbonyl để tạo sản phẩm gọi là thiosemicarbazon:

Ví dụ:

O N H H H

C S

H OH

H OH

C S

NH N C

R R'

3 TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZON

Thiosemicarbazon là hợp chất chứa hợp phần >C=N-NH-C(S)-NH- Thiosemicarbazon được tổng hợp từ các thiosemicarbazide bằng phản ứng ngưng tụ với hợp chất carbonyl Đồng thời, thiosemicarbazon cũng có thể thực hiện phản ứng khử hóa ngược trở lại để tạo thành thiosemicarbazide trong môi trường có NaBH4

Một điểm đáng lưu ý của thiosemicarbazon là hoạt tính sinh học của nó Những thiosemicarbazon chứa hợp phần glycoside và aldehyd hoặc keton có khả năng kháng nấm và kháng khuẩn cao Mặt khác, khi đã có sẵn thiosemicarbazide tương ứng thì có thể dễ dàng điều chế các thiosemicarbazon bằng cách đun hồi lưu thiosemicarbazide và aldehyd hoặc keton trong dung môi alcohol có xúc tác acid acetic băng trong khoảng thời gian 2 giờ

Một cách khác thay thế cho đun hồi lưu là sử dụng lò vi sóng chiếu xạ hỗn hợp phản ứng trong thời gian 5-8 phút, thiosemicarbazon được tạo thành với hiệu suất khá cao

O H OAc

H H

H

H

NH AcO

AcO

OAc

NH NH2C

S

O H OAc

H H H

H

NH AcO

NH2

S

+ H2N

NH C

Một thiosemicarbazon rất quan trọng đó là aceton thiosemicarbazon

NH2

CH3

HN N

CH3S

Aceton thiosemicarbazon có tính kháng khuẩn và kháng nấm tốt nên nó được sử dụng để sản xuất thuốc trừ sâu và dược phẩm

Một điểm khá thú vị trong tính chất hóa học của thiosemicarbazon của một số aldehyd thơm hoặc dị vòng thơm có thể chuyển hóa thành các dẫn xuất thiazolidin-4-on

bằng phản ứng với acid thioglycolic, hoặc phản ứng với acid monocloroacetic thành dẫn xuất azetidin-2-on [18,19, 20]

4 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ ALDEHYD, KETON THIÊN NHIÊN

4.1 Cinamaldehyd

Danh pháp IUPAC: (2E)-3-phenylprop-2-enal

trong tinh dầu quế tồn tại chủ yếu ở dạng trans-cinamaldehyd Nó có nhiều tính chất

đáng quý như kháng khuẩn, kháng vi rút, chống ung thư, diệt côn trùng, chống ăn mòn kim loại nên được sử dụng nhiều trong y dược cũng như trong nông nghiệp Ngoài ra còn được dùng làm hương liệu trong sản xuất bánh kẹo, nước hoa

4.2 Menthone

Danh pháp IUPAC: (2S, 5R)-trans-2-isopropyl-5-methylcyclohexanone

Trạng thái tự nhiên Chất lỏng màu vàng nhạt

(hay (2S, 5R)-trans-2-isopropyl-5-methylcyclohexanone) (hình trên) là dạng phong phú

nhất trong số 4 dạng isomer lập thể Menthone là một monoterpene và là một keton Nó

có mùi bạc hà và được sử dụng trong nước hoa, mỹ phẩm, thực phẩm như một chất tạo mùi

4.3.Citral

Danh pháp IUPAC: 3,7-dimethylocta-2,6-dienal

Citral (hay 3,7-dimethylocta-2,6-dienal hoặc lemonal) là terpenoid hoặc hỗn hợp của 2 terpenoid có cùng công thức phân tử là C10H16O Citral gồm 2 dạng isomer:

isomer (E)-3,7-dimethylocta-2,6-dienal được gọi là geranial hay citral A, isomer

(Z)-3,7-dimethylocta-2,6-dienal được gọi là neral hay citral B (hình trên) Geranial có hương chanh mạnh, neral có hương nhẹ hơn và ngọt hơn

Trong tự nhiên, citral có trong tinh dầu của một số loài thực vật như cây sim

chanh (90-98%), Litsea citrata (90%), Litsea cubeba (70-75%), sả chanh (65-85%),

vv…

Citral có tác dụng kháng khuẩn mạnh và có tác động pheromon lên côn trùng Nó được dùng để tổng hợp vitamin A, ionone và methylionone Ngoài ra citral còn được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm như một chất tạo mùi

