Khóa luận Tổng hợp một số amide là dẫn xuất của 3-Aminocoumarin

Đi từ chất đầu là glycine và anhydride acetic, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp được hợp chất 3-aminocoumarin (3) cùng 02 hợp chất trung gian là acetylglycine (1) và 3-acetylaminocoumarin (2). Phản ứng của (3) với các chloride acid đã tạo thành ba sản phẩm amide chứa dị vòng coumarin tương ứng là: (4a): 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide. (4b): 3,3-dimethyl-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)butanamide . (4c): N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)isobutiramide.

pdf69 trang | Chia sẻ: toanphat99 | Lượt xem: 2098 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Tổng hợp một số amide là dẫn xuất của 3-Aminocoumarin, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hẩm và mĩ phẩm. Cấu trúc của coumarin gồm một vòng pyrone gắn với vòng benzene và nhóm carbonyl tại vị trí carbon số 2. Những nghiên cứu về coumarin đã được tiến hành từ hơn 200 năm trước (Vogel tổng hợp được lần đầu tiên vào năm 1820). Qua đó người ta đã có nhiều hiểu biết và ứng dụng của nhóm hợp chất này. Coumarin (tên hệ thống: 2H-chromen-2-one) có công thức phân tử là C9H6O2, khối lượng phân tử M=146 đvC. Công thức cấu tạo của coumarin: O O 1 2 3 45 6 7 8 Phân tích bằng tia X, người ta nhận thấy coumarin có cấu tạo gần như phẳng. Độ dài liên kết (pm) và sự phân bố electron như sau [2]: O O (+0,068) (-0,173) (-0,075) (-0,1126) (-0,058) (-0,174) (-0,701) (+1,129) O O 136,9 136,8 139,1 138,3 137,8 143,1 143,1 134,4 134,4 120,4 136,7 Các hợp chất mang vòng coumarin thường hấp thụ tia cực tím ở bước sóng khoảng 320 nm. Tuy nhiên, bước sóng chính xác còn phụ thuộc vào các nhóm thế gắn trên vòng coumarin. Coumarin có nhiều đồng phân. Một số đồng phân thường gặp nhất là: • Chromone (tên hệ thống là 4H-chromen-4-one): O O • Isocoumarin (tên hệ thống là 1H-isochromen-1-one): O O Coumarin và các dẫn xuất của comarin được tìm thấy trong nhiều loài thực vật. Trong đó, chúng được phân lập chủ yếu từ các loài Umbellifferae, Rutaceae và Leguminoase. Một điều thú vị là một số vi khuẩn có khả năng tự sản xuất ra các isocoumarin. Hơn 1000 dẫn xuất của coumarin đã được tổng hợp và ứng dụng trong các ngành hương liệu, mỹ phẩm. Không chỉ vậy, các dẫn xuất coumarin đang ngày càng được quan tâm nghiên cứu ứng dụng vào các sản phẩm dược phẩm: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống đông máu, chống oxi hoá, giảm đau, I.1.2. Một số phương pháp tổng hợp I.1.2.1. Tổng hợp coumarin theo phương pháp Perkin Theo phương pháp Perkin, vòng coumarin được hình thành nhờ vào quá trình phản ứng giữa salicylaldehyde và anhydride acetic ở nhiệt độ cao khi có mặt chất xúc tác natri acetate [8]. O OOH COONa CHO OH + (CH3CO)2O H+ CH3COONa Santana đã dùng phương pháp này để tổng hợp nên dị vòng coumarin. Phản ứng xảy ra giữa dẫn xuất của salicylaldehyde và 3,5- dimethyloxyphenylacetic khi có mặt DCC trong dung môi DMSO sẽ sinh ra sản phẩm như sau [17]: O OH OH O OO O R R O O O O O OH OH R HI acid acetic DCC, DMSO + R = H, OMe, OH I.1.2.2. Tổng hợp theo phương pháp Pechmann Theo phương pháp Pechmann, phản ứng ngưng tụ vòng coumarin được xảy ra nhờ vào phản ứng giữa phenol và một 𝛽-keto ester, ví dụ như ethyl acetoacetate hay methyl acetoacetate. Phản ứng này thường dùng thêm các xúc tác dị thể như HClO4.SiO2. OH OR OO O O + HClO4.SiO2 130oC 30-90 phút R = Et hay Me Khi Thimons tiến hành giữa resorcinol và ethyl acetoacetate trong dung môi toluene, xúc tác acid cũng cho sản phẩm là vòng coumarin [17]: HO OH O OO OHO O + Nafion 417 hay Amberlyst IR 120 Toluene I.1.2.3. Tổng hợp theo phương pháp Knoevenagel Nhìn chung, phản ứng Knoevenagel xảy ra giữa một salicylaldehyde mang nhóm thế và hợp chất methylene hoạt động khi có mặt xúc tác amine. Heravi đã tiến hành tổng hợp coumarin theo phương pháp này khi cho 2- hydroxybenzaldehyde hay hydroxynaphthaldehyde phản ứng với acid malonic và đã thu được sản phẩm như sau[17]: H O OH OR R O zeolite + R = H, OMe, NO2 COOH COOH I.2. Tổng quan về aminocoumarin Aminocoumarin là dẫn xuất có chứa nhóm amine của coumarin. Các aminocoumarin được nghiên cứu khá rộng rãi trong những năm gần đây vì nó có nhiều ứng dụng. Một số aminocoumarin thường thấy nhất là 3- aminocoumarin, 4-aminocoumarin, 6-aminocoumarin, 7-amino coumarin. I.2.1. Tổng quan về 3-aminocoumarin 3-aminocoumarin được quan tâm nghiên cứu nhiều. Một số dẫn xuất loại này đã được sử dụng làm thuốc với tên gọi novobiocin, chlorobiocin, coumercym,. Chúng tác động rất lớn đến sự phân chia, sao chép AND của vi khuẩn. 3-aminocoumarin đã được Frank William Linch tổng hợp từ năm 1912. O H N O CH3 O O O HClH2C COOH NH2 Ac2O CHO OH + AcONa (25-30%) NH2 Cách thứ nhất được thực hiện dựa theo phản ứng Perkin. Nguyên liệu dùng để tiến hành thí nghiệm là salicylaldehyde và glycine với sự có mặt của anhydride acetic. Hiệu suất của phản ứng mang lại rất thấp, chỉ khoảng 25- 30%. O H N O CH3 O O O HCl + (65%) NH2 O O O NH2OH.HCl O NOH O PCl3 hay PCl5 Cách thứ hai là tổng hợp từ 3-acetylcoumarin và hydroxylamine hydrochloride. Sản phẩm oxime sinh ra tiếp tục cho phản ứng với trichloride phosphor hoặc pentachloride phosphor theo phản ứng chuyển vị Beckmann thì cho sản phẩm 3-aminocoumarin với hiệu suất chung khoảng 65%. Với 2 cách như trên, mặc dù sản phẩm được tạo thành nhưng hiệu suất vẫn chưa cao như mong muốn nên Linch đã cải tiến bằng cách làm theo cách thứ nhất nhưng có sử dụng pyperidine làm xúc tác [11,18-19]. Hiệu suất của phản ứng này đạt khoảng 75-80%. Gần đây nhất, tác giả [15] còn tổng hợp 3-aminocoumarin từ salicylaldehyde và ethyl isocyanoacetate, có mặt xúc tác CuI và pyperidine, phản ứng cho hiệu suất khoảng 80%. O H N O H O O O HCl CuI, pyperidine CHO OH + CH3OH NH2 O NC O CH3OH Từ 3-aminocoumarin, nhiều tác giả đã tiến hành tổng hợp các dẫn xuất hay phức chất và thăm dò các hoạt tính sinh học của chúng. Các nghiên cứu cho kết quả rất khả quan. Các phức chất của 3-aminocoumarin với Cu(II), Cr (II), Cr (III), Fe (III), Mn (II), đều cho kết quả kháng một số loại vi khuẩn như Ecoli, Pseudomonas, Proteus vulgaris, khá rõ. Trong đó, phức chất với đồng có khả năng kháng khuẩn mạnh