Cấu trúc và hoạt tính độc tế bào của một số hợp chất benzothiazepine và 2-pyrazoline xuất phát từ 3-acetyl-4-hydroxy-n-methyl-2(1h)-quinolone.doc

Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com
Kham thảo miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele mình 0917.193.864
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
NGUYỄN THỊ HẢI YẾN
TỔNG HỢP, CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO CỦA MỘT SỐ
HỢP CHẤT BENZOTHIAZEPINE VÀ 2-PYRAZOLINE XUẤT PHÁT
TỪ 3-ACETYL-4-HYDROXY-N-METHYL-2(1H)-QUINOLONE
Hóa Hữu cơ
Mã số: 8 44 01 14
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Dương Ngọc Toàn
Thái Nguyên, năm

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn
của TS. Dương Ngọc Toàn, sự giúp đỡ của các cán bộ giáo viên trường Đại học
Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực,
có xuất xứ rõ ràng. Một phần kết quả đã được công bố trên Tạp chí Hóa học,
phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này.
Thái Nguyên, tháng 04 năm 2018
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Hải Yến
Xác nhận của Trưởng khoa Hóa học Xác nhận của giáo viên
hướng dẫn Khoa học
PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan TS. Dương Ngọc Toàn
i

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ
hết sức quý báu của các tập thể và cá nhân.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo: TS.
Dương Ngọc Toàn, người thầy đã tận tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy, cô giáo trong khoa Hóa học, tổ
bộ môn Hữu cơ, khoa Sau đại học - Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo mọi
điều kiện giúp đỡ cho tôi nghiên cứu, học tập và hoàn thành luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, các học viên đã
luôn động viên, khuyến khích giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành
luận văn.
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2018
Học viên
Nguyễn Thị Hải Yến
ii

MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ
Lời cam đoan ........................................................................................................ i
Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................... iii
Danh mục các bảng, biểu .................................................................................... iv
Danh mục các hình .............................................................................................. v
MỞ ĐẦU............................................................................................................. 1
Chương 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 4
1.1. QUINOLIN ............................................................................................................. 4
1.1.1. Sơ lược về Quinolin ................................................................................... 4
1.1.2. Các phương pháp tổng hợp quinolin ......................................................... 5
1.2. SƠ LƯỢC VỀ XETON α,β-KHÔNG NO............................................................ 10
1.2.1. Cấu tạo của xeton α,β-không no [4],[13] ................................................ 10
1.2.2. Một số phản ứng chuyển hóa xeton α,β-không no [13] .......................... 11
1.2.3. Tổng hợp xeton α,β-không no theo Claisen-Schmidt [1], [13] ............... 12
1.3. MỘT SỐ HỢP CHẤT DỊ VÒNG CHỨA NITƠ ................................................. 14
1.3.1. Pirazolin ................................................................................................... 14
1.3.2. Benzothiazepin ........................................................................................ 16
1.4. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT DỊ VÒNG ..................... 18
1.4.1. Hoạt tính sinh học của 2-pirazolin........................................................... 18
1.4.2. Hoạt tính sinh học của dẫn xuất benzothiazepin ..................................... 18
Chương 2. THỰC NGHIỆM ............................................................................. 19
2.1. SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG ............................................................................................. 19
2.2. TỔNG HỢP 4-HIĐROXI-6-METYLPIRANOQUINOLIN-2,5-ĐION (giai đoạn
1) ............................................................................................................................................. 19
2.3. TỔNG HỢP 3-ACETYL -4-HYDROXY-N-METHYL-2(1H)-QUINOLON (giai
đoạn 2) ................................................................................................................................... 20
iii

2.4. TỔNG HỢP CÁC XETON α,β-KHÔNG NO (giai đoạn 3) ............................... 21
2.4.1. Tổng hợp 3-(4’’-hiđroxi-3’’-metoxyphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-
2(1H)-quinolon-3’-yl)prop-2-enon....................................................................21
2.4.2. Tổng hợp 3-(4’’-hiđroxiphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-2(1H)-
quinolon-3’-yl)prop-2-enon...............................................................................22
2.4.3. Tổng hợp 3-(4’’-metoxiphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-2(1H)-
quinolon-3’-yl)prop-2-enon...............................................................................22
2.4.4. Tổng hợp 3-(4’’-bromphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-2(1H)-quinolon-
3’-yl)prop-2-enon ..............................................................................................22
2.5. CHUYỂN HÓA XETONα,β-KHÔNG NO ĐƯỢC TỔNG HỢP TỪ 3-AXETYL-
4-HIĐROXI-N-METYLQUINOLIN-2-ON THÀNH CÁC DẪN XUẤT
BENZOTHIAZEPIN, 2-PYRAZOLIN.......................................................................23
2.5.1. Chuyển hóa xeton α,β-không no tổng hợp từ 3-acetyl-4-hydroxy-N-
methyl-2(1H)-quinolon thành một số dị vòng benzothiazepin .........................23
2.5.2. Chuyển hóa xeton α,β-không no được tổng hợp từ 3-acetyl-4-hydroxy-
N-methyl-2(1H)-quinolon thành dị vòng 2-pyrazolin.......................................25
2.6. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HỢP CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC
26
2.6.1. Sắc kí bản mỏng ......................................................................................26
2.6.2. Nhiệt độ nóng chảy..................................................................................26
2.6.3. Phổ hồng ngoại (IR) ................................................................................27
2.6.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).......................................................27
2.6.5. Phổ khối lượng (MS)...............................................................................27
2.7. THĂM DÒ HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO [29, 54].............................................. 27
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.........................................................29
3.1. TỔNG HỢP CÁC CHẤT ĐẦU 3-AXETYL-4-HIĐROXI-N-
METYLQUINOLIN-2-ON..........................................................................................29
3.2. TỔNG HỢP CÁC XETON α,β-KHÔNG NO TỪ 3-ACETYL-4-HYDROXY-N-
METHYL-2(1H)-QUINOLON ...................................................................................29

3.3. CHUYỂN HÓA XETON α,β-KHÔNG NO THÀNH CÁC DẪN XUẤT DỊ
VÒNG CHỨA NITƠ...................................................................................................32
3.3.1. Tổng hợp các hợp chất 2-aryl-4-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-
3’-yl)-1,5-benzothiazepin ..................................................................................32
3.3.2. Tổng hợp các hợp chất 5-aryl-3-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-
3’-yl)-1-(4’-nitrophenyl)-2-pyrazolin................................................................39
3.4. THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO .................................................... 43
KẾT LUẬN ......................................................................................................46
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN .. 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................48
PHỤ LỤC .........................................................................................................55

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Bảng 3.1: Dữ kiện vật lý của các xeton α,β-không no tổng hợp được từ 3-acetyl-
4-hydroxy-N-methyl-2(1H)-quinolon........................................................................................32
Bảng 3.2: Hoạt tính gây độc tế bào trên dòng KB (ung thư biểu mô)....................44
Bảng 3.3: Hoạt tính gây độc tế bào trên dòng HepG2 (ung thư gan)......................44
iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Sơ đồ 1: Sơ đồ tổng hợp các hợp chất xuất phát từ N-metylanilin...........................19
Hình 3.1: Phổ IR của hợp chất 2-(4’’-metoxiphenyl)-4-(4’-hydroxy-N-methyl-
2’(1H)-quinolon-3’-yl)-1,5-benzođiazepin (B2).................................................................33
Hình 3.2: Phổ 1
H NMR của hợp chất 2-(4’’-metoxiphenyl)-4-(4’-hydroxy-N-
methyl-2’(1H)-quinolon-3’-yl)-1,5-benzođiazepin (B2)................................................34
Hình 3.3: Một phần phổ HSQC của hợp chất (B2)Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.4: Một phần phổ HMBC của hợp chất (B2)Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.5: Phổ 1
H NMR của hợp chất P2.................................................................................40
Hình 3.6: Một phần phổ HSQC của hợp chất (P2)Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.7: Một phần phổ HMBC của hợp chất (P2)Error! Bookmark not
defined.
v

