›

Khóa luận Điều chế một số dẫn xuất protocetraric acid - Huỳnh Quốc Thái

pdf 49 trang thiennha21 15/04/2022 2930
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Điều chế một số dẫn xuất protocetraric acid - Huỳnh Quốc Thái", 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_protocetraric_acid_huynh.pdf

Nội dung text: Khóa luận Điều chế một số dẫn xuất protocetraric acid - Huỳnh Quốc Thái

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA – BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ   ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ DẪN XUẤT PROTOCETRARIC ACID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: Huỳnh Quốc Thái GVHD: TS. Dương Thúc Huy Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2017
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA – BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ   ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ DẪN XUẤT PROTOCETRARIC ACID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: Huỳnh Quốc Thái GVHD: TS. Dương Thúc Huy Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2017
  3. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp, tôi đã học hỏi được nhiều kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm bổ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè. Vì vậy, trong những dòng đầu tiên của khóa luận này, với tấm lòng tri ân sâu sắc, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:  Thầy Dương Thúc Huy, người Thầy đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy những điều bổ ích, thiết thực nhất, động viên tôi trong những lúc bế tắc khó khăn để tôi có thể hoàn thành khóa luận.  Thầy Phạm Đức Dũng, người Thầy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận.  Thầy Nguyễn Tiến Công, người Thầy đã đóng góp những ý kiến quý giá trong suốt thời gian qua.  Tất cả quý Thầy Cô khoa Hóa Học, Trường Đại học Sư phaṃ Tp.HCM đã tận tình truyền đạt những kiến thức chuyên môn, hướng dẫn kỹ thuật trong suốt thời gian tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận.  Bạn Trần Thị Thuận, chị Ngô Thị Tuyết Nhung, các bạn sinh viên K39 làm khóa luận tốt nghiệp, các bạn sinh viên K40 làm nghiên cứu khóa học, Khoa Hóa Học, Trường Đại Học Sư Phạm TPHCM, các thầy cô ở bộ môn Hóa Hữu Cơ, Khoa Hóa Học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TPHCM, , đã luôn đồng hành, tận tình cộng tác, giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.  Xin cảm ơn gia đình đã luôn là chỗ dựa vững chắc về vật chất và tinh thần trong suốt thời gian tôi học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp ở Trường Đại Học Sư Phạm TPHCM. i
  4. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU DMSO DiMethyl SulfOxide DMF DiMethyl Formamide d Mũi đôi (Doublet) HMBC Tương quan 1H-13C qua 2, 3 nối (Heteronuclear Multiple Bond Coherence) HSQC Tương quan 1H-13C qua 1 nối (Heteronuclear Single Quantum Correlation) IC50 Nồng độ ức chế sự phát triển của 50% số tế bào thử nghiệm (Half Maximal Inhibitory Concentration) m Mũi đa (Multiplet) MIC Nồng độ tối thiểu ức chế sự phát triển của tế bào (Minimum Inhibitory Concentration) NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) s Mũi đơn (Singlet)  Đô ̣dicḥ chuyển hóa hoc̣ (Chemical shift) SM Starting Material (Chất nền ban đầu) R Reactant (Chất phản ứng) Sol Solution (Dung môi) Cat Catalyst (Xúc tác) Time Thời gian Temp Temperature (Nhiệt độ) M.O. Methyl Orsellinate P.A. Protocetraric acid Atra. Atranorin ii
