Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)

Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thị Thắm

THÁI NGUYÊN - 2017

Em xin cảm ơn GS TS Nguyễn Văn Tuyến và các thầy cô, các anh chị, bàn bè phòng Hóa dược, viện Hóa học – Viện Hàn lâm và công nghệ Việt Nam., đã luôn tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn

Em cũng xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, các thầy cô trong khoa Hóa học, các bạn học viên lớp Cao học Hóa K-9B trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên và gia đình đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian em học tập

Thái Nguyên, tháng 5 năm 2017

Ngô Thị Sao

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN a MỤC LỤC b DANH MỤC VIẾT TẮT d DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ e DANH MỤC CÁC HÌNH f CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN g

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về các phương pháp xác đi ̣nh cấu trúc 2

1.1.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 2

1.1.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 3

1.1.3 Phương pháp phổ khối lượng (MS) 5

1.2 Phân tích các đồng phân đối quang 7

1.2.1 Phương pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym 7

1.2.2 Tách các đồng phân đối quang nhờ tác nhân bất đối bổ trợ 8

1.2.3 Tách đồng phân đối quang bằng các phương pháp hóa lý hiện đại 9

1.2.4 Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR 9

1.3 Giới thiệu một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline 14

Chương 2 THỰC NGHIỆM 16

2.1 Hóa chất và thiết bị 16

2.1.1 Hóa chất và dung môi 16

2.1.2 Thiết bị xác định và phân tích cấu trúc 16

2.1.3 Phân tích xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm được chuẩn bị 17

2.2 Phân tích cấu trúc của các hợp chất indenisoquinolin 17

2.2.1 Phân tích cấu trúc indenisoquinolin( 50) 18

2.2.2 Phân tích cấu trúc indenisoquinolin 51a 19

2.2.3 Phân tích cấu trúc indenisoquinolin 51b 20

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

3.1 Phân tích cấu trúc hợp chất indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) 22

3.2 Phân tích cấu trúc hợp chất indenoisoquinolin 51a 26

3.3 Phân tích cấu trúc hợp chất indenoisoquinolin 51b 30

KẾT LUẬN 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

DANH MỤC VIẾT TẮT

BPO Benzoyl peoxit

Bu 4 NF Tetrabutyl amoni florua DHA Đihydroartemisinin DIBAL-H Điissobutyl nhom hidrua DMAP 4-Đimetyl formamit DMF Đimetyl formamit ESI-MS Electrospray ionization – mas spectrometry EtOH Etanol

LC-MS Liquid chromatography – mass spectrometry LDA Liti ddiissopropyl amin

LiHMDS Liti bis(trimetylsily)amit MCPBA Axit m-clopeoxitbenzoic

MeOH Metanol

NMR Nuclear magnetic resonance

TFA Axit trifloaxetic TMEDA N,N,N’,N’-Tetrametyletylenđiamin

TMSCl Trimetyl silyl clorua THF Tetrahidrofuran

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1 8

Sơ đồ 1.2 8

Sơ đồ 1.3 9

Sơ đồ 1.4 10

Sơ đồ 1.5: Các phương pháp chính tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin 15

Sơ đồ 2.1 18

Sơ đồ 3.1 Tổng hợp indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) 22

Sơ đồ 3.2: Sơ đồ tổng hợp hợp chất 51a 26

Sơ đồ 3.3: Sơ đồ tổng hợp hợp chất 51b 30

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Phổ hồng ngoại của propagyl ancol (4) 3

Hình 1.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của tricloetan 5

Hình 1.3 Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) 7

Hình 1.4 Phổ 1H-NMR của hỗn hợp este Mosher (S)-1-phenylbutan-1-ol và (R)-1-phenylbutan-1-ol 11

Hình 1.5 Phổ 1H-NMR của este Mosher (R)-1-phenylbutan-1-ol và (S)-1-phenylbutan-1-ol 11

