›

Khóa luận Điều chế một số dẫn xuất benzylidene của acid usnic và các aldehyde thơm

pdf 45 trang thiennha21 15/04/2022 4090
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Điều chế một số dẫn xuất benzylidene của acid usnic và các aldehyde thơm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_dieu_che_mot_so_dan_xuat_benzylidene_cua_acid_usni.pdf

Nội dung text: Khóa luận Điều chế một số dẫn xuất benzylidene của acid usnic và các aldehyde thơm

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH HÓA HỮU CƠ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS. Phạm Đức Dũng SINH VIÊN THỰC HIỆN: Hứa Thành Phước MÃ SỐ SINH VIÊN: K40.106.082 TP. HCM, THÁNG 4 NĂM 2018
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH HÓA HỮU CƠ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS. Phạm Đức Dũng SINH VIÊN THỰC HIỆN: Hứa Thành Phước MÃ SỐ SINH VIÊN: K40.106.082 TP. HCM, THÁNG 4 NĂM 2018
  3. LỜI CẢM ƠN Là một sinh viên gần tốt nghiệp, kết thúc quãng thời gian ở ghế giảng đường, bản thân em nhận thấy mình đã học tập, rèn luyện, gặt hái và lĩnh hội rất nhiều kiến thức bổ ích, có giá trị, được trưởng thành và tự tin hơn. Không có một sự thành công nào mà không có nỗ lực, không có cố gắng, không trải qua khó khăn và thất bại. Điều đó chính em lại càng cảm nhận sâu sắc hơn khi bắt tay vào thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy cô khoa Hóa học – trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã tận tâm chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm thực tiễn và cả những kỹ thuật nhỏ nhất cho em cùng các bạn sinh viên khác. Thầy cô luôn tạo ra cho chúng em một môi trường học tập lành mạnh, những khoảng thời gian trải nghiệm thực tế. Một cách đặc biệt hơn, em xin gửi đến Thầy Phạm Đức Dũng, Thầy Dương Thúc Huy lời tri ân cao quý nhất, vì các Thầy đã theo sát và hướng dẫn em từ những ngày đầu làm khóa luận, hỗ trợ em rất tận tâm, Thầy luôn sẵn sàng giải đáp thắc mắc và góp ý cho những thao tác sai, kiến thức chưa đúng chuẩn. Bên cạnh đó, em cũng xin gửi một lời cảm ơn đến gia đình và những người bạn vì suốt thời gian qua, luôn động viên, khích lệ, chia sẻ để em có thêm động lực hoàn thành khóa luận này. Mặc dù được hướng dẫn và chỉ dạy nhiều trong quá trình thực hiện đề tài, nhưng cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ quý Thầy cô để em có thêm kinh nghiệm và kịp thời bổ sung, hệ thống lại những kiến thức chưa đúng. Cuối cùng, em xin gửi đến quý Thầy cô một lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công. Em xin chân thành cảm ơn. SINH VIÊN THỰC HIỆN i
  4. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC SƠ ĐỒ v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Acid usnic và nguồn gốc từ thiên nhiên 3 1.2. Những hoạt tính sinh học của acid usnic và các dẫn xuất của nó từ các nghiên cứu trên thế giới 3 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18 2.1. Hóa chất và dụng cụ, thiết bị 18 2.1.1. Hóa chất cần thiết 18 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị 18 2.2. Quy trình thực hiện phản ứng 18 2.3. Số liệu phổ định danh cơ cấu sản phẩm 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1. Phản ứng aldol hóa acid usnic 24 3.2. Hiệu suất phản ứng 24 3.3. Biện luận cấu trúc sản phẩm 25 3.3.1. Nhóm sản phẩm I 25 3.3.2. Nhóm sản phẩm II 27 3.3.3. Nhóm sản phẩm III 29 3.3.4. Nhóm sản phẩm IV 31 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 4.1. Kết luận 35 4.2. Kiến nghị 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined. ii
  5. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DMAP 4-Dimethylaminopyridine DMF DiMethyl Formamide EA Ethyl acetate THF Tetrahydrofuran VO(acac)2 Vanadyl acetylacetonate CTD50 Liều lượng giết chết 50 % số tế bào thử nghiệm (Cytotoxic Dose) EC50/ED50 Nồng độ/ liều lượng chất độc gây ra các ảnh hưởng sinh học khác nhau cho 50 % tế bào thử nghiệm (Effective Concentration/ Effective Dose) IC50 Nồng độ ức chế sự phát triển của 50 % số tế bào thử nghiệm (Inhibitory Concentration) r.t Nhiệt độ phòng (room temperature) SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) TNF-α Yếu tố hoại tử khối u (Tumor necrosis factor alpha) iii
  6. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. (+)-Acid usnic và (-)-Acid usnic Hình 2. Cấu trúc các sản phẩm Hình 3. Các nhóm sản phẩm chính Hình 4. Cấu trúc (+)-acid usnic và sản phẩm nhóm I (LA1.1 và BRL.1) Hình 5. Cấu trúc(+)-acid usnic và sản phẩm nhóm II (LA1.2 và BRL.2) Hình 6. Cấu trúc (+)-acid usnic và sản phẩm nhóm III (LA1.3 và BRL.3) Hình 7. Cấu trúc (+)-acid usnic và sản phẩm nhóm IV (LA1.3A) Hình 8. Cơ chế giải thích sự tạo thành sản phẩm iv
  7. DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1. Phản ứng điều chế dẫn xuất của acid usnic với một số amine Sơ đồ 2. Phản ứng điều chế dẫn xuất của acid usnic với một số amine Sơ đồ 3. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (1) Sơ đồ 4. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (2) Sơ đồ 5. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (3) Sơ đồ 6. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất của acid usnic bằng phản ứng với amine béo Sơ đồ 7. Phản ứng điều chế dẫn xuất của acid usnic bằng phản ứng cộng với một số amine thơm và amine béo. Sơ đồ 8. Tổng hợp dẫn xuất muối bậc bốn từ enamine và alkyl halogenua tương ứng Sơ đồ 9. Điều chế các dẫn xuất bromo enamine, azido enamine và triazole Sơ đồ 10. Một số dẫn xuất từ acid usnic và aldehyde thơm Sơ đồ 11. Quy trình thực hiện phản ứng giữa acid usnic và 3-chlorobenzaldehyde v