nhất [3,15]. O O H2 N O NH2 O M Cl Cl M = Cu, Ni O O H2 N O NH2 O Cr Cl Cl Cl Theo [11], một dãy các dẫn xuất của 3-aminocoumarin được tổng hợp như sau: O O O O N H N N O NH2 O N O SR Ph N(CH2Ph)3 O Ar (1) (2) (3a-b) a: R=CH3 b: R=CH2Ph (4a-d) a: Ar=C6H4-NO2-p b: Ar=C6H4-Cl-p c: Ar=C6H4-Br-p d: Ar=2-thienyl Cl Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của chúng được thể hiện ở các bảng sau: Bảng 1.1. Kết quả kháng khuẩn của các dẫn xuất của 3-aminocoumarin HC Bacillus cereus Pseudomonas aurignosa Enterobacter 2 9 11 16 3a 13 19 13 3b 22 14 12 4a 18 12 10 4b 18 7 11 4c 12 6 13 4d 19 10 14 Bảng 1.2. Kết quả kháng nấm của các dẫn xuất của 3-aminocoumarin Hợp chất Aspergillus cumer Penicillium italicum Fusarium Oxysporum 2 13 12 10 3a 14 18 20 3b 14 15 18 4a 10 18 20 4b 10 16 18 4c 12 22 20 4d 10 12 22 Các kết quả ghi trong bảng là đường kính kháng khuẩn (mm) của các chất trên. Qua đó ta nhận thấy các dẫn xuất của 3-aminocoumarin thể hiện tính kháng khuẩn từ trung bình đến mạnh. Như đã nói ở trên, một số dẫn xuất tiêu biểu sau với khả năng gây rối loạn quá trình sinh tổng hợp của vi khuẩn, nên đã được sử dụng làm thuốc với tên của biệt dược tương ứng [12]. O O H N C O OH OH CH3 OOCH3 CH3 H3CO O O OHH2N Novobiocin O O H N C O OH OH OH CH3 OOCH3 CH3 H3CO O O OHH2N Novobiocin 401 O H N C O OH OH Cl OOCH3 CH3 H3CO O O OH Chlorobiocin N H3C H O O H3C CH3 H3C O NH3C H O O CH3 OH H N N CH3 H O H N O OH O CH3 O O O CH3 CH3 O CH3 O N CH3 HO O O H Coumermycin A1 O Cl HO OH O H N O O OO H3C H3C O O OH OH HO CH3O O OHOH Simocyclinone D8 N CH3 O OH O O N OH O H N O O OH H3CO O CH3 OCH3 NH2 CH3 H3C H3C O O H O Rubradirin I.2.2. Tổng quan về 4-aminocoumarin Theo nhóm tác giả [5], 4-aminocoumarin có thể được tổng hợp từ 4- hydroxycoumarin qua phản ứng sau: O O OH O NH2 O CH3COONH4 130oC Tuy nhiên, tính nucleophile của 4-aminocoumarin rất yếu, do đó rất khó xảy ra các phản ứng để chuyển hoá thành các dẫn xuất N-thế. Hướng nghiên cứu cho hợp chất này vẫn còn rất hạn chế. Nhìn chung chưa có nhiều hợp chất được tổng hợp cũng như khảo sát hoạt tính từ 4-aminocoumarin. I.2.3. Tổng quan về 6-aminocoumarin Qua các tài liệu [13,20-24], chúng tôi nhận thấy 6-aminocoumarin được khá nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Nhiều dẫn xuất mới được tổng hợp và thử hoạt tính sinh học trên một số loại vi khuẩn. Theo [13], một dãy các dẫn xuất của 6-aminocoumarin được tổng hợp (xem sơ đồ tổng hợp ở trang 16). Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn tương ứng với các hợp chất trên (biểu diễn theo đường kính vô khuẩn, tính bằng mm) được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.3. Kết quả kháng khuẩn của các dẫn xuất của 4-aminocoumarin Hợp chất S. Aureus S. Typhi E. Coli 100 µg/ml 250 µg/ml 100 µg/ml 250 µg/ml 100 µg/ml 250 µg/ml 6a - 9 11 12 12 13 6b - 10 12 13 12 14 6c - 9 - 10 - 11 7a - 11 11 13 14 15 7b 12 13 14 15 14 16 7c - 11 11 13 12 13 8a 16 18 17 19 17 20 8b 17 19 15 16 18 20 8c 14 15 15 17 15 17 O R1 O CS2 I2/Pyperidine O R1 O O R1 O R2 NH2 NCS R2 R2 N H C H N S C S O R1 O N H R2 S NN X acid hydrazide H2SO4 (6a-c) (7a-c) (8a-c) 5a, 6a: R1=H, R2=CH3 5b, 6b: R1=CH3, R2=CH3 5c, 6c: R1=H, R2=H 7a, 8a: R1=H, R2=CH3, X=CH 7b, 8b: R1=CH3, R2=CH3, X=CH 7c, 8c: R1=H, R2=H, X=CH (5a-c) Qua đó cho thấy các dẫn xuất của 6-aminocoumarin có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm từ trung bình đến mạnh. Trong nghiên cứu của tác giả [24] khi tổng hợp và khảo sát các hợp chất theo sơ đồ sau: O O N H S R2 N H R2 OO R2 NH2 R1 O O OO R2 R1 R1 R1 N S O N OR2 O R1 OO R2 N R1 S O O OO R2 R1 N S O N OR2 O R1 R4 R3 CS2 CH3COONaBr-CH2-COOC2H5 CH3COONa HCl 2% CHO R3 R4 (9a-c) (10a-c) (11a-c) (12a-c) (13a-c) (9a), (10a), (11a), (13a): R1=H, R2=CH3 (9b), (10b), (11b), (13b): R1=CH3, R2=CH3 (9c), (10c), (11c), (13c): R1=H, R2=H (12a): R1=H, R2=CH3, R3=H, R4=H (12b): R1=CH3, R2=CH3, R3=H, R4=H (12c): R1=H, R2=H, R3=H, R4=H (12d): R1=H, R2=CH3, R3=CF3, R4=H (12e): R1=CH3, R2=CH3, R3=CF3, R4=H (12f): R1=H, R2=H, R3=CF3, R4=H (12g): R1=H, R2=CH3, R3=F, R4=H (12h):R1=CH3, R2=CH3, R3=F, R4=H (12i): R1=H, R2=H, R3=F, R4=H (12j): R1=H, R2=CH3, R3=H, R4=F (12k): R1=CH3, R2=CH3, R3=H, R4=F (12l): R1=H, R2=H, R3=H, R4=F Kết quả thử hoạt tính sinh học cũng cho thấy đường kính kháng khuẩn của các hợp chất từ 9 đến 20 mm. Như vậy, các dẫn xuất 6-aminocoumarin này cũng ở mức từ trung bình đến mạnh. I.2.4. Tổng quan về 7-aminocoumarin 7-Aminocoumarin cũng là một hợp chất được quan tâm nghiên cứu từ lâu. Nhiều hợp chất được tổng hợp và thử khả năng kháng khuẩn. Một số chất như 7-amino-4-chloromethylcoumarin, 7-amino-4-zidomethylcoumarin, N- ankyloxycarbonnyl-7-chloromethylcoumarin, cho kết quả kháng khuẩn khá tốt [16]. O Cl OH2N 7-amino-4-chloromethylcoumarin O N3 OH2N 7-amino-4-zidomethylcoumarin O Cl ON H R O N-ankyloxycarbonyl-7-amino-7-chloromethylcoumarin Nhìn chung, các dẫn xuất của 7-aminocoumarin thường có nhóm thế ở vị trí số 4. Đặc biệt các dẫn xuất chứa nhóm methyl tại vị trí số 4 được quan tâm nghiên cứu đặc biệt: O OH2N CH3 7-amino-4-methylcoumarin O CH3 ON 7-(1H-pyrrol-1-yl)-4-methyl-2H-1-benzopyran-2-one ONH CH3 O 10H-4-methyl-2H-2-oxopyrano[5,6-b]carbazole Trong đó, 7-amino-4-methylcoumarin được các tác giả [7,10] nghiên cứu để tạo liên kết với các peptide và các hạt nano. O ON H CH3 O Peptide O ONH O Peptide O HN Nano O OH2N CH3 Sau khi liên kết, nó trở thành chất nền phát huỳnh quang trong quá trình thuỷ phân protein nhờ xúc tác của protease. Khi quá trình thuỷ phân protein xảy ra, các chất nền này giúp chúng ta ghi lại phổ huỳnh quang, góp phần nghiên cứu các quá trình sinh học xảy ra trong cơ thể. Đây là một hướng ứng dụng đang có triển vọng cao, nhằm mục đích tìm ra các loại thuốc chứa protease đặc hiệu để ức chế và điều trị ung thư, AIDS, bệnh tim mạch, thoái hoá thần kinh I.3. Tổng quan về amide Amide là hợp chất carbonyl có gắn nitơ trực tiếp vào carbon của nhóm carbonyl. Tuỳ vào số nhóm alkyl gắn trên nguyên tử nitơ mà ta có thể phân loại thành amide (R-CO-NH2) hay amide thế (R-CO-NH-R’, R-CO-NR’R”). Amide là nhóm chức đóng vai trò quan trọng trong cơ thể sống. Nguyên nhân là do amide là cầu nối các peptide để tạo nên cấu trúc protein. Có