(Luận văn thạc sĩ) tổng hợp các dẫn xuất của 3a hydroxy lup 20(29) en 23,28 dioic axit

NGUYÊN VĂN TUYẾN Trang 2 LOI CAM ON Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại phòng Hóa Dược - Viện Hóa học — Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.. Em xin chân thành cảm ơn

TRUONG DAI HOC SU PHAM HA NOI 2

KHOA HOA HOC

==-—99 LLU ce===

PHAM THI NGAN

TONG HOP CAC DAN XUAT

CUA 3a-HYDROXY-LUP-20(29)-EN-

23,28-DIOIC AXIT

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học

GS TS NGUYÊN VĂN TUYẾN

HÀ NỘI, 2016

khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Tuyến người đã tạo điều kiện cho chúng em được làm thực nghiệm tại phòng Hóa Dược, các cô chú và anh chị tập thé phong Hoa Dugc - Vién Hoda hoc — Vién Han 1am Khoa hoc và Công nghệ Việt Nam đã tao moi điều kiện để em học tập và hoàn

thành tốt khóa luận này

Bang tâm lòng trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cam ơn Ban giám hiệu nhà trường, các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học — Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện cho em được làm khóa luận tốt nghiệp tại phòng Hóa Dược - Viện Hóa học —- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Em xin bày tỏ lòng biết ơn người thân và bạn bè đã không ngừng chia

sẻ, động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm và hoàn thành khóa luận

Mặc dù em đã có nhiều có gắng hoàn thiện khóa luận này bằng tất cả sự

nhiệt tình và hiểu biết của mình, tuy nhiên không thê tránh khỏi những thiếu

sót Rất mong nhận được những đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 14 tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Phạm Thị Ngần

MUC LUC

MỞ ĐẦU 6-53 E1 1 1 1171111111111 151111111111 111 11111111111 |

1 LY do Chon dé taic.cecccccccsceccscsccscssscssescsscsesscsesscsvescsvesesesacseaestsassvereaveneaveneaee |

2 Mục tiêu của khóa luận .- - - + + + + + + 2311111111 11111111 xe 2

3 Nhiệm vụ nghiÊn CỨU - 11363333211 111113 35395 311 1 1 ng gà 2

1.1 Chuyên hóa ctia nhom OH ou ececeececescssessesessesessesessesessesessestssssesseseereseeseeen 3 1.2 Chuyén hóa ở nhóm 28§-COOH - - - 2 + +E+EE£EE£EE£EE£EEeErxeEerered 8 Chương 2: THỰC NGHIỆM 2 ¿2£ 2£ E£EE+E£EE£EEzE£EE+EzEeEEeEzEerxee 10 2.1 Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị ¿5 2552 10

2.1.1 Phương pháp nghiên CỨU << E323 11111133£££ VVVEeeereeseeee 10

2.1.2 Hóa chất và dung môi . - + - 2+ 2k £+E+E£E£EeEEeEeEEeEerxrrerxrrered 10 2.1.3 Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc

2.2.5 Quy trình tông hợp dẫn xuất 39 - - - ¿ke *+k£E£EE£EeEeErxrkerrred 16

Chuong 3: KET QUA THAO LUAN ueeccececscsscssesessssesesscscscsvescsesvescsesveaeseavens 18

3.1 Tong hop dan xuat 35 c.cccccccccssessssesessesessesessesesessscsecsesesessecsesesseseeseavees 19

3.2 Tong hop dan xuat 36 c.ccccccccccsesesseseesesessesessesesescsesesesesssseeseseseesesseaeees 20 3.3 Tong hop dan xuat 37 cecccccccscssesscsesesscsessesessvsvesesvcevseceessavssacsesevaveneavens 22 3.4 Tong hop dan xuat 38 cccccccccscscsesscscsesecsessesvsvsscscssacsvesecsesecaveveeesevevens 24