Hình 1.6 Phổ 1H-NMR của (-)-enriched và hỗn hợp (-)-enriched với CSA 13

Hình 1.7 Tín hiệu 1H-NMR của CH3 trong một số trường hợp 14

Hình 3.1 Phổ 1H-NMR củ a hơ ̣p chất 50 23

Hình 3.2 Phổ 1H-NMR giãn rộng củ a hơ ̣p chất 50 24

Hình 3.3 Phổ 13C-NMR củ a hơ ̣p chất 50 25

Hình 3.4 Phổ 13C-NMR giãn rộng củ a hơ ̣p chất 50 25

Hình 3.5 Phổ IR củ a hơ ̣p chất 51a 27

Hình 3.6 Phổ 1H-NMR củ a hơ ̣p chất 51a 27

Hình 3.7 Phổ 1H-NMR giãn rộng củ a hơ ̣p chất 51a 28

Hình 3.8 Phổ 13C-NMR củ a hơ ̣p chất 51a 29

Hình 3.9: Phổ IR của hợp chất 51b 30

Hình 3.10: Phổ 1H-NMR của hợp chất 51b 32

Hình 3.11: Phổ 13C-NMR của hợp chất 51b 33

CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

13C- NMR: Nuclear Magnetic Resonance Spectroocopy

1H-NMR: Proton Nuclear Magenetic Resonance SpectroocopyDEPT Ditortionless Enhancement by Polarisation Transfer

HMQC Heterronuclear Multiple Quantum Corehence

HMBC Heterronuclear Multiple Bond Correlation

IR(Infrared Spectrocoppy) Phổ hồng ngoại

MỞ ĐẦU

Phân tích các hợp chất hữu cơ được coi là phương pháp của hóa học hữu cơ, nó là một phương tiện nghiên cứu giúp đi sâu tìm hiểu bản chất cấu tạo của các hợp chất hữu cơ, nắm được những quy luật chi phối những đặc tính lý hóa sinh của chúng.Phân tích hữu cơ là một phần không thể thiếu trong lĩnh vực hóa phân tích Đây là phần kết hợp giữa hóa hữu cơ, hóa phân tích và hóa lý hiện đại

Hợp chất indenoisoquinolin (1) được biết đến có hoạt tính chống ung

thư nhờ ức chế enzym topoisomerase I (Top 1) ngăn cản quá trình tháo xoắn của DNA Các dẫn xuất của indenoisoquinolin đã được nghiên cứu, tổng hợp

như 1, 2, 3 đều cho hoạt tính ức chế Top 1 Hợp chất 2 (indotecan) và 3

(indimitecan) đang được thử nghiệm lâm sàng ở giai đoạn II Các hợp chất này có hoạt tính cao hơn so với thuốc chống ung thư hệ camptothecin, không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền và không bị thủy phân vì không có vòng lacton nên trong thời gian gần đây có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp hợp chất này

Vì cấu trúc của lớp chất này rất phức tạp, nên việc phân tích và xác định cấu trúc của các hợp chất indenoisoquinolin rất quan trọng và cần thiết

Đề tài này tập trung nghiên cứu phân tích cấu trúc của một số hợp chất indenoisoquinolin có chứa mạch nhánh benzyl bằng các phương pháp hóa lý hiện đại Kết quả của luận văn sẽ là cơ sở khoa học giá trị cho việc nghiên cứu định tính và định lượng các dẫn xuất indenoisoquinolin chứa mạch nhánh

benzyl

Chương 1 TỔNG QUAN

Hóa phân tích là một lĩnh vực rất rộng , ở đó không chỉ có phân tích xác định hàm lượng các kim loại trong nước, trong đất hay trong cây trồng,

mà còn là phân tích xác định cấu trúc các loại vật liệu, các hợp chất hữu cơ Trong tổng quan này, chúng tôi đề cập đến các phương pháp phân tích cấu trúc các hợp chất hữu cơ Đây là một phần rất quan trọng để hiểu biết về lĩnh vực hóa học

1.1 Tổng quan về các phương pháp xa ́ c đi ̣nh cấu trúc

1.1.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)