  8. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Độc tính tế bào của acid usnic và các dẫn xuất A1-A9 trên một số dòng tế bào ung thư Bảng 1.2. Cảm ứng apoptosis của (+)-acid usnic và dẫn xuất A4 với tế bào L1210 Bảng 1.3. Hoạt tính của các dẫn xuất đối với virus cúm A(H1N1)pdm09 Bảng 1.4. Hoạt tính của các dẫn xuất acid usnic chống lại virut cúm A /California /7/09 (H1N1)pdm09 Bảng 1.5. Hoạt tính gây độc của hợp chất E1 và E3-E11 (CD50, µM) Bảng 1.6. Hoạt tính kháng Mycobacterium smegmatis mc (2) và S. lividans APHVIII+ của E1 và E7-E11 Bảng 3.1. Hiệu suất phản ứng giữa 2-chlorobenzaldehyde với acid usnic Bảng 3.2. Hiệu suất phản ứng giữa 4-bromobenzaldehyde với acid usnic Bảng 3.3. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của hợp chất LA1.1; BRL.1 và acid usnic Bảng 3.4. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của hợp chất LA1.2; BRL.2 và acid usnic Bảng 3.5. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của hợp chất LA1.3; BRL.3 và acid usnic Bảng 3.6. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của hợp chất LA1.3A và acid usnic vi
  9. MỞ ĐẦU Địa y là dạng cộng sinh giữa nấm và tảo, vi khuẩn lam. Các hợp chất chuyển hóa của chúng như các dẫn xuất dibenzofuran tự nhiên được tìm thấy trong nhiều loài địa y. Chúng có có nhiều hoạt tính sinh học như kháng vi khuẩn, virus và kháng viêm. Điển hình là acid usnic có tác dụng chống ung thư in vitro và đã được Kupchan và Kopperman lần đầu tiên chứng minh đối với dòng ung thư phổi [8]. Mặc dù số lượng báo cáo về các loại thuốc kháng sinh mới vẫn tăng lên mỗi năm, nhưng vi khuẩn có khả năng kháng kháng sinh đang phát triển từng ngày gây ra những thách thức lớn đối với nền y học toàn cầu và trên thực tế, độc tính cao đối với gan và độ tan thấp trong nước (<0.01 g/100 mL nước) của acid usnic đã phần nào hạn chế việc sử dụng của nó trong liệu pháp chữa trị bệnh ung thư. Điều này kích thích sự quan tâm tìm cách giữ nguyên hoạt tính kháng bệnh song hạn chế mức tối đa tác hại của chúng đến cơ thể người bệnh. Nhiều dẫn xuất có khung sườn carbon mới từ acid usnic được điều chế từ các nghiên cứu trong và ngoài nước. Hoạt tính sinh học được tăng cường khi thay đổi một số đặc điểm cấu trúc ở nhánh. Những phản ứng với tác chất chalcone tạo thành những dẫn xuất mạnh nhất. Dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone là các hoạt chất tiềm năng ức chế sự phát triển của virus. Gần đây, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để cải thiện hoạt tính kháng ung thư của acid usnic, thí dụ như các dẫn xuất imine có hoạt tính kháng virus và gây độc tế bào khối u [6]. Bruno (2013) đã tổng hợp chuỗi dẫn xuất imine dựa trên phản ứng acid usnic và amino acid nhằm tìm kiếm hoạt chất mạnh đối với tế bào ung thư biểu mô sừng HaCaT với kết quả tất cả các dẫn xuất đều mạnh hơn acid usnic (IC50 24 μg/mL) trong khi hợp chất mạnh nhất có giá trị IC50 4.1 μg/mL [3]. Pokrovskii (2014) điều chế một số dẫn xuất benzylidene furanone của acid usnic để tìm kiếm những chất kháng các dòng tế bào ung thư CEM13, U937, MT4 với giá trị IC50 0.6–3.0 μg/mL. Năm 2015, O.A. Luzina và các cộng sự đã tổng hợp được sản phẩm tạo ra từ (+)-acid usnic và 1,8-diaminooctane có hoạt tính gây độc tế bào đối với dòng tế bào L1210 [6]. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu khác nhằm điều chế dẫn xuất của acid usnic và thử nghiệm hoạt tính kháng virus cúm của chúng được thực hiện bởi Nouri Neamati (1997), Dmitriy N. Sokolov (2012) và Ann A. Shtro (2014). 1
  10. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất benzylidene dựa trên phản ứng của acid usnic và các aldehyde đã được Ebrahim và cộng sự (2017) thực hiện cho thấy nhóm sản phẩm này là nhóm hợp chất kháng ung thư tiềm năng. Độc tính thấp hơn acid usnic cùng với khả năng ức chế sự di căn của các khối u ung thư vú mạnh, thúc đẩy sự mở rộng nghiên cứu đối với nhóm hợp chất benzylidene này. Với hy vọng từ phản ứng ngưng tụ aldol dưới xúc tác kiềm, chúng tôi sẽ tổng hợp được một nhóm hợp chất dẫn xuất benzylidene của acid usnic có khung carbon mới và đồng thời có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư. 2
  11. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Acid usnic và nguồn gốc từ thiên nhiên Acid usnic là một chất dẫn xuất dibenzofuran tự nhiên có công thức phân tử C18H16O7, lần đầu tiên được cô lập bởi nhà khoa học người Đức W. Knop năm 1844 và được Curd, Robertson tổng hợp lần đầu tiên giữa năm 1933-1937, có trong một số loài địa y thuộc chi Usnea, Cladonia, Hypotrachyna, Lecanora, Ramalina, Evernia, Parmelia và Alectoria [15]. Ở điều kiện bình thường, acid usnic là chất rắn, màu vàng và có vị cay, nóng chảy ở 204 oC, tan ít trong nước và một số dung môi hữu cơ (<0.01 g/100 mL H2O, 0.77 g/100 mL acetone, 0.88 g/100 mL ethyl acetate, ) [11]. Hình 1. (+)-Acid usnic và (-)-Acid usnic Acid usnic sở hữu nhiều đặc tính sinh học mạnh chống lại các vi khuẩn Gram dương như Staphylococcus, Streptococcus, Enteroccus, vi khuẩn lao, và một số loại nấm gây bệnh (Muller 2001). Ngoài ra, hợp chất này cũng thể hiện hoạt tính kháng virus và giảm đau hạ sốt, (Muller 2001) [8], chống thoái hóa, giảm đau và kháng siêu vi khuẩn (Ingolfsdottir, 2002). Đặc biệt các thử nghiệm in vitro cho thấy acid usnic có khả năng gây độc mạnh mẽ ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư ở người (Muller 2001, Podterob 2008, Boustie 2011) [2, 8, 12]. 1.2. Những hoạt tính sinh học của acid usnic và các dẫn xuất của nó từ các nghiên cứu trên thế giới Năm 1997, Nouri Neamati và các cộng sự đã tiến hành thử nghiệm khả năng kháng virus HIV trên một số dẫn xuất của acid usnic, kết quả cho thấy khả năng ức chế trung bình đối với virus này. Đồng thời chúng cũng thể hiện khả năng ngăn chặn sự di căn của tế bào ung thư phổi [9]. Năm 2008, Marc-Antoine Bazin và cộng sự đã tổng hợp được các dẫn xuất imine của acid usnic với polyamine, thử nghiệm cho thấy chúng có khả năng gây độc 3