MỞ ĐẦU
Trên thế giới hiện nay ngày càng xuất hiện nhiều những căn bệnh lạ,
những căn bệnh nan y, những chủng vi khuẩn, vi rút kháng thuốc, v.v. Trước
tình hình đó, việc tìm ra những chủng thuốc mới để chữa trị là một trong những
vấn đề cấp bách của toàn xã hội. Tuy nhiên việc tìm ra một chủng thuốc để đưa
vào sản xuất là cả một quá trình gian nan và đầy thử thách và phải trải qua rất
nhiều giai đoạn. Trước hết là phải tổng hợp được những hợp chất có hoạt tính
sinh học cao, có những đặc điểm tương tự so với các chủng thuốc đã được sử
dụng, có những tính chất ưu việt hơn và sau đó mới là thử nghiệm sản xuất.
Hóa học các hợp chất dị vòng là một lĩnh vực phát triển mạnh mẽ và đã
tạo ra nhiều hợp chất có ứng dụng trong thực tiễn. Trong lĩnh vực đó, dị vòng
quinolin giữ một vai trò quan trọng. Nhiều hợp chất chứa khung quinolin được
sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như mỹ phẩm, thực phẩm,
chất xúc tác, thuốc nhuộm, và đặc biệt là trong ngành dược phẩm. Điển hình
như quinine, cinchonine, chloroquine, pamaquine được sử dụng làm thuốc trị
sốt rét. Một số dẫn chất khác của quinolin được ứng dụng làm thuốc chữa trị
ung thư như camptothecin, kháng khuẩn, kháng nấm, chống lao phổi như
bedaquiline. Đáng chú ý là các diarylquinolin hiện nay đang được xếp vào một
trong mười loại kháng sinh thế hệ mới thay thế cho các kháng sinh đã bị vi
trùng kháng lại. Một số dẫn chất khác của quinolin được ứng dụng làm thuốc
kháng sinh, kháng khuẩn, kháng nấm, chống kí sinh trùng gây bệnh, chống lao
phổi.
Các xeton,-không no là một lớp chất hữu cơ phong phú mà trong phân
tử của chúng có chứa nhóm vinyl xeton (-CO-CH=CH-). Công thức tổng quát
chung của các xeton,-không no là:
R1 C C C O
R2 R3 R4
1

Các xeton,-không no với hệ liên hợp giữa nối đôi vinyl với nhóm
cacbonyl xeton nên cũng có thể coi là những hợp chất trung gian trong quá
trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác nhau như pirazolin, flavonoit,
pirimiđin, benzođiazepin, benzothiazepin... mà các hợp chất này cũng là các
hợp chất có hoạt tính sinh học rất đáng chú ý. Các 2-pirazolin được biết đến
như là một lớp chất có hoạt tính sinh học cao. Có rất nhiều báo cáo đã công bố
về hoạt tính sinh học và được công bố có tác dụng sinh lý mạnh như gây mê, trị
bệnh thần kinh, khả năng chống oxy hoá, chống vi trùng, trị ung thư... Theo
[25] thì những hợp chất chứa vòng 2-pirazolin có hoạt tính sinh học khá cao, có
khả năng ức chế được nhiều loại vi khuẩn khác nhau...
Pyrimiđin là dị vòng có ý nghĩa hóa sinh rất quan trọng bởi vì chúng có
mặt trong thành phần của các axit nucleic, vì thế hiện nay nó được các nhà
khoa học rất quan tâm nghiên cứu. Trong các nghiên cứu nhận thấy pyrimiđin
có khả năng diệt nấm [42], diệt cỏ dại [29], chống virut HIV, ức chế hoạt động
của khối u, kháng khuẩn, chống sốt rét, chữa ung thư, thuốc lợi tiểu [41] …
Các dẫn xuất của benzođiazepin được sử dụng rộng rãi như thuốc chống
co giật, thuốc chống lo âu, giảm đau, an thần, trầm cảm, thuốc thôi miên và
thuốc gây mê [44]. Trong những thập kỷ gần đây, hoạt tính của dẫn xuất 1,5-
benzođiazepin đã được nghiên cứu đến một số bệnh như ung thư, nhiễm siêu vi
và các rối loạn tim mạch, chống viêm, hạ sốt [32]. Bên cạnh đó, dẫn xuất
benzođiazepin cũng có tầm quan trọng trong thương mại và được sử dụng như
là thuốc nhuộm cho sợi acrylic trong nhiếp ảnh [34].
Benzothiazepin và dẫn xuất của nó tạo thành một lớp quan trọng của các
hợp chất dị vòng bởi nó có một loạt các tính chất trị liệu và dược lý [56]. Các
dẫn xuất của benzothiazepin được sử dụng rộng rãi như thuốc giãn mạch, thuốc
an thần, thuốc chống trầm cảm, hạ huyết áp, chống ung thư [34].
Trong lĩnh vực các xeton,-không no đặc biệt là các hợp chất có chứa
các nhân dị vòng trong phân tử, nhóm nghiên cứu của GS. Nguyễn Minh Thảo
2

đã tiến hành nghiên cứu trong hơn 10 năm qua. Các kết quả nghiên cứu thu
được khá đầy đủ, phong phú và có hệ thống. Hầu hết các xeton,-không no
đều có hoạt tính kháng khuẩn và chống nấm. Một số trong đó có khả năng
kháng các chủng loại khuẩn gây mủ xanh nên có hoạt tính chống viêm nhiễm.
Đặc biệt hợp chất xeton,-không no đi từ 3-axetyl-4-hiđroxi-N-phenyl
quinolin-2-on với p-nitrobenzanđehit có khả năng chống ung thư gan và phổi
cả in vitro và in vivo với khả năng kìm hãm khối u lên tới 69%.
Trong các nghiên cứu gần đây [6],[7],[8],[9],[10],[15],[16],[17],[18],[20],
ngoài việc tổng hợp và nghiên cứu các xeton,-không no, nhóm các nhà khoa
học ở Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia
Hà Nội còn chuyển hoá chúng thành các hợp chất dị vòng khác như hợp chất
chứa vòng 2-pirazolin, benzođiazepin, pyrimiđin, từ các kết quả thu được
chúng tôi thấy rằng, việc tổng hợp các chất chứa dị vòng benzothiazepin,
benzođiazepin, pyrimiđin từ xeton,-không no không quá khó khăn. Các sản
phẩm tổng hợp được có khả năng chống oxi hoá cao và đặc biệt có khả năng
phát huỳnh quang cho ánh sáng màu xanh, bên cạnh đó các hợp chất tổng hợp
được có hoạt tính sinh học đáng chú ý, nhất là hoạt tính kháng khuẩn, chống
nấm và hoạt tính độc tế bào ung thư.
Từ các phân tích trên, chúng tôi đề xuất đề tài: ‘‘Tổng hợp, cấu trúc và
hoạt tính độc tế bào của một số hợp chất benzothiazepine và 2-pyrazoline
xuất phát từ 3-acetyl-4-hydroxy-N-methyl-2(1H)-quinolone”.
Trong đề tài này chúng tôi tổng hợp một số dãy xeton,-không no đi từ
chất đầu là N-metylanilin,xuất phát từ các xeton,-không no tổng hợp được
chúng tôi tiến hành tổng hợp ra các hợp chất hữu cơ chứa các nhân dị vòng
như: pyrimiđin, benzođiazepin, pirazolin...đây là những chất theo các công
trình nghiên cứu thấy mang hoạt tính sinh học, từ đó chúng tôi hi vọng sẽ tìm ra
được những hợp chất có hoạt tính sinh học quý giá.
3