3.5 Tong hop dan xuat 39 c.cccccccssssessssesessesessesessesecsesessesecsesesessecsesesssseeseseees 26

KẾT LUẬNN it St S11 1118151511111 11 1111511111111 1151111111111 11 1111 E13 re 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO - (t8 S8 SE E‡EESESESEEeE£E+EEEEEEEEeEeErErereszsesd 30

DANH MỤC CÁC SO BDO

Sơ đồ 1.1: Este hóa axit betulinic ở vị trí 3-OH - - 2 - + s+s+se£zcs2 4

Sơ đồ 1.2: Este hóa axit dihidrobetulinic ở vị trí 3B-OH - 4

Sơ đồ 1.3: Chuyên hóa các dẫn xuất của betulin - 2 2s + s+xzsezz+x2 5

Sơ đồ 1.4: Chuyên hóa các dẫn xuất cacbamat của axit betulinic 6

Sơ đồ 1.5: Chuyên hóa các dẫn xuất cacbamat của betulin - - 6

Sơ đồ 1.6: Chuyên hóa nhóm 3B-OH của axit betulinic thành xeton, amin 7

Sơ đồ 1.7: Tổng hợp axit betulinic từ betulin - +5 5z xzs£zzxzxezzzxd 8

Sơ d6 1.8: Tong hop cdc dan xuat 30-33 .ccccccccccescssescsessssescsessesescscsesveacseavens 8

Sơ đồ 3.1: Tông hợp các dẫn xuất của axit 3z-hydroxy-lup-20(29)-en-

121 18

Sơ đồ 3.2: Tông hợp chất 35 - - - s6 Sk‡kềEEEEcEeEEEEEEEEkrkrrkrkrkrrrrkd 20

Sơ đồ 3.3: Tông hợp chất 36 - - - ¿6S SE EEE‡EeEEEEEEEEEErkrrrrkrkrrrred 21

Sơ đồ 3.4 : Tong hop dẫn xuất 37 ¿- - + +skEEkcEeEEEEEEEEEkrkerrrkrkerrred 22

Sơ đồ 3.5: Tổng hợp dẫn xuất 38 . - St St+teEEEEEEEEErEeExrkrkerrred 25

Sơ đồ 3.6: Tổng hợp chất 39 - - 66s kE v1 11111111111 re 27

DANH MUC CAC BANG

Bảng 1: Các thiết bị chính sử dụng trong phòng thí nghiệm I0 Bảng 2: Các dụng cụ chính sử dụng trong phòng thí nghiệm 1]

Bảng 3: Bảng tính toán nguyên liệu phản ứng chất 35 25- 19

Bảng 4: Bảng tính toán nguyên liệu hợp chất 36 2s 2 s2 2552 20 Bảng 5: Bảng tính toán nguyên liệu hợp chất 37 - 2s 2 s2 s52 22 Bảng 6: Bảng tính toán nguyên liệu hợp chất 38 - - ccscsccxrxexerxrxez 24 Bảng 7: Bảng tính toán nguyên liệu hợp chất 39 - 2 se z+x+sezzzxd 26

PHU LUC PHO

Hình 3.1: Phố 'H- NMR của Chat 36 .ccccescscsessesessesessesessesesassesecsvesesveneseees 21 Hình 3.2: Phố 'H- NMR của chất 37 - - - + kkeE£EeEvEvEEEEkrxrkrkrerxeed 23 Hình 3.3: Phô 'ÌC- NMR của chất 37 - ¿+ Sx eEkeEeEEeEerxrrerkerrred 24 Hình 3.4: Phố 'H- NMR của chất 38 ¿2-5 2 +sEeE£E£EeEeExzxererxrxee 25 Hình 3.5: Phô 'ÌC- NMR của chất 38 ¿2-5 2xx EE+EeEvExrkerrxrxee 26 Hình 3.6: Phố 'H- NMR của chất 39 - - + ksSSx SE ckeEvEEkrkrkerrrees 27

Hình 3.7: Ph6 13C- NMR cila Chat 39 cccccccccccecceccscessescscesecseescsecseeseecseeseees 28