4.4.Citronellal

Danh pháp IUPAC: 3,7-dimethyloct-6-en-1-al

Citronellal là một trong những loại tinh dầu thu được từ lá và thân cây của các

loài khác nhau của họ cymbopogon (họ Sả) Citronellal là một monoterpenoid có mùi

hương chanh đặc trưng Trong tự nhiên citronellal tồn tại chủ yếu ở dạng isomer dimethyloct-6-en-1-al Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất nước hoa, xà phòng, nến, mỹ phẩm và các ngành công nghiệp hương liệu trên toàn thế giới Ngoài ra, citronellal có khả năng chống côn trùng, chống muỗi cao Một số nghiên cứu cho thấy citronellal còn có khả năng kháng nấm mạnh

(S)-3,7-4.5 Camphor

Danh pháp IUPAC: 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one

Trạng thái tự nhiên Tinh thể màu trắng đục

Camphor là một terpenoid, tên khoa học Cinnamomum camphora, là một loại tinh dầu được tìm thấy trong gỗ của cây nguyệt quế long não (Cinnamomum camphora),

đây là một loại cây xanh lớn được tìm thấy ở châu Á đặc biệt ở Đài Loan Camphor

cũng có trong một số cây khác liên quan liên quan đến họ nguyệt quế như Ocotea usambarensis, lá thảo hương khô (Rosmarinus officinalis) Trong tinh dầu của các cây

thuộc họ bạc hà chứa tới 20% long não Nó cũng có thể được sản xuất tổng hợp từ dầu nhựa thông Camphor được sử dụng nhiều trong dược phẩm Có tác dụng chữa đau bụng, lở loét, sâu răng, bong gân, đau khớp Ngoài ra, còn được sử dụng để ướp xác Camphor trở nên độc với liều lượng lớn

5 SỬ DỤNG LÒ VI SÓNG TRONG HOÁ HỌC CARBOHYDRATE

Sự bức xạ các tia sóng cực ngắn đang trở thành một phương pháp ngày càng thông dụng để làm nóng thay thế phương pháp cổ điển Phương pháp này rẻ, sạch và thuận tiện, mang lại hiệu suất cao hơn và cho ta kết quả trong một thời gian phản ứng ngắn hơn Phương pháp này được mở rộng tới hầu hết các lĩnh vực của hoá học, tuy nhiên trong hoá học carbohydrate thì chậm hơn

Tác nhân kích hoạt phản ứng hữu cơ trong lò vi sóng là sự bức xạ các tia sóng cực ngắn Trong các phản ứng kiểu này, cần phải chú ý tới việc bảo vệ chọn lọc hoặc không chọn lọc hoặc không bảo vệ các nhóm chức hydroxyl, các phản ứng alcohol phân triglyceride và thuỷ phân glycerol Vì điều này có thể làm các nguyên liệu tạo thành các tác nhân biến dạng, nhũ hoá và mềm hoá Các lĩnh vực khác của hoá học carbohydrate như tổng hợp monosaccaride có chứa nhân dị vòng không no hoặc các nhóm halogen cũng được đề cập đến Việc tạo thành các chất quang hoạt, polysaccaride, methanol phân và thuỷ phân các saccaride, việc hình thành các gốc từ tương tác của đường với các acid amin cũng xảy ra Trong nhiều trường hợp, người ta nhận thấy rằng phương pháp dùng lò vi sóng cho kết quả tốt hơn (thời gian phản ứng ngắn hơn, không cần dung môi hoặc sử dụng lượng dung môi ít hơn)

Năng lượng sóng điện từ (vi sóng) được coi là tác nhân kích hoạt trong hoá học

để tổng hợp một lượng lớn các hợp chất trong hoá học hữu cơ Người ta quan tâm chủ yếu đến các phản ứng acyl hoá và alkyl hoá, các phản ứng thế, trùng ngưng, đóng vòng, các phản ứng bảo vệ và không bảo vệ, ester hoá và chuyển hoá ester, dị vòng, các phản ứng cơ kim, oxy hoá và khử hóa

Bức xạ sóng ngắn là bức xạ điện từ với tần số nằm trong dải 0,3-300 GHz Những

lò vi sóng dùng trong gia đình và những thiết bị vi sóng để tổng hợp hoá học đều có tần

số 2,45 GHz (tương ứng với bước sóng 12,24 cm‒ 1) để tránh gây nhiễu tín hiệu với các tần số viễn thông và mạng lưới điện thoại Năng lượng photon vi sóng trong vùng tần số

này (0,0016 eV), quá yếu để phá vỡ liên kết hoá học và cũng thấp hơn năng lượng của chuyển động Brown Như vậy, rõ ràng là các sóng ngắn không thể gây ra các phản ứng hoá học được