  5. DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU Trang Sơ đồ 1.1: Phản ứng tạo dẫn xuất ester 2 Sơ đồ 1.2: Phản ứng điều chế methyl ester 3 Sơ đồ 1.3: Phản ứng điều chế methyl ester. 4 Sơ đồ 1.4: Tổng hợp protocetraric acid 5 Sơ đồ 1.5: Phản ứng điều chế hydroprotocetraric acid 10 Sơ đồ 1.6: Phản ứng điều chế phenylhydrazone 10 Sơ đồ 1.7: Phản ứng điều chế dẫn xuất thiosemicarbazone. 11 Sơ đồ 1.8: Một số dẫn xuất khi đun nóng protocetraric acid với o- 12 aminoaniline Sơ đồ 1.9: Một số phản ứng điều chế dẫn xuất monomalonyl 13 Sơ đồ 1.10: Dẫn xuất methyl và ethyl ether của protocetraric acid. 15 Sơ đồ 1.11: Một số dẫn xuất ether của protocetraric acid 15 Sơ đồ 1.12: Một số phản ứng ether hóa. 16 Sơ đồ 1.13: Một số dẫn xuất ether 16 Sơ đồ 2.1 Phản ứng giữa protocetraric acid với methyl orsellinate 18 Sơ đồ 2.2 Phản ứng giữa protocetraric acid với atranorin 21 Sơ đồ 3.1: Sơ đồ cơ chế hình thành parmosidone A từ protocetraric acid. 24 Sơ đồ 3.2: Cơ chế hình thành sản phẩm MO1 từ parmosidone A 25 Sơ đồ 3.3: Cơ chế tạo thành sản phẩm OA1 28 Sơ đồ 3.4: Quá trình phân hủy atranorin tạo thành atranol và methyl-β- 30 orsellinate. Sơ đồ 3.5: Cơ chế đề nghị hình thành sản phẩm ATRA1 từ parmosidone A 30 Sơ đồ 3.6: Cơ chế hình thành sản phẩm ATRA2 từ parmosidone A. 32 Hình 1.1: Một vài hợp chất depsidone 2 Hình 1.2: Protocetraric acid. 4 Hình 1.3: Một số thí dụ hợp chất dẫn xuất của protocetraric acid. 5 Hình 1.4: Một số dẫn xuất ester của protocetraric acid. 14 Hình 2.1: Kết quả sắc ký bảng mỏng của phản ứng giữa protocetraric acid và 20 iii
  6. methyl orsellinate Hình 2.2: Kết quả sắc ký bản mỏng của phản ứng phân hủy atranorin. 22 Hình 2.3: Kết quả sắc ký bản mỏng của phản ứng giữa protocetraric acid 23 với atranorin Hình 3.1: Tương quan HMBC của sản phẩm MO1. 26 Hình 3.2: Tương quan HMBC của sản phẩm MO2. 27 Hình 3.3: Tương quan HMBC trên sản phẩm OA1 29 Hình 3.4: Tương quan HMBC của sản phẩm ATRA2. 32 Bảng 1.1: Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm, 6 chủng vi khuẩn, dòng tế bào ung thư của protocetraric acid và fumarprotocetraric acid. Bảng 1.2: Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số dòng tế bào ung 7 thư của 9’-O-methylprotocetraric acid. Bảng 2.1: Số liệu khảo sát phản ứng với methyl orsellinate. 19 Bảng 2.2: Số liệu khảo sát của phản ứng với atranorin. 21 1 13 Bảng 3.1: Dữ liệu phổ H-NMR C-NMR (DMSO- d6) của các hợp 34 chất đã tổng hợp. iv
  7. DANH MỤC PHỤ LỤC Trang Phụ lục 1: Phổ 1H-NMR của MO1. 40 Phụ lục 2: Phổ HMBC của MO1. 41 Phụ lục 3: Phổ HSQC của MO1. 42 Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR của MO2. 43 Phụ lục 5: Phổ 13C-NMR của MO2. 44 Phụ lục 6: Phổ HMBC của MO2. 45 Phụ lục 7: Phổ HSQC của MO2. 46 Phụ lục 8: Phổ 1H-NMR của OA1. 47 Phụ lục 9: Phổ HMBC của OA1. 48 Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR của ATRA1 49 Phụ lục 11: Phổ 1H-NMR của ATRA2. 50 Phụ lục 12: Phổ HMBC của ATRA2. 51 v