lẽ vì vậy mà hợp chất chứa nhóm amide thường có tác động nhất định đến cơ thể sinh vật. H3CO HO N H O Casaicin Casaicin là amide tạo vị cay. Đường hoá học aspartame cũng là một loại amide: HOOC NH2 H N O OCH3 O Amide có tác động rõ rệt lên cơ thể sinh vật nên nhiều hợp chất được ứng dụng trong dược học có cấu trúc của amide. Melatonin là thuốc trị bệnh mất ngủ: N H3CO H H2C CH2 NH O CH3 Acetaminophen có trong thuốc trị nhức mỏi (paracetamol): HO N H O CH3 Các penicillin (amide vòng, họ beta lactam) được dùng làm thuốc kháng sinh: S CH3 CH3 COOH HH NR O O Trong những năm gần đây, các amide còn được nghiên cứu để chữa HIV, mang lại ý nghĩa rất lớn. Đây là công thức của một số hợp chất đã tổng hợp được [17]: NH2 S N O O OH H N O O HO Amprenavir N N N N H OH O N H OH Indinavir N O NH OH H N O S OH H Nelfinavir N O N H O N OH N NO H H H H Saquinavir O H N O OH N H H N N O NH O O Lopinavir Kết quả tổng quan cho thấy aminocoumarin và dẫn xuất của chúng cũng như những hợp chất với nhóm chức amide thường là những hợp chất có hoạt tính sinh học. Do đó, với mong muốn kết hợp được những đặc tính sinh học quý báu của hai loại hợp chất: dị vòng coumarin và nhóm chức amide, chúng tôi quyết định chọn đề tài “TỔNG HỢP MỘT SỐ AMIDE LÀ DẪN XUẤT CỦA 3-AMINOCOUMARIN”. PHẦN II. THỰC NGHIỆM II.1. Sơ đồ tổng hợp CHO OH H3C C O NH CH2 COOH O NH O CH3O O NH2 O H2O / HCl O NH O RO R-CO-Cl H2C COOH NH2 (1) (2) (3)(4a-c) (4a: R=CH2Cl; 4b: R=CH2-C(CH3)3; 4c: R=CH(CH3)2) (CH3CO)2O Pyperidine CH3COONa II.2. Quy trình tổng hợp các chất II.2.1. Tổng hợp acetylglycine (1) II.2.1.1. Phương trình phản ứng H3C C O NH CH2COOHH2C COOH NH2 (CH3CO)2O+ + CH3COOH Tên hệ thống của (1): acid 2-acetamidoacetic. II.2.1.2. Hoá chất • 14,5 gam (0,14 mol) anhydride acetic. • 5,0 gam (0,06 mol) glycine. • 75 ml nước cất. II.2.1.3. Cách tiến hành Hoà tan hoàn toàn 5,0 gam glycine (0,06 mol) vào 75 ml nước rồi cho thêm 14,5 gam anhydride acetic (0,14 mol) vào dung dịch. Khuấy hỗn hợp phản ứng 20 phút ở nhiệt độ thường rồi để trong ngăn mát tủ lạnh. Sau 24 giờ, lọc lấy kết tủa, rửa kĩ bằng nước lạnh rồi để khô. Sản phẩm thu được là chất bột màu trắng, được dùng trực tiếp để tổng hợp 3-acetylaminocoumarin mà không cần tinh chế thêm. Khối lượng thu được sau khi để khô là 5,53 gam, hiệu suất 78,8%. II.2.2. Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin (2) II.2.2.1. Phương trình phản ứng CHO OH H3C C O NH CH2COOH O NH O CH3O Pyperidine + + 2 H2O 140oC Tên hệ thống của (2): N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide. II.2.2.2. Hoá chất • 12,2 gam (0,1 mol) salicylaldehyde . • 5,0 gam, (0,043 mol) acetylglycine . • 5 ml (0,049 mol) anhydride acetic. • Vài giọt pyperidine. • 100 ml diethyl ether. • Nước cất, ethanol. II.2.2.3. Cách tiến hành Hoà tan hoàn toàn 5,0 g acetylglycine (0,043 mol) và 12,2 g salicylaldehyde (0,1 mol) trong 5,0 ml anhydride acetic (0,049 mol). Cho thêm vài giọt piperidine vào dung dịch trên rồi tiến hành đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong 6 giờ. Để nguội hỗn hợp phản ứng, thêm 10 ml nước và tiếp tục đun hồi lưu hỗn hợp trong 30 phút. Để nguội hỗn hợp, lọc lấy chất rắn tách ra, rửa bằng diethyl ether rồi kết tinh lại bằng ethanol. Sản phẩm là những tinh thể hình kim, màu cam đỏ, nóng chảy ở 201- 203oC. So sánh với tài liệu [11,18], kết quả này là hoàn toàn trùng khớp. Khối lượng sản phẩm sau khi để khô là 2,67 gam, hiệu suất 30,6%. Kết quả sắc kí bản mỏng trong dung môi giải ly chloroform 100%: Rf = 0,31. II.2.3. Tổng hợp 3-aminocoumarin (3) II.2.3.1. Phương trình phản ứng O NH O CH3O O NH2 O HCl + + CH3COOHH2O Tên hệ thống của (3): 3-amino-2H-chromen-2-one. II.2.3.2. Hoá chất • 5,0 gam (0,024 mol) 3-acetyl aminocoumarin . • 25 ml acid hydrochloric đặc. • Nước cất, NaHCO3, ethanol. II.2.3.3. Cách tiến hành Hoà tan hoàn toàn 5,0g 3-acetyl aminocoumarin (0,024 mol) trong 25 ml ethanol nóng, sau đó cho thêm 5,0 ml acid chlohydric đặc. Đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong 2 giờ. Sau khi để nguội, thêm nước và trung hòa hỗn hợp phản ứng bằng NaHCO3. Đặt hỗn hợp vào ngăn mát tủ lạnh qua đêm, lọc lấy chất rắn tách ra. Kết tinh sản phẩm rắn trong dung môi ethanol (dùng thêm than hoạt tính). Sản phẩm là những tinh thể hình vảy, màu trắng ngà óng ánh, nóng chảy ở 126-127oC, kết quả này trùng với tài liệu [11,18] . Khối lượng sản phẩm sau khi để khô là 2,15g, hiệu suất 55,6%. Kết quả sắc kí bản mỏng trong dung môi giải ly chloroform 100%: Rf = 0,41. II.2.4. Tổng hợp các amide của 3-aminocoumarin (4a-c) II.2.4.1. Phương trình phản ứng O NH2 O HCl O NH O RO R-CO-Cl (4a-c) (4a: R=R=CH2Cl; 4b: R=CH2-C(CH3)3; 4c: R=CH(CH3)2) CH3COONa ++ Tên hệ thống của các amide: (4a): 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide. (4b): 3,3-dimethyl-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)butanamide . (4c): N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)isobutilramide. II.2.4.2. Hoá chất • 1,61 gam (0,01 mol) 3-aminocoumarin. • 30 ml dioxane, NaHCO3, ethanol, nước đá. • 0,01 mol các chloride acid R-CO-Cl: (4a) (4b) (4c) R -CH2-Cl -CH2-C(CH3)3 -CH(CH3)2 II.2.4.3. Cách tiến hành Vừa lắc vừa nhỏ từ từ dung dịch lạnh của 0,01mol chloride acid trong 10 ml dioxane vào dung dịch lạnh chứa (0,01 mol) 3-aminocoumarin và 0,82 gam CH3COONa khan (0,01 mol) trong 20 ml dioxane. Tiếp tục lắc thêm 1,0 giờ ở nhiệt độ thường rồi đun nóng ở 70-80oC trong 1,0 giờ nữa. Sau khi để nguội, đổ hỗn hợp phản ứng vào 100 ml nước đá vụn. Lọc lấy kết tủa tách ra, kết tinh lại trong dung môi ethanol thu được các amide (4a-c) tương ứng. Sản phẩm amide thu được là các chất rắn và có các tính chất vật lý như sau: Bảng 2.1. Tính chất vật lý của các amide (4a-c) Hợp chất tonc (oC) Hiệu suất (%) Rf Đặc điểm tinh thể 4a 184 74,5 0,64 Hình kim nhỏ, màu vàng nhạt 4b 161 61,6 0,67 Hình kim, màu trắng. 4c 157 57,9 0,68 Hình kim nhỏ, màu trắng. II.3. Xác định Rf, nhiệt độ nóng chảy và cấu trúc các hợp chất II.3.1. Đo Rf Việc xác định Rf của các chất được tiến hành tại phòng thí nghiệm Hoá hữu cơ Đại học Sư phạm TP.HCM. Các chất tổng hợp được hoà tan trong dung môi dioxane rồi chấm sắc kí bản mỏng (TLC Silica gel 60 F254 – Merck) với dung môi giải ly là chloroform 100%. II.3.2. Nhiệt độ nóng chảy Các hợp chất tổng hợp được đều là chất rắn. Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy SMP3 tại phòng thí nghiệm Hoá đại cương, khoa Hoá, trường Đại học Sư phạm TP.HCM. II.3.3. Phổ hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại của tất cả các hợp chất trên được ghi trên máy Shimadzu 8400S theo phương pháp ép viên nén KBr, được thực hiện tại khoa Hoá, trường Đại học Sư phạm TP.HCM. II.3.4. Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các chất được đo trong dung môi DMSO (chất chuẩn nội TMS), máy đo Brucker NMR Avance 500 MHz tại Viện hoá học, Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam tại Hà Nội. II.3.5. Phổ khối lượng ion phân tử phân giải cao (HR-MS) Phổ HR-MS của các chất được đo trên máy Bruker micrOTOF-Q 10187 tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh II.4. Đo hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất Việc thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất (4a-c) được thực hiện tại phòng thí nghiệm Vi sinh, khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm TP. HCM. Các thí nghiệm khảo sát tính kháng khuẩn với 2 loại khuẩn Escherichia coli và Bacillus subtilis được tiến hành như sau: Nấu môi trường MAP với thành phần như sau: 5 gam cao thịt, 5 gam pepton, 5 gam NaCl khan, 20 gam agar và 1000 ml nước cất. Khuấy đều hỗn hợp đến khi hoà tan hoàn toàn, hấp hỗn hợp trong nồi áp suất. Đổ hỗn hợp lần lượt lên các đĩa petri trong tủ cấy vô trùng, để yên trong 24 giờ. Cấy trải vi khuẩn Escherichia coli và Bacillus subtilis lên môi trường MPA trong đĩa petri, dùng khoan nút chai khoan một lỗ giữa dĩa, hút 0,1 ml chất ở các nồng độ 1% và 2% cho vào lỗ khoan. Đặt mẫu trong tủ lạnh từ 4-8 giờ, ủ ở nhiệt độ phòng 24 giờ, sau đó đo đường kính vô khuẩn D-d (mm). Trong đó: D đường kính vòng vô khuẩn (mm), d là đường kính vô khuẩn của dung môi (mm). PHẦN III. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN III.1. Tổng hợp acetylglycine (1) III.1.1. Phương trình phản ứng: H3C C O NH CH2COOHH2C COOH NH2 (CH3CO)2O+ + CH3COOH III.1.2. Nhận xét: Acetylglycine là hợp chất trung gian để tổng hợp 3-acetylcoumarin, tiền chất để tổng hợp chất chìa khoá 3-aminocoumarin. Acetylcoumarin được tổng hợp nhờ phản ứng của glycine (tham gia phản ứng với vai trò của một amin) và anhydride acetic theo cơ chế như sau: O OO H NH OH O + - CH3COO O NH OO OH O NH O OH OH - CH3COOH NH O OH O H Cặp electron tự do trên nguyên tử nitơ của glycine đóng vai trò là tác nhân nucleophile tấn công vào nhóm cacbonyl của anhidryde acetic. Phản ứng thế nucleophile sinh ra sản phẩm là acetylglycine và acid acetic. III.2. Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin (2) III.2.1. Phương trình phản ứng CHO OH H3C C O NH CH2COOH O NH O CH3O Pyperidine+ + CH3COOH140oC III.2.2. Nhận xét 3-Acetylaminocoumarin được tổng hợp qua phản ứng ngưng tụ theo phương pháp của Linch [8-9] giữa acetylglycine và salicylaldehyde khi có mặt pyperidine ở nhiệt độ 140oC. Đây là phương pháp cho hiệu suất khả quan nhất theo khảo sát của Linch. Cặp electron tự do trên nhóm hydroxyl của phân tử salicylaldehyde là tác nhân nucleophile tấn công vào nhóm carboxyl của acetylglycine tạo sản phẩm trung gian. Với sự có mặt của base pyperidine, nhóm metylen được hoạt hóa (mật độ electron trên carbon trung tâm tăng lên), dễ dàng tấn công vào nhóm cacbonyl của salicylaldehyde để khép vòng. Quá trình phản ứng này đã được mô tả trong tài liệu [3]. OH O NH O HO O + O O O N H O -H2O O O O N H O pyperidine O O NH O OH H O O NH O -H2O Trong phản ứng trên, ngoài acetylglycine và salicylaldehyde là hai chất tham gia trực tiếp vào việc hình thành sản phẩm của phản ứng, còn có mặt anhydride acetic. Anhydride acetic được sử dụng vừa với vai trò của dung môi, vừa với vai trò là tác nhân hút nước để phản ứng xảy ra thuận lợi hơn. Do đó, sau quá trình phản ứng, ta thêm nước vào để thuỷ phân hết anhydride acetic dư. Sản phẩm 3-acetylaminocoumarin không tan trong diethyl ether nên dùng ether để rửa hết vết piperidine dư. 3-Acetylaminocoumarin tạo thành vừa là sản phẩm trung gian, vừa là amide tương tự như dãy amide béo mà chúng tôi dự kiến tổng hợp. III.2.3. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) Hình 3. 1. Phổ hồng ngoại của 3-acetylaminocoumarin (2) Phân tích phổ hồng ngoại của hợp chất (2) tổng hợp được (hình 1), chúng tôi nhận thấy trong vùng 3331 cm-1 có một peak hấp thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm –NH–, và có peak hấp thụ mạnh đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm –CO– trên nhóm chức amide ở 1682 cm-1. Ngoài ra, trên phổ còn có một peak hấp thụ mạnh ở 1708 cm-1 do dao động hoá trị của nhóm –CO– của vòng lacton và một số tín hiệu khác như: peak hấp thụ ở O NH O O vùng 2950 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của Csp3 − H, peak hấp thụ ở vùng 3050 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của Csp2 − H, peak hấp thụ ở 1605 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của C=C thơm, peak hấp thụ ở 1250 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C–O. Từ việc phân tích phổ hồng ngoại ở trên, ta thấy chất tạo thành có đủ các nhóm chức giống như trong công thức 3-acetylaminocoumarin. So sánh với tài liệu [18-19], chúng tôi nhận thấy phổ của chất tổng hợp được có các peak đặc trưng phù hợp với phổ chuẩn. Hình 3.