  12. mạnh, gây ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư [1] (Bảng 1.1). Các dẫn xuất polyamine của (+)-acid usnic có hoạt tính diệt khuẩn cao hơn (-)–acid usnic [1]. 4 Hoạt tính gây độc đối với các dòng tế bào L1210 (tế bào gây bệnh bạch cầu ở chuột) của dẫn xuất 6-acetyl-2-{1-[3-(4-aminobutylamino)propylamino]-ethylidene}-7,9- dihydroxy-8,9b-dimethyldibenzofuran-1,3(2H,9bH)-dione (hợp chất A2, Sơ đồ 1) có hoạt tính cao hơn với acid usnic (IC50 3.0 μM). Hợp chất được tổng hợp bằng phản ứng giữa (+)-acid usnic và 1,8-diaminooctane (IC50 3.0 μM). Các dẫn xuất muối amoni bậc 4 của acid usnic cũng có các hoạt tính sinh học có lợi [1]. A1 R= -(CH ) NH , 2HCl; Hiệu suất: 25 % 2 4 2 A2 R= -(CH ) NH-(CH ) -NH , 3HCl; Hiệu suất: 12 % 2 3 2 4 2 A3 R= -(CH ) NH-(CH ) -NH-(CH ) NH , 4HCl; Hiệu suất: 55 % 2 3 2 4 2 3 2 A4 R= -(CH ) NH , 2HCl; Hiệu suất: 36 % 2 8 2 A5 R= -(CH ) OH; Hiệu suất: 73 % 2 4 A6 R= -(CH ) CH ; Hiệu suất: 69 % 2 8 3 A7 R = C H -CH(CH )-CH-COOH; Hiệu suất: 85 % 2 5 3 A8 R = C H -CH -CH-COOC H ; Hiệu suất: 74 % 6 5 2 2 5 A9 R = (CH ) CH-CH -CH-COOC H ; Hiệu suất: 75 % 3 2 2 2 5 Sơ đồ 1. Phản ứng điều chế dẫn xuất của acid usnic với một số amine. (Ai) RNH 1 đương lượng, đun hồi lưu trong EtOH/THF 80:20, 4 giờ; 2 (Aii) 2.4 N khí HCl, AcOEt; (Aiii) Et N, 1 đương lượng. 3 4
  13. Bảng 1.1. Độc tính tế bào của acid usnic và các dẫn xuất A1-A9 trên một số dòng tế bào ung thưa b IC50 (μM) Hợp chấtc CHO- L1210 CHO 3LL DU145 MCF7 K-562 U251 MG 17.4 ± nd nd 35.1 ± 45.9 ± 51.7 ± 21.8 ± 19.7 ± (-) UA 1.4 10.7 7.0 7.3 3.8 4.6 26.4 ± 31.3 ± 30 ± 23 ± 6.6 57.4 ± 105.4 52.8 ± 19.5 ± (+) UA 8.5 16 12 2.1 ± 16 8.7 1.6 Put »100 »100 »100 nd nd nd nd nd Spd »100 »100 »100 nd nd nd nd nd 54.5 ± »100 »100 nd nd nd nd nd Spm 9.2 DAO »100 »100 nd nd nd nd nd nd (+) UA + 100 20.5 ± nd nd nd nd nd nd nd μM Put 3.8 (+) UA + 100 23.2 ± nd nd nd nd nd nd nd μM Spd 4.3 (+) UA + 50 μM 14.2 ± nd nd nd nd nd nd nd Spm 6.4 (+) UA + 25 μM 20.0 ± nd nd nd nd nd nd nd Spm 7.4 (+) UA + 100 14.7 ± nd nd nd nd nd nd nd μM DAO 5.2 12.0 ± 10.7 ± 12 ± nd nd nd nd nd A1 2.8 2.0 1.0 8.4 ± 29.3 ± 28.0 ± nd nd 9.9 ± nd 12.5 ± A2 1.4 1.0 3.0 0.2 4.9 15.3 ± 48 ± 59 ± nd nd 11.2 ± nd 4.4 ± A3 2.6 20 9.0 2.3 1.1 2.7 ± 3.5 ± 5 ± 2.0 8.2 ± 14.1 ± 5.8 ± 7.2 ± 8.2 ± A4 0.8 1.2 2.7 2.1 0.4 0.8 0.6 19.9 ± 19.5 ± nd nd nd nd nd nd A5 1.5 5.0 A6 >500 nd nd nd nd nd nd nd 54.6 ± nd nd nd nd >100 56.7 ± nd A7 18.5 28.9 74.4 ± nd nd nd nd >100 >100 >100 A8 1.3 48.9 ± nd nd nd nd >100 60.7 ± >100 A9 10.5 37.0 0.5 ± nd nd 4.0 ± 1.5 ± 12.2 ± 4.9 ± 0.5 ± Etoposide 0.25 1.3 0.4 0.5 0.8 0.1 aBệnh ung thư bạch huyết Murine L1210 (ATCC CCL 219), 3LL, ung thư phế quản (CRL- 1642), K-562, bệnh bạch cầu mãn tính ở người (ATCC CCL 243), ung thư biểu mô tuyến tiền liệt của con người di căn DU145 (ATCC HTB 81), ung thư biểu mô tuyến vú của người mẹ MCF7 (ATCC HTB 22), U251, u xơ u đen U251 (RCB0461) bCác tế bào được nuôi cấy 48 giờ hoặc 72 giờ với các nồng độ khác nhau của các hợp chất được liệt kê. Tất cả các kết quả là của ít nhất ba lần thí nghiệm độc lập ± SD. nd: not determined - không xác định cUA, usnic acid; Put, Putrescine; Spd, spermidine; Spm, spermine; DAO, diaminooctane 5
  14. Bảng 1.2. Cảm ứng apoptosis của (+)-acid usnic và dẫn xuất A4 với tế bào L1210 Apoptotic cella (%) Caspase-3 activity Hợp chất Nồng độ (μM) 24 h 48 h 48 h Mẫu không 1.0 ± 0.3b 1.8 ± 0.8 1.0 ± 0.1 (+)-Acid usnic 17 30 ± 9 33 ± 3 3.4 ± 0.3 (+)-Acid usnic 26 32 ± 7 38 ± 3 7.4 ± 0.7 (+)-Acid usnic 35 35 ± 9 42 ± 5 21.9 ± 3 A4 3 37 ± 5 37 ± 3 1.4 ± 0.2 A4 4.5 38 ± 10 42 ± 4 1.7 ± 0.1 A4 6 35 ± 6 48 ± 5 1.7 ± 0.2 Etoposide 1.7 47 ± 7 53 ± 7 19.5 ± 1.5 aSau khi rửa, các tế bào đã bị nhuộm màu với Hoechst 33342. Tỷ lệ phần trăm các tế bào có nhân tế bào phân mảnh được xác định dưới kính hiển vi huỳnh quang bDữ liệu đại diện từ ba thí nghiệm độc lập ± SD Đến năm 2012, Dmitriy N. Sokolov và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính kháng virus cúm H1N1. Kết quả thu được 26 dẫn xuất (Sơ đồ 2), trong đó 13 hợp chất (-)-L1, (+)-L3, (+)-L4, (+)-L5b, (+)- và (-)-L6, (+)-L7, (+)-L8, (+)- và (-)-L11, (+)- và (-)-L12, và (+)-L13 thể hiện hoạt tính mạnh. Mặt khác có thể thấy rằng cấu hình tuyệt đối của acid usnic và các dẫn xuất có ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học, cụ thể hoạt tính của các dẫn xuất từ (-)-acid usnic mạnh hơn các dẫn xuất của (+)-acid usnic [14]. 6
  15. Sơ đồ 2. Phản ứng điều chế dẫn xuất của acid usnic với một số amine 7
  16. Bảng 1.3. Hoạt tính của các dẫn xuất đối với virus cúm A(H1N1)pdm09a Hợp chất CTD50 (μM) ED50 (μM) SI (+)-L1 305.2 51.7 5.9 (-)-L1 209.3 14.5 14.4 (+)-L2 768.9 62.2 12.4 (-)-L2 522.2 57.8 9.0 (+)-L3 78.9 6.0 13.2 (-)-L3 71.8 10.5 6.8 (+)-L4 31.1 1.6 19.4 (-)-L4 396.7 38.9 10.2 (+)-L5b 120.7 5.5 21.9 (-)-L5b 34.2 12.5 2.7 (+)-L6 67.3 11.2 6.0 (-)-L6 197.0 10.7 18.4 (+)-L7 162.2 6.9 23.5 (-)-L7 400.0 400.0 1.0 (+)-L8 208.2 23.6 8.8 (-)-L8 350.1 90.4 3.9 (+)-L9 172.4 25.1 6.9 (-)-L9 152.7 13.1 11.7 (+)-L10 193.3 20.2 9.6 (-)-L10 154.2 30.4 5.1 (+)-L11 61.3 12.7 4.8 (-)-L11 35.3 4.0 8.8 (+)-L12 33.6 10.4 3.2 (-)-L12 97.8 9.8 10.0 (+)-L13 190.2 5.1 37.3 (-)-L13 220.7 27.7 8.0 Ribavirin >2000.0 24.6 >81.0 Rimantadine 284.4 56.9 5.0 a Các giá trị của EC50 và CTD50 là giá trị trung bình của ba thí nghiệm khác nhau Năm 2014, Ann A. Shtro và cộng sự đã tiến hành tổng hợp các dẫn xuất dị vòng của acid usnic có hoạt tính kháng virus cúm A (H1N1) [13]. Kết quả thu được 9 dẫn xuất có khung sườn carbon mới (2,6-diacetyl-7,9-dihydroxy-8,9b-dimethyl- 1,3(2H,9bH)-dibenzo-furandione). Bên cạnh đó còn cho thấy hoạt tính sinh học được tăng cường khi thay đổi một số đặc điểm cấu trúc ở nhánh, đặc biệt với tác chất là chalcone. Cụ thể các dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone là các hoạt chất tiềm năng ức chế sự phát triển của virus (Sơ đồ 3-5). 8