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. QUINOLIN
1.1.1. Sơ lược về Quinolin
Quinolin là một loại hợp chất dị vòng có công thức cấu tạo như sau:
5
6
7
8
4
3
N
2
1
Tính chất vật lý:
- Là chất lỏng nhớt, không màu hoặc có màu vàng nhạt, thẫm màu dần
khi tiếp xúc với không khí và ánh sáng.
- Có mùi đặc trưng, tsôi=237o
C, tan trong etanol, benzen, ete và các
dung môi hữu cơ khác.
Quinolin là hợp chất thơm điển hình có cấu tạo một mặt tương tự như
piriđin và benzen, mặt khác nó cũng có điểm tương tự như naphtalen. Tuy
nhiên do sự đúc ghép giữa 2 vòng piridin và benzen nên sự phân bố electron ở
các vị trí là không đều, mật độ electron trong quinolin chuyển dịch một phần
sang vòng benzen.
Quinolin giống naphtalen về mặt cấu tạo ở những điểm sau: 10e-π tuy là
không định chỗ nhưng các liên kết 1-2, 3-4, 5-6, và 7-8 mang tính chất liên kết
đôi nhiều hơn so với liên kết 2-3, 2-6. Chính điều này ảnh hưởng rất lớn đến
chiều hướng phản ứng trên vòng quinolin và cũng ảnh hưởng tới khả năng
phản ứng của các nhóm thế trên vòng.
Sự phân bố mật độ điện tích được thể hiện:
0,050 -0,011 +0,068
-0,003
- 0,004
0,077 +0,016
N
N -0,013 -0,784
-0,805
pyridine quinoline
-0,008
+0,104
4

Độ dài liên kết trên ion quinolin:
0,139
0,144
0,144 0,145
0,135
0,139
0,138 0,142 N 0,134
0,138
H
Ngoài ra, trên dị tố Nitơ của quinolin còn một cặp electron được phân bố
trên mặt phẳng vuông góc với đám mây e-π của phân tử và không tham gia vào
sự thơm hóa. Do có cặp electron này mà quinolin có tính bazơ, dễ dàng tạo
muối amoni bậc 4 và oxi hóa thành N-oxit tương ứng.
1.1.2. Các phương pháp tổng hợp quinolin
1.1.2.1. Tổng hợp quinolin theo phương pháp Scraup [3],[13]
Đây là phương pháp phổ biến và chung nhất để điều chế quinolin và các
dẫn xuất của nó. Bản chất của phương pháp này là dựa vào phản ứng không
bình thường khi đun nóng amin (với ít nhất 1 vị trí ortho còn tự do) với glixerol
trong sự có mặt của axit sunfuric và chất oxi hóa nhẹ nhàng. Ví dụ:
H2C CH CH2 H2SO4
+ C H NO , 1300
C
OH OH OH (85%)
6 5 2
N
NH2
Ở đây dưới tác dụng của axitsunfuric đặc khi đun nóng, glixerol bị đề
hidrat hóa thành acrolein. Sau đó là sự cộng hợp của amin thơm bậc một vào
acrolein rồi tiếp theo là sự loại nước đóng vòng nội phân tử và cuối cùng là sự
oxi hoá dẫn xuất 1,2-đihiđroquinolin trung gian thành hệ vòng thơm quinolin.
H2C CH CH2
OH
OH OH
H
O
H O C
H+
+ C
HC CH2
NH
NH2
-2H2O
H2C CH CHO
H2SO4
H OH H OH
O+C -H+
-H O
2
NH NH NH
[O]
N
5

Như vậy trong phản ứng này axit sunfuric đặc vừa là tác nhân lấy nước của
glixerin để tạo thành acrolein (hợp chất cacbonyl α,β-không no) vừa đóng vai trò
xúc tác axit trong quá trình ngưng tụ và đóng vòng loại nước nội phân tử. Vì vậy,
đôi khi có thể thay thế nó bằng axit photphoric. Tác nhân oxi hóa ở đây có thể là
oxi, thiếc tetraclorua(SnCl4), anhiđrit asenic (As2O5), nitrobenzen,...
Nhưng tốt nhất thường dùng các hợp chất nitro tương ứng với amin thơm
được sử dụng trong phản ứng. Mặt khác, phản ứng thường diễn ra rất mạnh liệt,
cho nên để kìm hãm bớt sự mãnh liệt ấy và để kiểm tra phản ứng, người ta
thường bổ sung FeSO4 hay axit boric (H3BO3) vào hỗn hợp phản ứng, đặc biệt
khi tiến hành với amin thơm có chứa các nhóm thế nhạy cảm với axit. Tuy
nhiên cơ chế tác dụng của hai tác nhân này cho đến nay vẫn chưa được làm
sáng rõ.
Tóm lại, tổng hợp quinolin theo Scraup về hình thức phải trải qua 4 giai
đoạn kế tiếp nhau:
- Đề hiđrat hóa glixerin thành acrolein (không sử dụng trực tiếp acolein
sẵn để tránh sự polime hóa chính bản thân acrolein).
- Cộng hợp theo loại phản ứng Michael của amin thơm bậc một vào hợp
phần cacbonyl α,β-không no.
- Sự thế electrophin nội phân tử với sự loại nước đóng vòng.
- Sự đề hiđro hóa (hay oxi hóa) dẫn xuất 1,2-đihiđro trung gian thành
quinolin dưới tác dụng của các tác nhân oxi hóa.
Cần chú ý rằng giai đoạn ngưng tụ loại nước đóng vòng mang bản chất
phản ứng thế electrophin nội phân tử, do đó phụ thuộc vào bản chất và vị trí của
các nhóm thế ở vị trí meta (đối với nhóm –NH2) thì phản ứng thường cho hỗn hợp
đồng phân quinolin với nhóm thế ở vị trí 5 và 7. Điều kiện và xúc tác có thể
gây ra ảnh hưởng quyết định đến tỉ lệ các sản phẩm. Thông thường trong đa số các
trường R) và sự tạo thành chủ yếu đồng phân với nhóm thế ở vị trí 7. Ngược lại
nhóm thế hút electron chủ yếu hướng tới sự tạo thành đồng phân quinolin
6

chứa nhóm thế ở vị trí 5. Nhóm halogen gây ra ảnh hưởng không rõ rệt và kết
quả thường tạo ra hỗn hợp hai đồng phân với lượng tương đương nhau:
R
OHC
NH
-H2O
H2SO4
R
+
NH R NH
Cũng tồn tại một vài dạng cải tiến của tổng hợp Scraup, nhưng quan
trọng nhất là tổng hợp vòng quinolin theo Dobner-Miller. Bản chất phản ứng
này là sự đun nóng amin thơm bậc một với anđehit trong sự có mặt của axit
clohiđric hay axit sunfuric đặc, và kết quả dẫn tới sự tạo thành vòng quinolin
chứa nhóm thế ở vị trí 2.
Ví dụ:
H+
+ 2CH3CHO
NH2 N
CH
3
Trong phản ứng mặc dù có thể dùng ngay oxi không khí làm tác nhân oxi
hóa, nhưng tốt hơn cả thường sử dụng axit m-nitrobenzen sunfonic. Trước đây
người ta cho rằng cơ chế của phản ứng này ở giai đoạn đầu là sự ngưng tụ của
hai phân tử anđehit để tạo ra hợp chất cacbonyl α,β-không no, rối sau đó là sự
cộng hợp của amin thơm bậc một vào hợp chất cacbonyl α,β-không no như sơ
đồ phản ứng với acrolein ở trên:
CH3CHO
H+
H3C CH CH CHO
-H2O
+ H3C CH CH CHO
H+
-H2O
NH2 NCH3
Nhưng khi nghiên cứu kĩ phản ứng này, đặc biệt khi đơteri hóa anđehit
rồi mà vẫn không tìm thấy D ở vị trí 3 của vòng quinolin sản phẩm. Do đó cơ
chế phản ứng Dobner-Miller có lẽ không xảy ra theo kiểu phản ứng Scraup, mà
có thể như sau:
7