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của 3-acetylaminocoumarin (2) Để xác định rõ công thức cấu tạo của chất (2), chúng tôi tiếp tục ghi và phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR (xem hình 2). Trước tiên, chúng O NH O O 4455 66 77 88 99 1100 tôi nhận thấy tổng số proton trên phổ là 9, đúng bằng số nguyên tử hidro có trong phân tử 3-acetylaminocoumarin đã dự kiến. Proton của nhóm –NH– xuất hiện ở vùng trường yếu, cường độ là 1H và cho tín hiệu tương ứng ở 9,75 ppm. Điều này có thể giải thích là do –NH– nằm cạnh nhóm –CO– nên bị rút electron, làm mật độ electron giảm mạnh. Tín hiệu xuất hiện dạng singlet là do proton trên –NH– không tương tác với nhóm methyl bên cạnh. Như đã nói, proton trên –NH– và proton H10 (proton trên nhóm –CH3) không tương tác spin-spin nên tín hiệu của H10 cũng là dạng singlet. Tín hiệu xuất hiện ở 2,17 ppm đặc trưng cho các proton gắn trên carbon lai hoá sp3 với cường độ tích phân là 3H. Sự chuyển dịch tín hiệu về vùng trường mạnh của các proton H10 được giải thích do H10 gắn trên carbon lai hoá sp3 có độ âm điện nhỏ làm mật độ electron trên H10 cao hơn các proton khác nên xuất hiện ở trường mạnh nhất. Do có tác dụng phản chắn của vòng thơm nên tín hiệu của các proton gắn trên vòng coumarin được chuyển dịch về vùng trường yếu (trên 7,0 ppm). Proton H5 có độ dịch chuyển 7,70 ppm, cường độ tích phân là 1H, dạng doublet-doublet, hằng số tương tác spin-spin 3J= 7,5 Hz, 4J= 1,0 Hz. Sự liên hợp của oxi trên vòng coumarin làm mật độ electron trên H5 bị giảm mạnh và tín hiệu dịch chuyển mạnh về trường yếu. Tín hiệu có dạng doublet-doublet là do nó tương tác với H6 và H7. Proton H8 cho tín hiệu ở 7,39 ppm với cường độ tích phân 1H. Nguyên nhân là do sự liên hợp của oxi lên vòng coumarin làm tăng mật độ electron trên H8, gây ra hiệu ứng chắn làm tín hiệu dịch chuyển về phía trường mạnh hơn. Theo lý thuyết, tín hiệu có thể ở dạng doublet-doublet vì H8 tương tác spin-spin với H6 và H7. Tuy nhiên có lẽ do tương tác giữa H8 và H6 chưa đủ lớn nên trên phổ 1H-NMR chỉ quan sát được tín hiệu doublet do tương tác spin-spin với H7, hằng số tương tác 3J= 8,0 Hz. Proton H7 có độ dịch chuyển 7,50 ppm, cường độ tích phân 1H. Sự liên hợp của oxi trên vòng coumarin làm mật độ electron trên H7 bị giảm mạnh và tín hiệu dịch chuyển mạnh về trường yếu. Lẽ ra tín hiệu có dạng doublet- doublet-doublet do nó tương tác mạnh với H6, H8 và tương tác yếu (vị trí meta) với H5. Tuy nhiên, hai tương tác với H6 và H8 ở vị trí ortho có sự chồng chất tín hiệu nên trên phổ 1H-MNR ta quan sát được hình dạng tín hiệu giống triplet-doublet. Hằng số tương tác 3J1 = 8,0 Hz (tương tác với H8), 3J2= 7,5 Hz (tương tác với H6) và 4J = 1,0 Hz. Cũng có hình dạng tương tự như H7, H6 xuất hiện tín hiệu ở 7,33 ppm với cường độ tích phân 1H. Sự dịch chuyển này có thể giải thích là do oxi cộng hưởng vào vòng thơm làm tăng mật độ electron trên H6, gây hiệu ứng chắn mạnh làm tín hiệu chuyển dịch lên trường cao hơn. Về hình dạng tín hiệu, H6 cũng tương tác mạnh với H5 và H7 nhưng do sự chồng chất, ta thấy tín hiệu có dạng triplet thay vì doublet-doulet như dự kiến. Hằng số tương tác spin-spin 3J= 7,5 Hz. Ở đây còn có thể xét thêm tương tác giữa H6 với H8 (ở vị trí meta, qua 4 liên kết) nhưng tương tác yếu này không thấy xuất hiện trong điều kiện đo mẫu. Cũng nằm trên vòng coumarin nhưng proton H4 bị nhóm chức amide rút electron rất mạnh, làm mật độ electron giảm và dịch chuyển về vùng trường yếu nhất so với các proton trên nhân thơm. Tín hiệu xuất hiện ở 8,61 ppm với hình dạng singlet. Kết luận: Qua việc nghiên cứu tính chất, phân tích phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân, chúng tôi có thể khẳng định sản phẩm tổng hợp được chính là 3-acetylaminocoumarin. III.3. Tổng hợp 3-aminocoumarin (3) III.3.1. Phương trình phản ứng O NH O CH3O O NH2 O HCl + + CH3COOHH2O III.3.2. Nhận xét Sau quá trình thuỷ phân, 3-acetylaminocoumarin được chuyển thành chất chìa khoá là 3-amincoumarin. HCl đóng vai trò là xúc tác acid cho phản ứng xảy ra theo cơ chế như sau: H H2O O O NH O O NH O O O NH O H O OH H H O O NH OH OHH - H O O NH2 HO OH O O NH2 H O O NH3 Cặp electron tự do trên oxi của nhóm amide đóng vai trò tác nhân nucleophile tấn công proton trong môi trường acid, bắt đầu cho quá trình phản ứng. Sau khi bị proton hoá, nhóm carbonyl ái điện tử mạnh, nên bị nước tấn công tạo sản phẩm trung gian. Lúc này cặp electron tự do trên nguyên tử nitơ có tính base mạnh hơn trên nguyên tử oxi nên dễ dàng bị proton hoá rồi tách ra thành amine. Tuy nhiên, proton của nhóm chức amine tiếp tục bị proton hoá thành nhóm –NH3+. Nhờ vậy mà 3-aminocoumarin mất đi tính nucleophile, làm cho phản ứng dừng lại. Sản phẩm hình thành sau quá trình thuỷ phân là acid acetic và 3-aminocoumarin. Do đó, sau quá trình phản ứng ta cần phải dùng NaHCO3 để trung hoà hết acid HCl dư và acid acetic để thu được sản phẩm amine như mong muốn. III.3.3. Phân tích phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của 3-aminocoumarin (3) Phân tích phổ hồng ngoại của hợp chất (3) tổng hợp được (hình 3), chúng tôi nhận thấy xuất hiện hai peak hấp thụ ở 3428 cm-1, 33329cm-1 với cường độ trung bình đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm –NH–. Qua dữ liệu này, ta có thể bước đầu nhận định có chất mới sinh ra là amine. Ngoài ra còn có 1 peak hấp thụ mạnh đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm –CO– vòng lacton ở 1709 cm-1 (mất đi 1 peak –CO– của nhóm chức amide), peak hấp thụ ở 1639 và 1590 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của C=C thơm, peak hấp thụ ở 1227 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C–O. Từ O NH22 O việc phân tích phổ hồng ngoại ở trên, ta thấy chất tạo thành có đủ các nhóm chức giống như trong công thức 3-aminocoumarin. So sánh với tài liệu [18-19], chúng tôi nhận thấy phổ của chất tổng hợp được có các peak đặc trưng phù hợp với phổ chuẩn. Để xác định rõ công thức cấu tạo của chất (3), chúng tôi tiếp tục ghi và phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR (xem hình 4). Trước tiên, chúng tôi nhận thấy tổng số proton trên phổ là 7, đúng bằng số nguyên tử hidro có trong phân tử 3-aminocoumarin đã dự kiến. Hình 3.