  17. Sơ đồ 3. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (1). o Ka: PhNHNH2, EtOH, đun hồi lưu; Kb: NaBH4,THF, -20 C; Kc: CH2N2, CHCl3, o r.t; Kd: ArCHO, MeOH/H2O, KOH, 70 C; Ke: t-BuOH, VO(acac)2, PhMe, r.t; Kf: NH2NH2*H2O, AcOH, EtOH, đun hồi lưu. 9
  18. Sơ đồ 4. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (2). Ka: trifluorochloroethylene, K CO , DMF, 40-45 oC; Kb: 2-bromobenzoylchloride, 2 3 Et3N, DMAP, Et2O, r.t.; Kc: AcOOH, CHCl3, r.t; Kd: PhNHNH2, EtOH, đun hồi lưu. Sơ đồ 5. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (3) Ka: 2Br2, HBr, dioxane, r.t; Kb: AcOK, acetone, đun hồi lưu; Kc: aldehyde, o MeOH/H2O, 70 C; Kd: MeI, K2CO3, DMF, r.t; Ke: Br2, dioxane, r.t; Kf: thiol, NaOH, MeOH, r.t; Kg: 2Br2, HBr, dioxane, r.t. 10
  19. Sơ đồ 6. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất của acid usnic bằng phản ứng với amine béo. Ka: EtOH/H O, KOH (pH~9.5), đun hồi lưu; Kb: EtOH, Et N, đun hồi lưu. 2 3 4 Bảng 1.4. Hoạt tính của các dẫn xuất acid usnic chống lại virut cúm A /California /7/09 (H1N1)pdm09 CTD ED CTD ED Hợp chất 50 50 SI Hợp chất 50 50 SI (μM) (μM) (μM) (μM) (+)-K1 424.4 51.7 8.2 (+)-K22 517.2 25.9 20.0 (-)-K1 133.7 13.1 10.2 (+)-K23 530.0 53.0 10.0 (+)-K2 14.5 8.1 1.8 (+)-K24 34.6 8.7 4.0 (+)-K3 67.3 11.2 6.0 (+)-K25 18.3 5.5 3.3 (-)-K3 149.6 10.7 14.0 (+)-K26 1016.3 101.6 10.0 (+)-K4 147.0 7.2 20.3 (-)-K14 105.8 60.6 1.7 (-)-K4 144.6 14.5 10.0 (-)-K15 115.5 79.4 1.5 (+)-K5 20.4 5.9 3.4 (-)-K16 909.1 64.9 14.0 (+)-K6 13.1 6.6 2.0 (-)-K17 862.1 76.4 11.3 (-)-K6 32.8 6.6 5.0 (-)-K27 131.6 64.3 2.0 (+)-K7 130.5 35.0 3.7 (+)-K27 117.0 64.3 1.8 (-)-K7 83.9 28.0 3.0 (+)-K28 32.6 4.8 6.8 (+)-K8 20.8 18.9 1.1 (+)-K29 39.4 4.7 8.3 (+)-K9 21.1 4.2 5.0 (+)-K30 46.4 7.7 6.1 (+)-K10 831.7 69.5 12.0 (+)-K31 53.4 7.0 7.7 (+)-K11 26.3 2.4 11.0 (+)-K34 58.9 29.5 2.0 (+)-K12 1095.0 68.4 16.0 (+)-K35 2.0 2.0 1.0 (+)-K13 681.2 262.0 2.6 (+)-K38 6.4 2.1 3.0 (-)-K10 564.9 56.3 10.0 (+)-K39 2.1 2.1 1.0 (-)-K11 47.8 12.0 4.0 (+)-K40 177.1 56.3 3.1 (+)-K14 36.5 32.7 1.1 (+)-K32 105.3 14.7 7.1 (+)-K15 252.7 55.1 4.6 (+)-K33 559.7 24.3 23.1 (+)-K16 909.1 82.7 11.0 (-)-K36 177.5 23.7 7.5 (+)-K17 431.0 34.5 12.5 (+)-K37 937.5 160.7 5.8 (+)-K18 862.1 50.7 17.0 (+)-K41 100.0 72.0 14.0 (+)-K19 278.7 32.8 8.5 (+)-K42 31.1 7.8 4.0 (+)-K20 98.4 8.2 12.0 (+)-K43 234.0 10.6 22.0 (+)-K21 517.2 25.9 20.0 (-)-K43 151.6 28.7 5.3 (+)-K44 67.0 13.4 5.0 11
  20. Năm 2015, Nguyễn Trung Giang và các cộng sự đã điều chế một số dẫn xuất của (+)-acid usnic với amine thơm trong điều kiện chiếu xạ vi sóng [10] (Sơ đồ 7). Sơ đồ 7. Phản ứng điều chế dẫn xuất của acid usnic bằng phản ứng cộng với một số amine thơm Cùng năm đó, O.A. Luzina và các cộng sự cũng đã tổng hợp được sản phẩm tạo ra từ (+)-acid usnic và 1,8-diaminooctane, chúng có hoạt tính gây độc tế bào đối với dòng tế bào L1210 [7] và một số các dẫn xuất khác có tác động kháng u, chống lại các dòng tế bào bạch cầu ở người CEM -13 và MT -14 [7] (Sơ đồ 8). Bảng 1.5. Hoạt tính gây độc của hợp chất E1 và E3-E11 (CD50, µM) Hợp chất CEM – 13 U – 937 MT – 4 Hợp chất CEM – 13 U – 937 MT – 4 (+)-E1 26.0 19.4 26.0 (+)-E7 149.0 99.0 99.0 (–)-E1 23.2 37.8 17.4 (–)-E7 169.0 165.4 91.7 (+)-E3 14.5 91.8 21.7 (+)-E8 54.8 137.0 95.9 (–)-E3 29.0 33.8 23.4 (–)-E8 >171 159.0 85.6 (+)-E4 20.6 67.9 19.2 (+)-E9 72.1 67.1 68.8 (–)-E4 27.1 31.7 21.9 (–)-E9 72.1 72.1 114.1 (+)-E5 69.0 158.0 122.8 (+)-E10 147.0 52.3 163.4 (–)-E5 70.1 >219 92.1 (–)-E10 62.1 68.6 117.6 (+)-E6 110.6 >213 106.3 (+)-E11 >181 >181 116.1 (–)-E6 74.4 181.0 106.3 12
  21. Sơ đồ 8. Tổng hợp dẫn xuất muối bậc bốn từ enamine và alkyl halogenua tương ứng Bảng 1.6. Hoạt tính kháng Mycobacterium smegmatis mc(2) và S. lividans APHVIII+ của E1 và E7-E11 Vùng ức chế Hợp chất S. lividans APHVIII+, Mycobacterium smegmatis mm/SICa mc(2), mm/MICb (+)-E1 Không hoạt động /100 8/75 (–)-E1 9/100 8/75 (+)-E7 Không hoạt động /100 7.5/10 (–)-E7 Không hoạt động /100 7.5/10 (+)-E8 Không hoạt động 100 7.5/10 (–)-E8 Không hoạt động /100 7.7/10 (+)-E9 14/20 9/20 (–)-E9 14/50 8/20 (+)-E10 14/70 8.5/20 (–)-E10 12/50 7.5/20 (+)-E11 12/20 9/20 aSIC: nồng độ ức chế tiểu, nmol/đĩa; bMIC: nồng độ ức chế tối thiểu, nmol/đĩa. 13
  22. Năm 2017, Nagi Reddy Vanga và cộng sự đã tổng hợp các dẫn xuất của acid usnic có khung sườn triazole mới và thử nghiệm hoạt tính kháng viêm của chúng. Các dẫn xuất bromo enamine (N2a, N2b), azido enamine (N3a, N3b) và triazole (N4f, N4g, N4h, N5f, N5g và N5h) thể hiện hoạt tính kháng viêm mạnh đối với TNF-α với IC50 1.40 đến 5.70 µM, triazole ổn định trong quá trình thủy phân acid và base, các điều kiện khử và oxy hoá, và tương đối kháng sự suy thoái chuyển hóa. Trong đó các hợp chất N5f (IC50 1.40) và N5h (IC50 1.88) thể hiện hoạt tính rất mạnh và là hợp chất tiềm năng cho các thử nghiệm dược học kế tiếp [16]. Sơ đồ 9. Điều chế các dẫn xuất bromo enamine, azido enamine và triazole Na: bromo alkylamine, EtOH, đun hồi lưu, 4 h, 80-86 %; Nb: NaN3, DMF, 70 °C, 24 h, 79-82 %; Nc: alkyne phù hợp, CuSO4.5H2O, sodium ascorbate, THF, H2O, r.t, 12 h, 68-84 %. Năm 2017, Ebrahim H. Y. đã tổng hợp các dẫn xuất benzylidene của acid usnic nhằm tìm kiếm hợp chất kháng ung thư vú và nghiên cứu cơ chế tác động của chúng trong việc kiềm chế sự di căn của tế bào ung thư. Các dẫn xuất được điều chế sở hữu 14
  23. khung carbon mới. Trong đó dẫn xuất 52D là hợp chất kháng ung thư tiềm năng được thử nghiệm in vitro trên mô hình chuột ung thư vú di căn [4]. Sơ đồ 10. Một số dẫn xuất từ acid usnic và aldehyde thơm 15
  24. Sơ đồ 10. Một số dẫn xuất từ acid usnic và aldehyde thơm (tiếp theo) 16
  25. Sơ đồ 10. Một số dẫn xuất từ acid usnic và aldehyde thơm (tiếp theo) 17