BANG KY HIEU CAC CHU VIET TAT

l "C-NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectromotry

(Phô cộng hưởng từ hạt nhân cacbon-13)

2 'H-NMR Proton Magnetic Resonance Spectromotry

(Phô cộng hưởng từ hạt nhân proton)

3 |MS Phô khôi lượng va chạm điện tử

( Electron Impact-Mass Spectrometry)

4 TLC Thin layer chrematograph

(Sắc ký lớp mỏng)

5 HPLC High Performance Liquid Chromatography

(Sac ky long cao ap)

6 GC-MS Gas-Chromatography Mass Spectometry

(Sac ky khi)

7 LC-MS Liquid Chromatography Mass Spectometry

(Sac ky long)

8 Rf Hệ sô di chuyên

9 MeOH Rượu Metylic

I0 | EtOAc Etyl axetat

II | EtOH Rượu Etylic

I7 |Ppm Phan triéu ( parts per million )

18 |J Hang sô tương tác spin-spin

MO DAU

1 Ly do chon dé tai

Các sản phâm thiên nhiên đang ngày được con người quan tâm và ứng dụng rộng rãi bởi tính ít độc, dễ hấp thị và không làm tốn hại đến môi sinh

Theo các tài liệu công bó, hiện nay có khoảng 60-70% các loại thuốc chữa

bệnh đang được lưu hành hoặc đang trong gia đoạn thử nghiệm lâm sàng có nguồn gốc tự nhiên Bằng các phương pháp thử hoạt tính sinh học hiện đại, có kết quả cao, người ta đã tiến hành nghiên cứu các mẫu dịch chiết thực vật,

nghiên cứu các chất đã được tách từ các dịch chiết Nhờ vậy mà đã phát hiện

ra được ra được nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học quý báu, tạo điều kiện

vô cùng thuận lợi cho việc phát triển ngành y dược trong công cuộc chữa bệnh cứu người

Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, lượng mưa lớn, độ ầm cao (khoảng trên 80%), Việt Nam có một hệ thực vật rất phong phú và đa dạng với khoảng

12000 loài, trong đó có tới 4000 loài được nhân dân ta dùng làm thảo dược cùng các mục đích khác phục vụ cuộc song con nguoi

Cùng với bề dày phát triển 4000 năm lịch sử dân tộc, ngành đông ý đã

dành được những thành tựu rực rỡ, nhiều phương thuốc cây cỏ động vật đã được ứng dụng hiệu quả và lưu truyền đến ngày nay Đó là cơ sở rất quan trong dé phat triển ngành hóa học các hợp chất thiên nhiên

Tuy nhiên với một đất nước còn hạn chế về nguồn vốn và cơ sở vật chất như Việt Nam thì vẫn đề đặt ra là làm như thế nào để khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên một cách hiệu quả nhất cho xã hội

Hợp chat axit 3a-hydroxy-lup-20(29)-en-23,28-dioic được phân lập từ cây

chân chim [Schefflera octophylla (Lour.) Harms] véi hiéu suat cao Hop chat này thuộc khung lupan và có hoạt tính gây độc nhẹ với tế bào Vì vậy, tôi tiến

hanh nghién cuu dé tài “Tổng hợp các dẫn xuất của 3œ-hydroxy-lup- 20(29)-en-23,28-dioic axit (34)”

2 Mục tiêu của khóa luận

- Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của axit 3œ-hydroxy-lup-20(29)-en- 23,28-dioic

- Xác định cấu trúc các hợp chat tong hop được bằng phương pháp hóa lý hiện đại như phô cộng hưởng từ hạt nhân (H-NMR) 13C- NMR và phô khối

lượng (MS)

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tông quan tài liệu

- Nghiên cứu tông hợp các dẫn xuất của 3œ-hydroxy-lup-20(29)-en-23,28- dioic axit