Phản ứng hoá học sử dụng vi sóng dựa trên hiệu ứng nhiệt của các vật liệu nhờ hiệu ứng nhiệt điện môi vi sóng Hiện tượng này phụ thuộc vào khả năng hấp thụ năng lượng vi sóng và chuyển hoá nó thành nhiệt (dung môi hoặc tác nhân) Thành phần điện của trường điện từ gây ra nhiệt bởi 2 hiện tượng chính: sự làm phân cực và sự truyền ion Bức xạ ở các tần số vi sóng gây ra hiện tượng phân cực và sự sắp xếp các ion Trong quá trình này năng lượng bị mất để tạo thành nhiệt từ quá trình ma sát phân

tử và mất điện môi

Tính nhiệt của một vật liệu cụ thể (ví dụ một dung môi) dưới điều kiện bức xạ vi sóng phụ thuộc vào đặc tính điện môi của chúng Khả năng một chất chuyển hoá năng lượng điện từ thành nhiệt ở một tần số và nhiệt độ được xác định bằng phần tử bị mất

gọi là tan δ Đại lượng này được diễn tả bằng thương số sau:

tan δ = ε’/ε

trong đó: ε’ là đại lượng điện môi mất đi, đại diện cho hiệu suất bức xạ chuyển thành nhiệt; ε là hằng số điện môi miêu tả khả năng các phân tử bị phân cực trong trường điện

Ngày nay, hầu hết các nhà khoa học nhất trí rằng trong đa số các trường hợp, lý

do thúc đẩy tốc độ phản ứng là ảnh hưởng của động năng đến nhiệt độ Nhiệt độ này có thể đạt được khá nhanh khi vật liệu phân cực bức xạ trong trường sóng ngắn Ví dụ, một

dung môi hấp thụ bước sóng cao như methanol (tan δ = 0,659) có thể nhanh chóng bị

đun quá nhiệt tới nhiệt độ trên 100°C, cao hơn điểm sôi của nó ở áp suất khí quiển, khi

bị bức xạ bởi các sóng ngắn trong bình kín Việc tăng nhanh nhiệt độ có thể xảy ra với các yếu tố như dung dịch ion, khi nhiệt độ tăng đến 200°C trong một vài giây nhưng không phổ biến nhất Bình thường để đạt đến nhiệt độ này rất khó, do vậy so sánh các quá trình nhiệt này rất phức tạp

Việc tốc độ phản ứng được đẩy mạnh khi thực hiện ở nhiệt độ phòng với nhiệt độ đun hồi lưu cách dầu và quá trình nhiệt trong lò vi sóng đã được nghiên cứu Baghurst

và Mingos đã dựa vào định luật Arrenius: k=A.exp(-Ea/RT) Ta thấy rằng cần 68 ngày

để đạt 90% chuyển hoá ở nhiệt độ 27°C nhưng để đạt độ chuyển hoá tương đương trong

Việc nhiệt độ tăng nhanh trong lò vi sóng đồng nghĩa với việc tốc độ phản ứng được thúc đẩy có thể được lý giải bằng sự ảnh hưởng động năng Ngoài ảnh hưởng động năng được nói đến ở trên, những ảnh hưởng vi sóng còn do cấu trúc nhiệt điện môi Những tác động này được gọi bằng thuật ngữ “hiệu ứng vi sóng đặc biệt” và được coi là tác nhân thúc đẩy phản ứng Ví dụ:

- Hiệu ứng quá nhiệt của dung môi ở áp suất khí quiển

- Sự nhạy cảm với nhiệt như các chất xúc tác hoặc chất phản ứng hấp thụ các bước sóng mạnh trong môi trường phản ứng kém phân cực

- Sự hình thành các bức xạ phân tử nhờ sự kết hợp trực tiếp của năng lượng sóng với chất phản ứng, đặc biệt là trong dung dịch dị thể