+ H3C CHO H+
NH2
+ H3C CHO H+
NH2
CH3
N CH
NH CH CH2
1.1.2.2 . Tổng hợp quinolin theo Fridlender và Pfitzinger [3],[13]
Tổng hợp Fridlender dựa trên sự ngưng tụ của các o-axylanilin với hợp
chất cacbonyl có chứa nhóm metylen α trong sự có mặt của xúc tác axit hay
kiềm. Ví dụ:
CHO
+
CH
3 -H
2
O
NH2 CHO NaOH
CHO
-H O
CH3 2
C6H5
CH3
N
C6H5 CH3
C O H2C
+
NH H C
C
CH
2 2 3
0
COOH,t
CH3 SO 4d
2
H
KOH
67%
EtOH,0o
C
(88%)
N CH3
H5C6
OH
NH
2 O C2H5
C
6
H
5
(71%)
N
CH2CH3
Từ ví dụ trên rõ ràng sự định hướng ngưng tụ, và do đó, cả sự đóng vòng phụ
thuộc vào điều kiện phản ứng. Trong sự có mặt của axit, hợp chất cacbonyl phản ứng
ở dạng C3-enol trung tính (CH3-C(OH)=CH-CH3). Trong khi đó, nếu dùng xúc tác
kiềm thì anion C1-enolat (CH3CH2COCH2
(*)
) tham gia vào phản ứng.
Như vậy, trong trường hợp của xeton không đối xứng với hai nhóm
metylen α khác nhau thì tùy thuộc vào đặc tính của xúc tác mà sự ngưng tụ có
thể xảy ra ở nguyên tử Cα này hay khác.
Tổng hợp Fridlender gặp một khó khăn lớn là phải đi từ các nguyên liệu
đầu (các o-axylanilin) khó kiếm và tương đối kém bền vững, đặc biệt trong
trường hợp muốn điều chế các quinolin có chứa nhóm thế bên vòng benzen.
8

Khó khăn của phương pháp Fridlender được khắc phục bằng cách sử
dụng các dẫn xuất của isatin làm nguyên liệu đầu theo phương pháp tổng hợp
vòng quinolin của Pfitzinger. Như đã biết các dẫn xuất của isatin rất dễ đạt
được và bởi metylen α) có thể dùng làm phương pháp chung để tổng hợp vòng
quinolin:
H3C
O
KOH 33%
N O
H
2
O
H
H3C
O H3C
+
N O
H
H3C COOK
COOH
H3C OC6H5
C O CH3COCH2OC6H5
1. Ðun sôi 6h
CH
2. H+
NH2
3
(73%)
COOH
CO(CH 2)nCOOH (CH 2)n -1COOH
KOH 33%
R
2 1.Ðun sôi 50h
N
N 2.H+
R
1
R2
N
R1
Ở đây : n=2,3,4 ; R1
=H, CH3, C6H5CH2 ; R2
=H, CH3, C6H5.
Dựa theo phương pháp này nhiều dẫn xuất của axit quinolin-4-
cacboxylic đã được tổng hợp với mục đích chuyển hóa tiếp theo thành các hợp
chất giống với kinin về mặt cấu tạo và với mục đích nghiên cứu dược học và
hóa dược.
Các axit này cũng có thể được đecacboxyl hóa khi đun nóng với oxit
canxi ở 250-300o
C để thành quinolin tương ứng.
1.1.2.3. Tổng hợp quinolin theo Combes [3],[13]
Bản chất của phương pháp này là sự ngưng tụ các hợp chất 1,3-
đicacbonyl với các amin thơm bậc một để tạo ra bước đầu các β-aminoenon, và
tiếp theo, dưới tác dụng của axit sunfuric đặc, phản ứng đóng vòng đehidrat hóa
xảy ra, dẫn tới sự tạo thành vòng thơm quinolin.
H3C H3C
CH3COCH2COCH3
Ðun sôi 1h
NH2
O CH3 CH3
C H2SO4
H3C
100 o
C, 30 ph'
N
CH
3
N CH3
H
9

1.1.2.4. Tổng hợp quinolin theo Conrad-Limpach và Knorr[3],[13]
Tổng hợp Knorr dựa trên sự ngưng tụ của amin thơm bậc một với β-
xetoeste (như etyl axetoaxetat chẳng hạn) trong môi trường axit (như H2SO4
đặc) ở 80-100o
C và dẫn tới sự tạo thành quinolon-2.
COCH 3
+ CH2
-EtOH
NH2 COOEt
CH3
COCH 3
CH2
-H
2
O
N CO N O
H H
Phản ứng này được thực hiện do kết quả tấn công nucleophin vào nhóm
este của etyl axetoaxetat.
Nhưng trong phân tử xetoeste có hai loại nhóm cacbonyl. Nếu sự tấn
công nucleophinvào nhóm xeton hoạt động hơn thì lúc đó dẫn xuất quinolin-4
được tạo thành qua enamin trung gian.
Trường hợp này phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn (240-
2500
C) và mang tên tổng hợp Conrad-Limpach.
COOCH 3
+ -H2O
CH2
NH2 COOEt
O
HC COOEt -EtOH
N C N CH3
H CH3 H
1.2. SƠ LƯỢC VỀ XETON α,β-KHÔNG NO
1.2.1. Cấu tạo của xeton α,β-không no [4],[13]
Xeton α,β-không no có công thức tổng quát:
R1 C C C O
R2
R
3
Với hệ liên hợp C=C và C=O làm cho các xeton α,β-không no bền vững
hơn các xeton không no không liên hợp. Nguyên nhân chính là do ở điều kiện
thường chúng tồn tại ở 3 dạng cộng hưởng sau:
10

C=C-C=O C+
-C-
-C=O C+
-C=C-O-
Mặc dù sự đóng góp các dạng cộng hưởng ở trạng thái cơ bản có vai trò
nhỏ nhưng cũng góp phần giải thích các tính chất hóa học cũng như momen
lưỡng cực… của các xeton α,β-không no. mặt khác, sự liên hợp và đặc biệt là
sự đóng góp của các dạng cộng hưởng làm ảnh hưởng đến tần số dao động của
nhóm cacbonyl trong phổ IR và NMR
1.2.2. Một số phản ứng chuyển hóa xeton α,β-không no [13]
1.2.2.1. Phản ứng với hợp chất chứa nitơ tạo thành hợp chất dị vòng
Nhiều xeton α,β-không no tác dụng với hiđrazin và hiđroxylamin qua
nhiều giai đoạn cộng 1,2 và 1,4 tạo thành những hợp chất dị vòng là pirazolin
và isoxazolin:
CH3
CH 3 HN NH2
+
HO
O O
COCH=CHAr
HO O O
N
Ar
N
pirazolin
H2C
CH3
H2C
CH3
+ HO NH2 CH3 N
OH N O
O isoxazolin
1.2.2.2. Đóng vòng nội phân tử thành các hợp chất kiểu flavon
Một số xeton α,β-không no có nhóm -CO-CH=CH- cạnh nhau thì chúng
có thể tham gia phản ứng đóng vòng nội phân tử:
11

COCH=CHAr O Ar
OH O
S/Xilen
1.2.2.3. Phản ứng với guaniđin clohiđrat thành vòng pyrimiđin
Các xeton α,β-không no thơm gần đây được chuyển hóa thành vòng
pyrimiđin có tính ứng dụng cao bằng phản ứng với guaniđin trong lò vi sóng
hoặc đun hồi lưu hỗn hợp đồng mol các chất phản ứng trong dung môi etanol:
Ar
Ar-CO-CH=C-Ar'+
NH
C2H5OH
N
NH2 NH2
N
Ar' NH2
1.2.2.4. Phản ứng Michael
Phản ứng được tiến hành trong môi trường bazơ để tổng hợp các xeton
vòng hóa:
O
O COOEt
O
+ COOEt EtO-
1.2.3. Tổng hợp xeton α,β-không no theo Claisen-Schmidt [1], [13]
Đây là phản ứng tổng hợp thông dụng nhất và thu được kết quả tốt nhất
đối với sự tổng hợp các xeton α,β-không no. Bản chất là phản ứng ngưng tụ
croton giữa một anđêhit và một metylxeton, xúc tác có thể là một axit hay bazơ,
sau khi loại một phân tử nước đi sẽ cho xeton α,β-không no:
CHO
+
COCH 3
xt, to
CH=CH-C
O + H2O
Cơ chế đáng tin tưởng theo chúng tôi như sau:

Với xúc tác axit:

12

Giai đoạn anđol hóa: axit có vai trò enol hóa hợp phần metylen và
cacbonyl.
R-C-H
=
O
H3C-C-Ar H+
=
O
H+ R-C-H
O+
R-C-H
=
OH
OH
O+
-H+
H-H2C-C
-Ar
H2C=C -Ar
OH OH
R-C-H + H2C=C -Ar R-CH-CH2-C -Ar -H+
R- CH-CH2-C -Ar
OH OH OH OH OH O
Giai đoạn đề hiđrat hóa anđol: phản ứng có thể tạo thành enol hay cơ chế
tạo thành cacbonyl tùy theo bản chất nhóm thế trong anđol.
 Nếu ở nhóm OH là nhóm thế hút e thì proton sẽ ưu tiên tấn công vào
C=O ở xa để tạo ra enol rồi chuyển hóa thành xeton α,β-không no.

