tiêu luận một số hợp chất tiêu biểu chứa dị vòng 5 cạnh 1 dị tố ngưng tụ

Tiểu luận của hóa hữu cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC

oOo

-TIỂU LUẬN MÔN: CƠ SỞ HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG

ĐỀ TÀI:

MỘT SỐ HỢP CHẤT TIÊU BIỂU CHỨA

DỊ VÒNG 5 CẠNH MỘT DỊ TỐ NGƯNG TỤ

Học viên nhóm 2:

Lê Văn Cường Nguyễn Thanh Hoa

Lê Văn Thuận Lớp: Cao học Hóa hữu cơ K12

GVHD: TS Trịnh Thị Huấn

Thanh Hóa – Năm 2020

MỤC LỤC

I/ Vài nét về hệ ngưng tụ các dị vòng thơm 5 cạnh 1 dị tố: 3

II/ Các hợp chất chứa vòng indol 5

II.1/ Tryptophan và các sản phẩm chuyển hóa sinh học 5

II.2/ Ankaloit chứa vòng indol 7

II.2.1/ Rezecpin 7

II.2.2/ Stricnin và Bruxin 8

II.2.3/ Gramin và các dẫn xuất của tryptamine 10

II.3/ Phẩm nhuộm Inđigo 11

II.4/ Dược phẩm thiên nhiên và tổng hợp 12

III/ Các hợp chất chứa vòng Benzofurans 15

III.1/ Các dẫn xuất của benzofuran 15

III.2/ Các dẫn xuất của 2,3-đihiđro benzofuran: 16

IV/ Các hợp chất chứa vòng Benzothiophen 17

IV.1/ Các dẫn xuất của benzothiophen có hoạt tính sinh học: 17

IV.2/ Các phẩm nhuộm thioinđigo: 18

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của hóa học hữu cơ nói chung, từ lâu hóa học các hợp chất dị vòng đã được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong khoa học kĩ thuật và đời sống Lĩnh vực này phát triển ngày một mạnh mẽ, tìm và tạo ra nhiều hợp chất có ứng dụng trong thực tiễn Trong lĩnh vực đó hệ ngưng tụ các dị vòng 5 cạnh 1 dị tố giữ một vai trò khá quan trọng Nhiều hợp chất chứa các dị vòng 5 cạnh 1 dị tố ngưng tụ này có trong động vật và cả thực vật hoặc do con người tổng hợp nên có nhiều ứng dụng trong thực phẩm, chất xúc tác, thuốc nhuộm và đặc biệt là trong ngành dược phẩm

Để tìm hiểu về một số hợp chất dị vòng 5 cạnh 1 dị tố ngưng tụ cùng với

hoạt tính sinh học và ứng dụng của chúng, chúng tôi chọn đề tài tiểu luận “Một số

hợp chất tiêu biểu chứa dị vòng 5 cạnh 1 dị tố ngưng tụ”

I/ Vài nét về hệ ngưng tụ các dị vòng thơm 5 cạnh 1 dị tố:

Trong hệ ngưng tụ các dị vòng thơm 5 cạnh 1 dị tố bao gồm: Benzofuran, Indol, Benzothiophen và các đibenzo tương ứng

Trong đó tiêu biểu và quan trọng nhất là: Benzofuran, Indol và Benzothiophen

* Về mặt hình thức nếu ở các vị trí 2 và 3 của vòng furan, pirol và thiophen được ghép liền với một vòng benzen thì ta sẽ có các hệ dị vòng kiểu benzo của các dị vòng thơm 5 cạnh 1 dị tố

CTPT: C8H6X (X là O, N, S)

* Về mặt tính chất hóa học các hợp chất kiểu benzo này có vài điểm khác với các đơn dị vòng tương ứng (khả năng phản ứng thấp hơn) Điều này là do cấu trúc của chúng quyết định Các dị vòng này có thể tham gia các phản ứng:

- Phản ứng thế electrophin (SE)

- Phản ứng thế nucleophin (SN) và thế gốc (SR)

- Phản ứng kim loại hóa

Mặt khác trong cùng điều kiện bản thân các dị vòng ngưng tụ kiểu benzo này cũng biểu lộ tính chất hóa học khác nhau Ngoài ra các dị vòng này cũng kém bền trong môi trường axit mạnh

* Độ thơm và độ bền của ba hợp chất trên phụ thuộc vào sự đóng góp của cặp e trên dị tố vào hệ electron  trong toàn phân tử nghĩa là phụ thuộc vào mức độ của chúng tham gia vào sự thơm hóa của toàn hệ dị vòng Do đó thứ tự tính thơm (độ bền) có thể sắp xếp như sau: Benzothiophen > Indol > Benzofuran