Trong số các phương pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất

Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bước sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến Phần của vùng hồng ngoại được sử dụng nhiều nhất để xác định cấu trúc nằm trong giữa 2,5x10-4 và 16x10-6 m Đại lượng được sử dụng nhiều trong phổ hồng ngoại là số sóng (cm-1), ưu điểm của việc dùng số sóng là chúng tỷ lệ

thuận với năng lượng [3]

Khi chiếu các bức xạ hồng ngoại vào phân tử các hợp chất, bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái dao động cơ bản lên trạng thái dao động cao hơn Có 2 lại dao động khi phân tử bị kích thích là dao động hóa trị

và biến dạng, dao động hóa trị (ν) là dao động làm thay đổi độ dài liên kết, dao động biến dạng (δ) là dao động làm thay đổi góc liên kết

Đường cong biểu diễn cường độ hấp thụ với số sóng của bức xạ hồng ngoại được gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại hấp thụ ứng với

Hình 1.1 Phổ hồng ngoại của propagyl ancol (4)

Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động đặc trưng của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết trong phân

tử Một phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và phổ hồng ngoại của các phân tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như sự khác nhau của các vân ngón tay Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho hai hợp chất giống nhau[3]

Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu được chủ yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trưng Các pic nằm trong vùng từ 4000 – 1600 cm-1 thường được quan tâm đặc biệt, vì vùng này chứa các dải hấp thụ của các nhóm chức, như OH, NH, C=O, C≡N… nên được gọi là vùng nhóm chức Vùng phổ từ 1300 – 626 cm-1 phức tạp hơn và thường được dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác định nhóm chức Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nhất từ hợp chất này đến hợp chất khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay [3]

1.1.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) là phương pháp vật lý hiện đại nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất hữu cơ Phương pháp phổ biến được sử dụng là phổ 1H-NMR và 13C-NMR Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13C có momen từ Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì moment từ của nó có

thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường Đó là spin hạt nhân có tính chất lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2 [2]

Độ chuyển dịch hóa học : Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt

nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau Đặc trưng cho các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt nhân 1H thì:

)(10 6 ppm

o

x TMS

o

x chuan

Dựa vào độ chuyển dịch hóa học  ta biết được loại proton nào có mặt trong chất được khảo sát Giá trị độ chuyển dịch hóa học không có thứ nguyên

mà được tính bằng phần triệu (ppm) Đối với 1H-NMR thì δ có giá trị từ 0-12 ppm, đối với 13C-NMR thì δ có giá trị từ 0-230 ppm

Hình 1.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của tricloetan

Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt nhân

không tương đương sẽ thể hiện bởi một cụm tín hiệu gọi là vân phổ, mỗi vân phổ có thể bao gồm một hoặc nhiều hợp phần Nguyên nhân gây nên sự tách tín hiệu cộng hưởng thành nhiều hợp phần là do tương tác của các hạt nhân có

từ tính ở cạnh nhau Tương tác đó thể hiện qua các electron liên kết Giá trị J

phụ thuộc vào bản chất của hạt nhân tương tác, số liên kết và bản chất các liên kết ngăn giữa các tương tác [1]

Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa các

hợp phần của một vân phổ Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta có thể rút ra

kết luận về vị trí tương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau [2]

1.1.3 Phương pháp phổ khối lượng (MS)

Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân

tử trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dương có số khối z=m/e Sau đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận được phổ khối lượng Dựa vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấu tạo phân

tử của chất nghiên cứu [3,4]

(5)

Để phá vỡ phân tử người ta có nhiều phương pháp: bắn phá bằng dòng electron (EI), phương pháp ion hóa học (CI), phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh (FAB)… Dùng dòng eclectron có năng lượng cao để bắn phá phân tử là phương pháp hay được sử dụng nhất Khi bắn phá các phân tử hợp chất hữu

cơ trung hòa sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc bị phá

vỡ thành các ion và các gốc theo sơ đồ:

(2)

(1) 3e 2 ABC

2e ABC e

có thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các gốc, hoặc phân tử trung hòa nhỏ hơn, nên người ta thường thực hiện bắn phá các phân

tử ở mức năng lượng 70 eV [3]