- Sự loại bỏ các ảnh hưởng của gradien nhiệt

Một vài tác giả dự đoán khả năng có những ảnh hưởng khác ngoài nhiệt độ Các tác động ngoài nhiệt là kết quả của việc tương tác trực tiếp của trường điện với các phân

tử đặc biệt trong môi trường phản ứng Người ta chứng minh được rằng sự có mặt của trường điện gây ra ảnh hưởng định hướng của các phân tử lưỡng cực và do đó thay đổi năng lượng hoạt hoá (đại lượng entropy) trong phương trình Arrenius Một tác động tương tự được nhận thấy với cơ chế phản ứng phân cực, mà sự phân cực càng tăng từ trạng thái ban đầu tới trạng thái chuyển tiếp Kết quả là thúc đẩy hoạt hóa nhờ việc giảm năng lượng hoạt hoá

Những kỹ thuật tiến hành hay dùng được ứng dụng vào tổng hợp hữu cơ bao gồm: kỹ thuật tiến hành phản ứng không dung môi mà các chất phản ứng có thể chuyển hoá nhiều hay ít (silica gel, nhôm oxide hoặc đất sét) hay hấp thụ mạnh (graphit) lớp nền

vô cơ làm kích thích xúc tác hoặc chất phản ứng

Ngày nay, công nghệ không dùng dung môi rất phổ biến trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ thực hiện trong lò vi sóng do có độ an toàn khi tiến hành phản ứng trong bình mở Mặc dù có nhiều phản ứng “dry-media” nhưng ta vẫn gặp khó khăn liên quan tới nhiệt không đều, đảo trộn không đều và xác định chính xác điểm của phản ứng Ngoài ra, xúc tác chuyển pha cũng được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật tiến hành phản ứng trong lò vi sóng

PHẦN II: 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) tại Viện Hoá học (Trung tâm khoa học công nghệ Quốc gia) ép viên với bột KBr Phổ 1

H NMR và 13C NMR được ghi trên máy phổ AVANCE Spectrometer (BRUKER, Đức) ở tần số 500 MHz và 125 MHz tương ứng,

dung môi DMSO-d 6, chất chuẩn nội TMS, sắc kí bản mỏng được tiến hành trên bản mỏng silica gel, hệ dung môi n-hexan : ethyl acetat (1:2 v/v)

2.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide

2.1.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide

O OAc

NCS AcO

AcO

OAc

O OAc H

AcO AcO

OAc

NH C S

NH NH2

N2H4.H2O

Hoà tan 3,89 g (10 mmol) (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl)-isothiocyanat cho vào bình cầu hai cổ khô Thêm vào đó 30 ml dicloromethan lắp nhiệt

kế và khuấy Sau khi hỗn hợp được làm lạnh bằng nước đá đến 20ºC thì tiến hành nhỏ giọt dung dịch gồm 0,5 ml hydrazin hydrat trong 20 ml dicloromethan Hỗn hợp được khuấy thêm 120 phút nữa sau đó tiến hành cô dung môi dưới áp suất thấp đến khi thu được sản phẩm dạng bông xốp màu trắng Cho 40 ml ethanol lắc mạnh kết tủa trắng xuất hiện Lọc rửa kết tủa bằng ethanol trên phễu Büchner Sấy khô thu được chất rắn màu trắng Hiệu suất: 3,4 g (81%) Đnc: 156-157 C Theo tài liệu tham khảo [6]: Đnc: 156-157 C

2.1.2 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide

O OAc

NCS AcO

OAc AcO

O OAc H

AcO

OAc

NH C S

AcO

N2H4.H2O

Hoà tan 3,89 g (10 mmol) (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-galactopyranosyl)-isothiocyanat cho vào bình cầu hai cổ khô Thêm vào đó 30 ml dicloromethan lắp nhiệt

giọt dung dịch của 0,5 ml hydrazin hydrat trong 20 ml dicloromethan Hỗn hợp được khuấy thêm 120 phút nữa sau đó tiến hành cô dung môi dưới áp suất thấp đến khi thu được thu được một dạng sirô màu vàng đậm Cho 40 ml ethanol vào dạng sirô này, lắc mạnh, kết tủa trắng xuất hiện Lọc, rửa kết tủa trên phễu Büchner Hiệu suất 2,13 gam (50%) Điểm nóng chảy 197-198 C Theo tài liệu tham khảo [6]: 197-198 C

2.2 Điều chế và tinh chế một số aldehyd và keton trong thiên nhiên

2.2.1 Điều chế menthone từ menthol

Pha loãng 8 ml H2SO4 98% trong 100 ml nước trong bình nón, thêm vào 13,5 g

K2Cr2O7, lắc đều cho tan hoàn toàn Chuyển dung dịch sang bình cầu, lắp vào máy khuấy từ, khuấy ở 55oC Cho từ từ 9 g menthol vào bình phản ứng, khuấy khoảng 30 phút thấy xuất hiện khối chất rắn đen dạng xốp, khuấy ở nhiệt độ phòng thêm 2 giờ Chiết bằng 100 ml ether Trung hòa bằng Na2CO3 Cất chân không loại bỏ dung môi thu