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của 3-aminocoumarin (3) Hai proton của nhóm chức amine cho tín hiệu singlet do không tương tác spin-spin với các proton khác. Tín hiệu xuất hiện ở vùng 5,70 ppm. Proton H4 ở vùng trường yếu trên phổ 1H-NMR của chất (2) khi chuyển hoá thành hợp chất (3) được chuyển dịch sang vùng trường mạnh hơn. Tín O NH22 O hiệu xuất hiện ở 6,71 ppm với hình dạng singlet. Nguyên nhân của sự chuyển dịch này là do nhóm amine gây hiệu ứng cộng hưởng vào vòng coumarin làm mật độ electron tăng mạnh trên proton H4, gây ra hiệu ứng chắn làm tín hiệu chuyển dịch về phía vùng trường mạnh. Các proton trên nhân thơm của vòng coumarin vẫn cho tín hiệu ở vùng 7,0-7,5 ppm. Trong đó hai tín hiệu của H6 và H7 bị chồng chất lên nhau nên ta chỉ quan sát được hình dạng là multiplet ở 7,21 ppm. Proton H5 cho tín hiệu ở 7,41 ppm với hinh dạng tín hiệu doublet-doublet. Hình dạng này xuất hiện là do H5 tương tác spin-spin với H6 và H7 với hằng số tách 3J= 7,0 Hz và 4J= 2,0 Hz. Tương tự như proton H5, H8 cũng cho tín hiệu ở 7,27 ppm. Hình dạng tín hiệu doublet-doublet vì bị tương tác spin-spin với H6 và H7 với hằng số tách 3J= 8,5 Hz, 4J= 2,0 Hz. Các tín hiệu thu được có giá trị gần như trùng khớp với tài liệu [11,18- 19] đã mô tả. III.4. Tổng hợp các amide của 3-aminocoumarin III.4.1. Phương trình phản ứng O NH2 O HCl O NH O RO R-CO-Cl (4a-c) (4a: R=CH2Cl; 4b: R=CH2-CH(CH3)2; 4c: R=CH(CH3)2) CH3COONa ++ III.4.2. Nhận xét Đây là phản ứng thế nucleophile ở nguyên tử carbon carbonyl, xảy ra theo cơ chế SN2(CO). Nguyên tử nitơ trên nhóm amine giàu mật độ electron nên tấn công vào nhóm carbonyl dương điện của chloride acid. Phản ứng xảy ra trong dung môi kém phân cực là dioxane và cho sản phẩm là các dẫn xuất amide của 3- aminocoumarin. Cơ chế phản ứng xảy ra như sau: O O NH2 R Cl O + O O N H Cl O RH O O N H R O H -Cl O O NH RO - H SN2 Để thu được sản phẩm với hiệu suất cao, chúng tôi dùng thêm CH3COONa với vai trò base, trung hòa HCl sinh ra trong phản ứng, làm cân bằng chuyển dịch sang phải. Ở đây chúng tôi dùng CH3COONa mà không dùng các loại base mạnh hơn như NaOH, KOH, vì các base này cũng là tác nhân nucleophile tấn công vào cloride acid làm giảm hiệu suất của phản ứng. III.4.3. Phân tích phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ proton (1H- NMR) và phổ khối lượng (HR-MS) Hình 3.5. Phổ hồng ngoại của (4b) Phân tích phổ hồng ngoại của các amide (4a-c), chúng tôi nhận thấy có sự khác biệt rõ nhất là 2 peak của nhóm amine đã chuyển thành một peak của nhóm –NH– ở vùng 3300-3390 cm-1 giống như tín hiệu ở 3331 cm-1 của amide (2). Điều này cho thấy 3-aminocoumarin đã chuyển thành amide sau quá trình phản ứng. Trên cả 3 phổ hồng ngoại của các amide còn thấy xuất hiện 2 tín hiệu dao động hoá trị của nhóm >CO ở gần 1680 cm-1 và 1710 cm-1 giống như sản phẩm (2). Nhìn chung, trên các phổ còn thấy các tín hiệu ở 2950-3000 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của các C𝑠𝑝3–H, các peak trong vùng 1600 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của các C=C thơm, peak ở gần 1200 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C–O. Một số hấp thụ tiêu biểu của các amide (4a-c) được tóm tắt ở bảng 3.1. O NH O O Bảng 3.1. Các tín hiệu đặc trưng trên phổ IR của hợp chất (4a-c) Hợp chất Phổ IR (ν, cm-1) N-H C-H C=O C=C thơm 4a 3308 3080 2960 1709 1682 1609 4b 3337 2969 2866 1709 1678 1624 1603 4c 3337 2950 3050 1717 1682 1600 So sánh với phổ (3) ta thấy có nhiều điểm khác biệt, như vậy ta có thể bước đầu khẳng định chất mới được tạo thành. Để xác định rõ công thức cấu tạo, chúng tôi tiếp tục tiến hành phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR của các hợp chất (4a-c). Tổng số prton trên phổ 1H-NMR của (4a-c) lần lượt là 8, 17 và 13, phù hợp với số nguyên tử hidro trên các công thức dự kiến. Ở vùng trường yếu 8,9-11,0 ppm, xuất hiện một tín hiệu singlet với cường độ tích phân là 1H. Tín hiệu này được quy kết cho H9–proton gắn trên nguyên tử nitơ của nhóm amide. Điều này có thể giải thích là do proton này không tương tác với các proton khác nên có dạng singlet và bản thân nó gắn với nguyên tố nitơ nằm cạnh nhóm C=O nên bị rút electron mạnh, chuyển dịch về vùng trường yếu. Trong khoảng 8,50-8,70 ppm, trên cả 3 phổ đều xuất hiện một tín hiệu singlet của H4. Do H4 nằm gần nhóm amide nên bị rút electron làm mật độ electron trên proton bị giảm mạnh và chuyển dịch về trường yếu. Do hiệu ứng nhân cộng hưởng của nhân thơm nên các proton trên vòng coumarin cho tín hiệu trong vùng trường yếu 7,30-7,80 ppm. Proton H5 có cường độ tích phân là 1H, dạng doublet-doublet. Sự liên hợp của oxi trên vòng coumarin làm mật độ electron trên H5 bị giảm mạnh và tín hiệu dịch chuyển mạnh về trường yếu. Tín hiệu có dạng doublet-doublet là do nó tương tác với H6 và H7. Proton H8 cho tín hiệu với cường độ tích phân 1H. Nguyên nhân là do sự liên hợp của oxi lên vòng coumarin làm tăng mật độ electron trên H8, gây ra hiệu ứng chắn làm tín hiệu dịch chuyển lên trường cao hơn. Theo lý thuyết, tín hiệu có dạng doublet-doublet vì H8 tương tác spin-spin với H6 và H7. Tuy nhiên có lẽ do tương tác giữa H8 và H6 chưa đủ lớn nên trên phổ 1H-NMR chỉ cho tín hiệu doublet do tương tác spin-spin với H7. Proton H7 có cường độ tích phân 1H, dạng doublet-doubet-doubet. Sự liên hợp của oxi trên vòng coumarin làm mật độ electron trên H7 bị giảm mạnh và tín hiệu dịch chuyển mạnh về trường yếu. Tín hiệu có dạng doublet- doublet-doublet là do nó tương tác mạnh với H6 và H8, tương tác yếu với H5. Tuy nhiên, do có sự chồng chất tín hiệu nên trên phổ 1H-MNR ta quan sát được hình dạng tín hiệu giống triplet-doublet. Cũng có hình dạng tương tự như H7, H6 xuất hiện tín hiệu với cường độ tích phân 1H. Sự dịch chuyển này có thể giải thích là do oxi cộng hưởng vào vòng thơm làm tăng mật độ electron trên H6, gây hiệu ứng chắn mạnh làm tín hiệu chuyển dịch về phía trường mạnh hơn. Về hình dạng tín hiệu, H6 cũng tương tác mạnh với H5 và H7 nhưng do sự chồng chất, ta thấy tín hiệu có dạng triplet thay vì doublet-doulet như dự kiến. Tương tác giữa H6 và H8 quá yếu nên không xuất hiện trên phổ. Ngoài những tín hiệu chung như trên, mỗi hợp chất (4a-c) còn có một số tín hiệu khác ở vùng trường mạnh hơn như sau: Trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân của hợp chất (4a), tại 4,48 ppm ta còn thấy sự xuất hiện của một tín hiệu singlet với cường độ tích phân là 2H. Tín hiệu này được quy kết cho H10 gắn trên carbon nằm giữa nhóm amide và dị tố chlor. Mặc dù được gắn trên carbon lai hoá sp3 nhưng do sự rút electron của nhóm amide và độ âm điện lớn của chlor làm giảm mật độ electron của proton. Kết quả tín hiệu bị chuyển dịch mạnh từ vùng trường mạnh về 4,48 ppm. Hình 3.6. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của (4a) Trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân của hợp chất (4b) ta thấy sự xuất hiện hai tín hiệu ở vùng trường mạnh có hình dạng singlet. Proton H11 cho tín hiệu ở trường mạnh nhất trên toàn phổ: 1,01 ppm với cường độ tích phân là 9H. Sự chuyển dịch về trường rất mạnh của các proton H10 được giải thích là do chúng được gắn trên carbon no nên mật độ electron cao làm gây ra hiệu ứng chắn mạnh. Bên cạnh 3 nhóm methyl là carbon bậc bốn nên các proton H10 không bị tương tác spin-spin, làm cho tín hiệu có dạng singlet. Proton H10 cho tín hiệu ở 3,32 ppm với cường độ tích phân 2H. Đây cũng là các proton gắn trên carbon no nhưng do bị hiệu ứng rút electron của nhóm amide nên tín hiệu chuyển dịch về vùng trường yếu hơn. Proton H10 cũng không bị tương tác spin-spin nên cũng cho hình dạng singlet như H10. Ở vùng trường mạnh trên phổ của hợp chất (4c) xuất hiện hai tín hiệu có hình dạng doublet và multiplet. Tín hiệu doublet xuất hiện ở 1,25 ppm với cường độ tích phân 6H được quy kết cho H11. Vì H11 gắn trên carbon lai hoá sp3 nên có độ âm điện nhỏ, mật độ electron trên proton cao, gây ra hiệu ứng chắn làm chuyển dịch tín hiệu về vùng trường mạnh nhất trên phổ. Hình dạng doublet là do H11 tương tác spin-spin với proton H10 bên cạnh, hằng số tương tác 3J=7,0 Hz. Tín hiệu septet xuất hiện ở 2,94 ppm với cường độ tích phân 1H được quy kết cho proton H10, H10 cũng gắn trên carbon lai hoá sp3 giống H11 nên cũng xuất hiện vùng trường mạnh. Tuy nhiên, do carbon gắn H10 nằm cạnh nhóm carbonyl, bị rút bớt electron nên chuyển dịch về vùng trường yếu hơn H11. Hình dạng septet của H10 được giải thích là do tương tác spin-spin với 6 proton H11, hằng số tương tác 3J=7,0 Hz. Kết quả quy kết phổ 1H-NMR của các hợp chất (4a-c) được biểu diễn ở bảng 3.2. Bảng 3.2. Các tín hiệu trên phổ 1H-NMR của các hợp chất (4a-c) O NH O C O RR 4455 66 77 8 9 (4a) (4b) (4c) Vị trí CH2 Cl 10 R= C H2 C 10 11 R= CH3 CH3 CH3 11 11 CH 10 R= CH3 CH3 11 11 4 8,65 (1H), s 8,65 (1H), s 8,63 (1H), s 5 7,75 (1H), d-d, 3J=8,0, 4J=1,5 7,71 (1H), d-d, 3J=8,0, 4J=1,5 7,69 (1H), d-d, 3J=8,0, 4J=1,5 6 7,36 (1H), d-d, 3J1=8,0, 3J2=7,0 7,34 (1H), d-d, 3J1=8,0, 3J2=7,0 7,34 (1H), d-d, 3J1=3J2=8,0 7 7,53 (1H), d-d-d, 3J1=7,0, 3J1=8,0, 4J=1,5 7,50 (1H), d-d-d, 3J1=7,0, 3J2=8,0, 4J=1,5 7,50 (1H), d-d-d, 3J1=3J2=8,0, 4J=1,5 8 7,41 (1H), d, 3J=8,0 7,39 (1H), d, 3J=8,0 7,39 (1H), d, 3J=8,0 9 10,12 (1H), s 9,53 (1H), s 9,61 (1H), s 10 4,48 (2H), s 3,32 (2H), s 2,94 (1H), m, 3J=7,0 11 - 1,01 (9H), s 1,09 (6H), d, 3J=7,0 Cấu trúc của các hợp chất amide còn được xác nhận qua khối phổ phân giải cao HR-MS. Dưới đây là kết quả phổ HR-MS của hai hợp chất được khảo sát: Phổ của hợp chất (4a): C11H8ClNO3, M= 237,0193 xuất hiện các peak ion phân tử (M+H): 238,0266 (100%), [(M+H)+1]: 239,0298 (12,48%), [(M+H)+2]: 240,0239 (33,29%), [(M+H)+3]: 241,0270 (4,09%). Phổ của hợp chất (4b): C15H17O3N, M= 259,1208 xuất hiện các peak ion phân tử (M+H): 260,1314 (100%), [(M+H)+1]: 261,1214 (16,91%), [(M+H)+2]: 262,1339 (1,96%). Qua việc phân tích cường độ các peak ion phân tử trên phổ HR-MS của các hợp chất (4a,b) chúng tôi nhận thấy khối lượng phân tử của các hợp chất đều phù hợp với công thức dự kiến. Tóm lại, các tính chất phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) và phổ HR-MS của các amide chứng tỏ rằng các hợp chất này đã được tạo thành với cấu trúc đúng như dự kiến. III.5. Bảng tóm tắt kết quả Bảng 3.3. Bảng tóm tắt kết quả phổ hồng ngoại (IR) của các chất Hợp chất Phổ IR (ν, cm-1) N-H C-H C=O C=C thơm 2 3331 2950 1708 1682 1605 3 3428 3329 3100 1709 1639 1590 4a 3308 3080 2960 1709 1682 1609 4b 3337 2969 2866 1709 1678 1624 1603 4c 3337 2950 3050 1717 1682 1600 Bảng 3.4. Bảng tóm tắt kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR) của các chất (2) (3) (4a) (4b) (4c) Vị trí O NH O O 45 6 7 8 9 10 O NH2 O 45 6 7 8 9 O NH O O Cl 45 6 7 8 9 10 O NH O O 45 6 7 8 9 10 O NH O O 45 6 7 8 9 10 11 4 8,61 (1H), s 6,71 (1H), s 8,65 (1H), s 8,65 (1H), s 8,63 (1H), s 5 7,70 (1H), d-d, 3J=7,5, 4J=1,0 7,41 (1H), d-d, 3J=7,0, 4J=2,0 7,75 (1H), d-d, 3J=8,0, 4J=1,5 7,71 (1H), d-d, 3J=8,0, 4J=1,5 7,69 (1H), d-d, 3J=8,0, 4J=1,5 6 7,33 (1H), d-d, 3J=7,5 7,21 (2H), m 7,36 (1H), d-d, 3J1=8,0, 3J2=7,0 7,34 (1H), d-d, 3J1=8,0, 3J2=7,0 7,34 (1H), d-d, 3J1=3J2=8,0 7 7,50 (1H), d-d-d, 3J1=7,5, 3J2=8,0, 4J=1,0 7,53 (1H), d-d-d, 3J1=7,0, 3J2=8,0, 4J=1,5 7,50 (1H), d-d-d, 3J1=7,0, 3J2=8,0, 4J=1,5 7,50 (1H), d-d-d, 3J1=3J2=8,0 , 4J=1,5 8 7,39 (1H), d-d, 3J=8,0 7,27 (1H), d-d, 3J=8,5, 4J=2,0 7,41 (1H), d, 3J=8,0 7,39 (1H), d, 3J=8,0 7,39 (1H), d, 3J=8,0 9 9,75 (1H), s 5,70 (2H), s 10,12 (1H), 9,53 (1H), s 9,61 (1H), s s 10 2,17 (3H), s - 4,48 (2H), s 3,32 (2H), s 2,94 (1H), m, 3J=7,0 11 - - - 1,01 (9H), s 1,09 (6H), d, 3J=7,0 Bảng 3.5. Bảng tóm tắt kết quả phổ HR-MS của các chất (4b) (4c) m/z I% m/z I% M+H 238,0266 100% 260,1314 100% (M+H)+1 239,0298 12,48% 261,1214 16,91% (M+H)+2 240,0239 33,29%) 262,1339 1,96% (M+H)+3 241,0270 4,09% III.6. Kết quả đo hoạt tính kháng khuẩn Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của các chất amide (4a-c) được trình bày ở bảng 3.6. Bảng 3.6. Đường kính vô khuẩn của các amide (D-d, mm) Nồng độ Vi khuẩn (4a) (4b) (4c) 1% Escherichia coli 4 - 5 Bacillus subtilis 4 - 4 2% Escherichia coli 6 7 8 Bacillus subtilis 7 6 - Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn cho thấy các hợp chất (4a-c) có tính kháng khuẩn Escherichia coli mạnh hơn Bacillus subtilis và ở nồng độ 2% khả năng kháng khuẩn cao hơn 1%. PHẦN IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Đi từ chất đầu là glycine và anhydride acetic, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp được hợp chất 3-aminocoumarin (3) cùng 02 hợp chất trung gian là acetylglycine (1) và 3-acetylaminocoumarin (2). Phản ứng của (3) với các chloride acid đã tạo thành ba sản phẩm amide chứa dị vòng coumarin tương ứng là: (4a): 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide. (4b): 3,3-dimethyl-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)butanamide . (4c): N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)isobutiramide. Trong số 6 hợp chất đã tổng hợp, các hợp chất (4b) và (4c) chưa thấy trong các tài liệu mà chúng tôi tham khảo. Các hợp chất (2), (3) có nhiệt độ nóng chảy và các dữ liệu phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân phù hợp với các tài liệu tham khảo đã công bố. Cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được