B A

B AB ABC

BC A

ABC

AB

Sự phá vỡ này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phương pháp bắn phá và năng lượng bắn phá Quá trình này gọi là quá trình ion hóa

Các ion dương hình thành đều có khối lượng m và mang điện tích e, tỉ

số m/e được gọi là số khối z Bằng cách nào đó tách các ion có số khối khác nhau ra khỏi nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng, rồi vẽ đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì

đồ thị này được gọi là phổ khối lượng (Hình 1.3)

Hình 1.3 Phổ khối lượng của benzamit (C6 H 5 CONH 2 )

Như vậy, khi phân tích phổ khối lượng người ta thu được khối lượng phân tử của chất nghiên cứu, từ các pic mảnh ion trên phổ đồ có thể xác định được cấu trúc phân tử và tìm ra qui luật phân mảnh Đây là một trong những thông số quan trọng để qui kết chính xác cấu trúc phân tử của một chất cần nghiên cứu khi kết hợp nhiều phương pháp phổ với nhau

1.2 Phân tích các đồng phân đối quang

Phân tích các đồng phân đối quang là tách một hỗn hợp raxemic bằng

các phương pháp vật lý và hóa học Thông thường, sự tách được thực hiện sau

khi chuyển từ đồng phân đối quang sang đồng phân “dia”; do các đồng phân

đối quang có các tính chất vật lý và hóa học giống nhau nên chúng không thể

tách bằng cách trực tiếp Trong khi đó, các đồng phân “dia” có thể tách được

bằng các phương pháp kết tinh chọn lọc, phương pháp sắc ký hoặc phương pháp NMR

1.2.1 Phương pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym

Hầu hết các enzym có tính đặc hiệu với một loại cơ chất nhất định Dựa vào tính chất này, người ta đã sử dụng các enzym để chuyển hóa chọn lọc một trong hai đối quang trong hỗn hợp Ví dụ phản ứng thủy phân hỗn hợp

raxemic của este bằng enzym pig liver estease Dưới tác dụng của enzym này, chỉ có đồng phân S được thủy phân Nhờ đó mà người ta tách được hai đồng

phân này ra khỏi nhau

Sơ đồ 1.1

1.2.2 Tách các đồng phân đối quang nhờ tác nhân bất đối bổ trợ

Hỗn hợp raxemic hoặc hai đồng phân của các hợp chất đối quang có một

tâm bất đối thường không thể tách ra khỏi nhau Tuy nhiên, khi tham gia phản ứng

với các chất bổ trợ chiral có từ một hoặc nhiều tâm bất đối, tạo thành sản phẩm có

từ hai tâm bất đối trở lên, có thể tách được bằng các phương pháp hóa lý khác nhau Dựa vào tính chất quan trong này năm 1953, Pasteur đã tách được đôi đồng

phân đối quang của axit tactaric nhờ sự tạo muối “dia” của hỗn hợp hai đối quang

với (+)-cinchotoxin, có độ tan khác nhau nên có thể tách ra khỏi nhau bằng phương pháp kết tinh Phương pháp này vẫn được sử dụng hiệu quả để tách hỗn hợp hai đồng phân đối quang ra khỏi nhau

Sơ đồ 1.2

Ngoài ra, có thể chuyển hóa các đối quang của các hợp chất có một tâm

bất đối thành các đồng phân “dia” nhờ phản ứng với tác nhân bất đối bổ trợ khác Các đồng phân “dia” nhận được có thể tách ra bằng các phương pháp

hóa lý khác nhau Cuối cùng các tác nhân bất đối bổ trợ được loại bỏ, thu được các đồng phân đối quang tinh khiết