  26. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất và dụng cụ, thiết bị 2.1.1. Hóa chất cần thiết - Ethanol 96% (Trung Quốc). - Chloroform 99% (Trung Quốc). - Hexane 95% (Trung Quốc). - Ethyl acetate 99,5% (Trung Quốc). - Acetone (Trung Quốc). - 2-chlorobenzaldehyde (Merck). - 4-bromobenzaldehyde (Merck). - Potassium hydroxyde (Trung Quốc). - Chất nền: acid usnic được cô lập từ loài địa y Usnea baileyi. 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị - Máy khuấy từ có thể điều chỉnh nhiệt độ, Stone Staffordshire Anh ST15 OSA. - Cân bằng điện tử 4 chữ số, Satorius AG Germany CPA 3235. - Cột sắc ký thủy tinh. - Phễu chiết 250 mL. - Cốc thủy tinh 250 mL, 100 mL. - Ống hút (pipet). - Phổ 1D và 2D-NMR được đo trên máy cộng hưởng từ hạt nhân Bruker Avance 500 MHz (Đại học Khoa học Tự nhiên – Hà Nội). 2.2. Quy trình thực hiện phản ứng Cân 70 mg acid usnic (0.2035 mmol) cho vào bình cầu 25 mL. Sau đó thêm lần lượt 1.7 mL dung dịch EtOH, 0.7278 mmol 2-chlorobenzaldehyde, KOH 0.4213 g (7.5232 mmol) và cuối cùng cho thêm 1.7 mL dung dịch EtOH. Đặt bình cầu được bịt kín vào chậu dầu trên bếp khuấy từ đã đặt sẵn ở 60 0C và tiến hành phản ứng trong 2 giờ, trong suốt quá trình thực hiện phản ứng cứ sau mỗi 30 phút cần kiểm tra sự xuất hiện của sản phẩm bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng. Sau 2 giờ khi phản ứng kết thúc, tiến hành acid hóa hỗn hợp bằng acid H2SO4 30 % đến khi xuất hiện kết tủa vàng. Thực hiện chiết lỏng lỏng trên hỗn hợp sau acid hóa bằng ethyl acetate. Dịch 18
  27. chiết ethyl acetate được thực hiện sắc ký cột, giải ly với hệ dung môi thu được các sản phẩm. *Với 4-bromobenzaldehyde thực hiện tương tự 70 mg acid usnic + 1.7 mL dung dịch EtOH + 0.7278 mmol 2-chlorobenzaldehyde Bình cầu 25 mL + 7.5232 mmol KOH + 1.7 mL dung dịch EtOH 1. Đặt trên bếp khuấy từ ở 60 oC trong 2 h* 2. Sau phản ứng acid hóa bằng H2SO4 30 % đến khi xuất hiện kết tủa vàng Hỗn hợp sau xử lý Chiết lỏng – lỏng bằng ethyl acetate Dịch chiết ethyl acetate 1. Sắc ký bản mỏng, hệ dung môi (A) 2. Sắc ký cột, hệ dung môi (A) Sản phẩm Sơ đồ 11. Quy trình thực hiện phản ứng giữa acid usnic và 2-chlorobenzaldehyde * Kiểm tra phản ứng sau mỗi 30 phút bằng cách chấm sắc ký bản mỏng và giải ly Hệ A gồm n-hexane:chloroform:EA:acetone với tỉ lệ 30:10:1.25:1 2.3. Số liệu phổ định danh cơ cấu sản phẩm Phổ 1H-NMR và 13C-NMR của các dẫn xuất acid usnic với 2- chlorobenzaldehyde (1) và 4-bromobenzaldehyde (2) được ghi trên máy cộng hưởng từ hạt nhân tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội. Dựa vào kết quả đo phổ 7 sản phẩm thu được có cấu trúc như sau (4 sản phẩm (1) ký hiệu LA1.; 3 sản phẩm (2) ký hiệu BRL.) 19
  28. Hình 2. Cấu trúc các sản phẩm LA1.1 là chất rắn màu vàng, tan tốt trong acetone, chloroform. Hiệu suất: 4 %. 20
  29. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 13.91 (1H, s), 11.12 (1H, s), 8.47 (1H, s), 8.30 (1H, d), 8.25 (1H, d), 7.89 (1H, d), 7.86 (1H, m), 7.75 (1H, m), 7.46 (2H, m), 7.38 (4H, m), 13 6.08 (1H, s), 2.16 (3H, s), 1.83 (3H, s). C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 198.7, 193.5, 190.0, 187.9, 178.5, 165.4, 158.0, 154.9, 142.7, 140.6, 136.2, 135.9, 133.4, 133.0, 132.2, 131.5, 130.6, 130.5, 128.5, 128.3, 127.5, 127.3, 124.0, 109.8, 105.0, 104.5, 102.1, 100.0, 59.6, 32.2, 7.8. CTPT: C32H22O7Cl2 m/z [M–H]- đo: 587.066 (Phụ lục 29) m/z [M–H]- tính toán: 587.066 LA1.2 là chất rắn màu vàng, tan tốt trong acetone, chloroform. Hiệu suất: 8 %. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 13.90 (1H, s), 11.13 (1H, s), 8.30 (1H, d), 7.87 (1H, d), 7.74 (1H, m), 7.36 (2H, m), 7.46 (1H, m), 6.03 (1H, s), 2,68 (3H, s), 2.15 (3H, s), 13 1.79 (3H, s). C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 202.1, 198.2, 191.9, 190.0, 179.4, 165.4, 158.0, 155.0, 140.6, 135.8, 133.3, 131.5, 130.7, 128.3, 127.5, 127.3, 109.9, 105.5, 104.4, 102.1, 98.6, 59.1, 32.3, 28.0, 7.8. LA1.3 là chất rắn màu vàng, tan tốt trong acetone, chloroform. Hiệu suất: 14 %. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 11.17 (1H, s), 7.74 (2H, m), 7.42 (2H, m), 6.10 (1H, s), 5.84 (1H, m), 2.85 (2H, dd), 2.67 (3H, s), 2.16 (3H, s), 1.77 (3H, s). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 202.2, 198.9, 192.3, 188.8, 180.0, 162.7, 156.9, 154.8, 136.8, 21
  30. 136.6, 129.8, 129.7, 127.5, 127.0, 109.1, 107.0, 105.8, 102.1, 98.8, 76.4, 61.5, 44.0, 32.4, 28.2, 8.0. CTPT: C25H19O7Cl m/z [M–H]- đo: 465.074 (Phụ lục 30) m/z [M–H]- tính toán: 465.074 LA1.3A là chất rắn màu vàng, tan tốt trong acetone, chloroform. Hiệu suất: 3 %. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 11.11 (1H, s), 8.47 (1H, d), 8.26 (1H, d), 7.40 (8H, m), 6.10 (1H, s), 5.79 (1H, m), 2.95 (2H, m), 2.10 (3H, s), 1.76 (3H, s). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 198.6, 193.7, 188.9, 186.8, 182.1, 165.6, 157.5, 154.3, 142.5, 136.7, 136.2, 135.9, 133.1, 132.1, 130.5, 130.0, 129.8, 128.5, 127.6, 127.4, 127.2, 124.3, 110.1, 107.8, 104.9, 102.8, 100.3, 76.7, 58.7, 43.4, 32.1, 8.4. CTPT: C32H22O7Cl2 m/z [M–H]- đo: 587.066 (Phụ lục 31) m/z [M–H]- tính toán: 587.066 BRL.1 là chất rắn màu vàng, tan tốt trong acetone, chloroform. Hiệu suất: 6 %. 22