đã được xác nhận qua các phổ IR, 1H-NMR và phổ MS. Sau đề tài này, chúng tôi mong muốn tiếp tục tiến hành các phản ứng ngưng tụ với các dị vòng khác như thiazole, pyridazine, nhằm tìm ra các hợp chất có hoạt tính sinh học cao hơn. Ngoài ra, cũng tôi cũng mong muốn khảo sát thêm về điều kiện phản ứng để sản phẩm sinh ra đạt hiệu suất cao hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Tiến Công (2009), Các phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB. ĐHSP. [2]. Nguyễn Tiến Công, Võ Thị Hoàng Linh (2009), Tổng hợp một 7- hydroxy-4-methylcoumarin và một số dẫn xuất, Luận văn tốt nghiệp, ĐHSP TP.HCM, 5. [3]. Abdul Amir H. Kadhum, Abu Bakar Mohamad, Ahmed A. Al- Amiery and Mohd S. Takriff (2011), “Antimicrobial and Antioxidant Activities of New Metal Complexs Derived from 3-aminocoumarin”, Molecues, Vol. 16, 6969-6984. [4]. B P Choudhari & Vinata V Mulwad (2005), “Synthesis and antimicrobial screening of N-[coumarin-6-ylamino]thiazolidinone nd spiro indolo-thiazolidinone derivatives”, Indian Journal of Chemistry, Vol. 44B, 1074-1078. [5]. Bistra Stamboliyska, Voislava Janevska, Boris Shivachev, Rosica P. Nikolova, Goran Stojkovic, Bozhna Mikhova and Emil Popovski (2010), “Experimental and theoretical investigation oh the structure and nucleophilic properties of 4-aminocoumarin”, General Paper, 62-76. [6]. Clayden, Greeves, Warren and Wother (2001), “Organic chemistry”, Oxford University Press. [7]. Dustin J. Maly, Francesco Leoetti, Bradley J. Backes, Deborah S. Dauber, Jennifer L. Harris, Charles S. Craik and Jonathan A. Ellman (2002), “Expedient Solid-Phase Synthesis of Fluorogenic Protease Substrates Using the 7-Amino-4-carbamoylmethylcoumarin (ACC) Fluorophore”, J. Org. Chem., 67, 910-915. [8]. Girma Sisay, Synthesis and Characterizaion of some transition metal complexes with O,N,O and O,O donor ligands, Addis ABBA University, 1-4. [9]. K. C. Pandya, Tejpal Singh Sodhi (1939), “A New Synthesis of 3- aminocoumarin”, Current Science, 208-209. [10]. Katharina Welser, Jakob Grillj, Eric Vauthey, Jonathan W. Aylott and Weng C. Chan (2008), “Protease responsive nanoprobes with tethered fluorogenic peptidyl 3-arylcoumarin subtrates”, Chem. Commun., 671-673. [11]. M. A. Al-Haiza, M. S. Mostafa and M. Y. El-Kady (2005), “Preparation of Some New Coumarin Derivatives with Biological Activity”, Scientific Jounal of King Faisa University (Basic and Applied Sciences), Vol. 6, No. 1, 81-87. [12]. Michelle Pacholec, Caren L. Freel Meyers, Markus Oberthur, Daniel Kahne and Christopher T. Walsh (2005), “Characterization of the Aminocoumarin Ligase SimL from the Simocylinone Pathway and Tandem Incubation with NovM,P,N from the Novobiocin Pathway”, Biochemistry, 44, 4949-4956. [13]. Sagar A Mayekar & Vinata V Mulwad (2008), “Synthesis and antibacterial activity of 6-(5-phenyl—[1,3,4]thiadiazol-2-ylamino)- benzopyran-2-ones”, Indian Journal of Chemistry, Vol. 47B, 1438-1442. [14]. Sagar A Mayekar & Vinata V Mulwad (2008), “Synthesis of various heterocycles using coumarinyl isothiocyanates”, Indian Journal of Chemistry, Vol. 47B, 1254-1259. [15]. Tao Meng, Yiquang Zou, Oleg Khotev, Yu Jin, Huayong Zhou, Yongliang Zhang, Dingyu Hu, Lanping Ma, Xin Wang and Jingkang Shen (2011), “Simple and Efficient Copper(I)-Catalyzed Access to Three Versatile Aminocoumarin-Based Scaffords using Isocyanoacetate”, Adv. Synth Catal, 353, 918-924. [16]. Tetsuya Sakata, Yukio Kawashima, Haruyuki Nakano (2009), “Low-Lying Excited States of 7-aminocoumarin Derivatives: A Theoretical Study”, International Journal of Quantum Chemistry, Vol. 109, 19440-1949. [17]. Thompho Jason Rashamuse (2008), “Studies towards the sythesis of Novel, Coumarin-based HIV-1 Protease Inhibitors”, Department of chemistry, Rhodes University, Grahamstown, 2-4, 11-21. [18]. V. Maddi, S. N. Mamledesai, D. Satyarayana, S. Swamy (2007), “Synthesis and antiinflammatory activity of subtituted (2-oxochromen-3- yl)benzamides”, Short Communication, Vol. 69, Issue. 6, 847-849. [19]. Veeresh S. Maddi, “Synthesis and anti-inflammatory activity of Phenylalanine analogs”, Institute of Pharmaceutical Sciences, Nanthoor, Mangalore, 61-62. [20]. Vinata V Mulwad, Abid Ali Mir & Hitesh T Parmar (2009), “Synthesis and antimicrobial screening of 5-benzylidine-2-imino-3-(2-oxo- 2H-benzopyran-6-yl)-thiazolidin-4-one and its derivaives”, Indian Journal of Chemistry, Vol. 48B, 137-141. [21]. Vinata V Mulwad, Bhusahan P. Langi and Atul C. Chaskar (2011), “Synthesis of Novel Biological Active Heterocyclic compounds from 2-oxo- 2H-benzopyran-6-yl-imidazolidine”, Acta Polniae Pharmaceutica – Drug Resaerch, Vol. 68, No. 1, 39-47. [22]. Vinata V Mulwad, Hitesh T. Parmar and Abid A. Mir (2011), “Synthesis of biological active 1-(2-oxo-2H-6-yl)-5’-hydroxy-2’- methylindole-3’-amido-thiazolidene-4’’-ones”, Acta Polniae Pharmaceutica – Drug Resaerch, Vol. 68, No. 1, 49-55. [23]. Vinata V Mulwad & Sagar A Mayekar (2007), “Synthesis and anitimicrobial screening of 5-(4,7-dimethyl-2-oxo-2H-benzopyran-6-ylazo)-2- methyl-6-morpholin-4-yl-2,3-dihydro-3H-pyrimidin-4-one and 5-(4,7- dimethyl-2-oxo-2H-benzopyran-6-ylazo)-2-methyl-6-piperidin-1-yl-2,3- dihydro-3H-pyrimidin-4-one”, Indian Journal of Chemistry, Vol. 46B, 1873- 1878. [24]. Vinata V Mulwad & Sagar A Mayekar (2008), “Synthesis of biological active 3-(2-oxo-2H-benzopyran-6-yl)-2-(2-oxo-2H-benzopyran-6- ylimino)-thiazolidin-4-one and its derivatives”, Indian Journal of Chemistry, Vol. 47B, 1397-1401. Phụ lục 1. Phổ IR của hợp chất (4a) Phụ lục 2. Phổ IR của hợp chất (4c) Phụ lục 3. Phổ 1H-NMR dãn rộng của hợp chất (2) O NH O O Phụ lục 4. Phổ 1H-NMR dãn rộng của hợp chất (3) O NH22 O Phụ lục 5. Phổ 1H-NMR dãn rộng của hợp chất (4a) Phụ lục6 . Phổ 1H-NMR của hợp chất (4b) Phụ lục 7. Phổ 1H-NMR dãn rộng của hợp chất (4b) Phụ lục 8. Phổ 1H-NMR của hợp chất (4c) Phụ lục 9. Phổ 1H-NMR dãn rộng của hợp chất (4c) Phụ lục 10. Phổ HR-MScủa hợp chất (4a) Phụ lục 11. Phổ HR-MS của hợp chất (4b) Phụ lục 12. Phổ HR-MScủa hợp chất (4a) Phụ lục 13. Phổ HR-MS của hợp chất (4b)

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftvefile_2013_09_11_9915150658_0328.pdf
Luận văn liên quan