II/ Các hợp chất chứa vòng indol

II.1/ Tryptophan và các sản phẩm chuyển hóa sinh học

 Tryptophan là một amino axit cơ bản không thể thay thế, có mặt trong thành phần cấu tạo của hầu hết các protein:

Có thể tổng hợp hóa học tryptophan xuất phát từ indole – 3 – andehit với hiđantoin

 Trong thực vật, tryptophan là cơ sở để tổng hợp tryptamine và auxin (axit indol – 3 - axetic)

Auxin là chất hormone kích thích sự tăng trưởng thực vật

 Trong động vật một phần tryptophan được chuyển hóa thành serotonin hay 5-hidrotryptamin:

Serotonin giữ vai trò quan trọng trong cơ quan tiêu hóa và trong hệ thần kinh trung ương

 Hormone melatonin hay N-axetyl-5-metoxitriptamin:

Serotonin là chất đầu trong quá trình sinh tổng hợp hormone melatonin

Melatonin được dùng để điều trị nhiều bệnh như Pakinson, mất ngủ, rối loạn giấc ngủ, mệt mỏi do chênh lệch giờ bay… ngoài ra còn có tác dụng làm chậm quá trình già nua và kéo dài tuổi thọ của bệnh nhân ung thư Không giống như nhiều loại thuốc ngủ khác, Melatonin ít bị phụ thuộc vào thuốc

Một số loại thuốc Melatonin của các hãng

II.2/ Ankaloit chứa vòng indol

Ngoài các hợp chất chứa vòng indol có trong thế giới động vật như tryptophan, Serotonin, bufotonin và các triptamin khác, còn có nhiều ankaloit chứa vòng indol

ở trong thế giới thực vật

II.2.1/ Rezecpin

Rezecpin là một ankaloit chứa vòng indol và rất phức tạp Cấu tạo của nó được

Slitter xác định, còn tổng hợp định hướng lập thể toàn phần được Woodwoad thực hiện vào năm 1960

Phân tử rezecpin có chứa 6 nguyên tử cacbon bất đối do đó có tới 64 đồng phân quang học Nhưng trong số đó chỉ có một đồng phân có dược tính và được dùng là thuốc chữa bệnh cao huyết áp cũng như chữa một số dạng bệnh tâm thần Có lẽ, do

nó làm tăng nồng độ serotonin trong não bộ qua con đường chuyển hóa sinh học trong cơ thể con người

Thuốc reserpine dạng viên và dạng tiêm

Khi được đưa vào bên trong cơ thể, Reserpine sẽ hoạt động bằng cách làm chậm hoạt động của

hệ thống thần kinh, khiến nhịp tim chậm lại và giúp các mạch máu thư giãn Nhờ đó, huyết áp được kiểm soát ở mức độ ổn định.

II.2.2/ Stricnin và Bruxin

Stricnin và Bruxin cũng là những ankaloit có chứa vòng indol Chúng là những

chất kết tinh và có hoạt tính quang học

Buxin được sử dụng như một thuốc thử để phân tách hỗn hợp raxemic

Stricnin là một trong những thuốc về độ độc dược xếp bảng B nhưng trong y dược

nó được dùng làm thuốc trợ tim và kích thích toàn cơ thể hoạt động

Thuốc stricnin dạng tiêm dành cho người

Ở liều điều trị Strychnin có tác dụng kích thích ưu tiên trên tuỷ sống, làm tăng nhạy cảm các cơ quan cảm giác, tăng dẫn truyền thần kinh cơ, tăng hoạt động và dinh dưỡng cơ Chỉ định: Nhược cơ, tay chân tê bại Liệt dương Đái dầm An uống khó tiêu, liệt ruột nhẹ Ngộ độc thuốc ngủ loại Barbiturat

Thuốc stricnin dạng tiêm dành cho động vật

CHỈ ĐỊNH

- Tăng phản xạ thần kinh, tăng trương lực và tăng co bóp hệ cơ trơn, tăng cường nhu động dạ

cỏ, ruột, tăng tiết dịch vị.

- Phòng thiếu vitamin B1, kích thích tiêu hóa, tăng cường trao đổi chất, nâng cao sức khỏe.