  31. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 13.95 (1H, s), 11.16 (1H, s), 8.27 (1H, d), 7.99 (1H, d), 7.86 (2H, s), 7.60 (2H, d), 7.59 (2H, d), 7.56 (2H, d), 7.51 (2H, d), 6.10 (1H, s), 13 2.17 (3H, s), 1.84 (3H, s). C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 198.8, 197.5, 188.5, 178.5, 165.4, 158.5, 154.9, 146.0, 143.5, 133.7, 132.6, 132.5, 130.6, 130.1, 126.9, 126.2, 125.6, 125.3, 122.3 109.2, 105.0, 104.2, 102.1, 100.1, 59.3, 32.6, 8.2. BRL.2 là chất rắn màu vàng, tan tốt trong acetone, chloroform. Hiệu suất: 13 %. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 13.94 (1H, s), 11.14 (1H, s), 7.87 (1H, d), 7.82 (1H, d), 7.58 (2H, d), 7.50 (2H, d), 6.05 (1H, s), 2,68 (3H, s), 2.15 (3H, s), 1.79 (3H, s). 13 C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 202.0, 198.2, 191.8, 189.9, 179.2, 165.4, 158.0, 154.9, 143.5, 134.0, 132.5, 130.1, 125.5, 125.3, 109.9, 105.4, 104.4, 102.0, 98.6, 59.1, 32.3, 28.1, 7.8. BRL.3 là chất rắn màu vàng, tan tốt trong acetone, chloroform. Hiệu suất: 14 %. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 11.13 (1H, s), 7.57 (2H, m), 7.36 (2H, m), 6.08 (1H, s), 5.44 (1H, m), 2.95 (2H, m), 2.66 (3H, s), 2.15 (3H, s), 1.76 (3H, s). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 201.9, 198.1, 192.1, 188.2, 181.0, 161.0, 157.5, 153.4, 137.5, 132.2, 127.6, 123.1, 109.8, 106.8, 105.3, 101.8, 98.4, 78.7, 58.6, 44.3, 32.5, 28.0, 7.9. CTPT: C25H19O7Br m/z [M–H]- đo: 509.023 (Phụ lục 32) m/z [M–H]- tính toán: 509.024 23
  32. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phản ứng aldol hóa acid usnic Trong đề tài này, phản ứng ngưng tụ aldol giữa acid usnic và các dẫn xuất benzaldehyde như 2-chlorobenzaldehyde và 4-bromobenzaldehyde với xúc tác KOH ở điều kiện đun nóng ở nhiệt độ 60 oC tạo thành 4 nhóm sản phẩm (I - IV) (Hình 3). Tiến hành cô lập các chất bằng phương pháp sắc ký cột silica gel. Tổng hiệu suất cô lập của các sản phẩm trong các phản ứng đạt từ 29 - 33 %. Hình 3. Các nhóm sản phẩm chính I - IV 3.2. Hiệu suất phản ứng Bảng 3.1. Hiệu suất phản ứng giữa 2-chlorobenzaldehyde với acid usnic Sản phẩm Hiệu suất (%) LA1.1 4 LA1.2 8 LA1.3 14 LA1.3A 3 Bảng 3.2. Hiệu suất phản ứng giữa 4-bromobenzaldehyde với acid usnic Sản phẩm Hiệu suất (%) BRL.1 6 BRL.2 13 BRL.3 14 24
  33. 3.3. Biện luận cấu trúc sản phẩm 3.3.1. Nhóm sản phẩm I Hình 4. Cấu trúc(+)-acid usnic và sản phẩm nhóm I (LA1.1 và BRL.1) So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của hợp chất LA1.1 so với acid usnic có sự biến mất của 2 nhóm methylketone CH3-15 và CH3-18 tại δH 2.66 và 2.68. Đồng thời, phổ 1H-NMR của hợp chất LA1.1 cũng cho thấy sự hiện diện của các tín hiệu proton thuộc vùng từ trường 7.35–8.49, gồm có 2 cặp proton olefin ghép trans của H-18/ H-19 tại 훿H 8.47 (1H, d, J = 16.0 Hz), 훿H 8.25 (1H, d, J = 16.0 Hz) và của H-15/ H-26 tại 훿H 8.30 (1H, d, J = 15.5 Hz), 훿H 7.89 (1H, d, J = 15.5 Hz) và các tín hiệu của 8 proton thơm khác. Tất cả những dữ kiện phổ trên giúp xác định được phản ứng aldol hóa của acid usnic đã xảy ra ở cả hai vị trí CH3-15 và CH3-18 và cấu trúc của sản phẩm LA1.1 được mô tả trong Hình 4. So sánh phổ 13C-NMR của hợp chất LA1.1 giúp củng cố nhận định trên. Cụ thể, các carbon carbonyl C-14 và C-17 chuyển dịch về vùng từ trường cao C-17 (201.7) và C-14 (200.3) trong acid usnic, C-17 (190.0) và C-14 (187.9) trong hợp chất LA1.1 và sự biến mất của nhóm methyl CH3-15, CH3-18 đồng thời có sự xuất hiện của 16 tín hiệu carbon sp2 thơm và olefin. Kết hợp với các phổ HSQC và HMBC, cấu trúc của sản phẩm LA1.1 được xác định như minh họa trong Hình 4. Việc xác định cấu trúc BRL.1 tương tự như LA1.1. Có thể nhận thấy sự khác nhau về tín hiệu thu được của BRL.1 so với LA1.1, aldehyde 4-bromobenzaldehyde có cấu trúc đối xứng, nên có các tín hiệu carbon xuất hiện từng cặp với cường độ gấp đôi (C-21, C-25; C-22, C-24; C-28, C-32; C-29, C-31) và tín hiệu proton trên nhân thơm tương ứng cũng cho kết quả tương tự với phổ carbon. 25
  34. Bảng 3.3. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của LA1.1; BRL.1 và acid usnic δH δC Vị trí LA1.1 BRL.1 Acid usnic LA1.1 BRL.1 Acid usnic (Phụ lục 1) (Phụ lục 17) [5] (Phụ lục 2) (Phụ lục 18) [5] 1 - - - 198.7 198.8 198.1 2 - - - 105.0 105.0 105.3 3 - - - 193.5 197.4 191.7 4 6.08 (1H, s) 6.10 (1H, s) 5.97 (1H, s) 100.0 100.1 98.3 5 - - - 178.5 174.9 179.4 6 - - - 154.9 154.9 155.2 7 - - - 102.1 102.1 101.6 8 - - - 165.4 165.4 163.9 9 - - - 109.8 109.2 109.4 10 - - - 158.0 158.5 157.5 11 - - - 104.5 104.2 103.9 12 - - - 59.6 59.3 59.1 13 1.83 (3H, s) 1.84 (3H, s) 1.76 (3H, s) 32.2 32.6 32.1 14 - - - 190.0 190.1 201.7 7.89 7.99 15 2.66 (3H, s) 127.5 122.3 27.8 (1H, d, J = 15.5) (1H, d, J = 16.0) 16 2.16 (3H, s) 2.17 (3H, s) 2.11 (3H, s) 7.8 8.2 7.5 17 - - - 187.9 188.5 200.3 8.25 18 7.86 (1H, s) 2.68 (3H, s) 124.0 125.6 31.2 (1H, d, J = 16.0) 8.47 19 7.86 (1H, s) 142.7 143.5 (1H, d, J = 16.0) 20 - - 133.0 126.9 7.51 21 - 136.2 130.6 (1H, d, J = 8.5) 7.56 22 7.46 (1H, m) 130.5 130.1 (1H, d, J = 8.5) 23 7.38 (1H, m) - 127.5 125.3 7.56 24 7.38 (1H, m) 131.5 130.1 (1H, d, J = 8.5) 7.51 25 7.75 (1H, m) 128.3 130.6 (1H, d, J = 8.5) 8.30 8.27 26 140.6 146.0 (1H, d, J = 15.5) (1H, d, J = 15.5) 27 - - 133.4 133.7 7.59 28 - 135.9 132.6 (1H, d, J = 4.0) 7.60 29 7.46 (1H, m) 130.6 132.5 (1H, d, J = 4.0) 30 7.38 (1H, m) - 132.2 126.2 7.59 31 7.38 (1H, m) 127.3 132.6 (1H, d, J = 4.0) 7.60 32 7.86 (1H, m) 128.5 132.5 (1H, d, J = 4.0) 3-OH 18.84 (1H, s) 8-OH 13.91 (1H, s) 13.95 (1H, s) 13.29 (1H, s) - 26
  35. 10-OH 11.12 (1H, s) 11.16 (1H, s) 11.01 (1H, s) - 3.3.2. Nhóm sản phẩm II Hình 5. Cấu trúc (+)-acid usnic và sản phẩm nhóm II (LA1.2 và BRL.2) So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của hợp chất LA1.2 so với acid usnic có sự biến mất của 1 nhóm methylketone. Đồng thời, phổ 1H-NMR của hợp chất LA1.2 cũng cho thấy sự hiện diện của các tín hiệu proton thuộc vùng từ trường 7.35–8.31, gồm có 1 cặp proton olefin dạng trans tại 훿H 8.30 (1H, d, J = 15.5 Hz), 훿H 7.87 (1H, d, J = 15.5 Hz) và các tín hiệu của 4 proton thơm khác. So sánh phổ 13C-NMR của hợp chất LA1.2 thấy 1 carbon carbonyl chuyển dịch về vùng từ trường cao (190.0), đồng thời có sự xuất hiện của 8 tín hiệu carbon sp2 thơm và olefin. Mặt khác, theo tín hiệu HMBC nhận thấy proton tại 훿H 2.68 cho tương tác với C-2 (105.5), đồng nghĩa nhóm methylketone CH3-15 không phản ứng. Tất cả những dữ kiện phổ trên giúp xác định được phản ứng aldol hóa của acid usnic đã xảy ra ở một vị trí CH3-18, kết hợp với phổ HSQC và HMBC cấu trúc của sản phẩm LA1.2 được mô tả trong Hình 5. Việc xác định cấu trúc BRL.2 tương tự như LA1.2. Nhận thấy đặc điểm phổ proton và carbon của BRL.2 so với LA1.2 giống với của LA1.1 so với BRL.1. 27