được 8 ml sản phẩm dạng dầu, màu vàng (hiệu suất 80%) nD25: 1,440 Theo tài liệu

[24]: nD25: 1,440-1,443

2.2.2 Tinh chế citral từ tinh dầu sả chanh

CH3C

H3

CH3

CHO

CH3C

H3

CH3

OH

SO3Na H

NaHSO3

NaOH

CH3C

H3

CH3

CHO

Hòa tan 60 g NaHSO3 trong lượng tối thiểu nước trong bình nón dung tích 500

ml, làm lạnh bằng nước đá Nhỏ từ từ 40 ml tinh dầu sả chanh thô trong khoảng 1 giờ (vừa nhỏ vừa khuấy) Khuấy thêm 6 giờ Lọc loại bỏ phần chất rắn thu được dung dịch

màu trong suốt Nhỏ từ từ 25 ml dung dịch NaOH 10% vào dịch lọc vừa thu được trong

1 giờ Chiết bằng 100 ml ether, làm khan bằng Na2SO4 Gạn lấy phần ether vào bình cầu, cất chân không loại bỏ dung môi thu được 30 ml sản phẩm là citral dạng dầu có

màu vàng Hiệu suất 75% nD25: 1,483 Theo tài liệu [24]: nD25: 1,483-1,489

2.2.3 Tinh chế citronellal từ tinh dầu sả hồng (sả Java)

H3

CH3 SO3Na

OH H

Hòa tan 60 g NaHCO3 trong lượng tối thiểu nước trong bình nón dung tích 500

ml Nhỏ từ từ 40 ml tinh dầu sả hồng trong khoảng 1 giờ (vừa nhỏ vừa khuấy) Khuấy thêm 6 giờ Lọc loại bỏ phần chất rắn thu được dung dịch màu trong suốt Nhỏ từ từ 25

ml dung dịch NaOH 10% vào dịch lọc vừa thu được trong 1 giờ Chiết bằng 100 ml diethylether, làm khan bằng Na2SO4 Gạn lấy phần ether vào bình cầu, cất chân không loại bỏ dung môi thu được 30 ml, sản phẩm là citronellal dạng dầu có màu vàng Hiệu

suất 75% nD25: 1,470 Theo tài liệu [24]: nD25: 1,470-1,474

2.2.4 Điều chế camphor từ borneol

Chuẩn bị dung dịch acid chromic: hòa tan 0,033 mol (9,7 g) K2Cr2O7 trong 30 ml

H2O nhỏ từ từ 0,134 mol ( 7,3 ml) H2SO4 98% sau đó làm lạnh hỗn hợp đến 0oC Hòa tan 0,05 mol (7,7 g) borneol bằng 25 ml diethyl ether trong bình cầu 250 ml sau đó làm lạnh hỗn hợp đến 0o

C Chia dung dịch acid chromic đã chuẩn bị ở trên thành 2 phần, nhỏ giọt từ từ phần 1 vào bình cầu, sau 5 phút nhỏ giọt tiếp phần 2 Khuấy thêm 5 phút sau đó chiết bằng 30 ml diethyl ether Rửa hỗn hợp thu được bằng 30 ml Na2CO3 5% Làm khô bằng Na2SO4 Cất chân không loại bỏ ether thu được dạng sirô màu trắng

Dùng ethanol kết tinh lại thu được chất rắn màu trắng Hiệu suất: 4,56 g (60%) Điểm nóng chảy: 176-177oC Theo tài liệu [24]: 176-177 °C

2.3 Tổng hợp 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của một số

aldehyd, keton thiên nhiên

Qui trình phản ứng chung như sau:

O OAc AcO

AcO OAc

NH S

NH

NH2

O OAc AcO

AcO OAc

NH S

Cho vào bình cầu dung tích 100 ml hỗn hợp gồm 2 mmol hợp chất

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide, 2 mmol aldehyd hoặc keton và 9 ml

ethanol 99,9%, lắc kỹ Thêm vào đó vài giọt acid acetic băng Tiến hành chiếu xạ trong

lò vi sóng trong 8 phút, công suất 800 W Sau đó, chuyển sản phẩm ra cốc Để bay hơi

dung môi ở nhiệt độ phòng kết tinh lại bằng ethanol 96%

Dưới đây là các trường hợp nghiên cứu về tổng hợp các hợp chất

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của một số aldehyd, keton thiên nhiên

cụ thể

O OAc AcO

OAc

NH C S

NH

NH2AcO

O OAc AcO

OAc

NH C S

NH N AcO

Cho vào bình cầu dung tích 100 ml hỗn hợp gồm 2 mmol (0,842 g) hợp chất

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide, 2 mmol (0,35 ml)

menthone và 9 ml ethanol 99,9%, lắc kỹ Thêm vào đó vài giọt acid acetic băng Tiến hành chiếu xạ trong lò vi sóng trong 8 phút, công suất 800 W Sau đó, chuyển sản phẩm

ra cốc Để bay hơi dung môi ở nhiệt độ phòng, thu được sản phẩm dạng dầu, đánh nước nhiều lần Đem lọc sản phẩm bằng phễu Büchner Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol 96% Thu được sản phẩm màu vàng nhạt Hiệu suất 0,86 g (78%), điểm nóng chảy 100-110°C

2.3.1.2.Cinamaldehyd 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

+

CHO O

OAc H

AcO

OAc

NH C S

NH

NH2AcO

O OAc H

AcO

OAc

NH C S

NH N AcO

C2H5OH/CH3COOH MW

Cho vào bình cầu dung tích 100 ml hỗn hợp gồm 2 mmol (0,842 g) hợp chất

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide, 2 mmol (0,25 ml)

cinamaldehyd và 9 ml ethanol 99,9%, lắc kỹ Thêm vào đó vài giọt acid acetic băng Tiến hành chiếu xạ trong lò vi sóng trong 8 phút, công suất 800 W Sau đó, chuyển sản phẩm ra cốc Để bay hơi dung môi ở nhiệt độ phòng, thu được tinh thể màu vàng Đem lọc sản phẩm bằng phễu Büchner Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol 96% Thu được sản phẩm màu vàng Hiệu suất 0,85g (80%), điểm nóng chảy 160-161°C

2.3.1.3 Camphor 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

+ O

OAc H

AcO

OAc

NH C S

NH

NH2AcO

O OAc H

AcO

OAc

NH C S

NH N

Cho vào bình cầu dung tích 100 ml, 2 mmol (0,305 g) camphor và 15 ml ethanol 99,9%, lắc kỹ Thêm vào đó 1 ml acid acetic băng Tiến hành khuấy ở nhiệt độ phòng 60

phút Sau đó thêm từ từ 2 mmol (0,842 g) hợp chất (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide và đun hồi lưu trong 16 giờ Sau đó, chuyển sản phẩm ra cốc Để bay hơi dung môi ở nhiệt độ phòng, thu được sản phẩm dạng dầu màu vàng nâu Đánh nước nhiều lần Lọc sản phẩm trên phễu Büchner Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol 96% Thu được sản phẩm màu nâu Hiệu suất 0,61 g (55%), điểm nóng chảy 155-156°C

2.3.2 Tổng hợp các 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon của một số aldehyd, keton thiên nhiên

2.3.2.1 Menthone 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon

+

O OAc AcO

OAc

NH S

OAc

NH S

NH N

Cho vào bình cầu dung tích 100 ml hỗn hợp gồm 2 mmol (0,842 g) hợp chất

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide, 2 mmol (0,35 ml)

menthone và 9 ml ethanol 99,9%, lắc kỹ Thêm vào đó vài giọt acid acetic băng Tiến hành chiếu xạ trong lò vi sóng trong 8 phút, công suất 800 W Sau đó, chuyển sản phẩm

ra cốc Để bay hơi dung môi ở nhiệt độ phòng, thu được sản phẩm dạng dầu, đánh nước nhiều lần Đem lọc sản phẩm trên phễu Büchner Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol 96% Thu được sản phẩm màu trắng Hiệu suất 0,77 g (70%), điểm nóng chảy 114-115°C