  8. MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU ii DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU iii DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC v MỤC LỤC vi LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1 DEPSIDONE 2 1.1.1 Định nghĩa 2 1.1.2 Phản ứng ester hóa trên depsidone 2 1.2 PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA NÓ 4 1.2.1 Tổng quát 4 1.2.2 Hoạt tính sinh học của protocetraric acid 5 1.2.3 Các phản ứng đã nghiên cứu trên protocetraric acid 7 1.2.3.1 Phản ứng tổng hợp protocetraric acid 7 1.2.3.2 Phản ứng điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid 7 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 17 2.1 HÓA CHẤT 17 2.2 THIẾT BỊ 17 2.3 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 17 2.3.1 Điều chế xúc tác 17 2.3.2 Phản ứng giữa protocetraric acid với methyl orsellinate 17 2.3.2.1 Phương trình phản ứng 17 2.3.2.2 Khảo sát 18 2.3.2.3 Cách tiến hành 19 2.3.2.4 Kết quả 19 2.3.3 Phản ứng giữa protocetraric acid với atranorin 20 2.3.3.1 Phương trình phản ứng 20 2.3.3.2 Khảo sát 21 vi
  9. 2.3.3.3 Cách tiến hành 21 2.3.3.4 Kết quả 23 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA CÁC HỢP 24 CHẤT 3.1 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID 24 VỚI METHYL ORSELLINATE 3.1.1 Cấu trúc hóa học của sản phẩm MO1 24 3.1.1.1 Phương trình phản ứng 24 3.1.1.2 Cơ chế phản ứng 24 3.1.1.3 Biện luận cấu trúc hóa học của sản phẩm MO1 25 3.1.2 Cấu trúc hóa học của sản phẩm MO2 26 3.1.2.1 Phương trình phản ứng 26 3.1.2.2 Cơ chế phản ứng 27 3.1.2.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm MO2 27 3.1.3 Cấu trúc hóa học của sản phẩm OA1 28 3.1.3.1 Phương trình phản ứng 28 3.1.3.2 Cơ chế phản ứng 28 3.1.3.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm OA1 28 3.2 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID 30 VỚI ATRANORIN 3.2.1 Cấu trúc hóa học của sản phẩm ATRA1 30 3.2.1.1 Phương trình phản ứng 30 3.2.1.2 Cơ chế phản ứng 30 3.2.1.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm ATRA1 32 3.2.2 Cấu trúc hóa học của sản phẩm ATRA2 32 3.2.2.1 Phương trình phản ứng 32 3.2.2.2 Cơ chế phản ứng 32 3.2.2.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm ATRA2 32 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 35 4.1 KẾT LUẬN 35 4.2 ĐỀ XUẤT 35 vii
  10. TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 viii
  11. LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây các hợp chất depsidone được quan tâm nghiên cứu vì những hoạt tính sinh học hấp dẫn như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa, ức chế enzym estrogen, ngăn cản sự phân bào mở ra những triển vọng trong việc điều chế các hợp chất dẫn xuất nhằm điều trị ung thư, đặc biệt là ung thư vú và ung thư buồng trứng. Quá trình nghiên cứu loài địa y Parmotrema tsavoense cho thấy protocetraric acid là một thành phần chính của loài địa y này. Với mong muốn điều chế một số dẫn xuất của protocetraric acid là những hợp chất mới với hoạt tính sinh học đáng kỳ vọng, chúng tôi tiến hành khảo sát phản ứng Friedel-Crafts trên hợp chất depsidone này. Các phản ứng Friedel-Crafts của protocetraric acid cho đến nay ít được nghiên cứu do nguồn cung cấp còn hạn chế của protocetraric acid từ tự nhiên. Trong đề tài này, chúng tôi thực hiện điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid với một số chất nền khác được ly trích và tinh chế từ các loài địa y Parmotrema sp như methyl orsellinate, atranorin bằng phản ứng Friedel-Crafts