  36. Bảng 3.4. Tín hiệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của LA1.2; BRL.2 và acid usnic δH δC Vị trí LA1.2 BRL.2 Acid usnic LA1.2 BRL.2 Acid usnic (Phụ lục 5) (Phụ lục 21) [5] (Phụ lục 6) (Phụ lục 22) [5] 1 - - - 198.2 198.2 198.1 2 - - - 105.5 105.4 105.3 3 - - - 191.9 191.8 191.7 4 6.03 (1H, s) 6.05 (1H, s) 5.97 (1H, s) 98.6 98.6 98.3 5 - - - 179.4 179.2 179.4 6 - - - 155.0 154.9 155.2 7 - - - 102.1 102.0 101.6 8 - - - 165.4 165.4 163.9 9 - - - 109.9 109.9 109.4 10 - - - 158.0 158.0 157.5 11 - - - 104.4 104.4 103.9 12 - - - 59.1 59.1 59.1 13 1.79 (3H, s) 1.79 (3H, s) 1.76 (3H, s) 32.3 32.3 32.1 14 - - - 202.1 202.0 201.7 15 2.68 (3H, s) 2.68 (3H, s) 2.66 (3H, s) 28.0 28.1 27.8 16 2.15 (3H, s) 2.15 (3H, s) 2.11 (3H, s) 7.8 7.8 7.5 17 - - - 190.0 189.9 200.3 7.87 7.87 18 2.68 (3H, s) 127.5 125.5 31.2 (1H, d, J = 15.5) (1H, d, J = 16.0) 8.30 7.82 19 140.6 143.5 (1H, d, J = 15.5) (1H, d, J = 15.5) 20 - - 133.3 125.3 7.58 21 - 135.8 130.1 (1H, d, J = 8.5) 7.50 22 7.46 (1H, m) 130.7 132.5 (1H, d, J = 8.5) 23 7.36 (1H, m) - 127.3 134.0 7.50 24 7.36 (1H, m) 131.5 132.5 (1H, d, J = 8.5) 7.58 25 7.74 (1H, m) 128.3 130.1 (1H, d, J = 8.5) 3-OH 18.84 (1H, s) - 8-OH 13.90 (1H, s) 13.94 (1H, s) 13.29 (1H, s) - - 10-OH 11.13 (1H, s) 11.14 (1H, s) 11.01 (1H, s) - - 28
  37. 3.3.3. Nhóm sản phẩm III Hình 6. Cấu trúc (+)-acid usnic và sản phẩm nhóm III (LA1.3 và BRL.3) So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của hợp chất LA1.3 so với acid usnic có sự biến 1 mất của 1 nhóm methylketone và proton của 8-OH tại δH 13.29. Đồng thời, phổ H- NMR của hợp chất LA1.3 cũng cho thấy sự hiện diện của các tín hiệu proton thuộc vùng từ trường 7.42–7.74 và sự biến mất của cặp proton olefin dạng trans như LA1.1, LA1.2) đó là các tín hiệu của 4 proton thơm, đồng thời cũng xuất hiện thêm tín hiệu 3 của 3 proton tại 훿H 2.85 (2H, m) và tại 훿H 5.84 (1H, m), chúng thuộc 2 carbon sp khác nhau (44.0 và 76.4) trong đó –CH liên kết trực tiếp với O-8 (phù hợp với sự mất đi tín hiệu proton OH-8) và vòng benzene nên bị đẩy về trường thấp do tác động rút điện tử. Ngoài ra, phổ 13C-NMR của hợp chất LA1.3 thấy 1 carbon carbonyl chuyển dịch về vùng từ trường cao (188.8), đồng thời có sự xuất hiện của 6 tín hiệu carbon sp2 thơm, 3 2 tín hiệu carbon sp . Mặt khác, theo tín hiệu HMBC nhận thấy proton tại 훿H 2.67 cho tương tác với C-2 (105.8), đồng nghĩa nhóm methylketone CH3-15 vẫn còn trong phân tử của chất. Tất cả những dữ kiện phổ trên giúp xác định được phản ứng aldol hóa của acid usnic đã xảy ra ở một vị trí CH3-18. Kết hợp với các phổ HSQC và HMBC, cấu trúc của sản phẩm LA 1.3 được xác định như minh họa trong Hình 6. Việc xác định cấu trúc BRL.3 tương tự như LA1.3. Nhận thấy đặc điểm phổ proton và carbon của BRL.3 so với LA1.3 giống với của LA1.1 so với BRL.1. 29
  38. Bảng 3.5. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của LA1.3; BRL.3 và acid usnic δH δC Vị trí LA1.3 BRL.3 Acid usnic LA1.3 BRL.3 Acid usnic (Phụ lục 9) (Phụ lục 25) [5] (Phụ lục 10) (Phụ lục 26) [5] 1 - - - 198.9 198.1 198.1 2 - - - 105.8 105.3 105.3 3 - - - 192.3 192.1 191.7 4 6.10 (1H, s) 6.08 (1H, s) 5.97 (1H, s) 98.8 98.4 98.3 5 - - - 180.0 181.0 179.4 6 - - - 154.8 153.4 155.2 7 - - - 102.1 101.8 101.6 8 - - - 162.7 161.0 163.9 9 - - - 109.1 109.8 109.4 10 - - - 156.9 157.5 157.5 11 - - - 107.0 106.8 103.9 12 - - - 61.5 58.6 59.1 13 1.77 (3H, s) 1.76 (3H, s) 1.76 (3H, s) 32.4 32.5 32.1 14 - - - 202.2 201.9 201.7 15 2.67 (3H, s) 2.66 (3H, s) 2.66 (3H, s) 28.2 28.0 27.8 16 2.16 (3H, s) 2.15 (3H, s) 2.11 (3H, s) 8.0 7.9 7.5 17 - - - 188.8 188.2 200.3 18 2.85 (2H, m) 2.95 (2H, m) 2.68 (3H, s) 44.0 44.3 31.2 19 5.84 (1H, m) 5.44 (1H, m) 76.4 78.7 20 - - 136.8 137.5 21 - 7.36 (1H, m) 136.6 127.6 22 7.42 (1H, m) 7.57 (1H, m) 129.7 132.2 23 7.74 (1H, m) - 127.0 123.1 24 7.42 (1H, m) 7.57 (1H, m) 129.8 132.2 25 7.74 (1H, m) 7.36 (1H, m) 127.5 127.6 18.84 3-OH (1H, s) 13.29 8-OH - - - - - (1H, s) 11.17 11.13 11.01 10-OH - - - (1H, s) (1H, s) (1H, s) 30
  39. 3.3.4. Nhóm sản phẩm IV Hình 7. Cấu trúc (+)-acid usnic và sản phẩm nhóm IV (LA1.3A) So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của hợp chất LA1.3A so với acid usnic có sự biến mất của 2 nhóm methylketone CH3-15, CH3-18 tại δH 2.66, δH 2.68 và proton của 8- 1 OH tại δH 13.29. Đồng thời, phổ H-NMR của hợp chất LA1.3A cũng cho thấy sự hiện diện của các tín hiệu proton thuộc vùng từ trường 7.35–8.49, gồm có 1 cặp proton olefin dạng trans tại 훿H 8.47 (d, J = 15.5 Hz, 1H), 훿H 8.26 (d, J = 15.5 Hz, 1H) và các tín hiệu của 8 proton thơm khác. Đồng thời cũng xuất hiện thêm tín hiệu của 3 proton 3 tại 훿H 2.95 (m, 2H) và tại 훿H 5.79 (m, 1H), chúng thuộc 2 carbon sp khác nhau (có nét tương đồng với hợp chất LA1.3). Tất cả những dữ kiện phổ trên giúp xác định được phản ứng aldol hóa của acid usnic đã xảy ra ở cả hai vị trí CH3-15 và CH3-18, cấu trúc của sản phẩm LA1.3A được mô tả trong Hình 7. So sánh phổ 13C-NMR của hợp chất LA1.3A, các carbon carbonyl C-14 và C-17 chuyển dịch về vùng từ trường cao (acid usnic: 201.7 và 200.3, LA1.3A: 188.9 và 186.8) và sự biến mất của nhóm methyl 2 CH3-15, CH3-18, đồng thời có sự xuất hiện của 14 tín hiệu carbon sp thơm và olefin, 2 tín hiệu carbon sp3 (43.4 và 76.7) trong đó –CH liên kết trực tiếp với O-8 (phù hợp với sự mất đi tín hiệu proton OH-8) và vòng benzene nên bị đẩy về trường thấp do tác động rút điện tử. Từ tín hiệu HMBC, thấy proton olefin có tương tác với C-14 (188.9). Kết hợp với các phổ HSQC và HMBC, cấu trúc của sản phẩm LA1.3A được xác định như minh họa trong Hình 7. 31