Sơ đồ 1.3

1.2.3 Tách đồng phân đối quang bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

Các đối quang có thể được tách nhờ các phương pháp sắc ký khí (GC),

sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) có sử dụng các cột chiral Bản chất của

các phương pháp này là các hỗn hợp đối quang tương tác với pha tĩnh (tâm

bất đối trên cột chiral), nghĩa là chỉ một trong các đối quang có tương tác

mạnh hơn với tâm bất đối của cột Đối quang có tương tác yếu sẽ được rửa giải nhanh nhờ pha động, kết quả là hai đối quang được tách ra khỏi nhau Phương pháp này thường được sử dụng để xác định độ chọn lọc đối quang trong của các phản ứng Nếu phản ứng nhận được hỗn hợp có hai đồng phân

đối quang A và B (ee=enantiomer excess, de=diasteroisomer excess), độ

chọn lọc đối quang được xác định theo công thức:

1.2.4 Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR

Để xác định tỉ lệ các đồng phân lập thể có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng phổ NMR là một phương pháp hữu ích và phổ biến, vì

nó không làm thay đổi tỉ lệ của các đồng phân trong hỗn hợp và chỉ cần lượng nhỏ hỗn hợp hai đồng phân đối quang Các đồng phân khác nhau được xác

định nhờ độ dịch chuyển hóa học và hằng số tương tác spin-spin của những

nguyên tử hydro trong từ trường

Trong phổ NMR, phần lớn hạt nhân của 1H và 13C của hai đồng phân

“dia” sẽ có tín hiệu chuyển dịch hóa học khác nhau Tỉ lệ của các đồng phân

có mặt trong hỗn hợp có thể tính toán được bằng sự phân tích các tín hiệu

này Nếu trong hỗn hợp có nhiều hơn hai đồng phân “dia” thì việc xác định tỉ

lệ các đồng phân bằng phổ NMR sẽ gặp khó khăn hơn, đặc biệt là các đồng phân chiếm tỉ lệ nhỏ

a) Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent) Mosher

Đối với các hợp chất có một tâm bất đối thì hai cấu hình của chúng sẽ không phân biệt được bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân, do tín hiệu của chúng không được phân tách trong từ trường Để phân biệt được hai cấu hình của các hợp chất có một tâm bất đối, người ta phải chuyển hợp chất

nghiên cứu thành đồng phân dia Cơ sở của phương pháp Mosher là chuyển hợp chất có một tâm bất đối thành đồng phân dia bằng cách thực hiện phản ứng của hợp chất nghiên cứu với axit R-Mosher để tạo thành este hoặc thành amit… Sau đó, nghiên cứu cấu hình của các hợp chất dia này sẽ đưa ra được

cấu hình của chất ban đầu Ví dụ, để xác định cấu hình tuyệt đối của hợp chất 1-phenylbutan-1-ol có một tâm bất đối, Mosher đã tổng hợp este của nó với

axit R-Mosher để tạo ra hai đồng phân dia như mô tả trong sơ đồ dưới đây

Sơ đồ 1.4

Hai đồng phân dia này sẽ được phân biệt rõ trên phổ cộng hưởng từ hạt

nhân proton Tín hiệu của proton bậc ba tại trung tâm bất đối của dẫn xuất este

Mosher của (R)-1-phenylbutan-1-ol sẽ dịch chuyển về phía trường cao, trong khi tín hiệu proton bậc ba tại tâm bất đối của dẫn xuất (S)-1-phenylbutan-1-ol sẽ dịch

chuyển về phía trường thấp Như vậy, người ta có thể xác định được cấu hình tuyệt đối của hợp chất 1-phenylbutan-1-ol ban đầu

Hình 1.4 Phổ 1H-NMR của hỗn hợp este Mosher (S)-1-phenylbutan-1-ol

và (R)-1-phenylbutan-1-ol

và (S)-1-phenylbutan-1-ol

Ngoài axit R-Mosher, hiện nay người ta đang nghiên cứu sử dụng một số

tác nhân bổ trợ khác để xác định cấu hình tuyệt đối của một số hợp chất ancol, amin và axit cacboxylic có một tâm bất đối, ví dụ như các tác nhân bổ trợ sau

b) Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch Chiral Pirkle ancol (CSA)