- Xác định cầu trúc của sản phẩm tông hợp

Chuong 1: TONG QUAN

Một số hợp chất triteepenoit khung lupan

Do hoạt tính sinh học rất có giá trị của các hợp chất khung lupan được phát hiện trong thiên nhiên nên đã có hàng loạt các công trình nghiên cứu về

các chuyên hóa hóa học đối với các hợp chất này Các dẫn xuất điển hình của

tritecpenoit có khung lupan như axit betulinic (1), betulin (2) có ba nhóm chức OH, COOH, nối đôi A “"'” trong phân tử nên khả năng chuyên hóa của chúng rất phong phú Các chuyên hoá được thực hiện qua ba nhóm chức trên

đề thu được những lớp chất mới phục vụ cho mục đích nghiên cứu hoạt tính

1.1 Chuyén hóa của nhóm OH

Các chuyển hóa ở nhóm OH chủ yếu là chuyên hóa tạo thành este, xeton, amin

* Chuyển hóa nhóm OH thanh este:

Các este ở vị trí C-3 được tạo thành băng cách cho axit betulinic tác dụng với các anhydrit axit hoặc các axit clorua trong pyridin Nhà khoa học người Nhật Kashiwada và các cộng sự đã tong hợp được các dan xuất este đi từ axit betulinic và axit dihydrobetulinic khi cho tác dụng với các anhydrit axit khác nhau trong pyridin nhận được chất 3a- 3e và 5a- 5e (sơ đồ 1.1 và sơ đô 1.2)

(RCO) O/ Pyridin

a.R = -CH(CH3)2>COOH

b.R = -CH,C(CH3)2CH»COOH

c.R = -CH;OCH;COOH

Sơ đồ 1.1: Este hóa axit betulinic ở vi tri 3B-OH

COOH (RCO);O/ Pyridin

a.R = -CH2(CH3)2>COOH

b.R = -CH;C(CHa)aCH¿COOH c.R = -CH;0CH;COOH

Sơ đồ 1.2: Este hóa axit dihidrobetulinic 6 vi trí 3B-OH

Hợp chất betulin với hai nhóm OH ở vị trí C-3 và C-28 đã được chuyền hóa qua các phản ứng để tạo thành các este 6,7, 8, 9 (sơ đồ 1.3) ở cả hai vị trí C-3 và C-28 bởi nhóm các nhà khoa học người Nga Oxana B Kazakova vào năm 2010 [2] Kết quả nghiên cứu hoạt tính ức chế virut Papilloma của các dẫn xuất nhận được, cho thấy hợp chất 6 và 8 kháng lại chủng virut ung thư

cô tử cung HPV-I 1 Riêng hợp chất 6 còn có hoạt tính bảo vệ gan, chống loét,

chống viêm, hoạt tính điều hòa miễn địch và hoạt tính kháng HIV.

a p-metoxycinnamoyl clorua,

pyridin, DMAP, 73%

b i Tac nhan Jone;

ii NaBHg, i-PrOH, 25°C, 2h ili axit nicotinic hidrocloric , pyridin, DMAP, 115°C, 4h, 85%

b i CHsCHCN, CgHsCH2N(C2Hs)3Cl,

40% KOH, 1,4-dioxin,rt,19h

ii Ho, Ni-Raney, MeOH, 80 °C, 100 atm, 12h; 9 R= CH2O0(CH2)3NH(CH2)2CN

iii axit nicotinic hydrocloric

Năm 2010, nhóm các nhà khoa học người Tây Ban Nha và Bồ Đào

Nha, Rita C.Santos và cộng sự đã tổng hợp hàng loạt các dẫn xuất cacbamat

và N-axylheterocyclic của axit betulinic và nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào

Ngoài ra, Harish Komera và các cộng sự cũng đã tổng hợp các dẫn xuất cacbamat bằng phương pháp khác là cho axit betulinic và betulin phản ứng voi etyl isocyanat va phenyl isocyanat trong dung moi clorofom, phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ 60°C trong 4§h nhận được chất 11-19 (sơ đồ 1.4 và