  40. Bảng 3.6. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của hợp chất LA1.3A và acid usnic δH δC Vị trí LA1.3A Acid usnic LA1.3A Acid usnic (Phụ lục 13) [5] (Phụ lục 14) [5] 1 - - 198.6 198.1 2 - - 104.9 105.3 3 - - 193.7 191.7 4 6.10 (1H, s) 5.97 (1H, s) 100.3 98.3 5 - - 182.1 179.4 6 - - 154.3 155.2 7 - - 102.8 101.6 8 - - 165.6 163.9 9 - - 110.1 109.4 10 - - 157.5 157.5 11 - - 107.8 103.9 12 - - 58.7 59.1 13 1.76 (3H, s) 1.76 (3H, s) 32.1 32.1 14 - - 188.9 201.7 8.26 15 2.66 (3H, s) 124.3 27.8 (1H, d, J = 15.5) 16 2.10 (3H, s) 2.11 (3H, s) 8.4 7.5 17 - - 186.8 200.3 18 2.95 (2H, m) 2.68 (3H, s) 43.4 31.2 19 5.79 (1H, m) 76.7 20 - 135.9 21 - 136.7 22 7.40 (1H, m) 129.8 23 7.40 (1H, m) 127.2 24 7.40 (1H, m) 130.0 25 7.40 (1H, m) 127.6 8.47 26 142.5 (1H, d, J = 15.5) 27 - 133.1 28 - 136.2 29 7.40 (1H, m) 132.1 30 7.40 (1H, m) 130.5 31 7.40 (1H, m) 127.4 32 7.40 (1H, m) 128.5 3-OH 18.84 (1H, s) 8-OH 13.29 (1H, s) - 10-OH 11.11 (1H, s) 11.01 (1H, s) - 32
  41. 3.4. Cơ chế giải thích sự hình thành sản phẩm giữa acid usnic với 2- chlorobenzaldehyde/KOH Hình 8. Cơ chế giải thích sự tạo thành sản phẩm Trong môi trường base, ion enolate được tạo thành ở vị trí CH3-15 hoặc CH3- 18, sau đó ion enolate đóng vai trò như một nucleophile tác kích vào carbon carbonyl của aldehyde thơm theo cơ chế AN, tiếp theo là quá trình tách nước tạo thành trung gian A. Vì trung gian A còn một nhóm carbon carbonyl, phản ứng ngưng tụ aldol tiếp tục xảy ra để tạo thành C. Do tồn tại trong môi trường base, nên A tồn tại dưới dạng muối, có gốc O- như một nucleophile, phản ứng aldol hóa nội phân tử xảy ra, O- tác 33
  42. kích vào carbon olefin thuộc nhóm carbonyl liên hợp tạo ra B. Tương tự như A, chất B còn một carbon carbonyl, phản ứng ngưng tụ aldol tiếp tục xảy ra tạo ra D. Acid hóa hỗn hợp sau phản ứng gồm các chất A, B, C, D chuyển thành các sản phẩm tương ứng LA1.2, LA1.3, LA1.1, LA1.3A. *Cơ chế giải thích sự hình thành sản phẩm giữa acid usnic với 4-bromobenzaldehyde/ KOH được đề nghị tương tự 34
  43. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Từ phản ứng ngưng tụ aldol hóa giữa acid usnic và 2-chlorobenzaldehyde, 4- bromobenzaldehyde, 7 dẫn xuất đã được tổng hợp. Các hợp chất cô lập được đều được xác định cấu trúc bằng phổ NMR và những hợp chất tổng hợp được đều là chất mới. Trong đó LA1.1, LA1.3A và BRL.1 có chứa khung carbon mới. 4.2. Kiến nghị Khảo sát thêm phản ứng ngưng tụ aldol, xác định điều kiện để tối ưu hóa hiệu suất phản ứng. Tiến hành thêm phản ứng giữa acid usnic với các aldehyde có chứa các nhóm thế khác. Thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng hợp được. 35
  44. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bazin MA., Lamer ACL., Delcros JG., Rouaud I., Uriac P., Boustie J., Corbel JC., Tomasi S., Synthesis and cytotoxic activities of usnic acid derivatives, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 16, pp. 6860–6866, 2008. 2. Boustie J., Tomashi S., Grube M., Bioactive lichen metabolites: alpine habitats as an untapped source, Phytochemistry Review, 10(3), pp. 287–307, 2011. 3. Bruno M., Trucchi B., Monti D., Romeo S., Kaiser M., Verotta L., Synthesis of a potent antimalarial agent through natural products conjugation, Chem. Med. Chem., 8, pp. 221–225, 2013. 4. Ebrahim HY., Akl MR., Elsayed HE., Hill RA., Sayed KAE., Usnic Acid Benzylidene Analogues as Potent Mechanistic Target of Rapamycin Inhibitors for the Control of Breast Malignancies, J. Nat. Prod., 80, pp. 932–952, 2017. 5. Gabriele MK., Anthony DW., 1H-NMR and 13C-NMR and Biological Activity Investigations of Four Lichen-derived Compounds, Phytochemical Analysis, 10, pp. 279-284, 1999. 6. Kupchan M., Kopperman HL., Usnic acid: tumor inhibitor isolated from lichens, Experientia, 30, p. 625, 1975. 7. Luzina OA., Sokolov DN., Pokrovskii MA., Pokrovskii AG., Bekker OB., Danilenko VN., Salakhutdinov NF., Synthesis and Biological activity of Usnic acid enamine derivatives, Chemistry of Natural Compounds, 51, pp. 4–10, 2015. 8. Muller K., Pharmaceutically relevant metabolites from lichens, Applied Microbiology and Biotechnology, 56, pp. 9−16, 2001. 9. Neamati N., Hong H., Mazumder A., Wang S., Sunder S., Nicklaus MC., Milne GWA., Proksa B., Pommier Y., Depsides and Depsidones as Inhibitors of HIV-1 Integrase: Discovery of Novel Inhibitors through 3D Database Searching, J. Med. Chem., 40(6), pp. 942–951, 1997. 10. Nguyen TG., Luu HDK., Nguyen KPP., Preparation of some derivatives of (+)- usnic acid with aromatic amines under microwave irradiation condition, Science & Technology Development, 18, pp. 113-120, 2015. 11. O'Neil, M.J. (ed.). The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, p. 1762, 2010. 12. Podterob AP., Chemical composition of lichens and their medical applications, Journal of Pharmaceutical Chemistry, 42, pp. 582–588, 2008. 13. Shtro AA., Zarubaev VV., Luzina OA., Sokolov DN., Kiselev OI., Salakhutdinov NF., Novel derivaties of usnic acid effectively inhibiting reproduction of influenza A virus, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 22, pp. 6826–6836, 2014. 14. Sokolov DN., Zarubaev VV., Shtro AA., Polovinka MP., Luzina OA, Komarova NI., Salakhutdinov NF., Kiselev OI., Anti-viral activity of (-)- and (+)-usnic 36
  45. acids and their derivatives against influenza virus A (H1N1) 2009, Bioorganic Med. Chem. Lett., 22, pp. 7060-7064, 2012. 15. Takai M., Uehara Y., Beisler J.A., Usnic acid derivative as potential antineoplastic agents, J. Med. Chem., 22, pp. 1380–1384, 1979. 16. Vanga NR., Kota A., Sistla R., Uppuluri M., Synthesis and anti-inflammatory activity of novel triazole hybrids of (+)-usnic acid, the major dibenzofuran metabolite of the lichen Usnea longissima, Mol. Divers., 21(2), pp. 273–282, 2017. 37