2.3.2.2 Cinamaldehyd 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl) thiosemicarbazon

+

CHO O

OAc H

AcO

OAc

NH C S

NH

NH2AcO

O OAc H

AcO

OAc

NH C S

NH N AcO

C2H5OH/CH3COOH

MW

Cho vào bình cầu dung tích 100 ml hỗn hợp gồm 2 mmol (0,842 g) hợp chất

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide, 2 mmol (0,25 ml)

menthone và 9 ml ethanol 99,9%, lắc kỹ Thêm vào đó vài giọt acid acetic băng Tiến hành chiếu xạ trong lò vi sóng trong 8 phút, công suất 800 W Sau đó, chuyển sản phẩm

ra cốc Để bay hơi dung môi ở nhiệt độ phòng, thu được sản phẩm dạng dầu, đánh nước nhiều lần Đem lọc sản phẩm trên phễu Büchner Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol 96% Thu được sản phẩm màu vàng nhạt Hiệu suất 0,8g (75%), điểm nóng chảy 115-

1160C

2.4 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi và xúc tác đến phản ứng của acetyl- -D-glycoyranosyl)thiosemicarbazide với citral và citronellal

(2,3,4,6-tetra-O-Qui trình chung: Cho vào bình cầu dung tích 100 ml, 2 mmol citral hoặc

citronellal và 15 ml dung môi lắc kỹ Thêm vào đó 2 mmol xúc tác Tiến hành khuấy ở

nhiệt độ phòng 60 phút Sau đó thêm từ từ 2 mmol (0,842 g) hợp chất acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide và đun hồi lưu trong t giờ Sau đó, chuyển

(2,3,4,6-tetra-O-sản phẩm ra cốc Để bay hơi dung môi ở nhiệt độ phòng Đánh nước nhiều lần loại xúc tác dư Lọc sản phẩm trên phễu Büchner Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol 96%

Sơ đồ phản ứng như sau:

+

OOAcH

AcO

OAc

NH CS

NH NH2AcO

OOAcH

AcO

OAc

NH CS

RCHO = citral, citronellal

Các xúc tác và dung môi sử dụng trong khảo sát ảnh hưởng của xúc tác và dung

môi đến phản ứng của (2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide

với citral và citronellal được dẫn ra ở bảng dưới đây:

Ethanol khan CH3COOH Đun hồi lưu trong lò vi sóng Ethanol khan CH3COOH Đun hồi lưu

Methanol khan CH3COOH Đun hồi lưu trong lò vi sóng Methanol khan CH3COOH Đun hồi lưu

Kết quả khảo sát phản ứng này được thảo luận trong Phần 3.3

PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazide

3.1.1 Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide chúng tôi đã tiến hành phản ứng cộng hợp hydrazin

hydrat vào dẫn xuất (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)isothiocyanat trong

dung môi dicloromethan Phản ứng xảy ra như sau:

O OAc

NCS AcO

Trong phổ hồng ngoại của hợp chất này xuất hiện băng sóng ở vùng 3329 cm‒ 1

và 3194 cm‒ 1 xuất hiện đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm NH2 và NH ở nhóm

liên kết thiosemicarbazide –NH–C(=S)–NH–NH2, băng sóng hấp thụ ở 1633 cm‒ 1 đặc trưng cho dao động biến dạng của nhóm NH2 trong nhóm liên kết này Băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O (ester) ở 1745 cm‒ 1, đồng thời băng sóng hấp thụ mạnh ở 1226 cm‒ 1 và ở 1040 cm‒ 1 đặc trưng cho dao động hóa trị và biến dạng của nhóm liên kết C–O–C (ester) Băng sóng hấp thụ có cường độ trung bình nằm trong vùng từ 1110-1060 cm–1 tương ứng, đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=S Từ các dữ kiện ở phổ hồng ngoại đã bước đầu chứng tỏ rằng phản ứng tổng hợp

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide đã thành công

3.1.2.Tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazide chúng tôi đã tiến hành phản ứng cộng hợp hydrazin

hydrat vào dẫn xuất (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)isothiocyanat trong

dung môi dicloromethan Phản ứng xảy ra như sau:

O

H OAc

H H OAc

H

NCS AcO

H

AcO

O

H OAc

H H AcO

H

NH AcO

Hình 3.2 Phổ IR của hợp chất (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)

thiosemicarbazide

Trong phổ hồng ngoại của hợp chất này xuất hiện băng sóng ở vùng 3333 cm‒ 1

và 3191 cm‒ 1 xuất hiện đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm NH2 và NH ở nhóm liên kết thiosemicarbazide –NH–C(=S)–NH–NH2, băng sóng hấp thụ ở 1633 cm‒ 1 đặc trưng cho dao động biến dạng của nhóm NH2 trong nhóm liên kết này Băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O (ester) ở 1747 cm‒ 1, đồng thời băng sóng hấp thụ mạnh ở 1223 cm‒ 1 và ở 1041 cm‒ 1 đặc trưng cho dao động hóa trị và biến dạng của nhóm liên kết C–O–C (ester) Băng sóng hấp thụ có cường độ trung bình nằm trong vùng từ 1110-1060 cm–1 tương ứng, đặc trưng cho cho dao động hóa trị của nhóm C=S Từ các dữ kiện ở phổ hồng ngoại đã bước đầu chứng tỏ rằng phản ứng tổng hợp