- Dùng trong các bệnh bại liệt, liệt dạ cỏ, liệt ruột, tăng tính ngon miệng, bồi bổ sức khỏe khi

ốm

II.2.3/ Gramin và các dẫn xuất của tryptamine

Gramin hay 3-(đimetylaminometyl)indol có trong một số hạt đang nảy mầm, nó là

sản phẩm trung gian sinh ra trong quá trình sinh tổng hợp axit indolaxetic,

tryptamine và tryptophan

Tryptamine có trong nhiều loài cây (mận, cà chua, cà tím…) và nấm Nó là chất

trung gian của quá trình sinh tổng hợp nhiều hợp chất phức tạp hơn

N,N-Đimetyltryptamin là một thành phần của cây Piptadenia peregrine Benth, có tính gây ảo giác Một số dẫn xuất khác của trytamin là những ankaloit rất độc có trong một số loài nấm cũng có tính chất này đó là psiloxin và psiloxibin Ngoài ra, cần phải kể đến hai dẫn xuất hydro là serotonin (hormone truyền dẫn thần kinh) và bufotenine hay 5-hidroxi-N,N-đimetyltryptamin (có trong một số loài nấm và da

II.3/ Phẩm nhuộm Inđigo

Inđigo là phẩm nhuộm thiên nhiên được biết từ lâu, nó có trong nhựa một số

loài cây họ chàm… Cấu tạo của Inđigo được xác định từ năm 1880 và sau đó 2 năm thì tổng hợp thành công

Inđigo là sản phẩm oxi hóa indoxyl bằng oxygen không khí, indoxyl lại do một -glucozit của indoxyl có tên là inđican sinh ra từ cây còn tươi nhờ inđoxylaza

Indigo không tan trong nước song dưới tác dụng của dung dịch natri hidrosunfit nó

bị khử thành inđigo trắng, tan trong nước rất tiện cho việc nhúng vải vào dung dịch, sau đó hong vải trong không khí inđigo trắng sẽ bị oxi hóa thành inđigo màu xanh chàm

Trong công nghiệp người ta còn sử dụng một số dẫn xuất

5,5’,7,7’-tetrahalogen của inđigo vì chúng có màu xanh đậm

Indigo carmine, hay muối natri axit 5,5′-indigodisulfonic,

Là muối hữu cơ có nguồn gốc từ chàm bằng cách sulfon hóa, làm cho hợp chất hòa tan trong nước Nó được chấp thuận sử dụng như một chất màu thực phẩm ở Hoa Kỳ và Châu Âu Nó

cũng là một chỉ thị pH.

II.4/ Dược phẩm thiên nhiên và tổng hợp

Ngoài các hợp chất thiên nhiên nhiều hợp chất tổng hợp chứa vòng indol cũng được làm dược phẩm

 Thuốc kháng viêm và điều trị bệnh thấp khớp: indometaxin

Một số sản phẩm INDOMETHACIN – Thuốc chống viêm không steroid

 Thuốc kháng sinh: paxillin

 Thuốc an thần: oxipertin

 Thuốc chống trầm cảm: iprindole và tanđamin

 Thuốc chống nôn mửa trong quá trình điều trị ung thư: ondansetron

Ondansetron: là một chất có khả năng kháng lại thụ thể 5- HTg -một chất được sinh ra ở ruột sau những đợt xạ trị, từ đó ngăn chặn sự khởi phát của phản xạ nôn Ondansetron

có thể được dùng theo đường uống hoặc tiêm, sau khi vào cơ thể chúng chuyển hóa thành sulfat và glucuronid và thải ra ngoài theo phân và nước tiểu.

 Thuốc làm giảm các triệu chứng của tuyến tiền liệt phì đại (tăng sản tuyến

III/ Các hợp chất chứa vòng Benzofurans

Nhiều dẫn xuất của benzofuran và của 2,3-dihidro benzofuran có trong tự nhiên và

có ứng dụng thực tiễn

III.1/ Các dẫn xuất của benzofuran

- Các fucocoumararin như psoralen và metoxalen được chiết ra từ thực vật (nhất là

từ hạt cây Amni majus L.) và được dùng để chữa một số bệnh ngoài da

- Dịch chiết của Machilus glaucesens được dùng để chữa hen ,tê thấp và dạ dày Từ

lá cây này , người ta phân lập được machicendiol có công thức:

Trong số các dẫn xuất của benzofuran có dược tính nổi bật và đáng chú ý là 2-(4-hidroxibenzoyl) benzofuran (có tác dụng làm giảm histamin), 2-etyl-3-(4-hidroxi-3,5-điiodo benzofuran (làm giãn động mạch vành), 2-(-4-nitrophenyl) benzofuran (kháng mạnh Strophylococci,Pyocyaneae và E Coli) Trong khi axit (benzofuranyl)acrylic biểu hiện hoạt tính hạ huyết áp thì các dẫn xuất của 5-xinamoylbezofuran lại có tác dụng tăng huyết áp:

Ngoài dược tính các dẫn xuất của benzofuran còn biểu hiện các hoạt tính khác, chẳng hạn các benzofuran-5-yl este là chất điều hòa tăng trưởng thực vật, các benzofuranyl carbamat biểu hiện hoạt tính trừ sâu Este và amit của axit

2-xiano-benzofuran-5-sunfonic được dùng rộng rãi trong công nghệ ảnh Còn các axit 2,3-đimetyl benzofuran-5- hoặc -6-cacboxylic được dùng trong công nghệ dệt

III.2/ Các dẫn xuất của 2,3-đihiđro benzofuran:

- Trong số các dẫn xuất của 2,3-đihiđro benzofuran có trong thiên nhiên, đáng chú ý hơn cả là các aflatoxin Đó là các chất cực độc, có tác dụng gây ung thư gan, sinh ra ở lạc mốc và các ngũ cốc bị hỏng do Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus tạo nên

Người ta phân biệt các aflatoxin nhóm B ( sinh ra bởi A flavus và parasiticus), nhóm G (sinh ra bởi A parasiticus) và nhóm M (sinh ra từ các aflatoxin nhóm B

có trong sữa của các động vật ăn phải ngũ cốc nhiễm mốc)

Một số cấu trúc:

- Một số dẫn xuất khác của 2,3-đihdro benzofuran có hoạt tính kìm hãm sự phát triển của các vi khuẩn Gram(+) là axit usnic:

Axit usnic được chiết từ cây Cetraria và Cladonia

- Cũng là một dẫn xuất của 2,3-đihdro benzofuran, nhưng griseofunvin lại

là một chất kháng nấm đồng thời có hoạt tính kháng viêm:

Công nghiệp sản xuất griseofunvin bằng phương pháp lên men nhờ Penicilium griseofulvum

IV/ Các hợp chất chứa vòng Benzothiophen

Benzothiophen được tìm thấy trong café, nhựa than đá và dầu mỏ Trung

Đông Nói chung hiếm gặp các dẫn xuất của vòng này trong thiên nhiên Tuy nhiên, các chất tương đồng chứa lưu huỳnh của các dẫn xuất indole vẫn giữ được tính chất (màu sắc, hoạt tính sinh học…) không những thế nhiều khi còn trội hơn

IV.1/ Các dẫn xuất của benzothiophen có hoạt tính sinh học:

Người ta nhận thấy hầu như các dẫn xuất indole có hoạt tính gì thì các dẫn xuất tương tự của benzothiophen cũng có hoạt tính đấy, không những thế còn thể hiện mạnh hơn

Chẳng hạn như,,axit benzothiophen-3-axetic có hoạt tính trừ cỏ tương tự axit indole-3-axetic, chất tương đồng lưu huỳnh của 5-metyltryptophan có hoạt tính đối với Lactobacilus arabinosus mạnh gấp 10 lần so với chính 5-metyltryptophan

Tương tự như vậy, các chất tương đồng chứa lưu huỳnh của tryptamin và serotonin cũng có hoạt tính mạnh hơn tryptamin và serotonin

Về các tính chất phòng trừ dịch hại hợp chất 4-(N-metylcacbamoyl)benzo[b]thiophen là một chất trừ sâu mạnh với tên thương mại là mobam:

Khảo sát hoạt tính diệt ruồi của các dẫn xuất clo của hợp chất trên, người ta thấy rằng hoạt tính tăng theo thứ tự sau: 3- và 6- <5-<4-<7-

IV.2/ Các phẩm nhuộm thioinđigo:

Sự phát minh ra thioinđigo vào năm 1902 đã mở đầu thời kỳ nghiên cứu và phát triển công nghệ phẩm nhuộm này kéo dài suốt nửa đầu thế kỷ XX

Các phẩm thioinđigo đối xứng có cấu trúc sau:

R là các nhóm thế như Cl, Br, CH3, NH2, OCH3, OC2H5, SC2H5, ở các vị trí 4,5,6,7 của vòng benzo[b]thiophen

Một loại phẩm benzo[b]thiophen khác gọi là phẩm inđigoit, có cấu tạo dường như sản phẩm ngưng tụ của phần benzothiophen với hệ cromopho khác Ví dụ:

Chú ý rằng phản ứng của isatin với thiophen có mặt xúc tác axit H2SO4 cho màu xanh, gọi là phản ứng indophenin với độ nhạy 0,025% thiophen trong benzen Cấu trúc màu chưa xác định được chắc chắn./