 Nếu ở gần nhóm OH là nhóm đẩy e thì proton sẽ ưu tiên tấn công vào
nhóm OH và tách loại H3O+.


Với xúc tác bazơ:

Giai đoạn anđol hóa: bazơ có vai trò hoạt hóa hợp phần metylen bằng
cách chuyển thành cacbocation liên hợp, cacbocation này sẽ cộng hợp vào
nguyên tử cacbon-cacbonyl của phân tử anđehit để tạo ra anion anđolat sau đó
mới proton hóa thành anđol.
Phản ứng anđol hóa axetanđêhit trong môi trường bazơ thì tốc độ của
giai đoạn thuận (2) lớn hơn tốc độ của giai đoạn nghịch (1), điều đó được
chứng minh khi tiến hành trong môi trường D2O thì không thấy đơtơri đi vào
nhóm metyl. Trong khi đó phản ứng anđol hóa axeton trong D2O thì lại thấy
đơtơri đi vào nhóm metyl. Nguyên nhân là do hiệu ứng điện từ và hiệu ứng
không gian gây ra bởi nhóm metyl làm cho cacbanion khó tương tác với
nguyên tử cacbon-cacbonyl.
13

Giai đoạn đề hiđrat hóa anđol: giai đoạn này xảy ra ngay tiếp theo giai
đoạn cộng anđol nhờ tác dụng của xúc tác hay nhiệt độ khi đun nóng. Phản ứng
xảy ra theo cơ chế E1 qua một cacbanion trung gian:
+OH
-
-
R- CH-CH2-C-Ar R-CH-CH-
-C-Ar
-OH
R-CH=CH-C-Ar
= -H2O
=
=
OH OH
O O O
Sản phẩm này thường kèm theo đồng phân cis- và trans-
Tốc độ, khả năng phản ứng phụ thuộc vào xúc tác và bản chất của nhóm
thế. Ảnh hưởng của nhóm thế diễn ra khá phức tạp vì hiệu ứng cấu trúc của hai
giai đoạn nucleophin và tách là không giống nhau. Phản ứng ngưng tụ của
anđêhit và xeton dị vòng thường diễn ra êm dịu hơn và cho hiệu suất cao hơn.
Bằng cách này người ta cũng đã tổng hợp các xeton chứa nhân thơm
khác có công thức chung như:
CO-CH=CH-Ar OH
OH CO-CH=CH-Ar
OCH 3
OCH 3
Như vậy các xeton α,β-không no chứa vòng thơm hay dị vòng được tổng
hợp khá nhiều và thuận lợi bằng phương pháp ngưng tụ giữa anđêhit và dẫn
xuất axetyl với xúc tác axit hoặc bazơ, nhưng với xúc tác bazơ thì được dùng
phổ biến hơn (thường dùng là piperiđin).
1.3. MỘT SỐ HỢP CHẤT DỊ VÒNG CHỨA NITƠ
1.3.1. Pirazolin
1.3.1.1. Tổng hợp các hợp chất 2-pirazolin sử dụng tác nhân phản ứng
điazometan
Phản ứng giữa este của axit cacboxylic,-không no với điazometan tạo
ra sản phẩm cuối cùng là các hợp chất 2-pirazolin. Phản ứng này đầu tiên tạo
sản phẩm chính là các hợp chất 1-pirazolin, sau đó chúng tự tautomer hóa tạo
sản phẩm bền hơn là 2-pirazolin theo sơ đồ: [51]
14

H COOMe MeOOC COOMe MeOOC COOMe
3
CH2N2 4
4
3
MeOOC H 5 N 2 5 N 2
N N
1
1 H
Bằng phản ứng giữa xeton α,β-không no với điazometan các tác giả [24,
56] cũng thu được sản phẩm chính ban đầu là các hợp chất 1-pirazolin, sau đó
chúng xảy ra sự đồng phân hóa dưới tác dụng của nhiệt độ để tạo thành sản
phẩm bền hơn về mặt nhiệt động là các hợp chất 2-pirazolin:
O
Ph
O
Ph Ph Ph
CH2N2
N N
N N
O H
Phản ứng của 2-aryliđen-3-phenyl-1-indanon với điazometan thực hiện
bởi Mustafa và Hilmy [47] cũng tạo sản phẩm cuối cùng là các hợp chất 2-
pirazolin:
Ph
C
CH2N2
H
O R
Ph
R
N N
O
Ph
R
N
N
O
H
1.3.1.2. Tổng hợp các hợp chất 2-pirazolin đi từ xeton,-không no và dẫn
xuất của hiđrazin
Theo tài liệu [6]:
Ar - COCH = CH -A r'
Ar'
H2N - NH -R Ar
N R
-H2O N
Phương pháp này thuận lợi để tổng hợp các dẫn chất kiểu 1,3,5-triaryl-2-
pirazolin. Phản ứng thường được thực hiện trong dung môi etanol, metanol
khan và xúc tác thường dùng là axit axetic [45, 48], hay trong axit axetic có
mặt natri axetat hoặc chiếu xạ siêu âm, hiệu suất phản ứng tăng lên rõ rệt từ
76%-96% khi tăng nồng độ CH3COONa [31, 36, 41, 42, 57].
15

Tùy thuộc vào gốc Ar, Ar’ và R tốc độ phản ứng sẽ đạt giá trị cực đại ở một
giá trị pH xác định. Nếu pH quá thấp sẽ làm giảm khả năng phản ứng của các dẫn
xuất hiđrazin do tạo muối, nếu pH quá lớn thì khả năng hoạt hóa nhóm cacbonyl
trong xeton lại giảm. Tốc độ phản ứng còn phụ thuộc vào hiệu ứng không gian và
bản chất nhóm thế liên kết với gốc R trong dẫn xuất hiđrazin [31, 42, 43].
Ngoài xúc tác thông dụng là axit hữu cơ ở trên, nhóm nghiên cứu [33]
còn sử dụng xúc tác Amberlyst-15 trong phản ứng của xeton,-không no với
dẫn xuất hiđrazin tạo 1,3,5-triarylpirazolin với hiệu suất tốt (56-65%). Phản
ứng thường được thực hiện trong dung môi toluen khan.
Cơ chế phản ứng được các tác giả đưa ra như sau:
Ar Ar' RNHNH2 Ar Ar'
H
O Ar Ar' O
+ O S polymer
+
S polymer
O N
O
N O
HN O HN H
R
R
Ar'
Ar Ar' Ar'
O
O H
polymer S O +
H N
H Ar
N H
Ar
N + O S polymer
O
N N N O
R R R
Ưu điểm của xúc tác Amberlyst-15 là có tính chọn lọc lập thể cao, rẻ tiền,
không độc hại và dễ xử lý, có thể tái sử dụng lại xúc tác này 4-5 lần sau khi rửa
với toluen.
1.3.2. Benzothiazepin
1.3.2.1. Tổng hợp benzothiazepin đi từ xeton,-không no
Bằng phản ứng của các xeton,-không no với o-aminothiophenol với
xúc tác gallium(III)triflat, tác giả [50] đã tổng hợp được các hợp chất
benzothiazepin:
O
SH
R
2
+
NH2
R1
R1
S
Ga(OTf)3
N
R2
16