  12. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. DEPSIDONE 1.1.1. Định nghĩa Depsidone là những dẫn xuất phenol, với khung sườn gồm hai phân tử phenol được liên kết nhau qua một nối ester và một nối ether. Thí dụ một vài hợp chất depsidone như stictic acid, physodic acid, corynedidone. Corynesidone Physodic acid Stictic acid Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của depsidone cho thấy depsidone từ địa y có khả năng ngăn tia UV, tiêu diệt hàng loạt tế bào ung thư ác tính.[20] Một số depsidone có hoạt tính chống oxy hóa.[7,9] Những nghiên cứu mới cho thấy một số depsidone có khả năng ngăn cản quá trình phân bào, cùng với các hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và ức chế enzyme estrogen.[3,5,13,18] 1.1.2. Phản ứng ester hóa trên depsidone Một số hợp chất depsidone có nhóm chức carboxylic acid. Nhóm chức này có thể được biến đổi thành nhóm chức ester, thực hiện bằng cách cho tác dụng với các tác chất thân hạch như diazomethane trong dung môi ether hoặc iodomethane trong môi trường kiềm. Năm 1996, Chicita F. Culberson[6] thực hiện phản ứng tạo các dẫn xuất ester của physodic acid và 4-O-methylphysodic acid với tác chất diazomethane trong dung môi ether ở nhiệt độ 0–5°C. 2
  13. CH2N2/ ether Làm lạnh Physodic acid (Hiệu suất 63%) CH2N2/ ether Làm lạnh 4-O-methylphysodic acid (Hiệu suất 70%) Đến năm 1975, Teruhisa Hirayama và các cộng sự người Nhật[10] đã điều chế dẫn xuất methyl ester của triacetylvittatolic acid cũng sử dụng tác chất diazomethane trong dung môi ether. CH2N2/ ether Làm lạnh Triacetylvittatolic acid (Bài báo không cho biết hiệu suất) Đến năm 1975, Teruhisa Hirayama và các cộng sự người Nhật[10] đã điều chế dẫn xuất methyl ester của triacetylvittatolic acid cũng sử dụng tác chất diazomethane trong dung môi ether. 3
  14. Năm 2009, Porntep Chomcheon và các cộng sự[5] đã điều chế dẫn xuất methyl ester của corynesidone B, sử dụng tác chất là iodomethane. CH3I DMF K2CO3 Khuấy từ ở nhiệt độ phòng Corynesidone B (Hiệu suất 75%) 1.2. PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦANÓ 1.2.1. Tổng quát Protocetraric acid, với tên khoa học 4-formyl-3,8-dihydroxy-9-hydroxymethyl- 1,6-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepin-7-carboxylic acid, là chất bột màu trắng đục, tan kém trong methanol, acetone, chloroform, , tan nhiều hơn trong dimethyl sulfoxide. Protocetraric acid được tìm thấy nhiều trong nhiều loài địa y khác nhau như địa y Parmotrema (Parmotrema dilatatum, Parmotrema lichenxanthonicum, Parmotrema sphaerospora[11], ), Parmelia (Parmelia caperata, Parmelia conspresa[17], ), Ramalina (Ramalina sp.[11], ), Cladonia (Cladonia ochrochlora1[3], ), 1.2.2. Hoạt tính sinh học của protocetraric acid Protocetraric acid đã được thử nghiệm hoạt tính sinh học trên nhiều loại nấm, vi khuẩn, cũng như hoạt tính kháng nhiều loại ung thư khác nhau (Bảng 1.1), dưới liều MIC (μg/mL). Hợp chất có liều MIC càng nhỏ, hợp chất có hoạt tính càng mạnh. Kết quả Bảng 1.1 cho thấy protocetraric acid có khả năng kháng 6 dòng nấm (Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Cryprococcus var. difluens, Fusarium 4