Sơ đồ chung:

+

O

OAc H

AcO

OAc

NH C S

AcO

O OAc H

AcO

OAc

NH C S

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-camphor, cinamaldehyd, menthone)

Kết quả tổng hợp các thiosemicarbazon được dẫn ra trong Bảng 3.1 Cấu trúc của

các thiosemicarbazon được xác nhận bằng các phương pháp phổ hiện đại như IR, 1H

NMR Các số liệu phổ trên được dẫn ra trong các Bảng 3.2 (đối với phổ IR), 3.3 (đối với

phổ 1H NMR), 3.4 (đối với phổ 13C NMR), các phổ đồ được dẫn ra chi tiết trong phần Phụ lục

Bảng 3.1: Các hợp chất

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

Aldehyd hoặc keton

IR của thiosemicarbazide Chúng tôi nhận thấy rằng trên phổ của các thiosemicarbazon

đã có sự xuất hiện thêm các băng sóng hấp thụ đặc trưng cho các hợp phần mới (liên kết

>C=N-) trong phân tử của chúng mà phổ IR của thiosemicarbazide không có, điều này

chứng tỏ rằng phản ứng giữa các aldehyd hoặc keton với (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide đã xảy ra, và phân tử thiosemicarbazon đã được tạo thành như dự kiến

a) Phổ IR của hợp chất cinamaldehyd

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)-thiosemicarbazon

Hình 3.3 Phổ IR của cinamaldehyd 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

Trong phổ IR của hợp chất cinamaldehyd

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon xuất hiện các băng sóng hấp thụ cường độ mạnh ở

1748 cm–1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O (ester); ở các vùng từ

1220-1218 cm‒ 1 và 1042-1040 cm–1 tương ứng, đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và bất đối xứng của liên kết C-O-C (ester), các nhóm chức ester này có mặt trong nhóm acetyl của hợp phần monosacaride trong phân tử Băng sóng hấp thụ có cường độ trung bình nằm trong vùng từ 1220-11218 cm–1 đặc trưng cho cho dao động hóa trị của nhóm C=S Dao động hóa trị của liên kết azomethin -CH=N- xuất hiện ở 1625 cm–1 các băng sóng hấp thụ này nói chung có cường độ trung bình hoặc yếu, đôi khi bị che lấp bởi băng sóng hấp thụ của liên kết C=C thơm bên cạnh

Ngoài ra, phổ IR của cinamaldehyd

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon còn chỉ ra các nhóm NH trong phân tử hợp chất này được đặc trưng bởi các băng sóng hấp thụ nằm trong vùng 3352-3340, 3169-3160 cm–1tương ứng Vòng benzen cho dao động hóa trị của liên kết C=C trong các vùng 1548

cm–1 và 1485-1400cm–1, dao động hóa trị của liên kết -CH trong vòng thơm ở vùng 3086-3034 cm–1 Ngoài ra trong phổ còn chỉ ra các bước sóng hấp thụ đặc trưng cho các liên kết hóa trị -CH alkyl ở vùng dưới 3000 cm–1.

b) Phổ IR của menthone 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl)-thiosemicarbazon

Hình 3.4 Phổ IR của menthone

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon

Trong phổ IR của hợp chất menthone

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon xuất hiện các băng sóng hấp thụ mạnh ở 1756 cm–1đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm >C=O (ester), ở các vùng từ 1223-1218 cm‒ 1

và 1041-1030 cm–1 tương ứng, đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và bất đối xứng của liên kết C-O-C (ester), các nhóm chức ester này có mặt trong hợp phần monosacaride của phân tử Băng sóng hấp thụ có cường độ trung bình nằm trong vùng

từ 1100-1060 cm–1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=S Dao động hóa trị của liên kết azomethin >C=N- xuất hiện ở 1630 cm–1

Ngoài ra, phổ IR của menthone

4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon còn chỉ ra các nhóm NH trong phân tử những hợp chất này được đặc trưng bởi các băng sóng hấp thụ nằm trong vùng 3348-3336 cm–1