Bằng phương pháp sử dụng lò vi sóng, các tác giả [28] đã tổng hợp được
các hợp chất 2-cacboxy-2,3-đihiđro-1,5-benzothiazepin theo sơ đồ:
COOH
HC
R
1
SH
CH
+ C
R2 NH2
O
R3 R4
R5
HX
COOH
R1 S
HA
Mont, KSF
HB
MW
R
2 N
R6
R3
R4
R6
R
5
Một phương pháp rất cơ bản để tổng hợp 1,5-benzothiazepin đó là đi từ
xeton,-không no cho phản ứng với o-aminothiophenol khi sử dụng xúc tác
axit [52]:
H
Ar
Ar
SH S
+ H
O
NH2 Het N
Het
1.3.2.2. Tổng hợp benzothiazepin đi từ β-đixeton
Bằng phản ứng đóng vòng của β-đixeton với o-aminothiophenol trong
dung môi DMSO, tác giả [23] đã tổng hợp được các dẫn xuất của
benzofuroannelat-2-phenyl-1,5-benzothiazepin:
OH O O
+
X
X = H, Cl, F, OCH3
SH
DMSO N S
NH2
O
X
1.3.2.3. Tổng hợp benzothiazepin đi từ β,β-đimetylacrylic axit và este tương ứng
Thực hiện phản ứng của β,β-đimetylacrylic axit và este tương ứng với o-
aminothiophenol các tác giả [26] đã tổng hợp được các dẫn xuất của 1,5-
benzothiazepin theo sơ đồ:
R2 H SH
+
R
1 COOR3 NH2
R
2 R1
S
H
H
+
N
H O
R2
H
S
H
R
1
N O
H
17

1.4. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT DỊ VÒNG
1.4.1. Hoạt tính sinh học của 2-pirazolin
Hoạt tính sinh học đáng chú ý của pirazolin: Ức chế sự phát triển của
khối u [58], thuốc làm giảm hoạt động hệ miễn dịch của cơ thể [37], kháng
nhiều loại vi khuẩn, nấm [11], chống co giật [49], chống viêm [19], chống ung
thư [2, 27, 32, 44], chống đái tháo đường, chống trầm cảm [40], hạ huyết áp
[59], chất chống oxi hóa [24], hoạt động ức chế cholesterol [35]...
1.4.2. Hoạt tính sinh học của dẫn xuất benzothiazepin
Benzothiazepin và dẫn xuất của nó tạo thành một lớp quan trọng của các
hợp chất dị vòng bởi nó có một loạt các tính chất trị liệu và dược lý [53]. Các dẫn
xuất của benzothiazepin được sử dụng rộng rãi như thuốc giãn mạch [39], thuốc
an thần [38], thuốc chống trầm cảm [30], hạ huyết áp [34], chống ung thư [55].
18

Chương 2
THỰC NGHIỆM
2.1. SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG
Các hợp chất được tổng hợp thông qua sơ đồ dưới đây:
O
HN
CH3
COOEt O OH O
COOEt OH 1/ NaOH CH3
diphenylete NO
2/ HCl
N O
(2)
(1) CH3 CH3
NO (3) ArCHO, piperidine
2
OH O
p-NO 2C6H4NHNH 2 Ar
N
N
OH Etanol
Reflux N O
Ar
CH3COOH CH3
(4)
(5) SH
N O
Etanol
CH3 Reflux
NH2
CH3COOH
Ar
OH
S
N
N O
CH3
Sơ đồ 1: Sơ đồ tổng hợp các hợp chất xuất phát từ N-metylanilin
2.2. TỔNG HỢP 4-HIĐROXI-6-METYLPIRANOQUINOLIN-2,5-ĐION
(giai đoạn 1)
O
O
+ 2CH2(COOC2H5)2
to
-C2H5OH
NH CH3
OH
N O
CH 3
19

Dụng cụ: Bình cầu đáy tròn 250 ml, cột vigrơ, sinh hàn thẳng, bếp điện,
phễu lọc chân không.
Hóa chất: N-metylanilin, đietylmalonat, điphenylete, đioxan.
Cách tiến hành: Cho vào bình cầu đáy tròn cỡ 250 ml: 10,7 ml N-
metylanilin, 32 ml đietylmalonat và 50 ml điphenylete. Lắp cột Vigrơ 20 cm
và sinh hàn thẳng đun sôi hỗn hợp phản ứng khoảng 5h, đồng thời cất loại
etanol ra khỏi hỗn hợp phản ứng cho tới khi không còn etanol sinh ra nữa. Để
nguội hỗn hợp phản ứng đến khi có kết tủa tạo thành, rồi thêm vào hỗn hợp 50
ml đioxan và ete để loại hết điphenylete. Sản phẩm thu được là tinh thể hình
kim, màu vàng và có to
nc= 2200
C. Theo tài liệu [10], hợp chất này có nhiệt độ
nóng chảy 220 - 2210
C.
2.3. TỔNG HỢP 3-ACETYL-4-HYDROXY-N-METHYL-2(1H)
QUINOLON (giai đoạn 2)
O
O OH
H2C OH COCH 3
OH
NaOH
+HC OH
NO
H2C OH
NO
CH3 CH3
Dụng cụ: Bình cầu đáy tròn, sinh hàn hồi lưu, bếp điện, phễu lọc chân không.
Hóa chất: piranoquinolin, glixerol, NaOH, HClđặc, etanol.
Cách tiến hành: Cho vào bình cầu huyền phù của 25g piranoquinolin
tổng hợp được ở trên (0,103 mol) trong 321 ml grixerol và 32,1 ml dung dịch
NaOH 40% (0,515 mol). Đun sôi hỗn hợp phản ứng trong vòng 1h. Để nguội
rồi rót vào 642 ml nước lạnh. Trung hòa dung dịch bằng 51 ml HCl đặc cho
đến khi kết tủa tách ra hoàn toàn (đến môi trường axit). Lọc hút và rửa sạch kết
tủa bằng nước. Làm khô ở nhiệt độ 80o
C và sau đó kết tinh lại bằng dung môi
etanol.
20

2.4. TỔNG HỢP CÁC XETON α,β-KHÔNG NO (giai đoạn 3)
Dụng cụ: Bình cầu đáy tròn, sinh hàn hồi lưu, bếp điện, phễu lọc chân
không,sắc kí bản mỏng.
Hóa chất: 3-axetyl-4-hiđroxi-N-metylquinolin-2-on, piperiđin, etanol,
anđehit thơm, N,N-đimetylfomamit (DMF).
OH
COCH 3
+ Ar-CHO Piperidin
N O
CH3
OH
COCH=CH-Ar
+ H2O
N O
CH3
Cách tiến hành: Đun sôi hồi lưu suốt 40-60 giờ (tùy thuộc vào bản chất
của anđêhit) hỗn hợp của 3-axetyl-4-hiđroxi-N-metylquinolin-2-on với anđehit
thơm theo tỉ lệ mol 1:1 trong dung môi etanol và 4 giọt piperiđin làm xúc tác.
Lúc đầu khi đun phản ứng tan hết, sau đó sản phẩm phản ứng được tạo thành và
tách ra ở dạng kết tủa khi đang nóng. Lọc hút ngay khi còn nóng, kết tủa tách ra
có thể kết tinh lại từ hỗn hợp dung môi N,N-đimetylfomamit:etanol (1:1) đến
khi trên sắc kí bản mỏng silicagel cho một vết tròn gọn.
2.4.1. Tổng hợp 3-(4’’-hiđroxi-3’’-metoxyphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-
2(1H)-quinolon-3’-yl)prop-2-enon
Từ 3-axetyl-4-hiđroxi-N-metylquinolin-2-on (1,6275g; 7,5.10-3
mol), 4-
hydroxy-3-metoxybenzaldehyde (1,14 ml; 7,5.10-3
mol). Sản phẩm thu được là
tinh thể màu vàng với hiệu suất (52%), điểm nóng chảy 171-172o
C.
Xeton α,β-không no thu được:
OH
COCH=CH OH
N O OCH 3
CH3
21

2.4.2. Tổng hợp 3-(4’’-hiđroxiphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-2(1H)-
quinolon-3’-yl)prop-2-enon
mol), m-
hiđroxibenzađehit (0,915g; 7,5.10-3
mol). Sản phẩm thu được là tinh thể màu
vàng với hiệu suất 57% , điểm nóng chảy 164-165O
C.
OH
COCH=CH OH
N
O
CH3
2.4.3. Tổng hợp 3-(4’’-metoxiphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-2(1H)-
mol), p-
metoxi benzanđehit (1,020g; 7,5.10-3
vàng với hiệu suất (70%).
OH
COCH=CH OCH3
N O
CH3
2.4.4. Tổng hợp 3-(4’’-bromphenyl)-1-(4’-hidroxy-N-methyl-2(1H)-
mol), p-
brombenzađehit (1,3875g; 7,5.10-3
vàng với hiệu suất 55% , điểm nóng chảy 165-166O
C.
22