1.5) [3] Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của 8 dẫn xuất mới trên 15 dòng

tế bào ung thư, cho thấy hợp chất 16 và 18 có hoạt tính diệt tế bào ung thư

* Chuyén hoa nhom OH thanh xeton, amin:

Keduo Qian va cac cộng sự trường Đại học Bắc Caroline đã nghiên cứu chuyền hóa nhóm OH và COOH thành xeton và amit Đầu tiên oxi hóa nhóm

OH thành xeton băng tác nhân oxi hóa là PDC (Pyridinium Dichromat), sau

đó thực hiện phản ứng amit hóa ở nhóm COOH bằng cách, cho tác dụng với L-leucin metyl nhận được chất 21 Nhóm xeton trong chất 3, tiếp tục được chuyên hóa thành nhóm oxim bằng tác nhân NH;OH.HCI trong pyridin nhận được chất 22, tiếp tục khử hóa nhóm oxim của chất 22 thành amin bằng tác

nhân NaBH;CN và T¡C1; nhận được hợp chất amin 23 (sơ đồ 1.6) [4]

Sơ đồ 1.6: Chuyên hóa nhóm 3-OH cua axit betulinic thanh xeton, amin

Chuyên hóa tạo thành axit betulinic từ betulin đã được nghiên cứu tổng

hợp qua hai bước, đầu tiên là oxi hóa nhóm 3/-OH thành xeton, sau đó là khử

chọn lọc bằng tác nhân NaBH, thu được axit betulinic (1) và sản phẩm phụ

axit 3-epi-betulinic (26) (sơ đồ 1.7) [5]

ứng chuyên nhóm COOH thành axit clorua bằng oxalyl clorit, sau đó amit hóa bằng tác nhân metyl este của axit 4-piperidinbutyric thu được hợp chất 28, tiếp theo thủy phân bằng NaOH thu hợp chất 29, cuối cùng là phản ứng amit hóa băng các amin khác nhau trong tác nhân HOBt và EDC, thu được lần lượt

các hợp chất từ 30-33 (sơ đồ 1.8) [6]

Qua nghiên cứu tổng quan tư liệu, lớp chất tritecpen với các hợp chất axit betulinic, betulinlic có hoạt tính sinh học rất cao Các nghiên cứu chuyên hóa

của chúng chủ yêu tập trung vào biến đối câu trúc qua nhóm OH của C-3 đề

tao este va cacbonat va qua nhóm cacboxylic để tạo các amit Các kết quả nghiên cứu đã nhận được nhiều chất mới có hoạt tính chống HIV cao

Vì vậy, tiếp tục nghiên cứu tông hợp các dẫn xuất mới của các axit nói trên nhằm tìm kiếm các dẫn xuất có hoạt tính kháng HIV cao, ít độc van la van dé thời sự, có ý nghĩa khoa học thực tiễn

Chuong 2: THUC NGHIEM

2.1 Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị

2.1.1 Phương pháp nghiên cứu

Thực hiện các phương pháp tông hợp hữu cơ như: phản ứng clo hóa , phản ứng vòng hóa nội phân tử , phản ứng thủy phân, tại Phòng thí nghiệm Hoá Dược- Viện Hoá học-Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam, nhằm tông hợp một số các dẫn xuất của axit 3œ-hydroxy-lup-20(29)-en-23,28-dioic Cấu trúc của sản phẩm được xác định nhờ các phương pháp phô vật lý hiện