Chiral aryltrifluorometyl carbinol (chiralPirkle ancol) là những tác nhân hữu dụng nhất, cho phép xác đi ̣nh nhanh tỷ lê ̣ của các đồng phân lâ ̣p thể Khi có mặt của chất này, các đối quang của lacton, amin và ancol trong từ trường tạo ra phổ không tương đương Có thể là do cả hydroxyl và các hydro cacbinyl của chất CSA tạo ra các tương tác với các tâm bazơ Ưu điểm của phương pháp này là không cần phải thực hiện các phản ứng chuyển hóa thành

các dẫn xuất với tác nhân bổ trợ nên hạn chế được quá trình raxemat hóa, đặc

biệt là có thể sử dụng để xác định cấu hình của các chất có hàm lượng nhỏ

Ví dụ, để nghiên cứu cấu hình của hai đối quang oxaziridin nhờ tác nhân bổ trợ CSA, kết quả do tương tác cầu hydro của oxazirindin với CSA tạo

thành phức dia, dẫn đến một số tín hiệu của hai đối quang được tách biệt

trong từ trường Nghiên cứu của phổ 1H-NMR của hỗn hợp hai đồng phân oxaziridin khi không có tác nhân chuyển dịch CSA thì các tín hiệu proton

CSA thì các tín hiệu của metyl, metin được tách ra Dựa vào phổ này, người

ta có thể xác định được tỷ lệ hai đồng phân đối quang của oxaziridin

Tác nhân Eu(hfc)3 là phức của kim loại thuận từ với ligand hữu cơ có tâm bất đối Khi tác nhân Eu(hfc)3 kết hợp với nhóm chức (NH2, OH, SH …)

trong phân tử có một trung tâm bất đối sẽ tạo thành đồng phân “dia” Phức dia tạo thành có một số proton được tách ra trong từ trường và chuyển về

trường thấp Sự tách biệt và độ chuyển dịch về phía trường thấp của một số proton phụ thuộc vào nồng độ của tác nhân phức Eu(hfc)3

Ví dụ, nghiên cứu phổ 1H-NMR của hỗn hợp hai đối quang

(R,S)-1-axetyl-1-phenylbutan, các tín hiệu proton của hai đối quang không phân biệt được trong từ trường Tuy nhiên, khi được tạo phức với tác nhân chuyển dịch Eu(hfc)3 thì có sự tách tín hiệu Nhóm metyl (triplet) được tách thành hai

triplet có cường độ tương đương nhau Sự tách tín hiệu của proton trong từ trường phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu và nồng độ của tác nhân chuyển dịch

Qua ví dụ trên ta thấy, tín hiệu proton ở nhóm CH3 của hỗn hợp

(R,S)-1-axetyl-1-phenylbutan khi tạo phức với Eu(hfc)3 đều được tách ra và có độ chuyển dịch hóa học chuyển về phía trường thấp Sự tách tín hiệu và độ chuyển dịch hóa học proton ở nhóm CH3 của hai đối quang có sự khác biệt rõ

ràng Đối với (R)-1-axetyl-1-phenylbutan, tín hiệu proton của nhóm CH3 được

chuyển dịch về phía trường cao so với (S)-1-axetyl-1-phenylbutan Như vậy,

có thể phân biệt và xác định được tỷ lệ hai đồng phân phenylbutan và (S)-1-axetyl-1-phenylbutan nhờ 1H-NMR của chúng khi tạo phức với tác nhân chuyển dịch Eu(hfc)3 (xem hình 5)

1.3 Giới thiệu một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline

Hiện nay tổng hợp các dẫn chất của indenoisoquinolin được thực hiện theo các phương pháp chính sau đây:

Phương pháp thứ nhất: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin thông

qua phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff [3,5,8,34]

Phương pháp thứ hai: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa

trên phản ứng của indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) với các amin bậc 1

[1,2,4,12,13,15,28÷33,35]

Phương pháp thứ ba: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin thông

qua phản ứng đóng vòng của 3–arylisoquinolin [14,16,17]

Phương pháp thứ tư: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên

phản ứng đóng vòng của dẫn chất styrenic enamit [21,23]