OH
COCH=CH Br
N O
CH3
2.5. CHUYỂN HÓA XETON α,β-KHÔNG NO ĐƯỢC TỔNG HỢP TỪ 3-
ACETYL-4-HYDROXY-N-METHYL-2(1H)-QUINOLON THÀNH CÁC
DẪN XUẤT BENZOTHIAZEPIN, 2-PYRAZOLIN
2.5.1. Chuyển hóa xeton α,β-không no tổng hợp từ 3-acetyl-4-hydroxy-N-
methyl-2(1H)-quinolon thành một số dị vòng benzothiazepin
OH
COCH=CH-Ar
N O
+ CH
3
Ar
S
OH
NH2
CH3COOH
N
SH N O
CH3 (B1-B3)
Dụng cụ: bình cầu đáy tròn, sinh hàn hồi lưu, bếp điện, phễu lọc chân không.
Hóa chất: xeton α,β- không no, C2H5OH, CH3COOH,o-phenylenđiamin.
Cách tiến hành: Đun hồi lưu 30-40 giờ hỗn hợp gồm 10-3
mol xeton,-
không no với 10-3
mol o-aminothiophenol trong dung môi etanol tuyệt đối và
xúc tác là 5 - 7 giọt axit axetic băng. Sản phẩm tách ra được lọc hút và kết tinh
lại trong dung môi thích hợp đến khi trên bản mỏng silicagel chỉ cho một vết
gọn và tròn.
2.5.1.1. Tổng hợp 2-(4’’-bromphenyl)-4-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-
quinolon-3’-yl)-1,5-benzothiazepin (B1)
Từ 3-(4’’-bromphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-3’-yl)
prop-2-enon (0,384g; 0,001 mol), o-aminothiophenol (0,125g; 0,001mol), 30
ml rượu etylic, 5 giọt axit axetic, sản phẩm thu được là tinh thể màu trắng,
hiệu suất (65%).
23

Benzothiazepin thu được:
Br
S
OH
N
N O
CH3
2.5.1.2. Tổng hợp 2-(4’’-metoxiphenyl)-4-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-
quinolon-3’-yl)-1,5-benzothiazepin (B2)
Từ 3-(4’’-metoxiphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-3’-
yl) prop-2-enon (0,319g; 0,001 mol), o-aminothiophenol (0,125g; 0,001mol),
30 ml rượu etylic, 5 giọt axit axetic, sản phẩm thu được là tinh thể màu trắng,
hiệu suất (62%).
OCH 3
S
OH
N
N O
CH3
2.5.1.3. Tổng hợp 2-(4’’-hydroxy-3’’-metoxiphenyl)-4-(4’-hydroxy-N-methyl-
2’(1H)-quinolon-3’-yl)-1,5-benzothiazepin (B3)
Từ 3-(4’’-hydroxy-3’’-metoxiphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-
quinolon-3’-yl) prop-2-enon (0,335g; 0,001 mol), o-aminothiophenol (0,125g;
0,001mol), 30 ml rượu etylic, 5 giọt axit axetic, sản phẩm thu được là tinh thể
màu trắng, hiệu suất (62%).
24

HO
H3CO
OH
S
N
N O
CH3
2.5.2. Chuyển hóa xeton α,β-không no được tổng hợp từ 3-acetyl-4-
hydroxy-N-methyl-2(1H)-quinolon thành dị vòng 2-pyrazolin
NO2
OH O
Ar
p-NO2C6H4NHNH2
N N
N O
OH
CH3COOH Ar
CH3 Etanol
Reflux
NO
CH3
Dụng cụ: bình cầu đáy tròn, sinh hàn hồi lưu, bếp điện, phễu lọc chân
không, sắc kí bản mỏng.
Hóa chất: xeton α,β-không no, p-nitrophenylhidrazin, etanol,axit axetic.
Cách tiến hành: Đun sôi hồi lưu hỗn hợp của 0,0005 mol xeton α,β-không
no tương ứng với 0,0005 mol p-nitrophenylhidrazin trong 50ml etanol và có vài
giọt axit axetic trong suốt 20 - 30 giờ. Sản phẩm tách ra ở dạng kết tủa ngay khi
đun sôi hỗn hợp phản ứng. Lọc hút kết tủa và rửa bằng etanol lạnh.
2.5.2.1. Tổng hợp 5-(4’’-hydroxy-3’’-metoxiphenyl)-3-(4’-hydroxy-N-methyl-
2’(1H)-quinolon-3’-yl)-1-(4’-nitrophenyl)-2-pyrazolin (P1).
Từ 3-(4’’-hydroxy-3’’-metoxiphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-
quinolon-3’-yl) prop-2-enon (0,335g; 0,001 mol), p-nitrophenylhidrazin
(0,0765gam; 5.10-4
mol). Sản phẩm thu được là tinh thể màu nâu nhạt, hiệu
suất 45%.
25

2-Pyrazolin thu được:
NO 2
OH N
N
OH
N O
OCH
3
CH3
2.5.2.2. Tổng hợp 5-(4’’-hydroxyphenyl)-3-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-
quinolon-3’-yl)-1-(4’-nitrophenyl)-2-pyrazolin (P2).
Từ 3-(4’’-hydroxyphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-3’-
yl) prop-2-enon (0,305g; 0,001 mol), p-nitrophenylhidrazin (0,0765gam; 5.10-4
mol). Sản phẩm thu được là tinh thể màu nâu nhạt, hiệu suất 42%.
2-Pyrazolin thu được:
NO 2
OH N
N
OH
N O
CH3
2.6. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HỢP CHẤT TỔNG
HỢP ĐƯỢC
2.6.1. Sắc kí bản mỏng
Sắc ký bản mỏng được thực hiện với các bản mỏng làm từ silicagel 60
F254 tráng trên lá nhôm của hãng Merck (Đức).
2.6.2. Nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy của các chất được đo theo phương pháp mao quản với
máy xác định nhiệt độ nóng chảy STUART SMP3.
26

2.6.3. Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ hồng ngoại của các chất đo ở dạng ép viên với KBr trên máy Impact
410-Nicolet – Mỹ, hoặc được đo trên máy GX-Perkin Elmer-Mỹ tại các đơn vị:
Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Quốc gia Việt Nam.
2.6.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1
H NMR, 13
C NMR, HSQC, HMBC) được
đo trên máy Bruker Avance – Đức 500 MHz tại Viện Hóa học - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Quốc gia Việt Nam trong dung môi DMSO-d6, chất
chuẩn nội là TMS.
2.6.5. Phổ khối lượng (MS)
Phổ MS của các hợp chất được đo trên máy phân giải cao AutoSpec
Premier Instrument (WATERS, Mỹ) và máy sắc kí lỏng khối phổ (LC-MS)
1100 LC-MSD Trap – SL (Agilent Technologies, Mỹ) trong dung môi metanol
tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà
Nội, máy Agilent 6310 ion trap tại Viện hóa học hợp chất thiên nhiên – Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Quốc Gia Việt Nam.
2.7. THĂM DÒ HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO [29, 54]
Phương pháp thử độ độc tế bào in vitro được Viện Ung thư Quốc gia
Hoa Kỳ (NCI) xác nhận là phép thử độ độc tế bào chuẩn nhằm sàng lọc, phát
hiện các chất có khả năng kìm hãm sự phát triển hoặc diệt tế bào ung thư ở điều
kiện in vitro.
Các dòng tế bào ung thư nghiên cứu được nuôi cấy trong các môi trường
nuôi cấy phù hợp có bổ sung thêm 10% huyết thanh phôi bò (FBS) và các
thành phần cần thiết khác ở điều kiện tiêu chuẩn (5% CO2; 370
C; độ ẩm 98%;
vô trùng tuyệt đối). Tùy thuộc vào đặc tính của từng dòng tế bào khác nhau,
thời gian cấy chuyển cũng khác nhau. Tế bào phát triển ở pha lỏng sẽ được sử
dụng để thử độc tính.
27