dai nhu 'H-NMR, '°C-NMR , MS

Độ sạch của sản phẩm xác định nhờ các phương pháp sac ki nhu TLC,

HPLC, GC-MS, LC-MS

2.1.2 Hóa chất và dung môi

Một số thiết bị, dụng cụ, dung môi hóa chất dùng trong quá trình làm thí

2 Máy say/ Tủ say Làm khô cô khô

3 Máy khuấy từ/ khuấy cơ Cung cấp nhiệt, điều khiển tốc độ khuấy

5 May soi UV Nhận biết những nhóm chất hữu co

mang màu

6 Máy quay cất chân không Đề loại bỏ dung môi hay cô đặc đề thu

được dịch đặc hoặc chất sạch

8 Tu hut Hút mùi của những chất độc hai

10

b Dung cu

Bảng 2: Các dụng cụ chính sử dụng trong phòng thí nghiệm

STT ! Tên dụng cụ Mục đích

l Pipet Lây chính xác lượng dung môi cần dùng

2 Công tơhút | Lẫy dung môi với lượng nhỏ

3 Quả bóp Hút dung môi

+ Côc Đựng dung môi và các hóa chât cân thiết

5 Bình câu Dùng dé dat phan ứng

6 Bình tam giác | Dung dung môi và các hóa chât cân thiết

7 Ông đong Đong các loại dung môi

8 Ong Nghiệm | Đựng các chất khi chạy cột

9 Giá đỡ Dùng đỡ cột phản ứng và cột chạy sắc

ký

10 Cột sắc ký Ding dé tach chat

II Phễu thủy tinh | Rót dung môi

12 Đũa thủy tinh | Dùng đề khuây

13 Bông Dùng đê nhôi cột săc ký

c Hóa chất

Các loại hóa chất, dung môi thường gặp trong phòng thí nghiệm:

- Các loại dung môi: n- hexan, etyl acetat (EtOAc), diclo metan (CH>Cl>),SOCL, NaxSO4, KOH, HCl, aceton, metanol (MeOH), nudéc cất,

- Các loại hóa chất: natri sunphat (Na2SO,), tetrahydrofuran, quy tim, L- Trytophan etyl est, benzen, NaHCO, trietyl amin, axit amin L-leucine hydrocloric

II

2.1.3 Định tính phản ứng và kiểm tra độ tỉnh khiết của các hợp chat bang sắc kí lớp mỏng

Cấu trúc của các sản phẩm phản ứng được xác định nhờ các phương

pháp phô khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 'H-NMR, 'ÌC-NMR

Các sản phâm phản ứng được kiểm tra độ sạch băng các phương pháp sắc kí lớp mỏng, sắc khí lỏng ghép nối khối phô (LC/M8)

Sắc kí lớp mỏng (SKLM) được sử dụng đề định tính chất đầu và sản

phẩm Thông thường chất đầu và sản phẩm có giá trị R; khác nhau, màu sắc

và sự phát quang khác nhau Dùng sắc kí lớp mỏng đề biết được phản ứng đã

xảy ra hay không xảy ra, phản ứng đã kết thúc hay chưa kết thúc là dựa vào các vết trên bản mỏng, cùng các giá trị R; tương ứng Giá trị R; của các chất phụ thuộc vào bản chất và phụ thuộc vào dung môi làm pha động Dựa trên tính chất đó, chúng ta có thể tìm được dung môi hay hỗn hợp dung môi đề tách các chất ra xa nhau (R; khác xa nhau) hay tìm được hệ dung môi cần thiết

Pho 'H-NMR (500MHz) và 'C-NMR (125MHz) của các chất nghiên

cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi DMSO

và TMS là chất chuẩn, tại phòng Phô cộng hưởng từ hạt nhân — Viện Hóa học

— Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

12

- Phố khối lượng (MS)

Pho khối của các chất nghiên cứu được ghi trên LC — MSD — Trap — SL tại phòng Câu trúc, Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

Chất rắn thu được (35) hoà tan trong 80 ml CH;Cl;, thêm vào 1,212g (12

mmol) trietyl amin va 1,452g (8 mmol) axit amin L-leucinmetyl este hydroclorit Tiếp tục khuấy 20 giờ ở nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng được rửa với HO, với HCI loãng và cuối cùng với HO Làm khan bằng Na;SOx, cất loại dung môi dưới áp suất giảm thu được chất rắn, tách trên cột silica gel

với hệ dung môi n-hexan/EtOAc Kết tinh lai ta thu được chất 36 (65%)

13