Sơ đồ 1.5: Các phương pháp chính tổng hợp các dẫn chất

indenoisoquinolin

Chương 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất và thiết bị

2.1.1 Hóa chất và dung môi

Các hoá chất dùng cho tổng hợp hữu cơ và dung môi được mua của hãng Merck, hãng Sigma Aldrich và hãng Fluka và thuộc loại phân tích dùng cho phân tích

Bột silica gel cho sắc ký cột 100 – 200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký silica gel đế nhôm Art 5554 DC – Alufolien Kiesel 60F254(Merck)

2.1.2 Thiết bị xác định và phân tích cấu trúc

Phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR (500 MHz) và cacbon 13C-NMR (125 MHz) được đo trên máy cô ̣ng hưởng từ ha ̣t nhân Avance 500 (Bruker, CHLB Đức) Phổ IR được đo trên máy Impact 410-Nicolet và phổ MS được

đo trên máy Hewlett Packard Mass Spectrometer 5989 MS Tất cả các thiết bị

trên là của Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Để xác định và phân tích cấu trúc các chất hữu cơ tổng hợp được, chúng tôi tiến hành các phương pháp sau:

- Xác định nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được đo trên máy đo trên máy Gallenkeamp của Anh tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu cơ – Viện hóa học – Viện Hàn Lâm khoa học & Công nghệ Việt Nam

- Phổ hồng ngoại (IR)

Phổ IR của các chất nghiên cứu được ghi trên máy Impact 410 – Nicolet, tại phòng thí nghiệm Phổ hồng ngoại Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam, đo ở dạng ép viên với KBr rắn

- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

Phổ 1H-NMR (500MHz) và 13C-NMR (125MHz) của các chất nghiên cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi DCM và TMS là chất chuẩn, tại phòng Phổ cộng hưởng từ hạt nhân – Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

- Phổ khối lượng (MS)

Phổ khối của các chất nghiên cứu được ghi trên LC – MSD – Trap –

SL tại phòng Cấu trúc, Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

2.1.3 Phân tích xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm được chuẩn bị

Cấu trúc của các sản phẩm phản ứng được xác định nhờ các phương pháp phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR,phổ hồng ngoại ( IR)

Các sản phẩm phản ứng được kiểm tra độ sạch bằng các phương pháp sắc kí lớp mỏng, sắc khí lỏng ghép nối khối phổ (LC/MS)

Sắc kí lớp mỏng (SKLM) được sử dụng để định tính chất đầu và sản phẩm Thông thường chất đầu và sản phẩm có giá trị Rf khác nhau, màu sắc

và sự phát quang khác nhau Dùng sắc kí lớp mỏng để 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 Rf tương ứng Giá trị Rf 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 để tách các chất ra xa nhau (Rf khác xa nhau) hay tìm được hệ dung môi cần thiết

để tinh chế các chất

2.2 Phân tích cấu trúc của các hợp chất indenisoquinolin

Sơ đồ chuẩn bị mẫu các hợp chất indenisoquinolin có mạch nhánh chứa benzyl

đó nhỏ giọt dung dịch HCl 37% (25ml) đến khi dung dịch chuyển từ mầu đỏ

sang màu vàng nhạt, loại bỏ nước nhận được sản phẩm thô 49 Hòa tan 49

trong toluen (200ml) và thêm p-TsOH (0,92 g; 5,3 mmol) đun hồi lưu

(Dean-Stark) trong 6 giờ Kết thúc phản ứng, loại bỏ dung môi toluen nhận được sản phẩm thô Sản phẩm được hòa tan trong CHCl3 (1 lít), rửa bằng dung dịch muối NaCl (3x1 lít), làm khan bằng MgSO4, cất loại dung môi bằng máy cất

quay nhận được hợp chất 50, kết tinh trong dung môi EtOAc thu được sản phẩm sạch 50 (9,6 g), hiệu suất phản ứng đạt 58% Hợp chất 50 là chất rắn có

màu vàng cam, có nhiệt độ nóng chảy là 258-259oC