Thử độc tế bào: 200 µl dung dịch tế bào ở pha log nồng độ 3.104
tế
bào/ml vào mỗi giếng (đĩa 96 giếng) trong môi trường RPMI cho các dòng tế
bào HepG2, KB. Mẫu thử được xử lý với tế bào ở các nồng độ pha loãng khác
nhau sao cho đạt đến nồng độ cuối cùng là 128 µg/ml; 32 µg/ml; 8 µg/ml; 2
µg/ml; 0,5 µg/ml. Ủ 370
C, 5% CO2 trong thời gian 3 ngày.
Giếng điều khiển gồm 200 µl dung dịch tế bào nồng độ 3.104
tế bào/ml,
ủ tại 370
C, 5% CO2 trong thời gian 3 ngày; thêm 50 µl MTT (1 mg/ml pha
trong môi trường nuôi cấy không huyết thanh) và ủ tiếp 370
C/4 giờ; loại bỏ môi
trường, thêm 100 µl DMSO lắc đều, đọc kết quả ở bước sóng 540 nm trên máy
Spectrophotomettet Genios TECAN.
Phần trăm kìm hãm sự phát triển của tế bào (Growth inhibition) được
tính toán dựa trên số liệu đo mật độ quang học OD trên máy quang phổ
TECAN theo công thức sau:
% Ức chế = 100% − OD control (+) − OD control (−) .100
Giá trị IC50 được tính dựa trên kết quả số liệu phần trăm kìm hãm sự
phát triển của tế bào bằng phần mềm máy tính table curve.
28
OD mẫu thử − OD control (−)

Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. TỔNG HỢP CÁC CHẤT ĐẦU 3-ACETYL-4-HYDROXY-N-
METHYL-2(1H)-QUINOLON
Các hợp chất trung gian (I) và (II) đều là các chất rắn kết tinh, có nhiệt
độ nóng chảy phù hợp với tài liệu tham khảo [46].
Các chất này thu được qua sơ đồ phản ứng:
HN
CH3
COOEt
COOEt
diphenylete
O
O
OH 1/ NaOH
NO
2/ HCl
(I) CH3
OH O
CH3
N O
(II) CH3
3.2. TỔNG HỢP CÁC XETON α,β-KHÔNG NO TỪ 3-ACETYL-4-
HYDROXY-N-METHYL-2(1H)-QUINOLON
Từ hợp chất 3-axetyl-4-hiđroxi-N-metylquinolin-2-on (II) cho ngưng tụ
với các anđehit thơm trong điều kiện của phản ứng Claisen-Schmidt (trong môi
trường kiềm yếu) đã tổng hợp được một số xeton α,β-không no:
OH
COCH3
+ Ar-CHO Piperidin
N O
CH3
OH
COCH=CH-Ar
+ H2O
N
O
CH3
Với Ar: p-OHC6H4, p-CH3OC6H4, p-BrC6H4, 4-OH-3-CH3OC6H4.
Phản ứng được thực hiện trong dung môi etanol và xúc tác là piperiđin.
Vai trò của piperiđin là làm xúc tác cho phản ứng ngưng tụ mà thực chất là để
kéo proton tách khỏi nhóm –COCH3 và chuyển nó thành cacbanion, từ đó tạo
liên kết với C-electrophin của nhóm cacbonyl anđehit.
Về cơ chế, phản ứng có bản chất là sự ngưng tụ andol-croton giữa một
anđehit và một metyl xeton, xúc tác có thể là axit hoặc bazơ, sau khi loại một
phân tử nước nhận được xeton,-không no.
29

Phản ứng giữa dẫn xuất chứa nhóm metyl xeton và anđehit được biểu
diễn theo sơ đồ:
RCOCH2
H
R'
RCOCH3+ R'CHO C RCOCH = CHR' + H2O
OH
Xúc tác cho phản ứng là axit hoặc bazơ (cho cả hai giai đoạn tấn công
nucleophin và tách nước tạo xeton,-không no), nhưng nhìn chung xúc tác
bazơ thông dụng hơn cả vì điều kiện phản ứng đơn giản và phù hợp với nhiều
phản ứng kể cả với metyl xeton chưa no, thơm hay dị vòng. Tốc độ phản ứng
phụ thuộc vào bản chất nhóm thế và hiệu ứng không gian.
Khi dùng xúc tác axit, cơ chế phản ứng diễn ra như sau:
R'CHO
H
R'CH = OH R'CH - OH
R C CH3
O
H R C CH3
-H
R
C CH2
OH OH
R'CH = OH R C CH2
OH
R' C CH2-CH-R RCOCH = CHR'
O
-H2O, -H
OH2
Khi dùng xúc tác bazơ, cơ chế phản ứng diễn ra như sau:
RCOCH2
HO
RCOCH3 RCOCH2
-H2O
RCOCH2
H
R'
H2O
O CH R' C
-HO
O
RCOCH2
H
R' RCOCH C R'
C
-H2O
H
OH
Tỷ lệ mol các hợp chất metyl xeton và anđehit được sử dụng là 1:1. Thời
gian phản ứng tùy thuộc vào cấu tạo các metyl xeton và anđehit, có thể từ 30-40
giờ đến 80-100 giờ. Lúc đầu khi đun hồi lưu, hỗn hợp phản ứng tan hết nhưng
sau đó sản phẩm được tạo thành thường tách ra ở dạng kết tủa ngay khi đang
sôi. Ở đề tài này chúng tôi dùng xúc tác bazơ yếu là piperiđin, đã thu được 4
xeton α,β-không no lần lượt là:

30

1/ 3-(4’’-hydroxyphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-3’-
yl) prop-2-enon
OH
COCH=CH OH
N
O
CH3
2/ 3-(4’’-metoxiphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-3’-
yl)prop-2-enon
OH
COCH=CH OCH3
N O
CH3
3/ 3-(4’’-bromphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-quinolon-3’-
yl)prop-2-enon
OH
COCH=CH Br
N
O
CH3
4/ 3-(4’’-hydroxy-3’’-metoxyphenyl)-1-(4’-hydroxy-N-methyl-2’(1H)-
OH
COCH=CH OH
N O OCH 3
CH3
Các dữ kiện vật lý của các xeton α,β-không no tổng hợp được từ 3-
axetyl-4-hiđroxi-N-metylquinolin-2-on được thể hiện ở Bảng 3.1.
31

Bảng 3.1: Dữ kiện vật lý của các xeton α,β-không no tổng hợp
được từ 3-acetyl-4-hydroxy-N-methyl-2(1H)-quinolon
Hợp chất to
nc (o
C) Rf* H%
OH
COCH=CH OH
164-165 0,6 57
N O
CH3
OH
COCH=CH OCH3
167-168 0,7 70
N O
CH3
OH
COCH=CH Br
165-166 0,64 55
N O
CH3
OH
COCH=CH OH
175-176 0,72 63
N O OCH 3
CH3
3.3. CHUYỂN HÓA XETON α,β-KHÔNG NO THÀNH CÁC DẪN XUẤT
DỊ VÒNG CHỨA NITƠ

Cấu trúc và hoạt tính độc tế bào của một số hợp chất benzothiazepine và 2-pyrazoline xuất phát từ 3-acetyl-4-hydroxy-n-methyl-2(1h)-quinolone.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Cấu trúc và hoạt tính độc tế bào của một số hợp chất benzothiazepine và 2-pyrazoline xuất phát từ 3-acetyl-4-hydroxy-n-methyl-2(1h)-quinolone.doc

Similar to Cấu trúc và hoạt tính độc tế bào của một số hợp chất benzothiazepine và 2-pyrazoline xuất phát từ 3-acetyl-4-hydroxy-n-methyl-2(1h)-quinolone.doc (20)

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói ☎☎☎ Liên hệ ZALO/TELE: 0973.287.149 👍👍

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói ☎☎☎ Liên hệ ZALO/TELE: 0973.287.149 👍👍 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Cấu trúc và hoạt tính độc tế bào của một số hợp chất benzothiazepine và 2-pyrazoline xuất phát từ 3-acetyl-4-hydroxy-n-methyl-2(1h)-quinolone.doc