  15. oxysporum, Mucor mucedo và Paecilomyces variotii), 6 dòng vi khuẩn khác nhau (B. cereaus, B. subtilis, M. tuberculosis, P. vulgaris, S. lutea và S. aureus) và không ức chế được 3 dòng tế bào ung thư (Ehrlich carcinoma, Ehrlich sarcoma và Yoshina sarcoma). Fumarprotocetraric acid, một hợp chất được cô lập nhiều từ địa y, đồng thời cũng là dẫn xuất 9’-monofumarylprotocetraric acid, đã được kiểm tra hoạt tính sinh học trên nhiều dòng vi khuẩn, nấm khác nhau.[16] Kết quả được trình bày trong Bảng 1.1 cho thấy fumarprotocetraric acid có khả năng kháng 7 chủng vi khuẩn (Aeromonas hydrophila, Bacillus cereaus, Bacillus subtilis, Listeriamono cytogenes, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus và Streptococcus faecalis) và 2 dòng nấm (Candida albicans và Candida glabrata). Trong khi đó, protocetraric acid không có khả năng ức chế dòng vi khuẩn Streptococcus faecalis. Điều này cho thấy các dẫn xuất của protocetraric acid có tiềm năng hoạt tính sinh học cao. Do hợp chất này hiện diện với số lượng nhiều trong địa y Parmotrema sp. nên chúng tôi tiến hành điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid với hy vọng tạo được nhiều dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao. 5
  16. Bảng 1.1. Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế bào ung thư của protocetraric acid và fumarprotocetraric acid. Tên chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế Protocetraric acid Fumarprotocetraric acid MIC (μg/mL) MIC (μg/mL) bào ung thư Nấm[17,19,23] Aspergillus flavus Không có hoạt tính * Aspergillus fumigatus 500 * Candida albicans 18.7 18.7 Candida glabrata * 18.7 Cryprococcus var. difluens 53.1 * Fusariumoxysporum 500 * Mucor mucedo 500 * Paecilomyces variotii 500 * Penicillium purpurescens Không có hoạt tính * Penicillium verrucosum Không có hoạt tính * Trichoderma harsianum Không có hoạt tính * Vi khuẩn[11,19,23] Aeromonas hydrophila * 150.0 Bacillus cereaus 85.5 4.6 Bacillus subtilis 740.7 4.6 Esherichia coli Không có hoạt tính * Klebsiella pneumoniae Không có hoạt tính * Listeria monocytogenes * 4.6 Micrococcus luteus Không có hoạt tính * Mycobacterium tuberculosis 125.0 * Proteus vulgaris 23.4 37.5 Sarcina lutea 196.0 * Staphylococcus aureus 60.7 37.5 Streptococcus faecalis Không có hoạt tính 150.0 Bệnh ung thư[16] Ehrlich carcinoma Không có hoạt tính * Ehrlich sarcoma Không có hoạt tính * Yoshida sarcoma Không có hoạt tính * (*) Không thử nghiệm 6
  17. Năm 2004, Carine Bezivin và các đồng sự đã cô lập dẫn xuất 9’-O- methylprotocetraric acid từ địa y Cladonia convoluta và đã kiểm tra hoạt tính sinh học của hợp chất này với 6 dòng tế bào ung thư khác nhau,[3] kết quả được trình bày ở liều IC50 (μg/mL) (Bảng 1.2). Bảng 1.2. Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số dòng tế bào ung thư của 9’-O- methylprotocetraric acid. Dòng tế bào ung thư IC50 Hoạt tính (μg/mL) Murine lympholytic leukaemia >100 Không có hoạt tính Murine Lewis lung carcinoma >100 Không có hoạt tính Human chronic myelogenous leukaemia >100 Không có hoạt tính Human brain metastasis of a prostate carcinoma >100 Không có hoạt tính Human breast adenocarcinoma >100 Không có hoạt tính Human glioblastoma >100 Không có hoạt tính 7
  18. PhCH2I K2CO3 CH3COCH3 Khuấy từ, kết hợp thổi khí N2 (CH3)2SO4 K2CO3 CH3COCH3 Ethyl acetate HCl Pd/C Khuấy từ kết hợp thổi khí H2 1/ Hexamethylenetetramine CF3COOH Pd/C Khuấy từ kết hợp đun nóng 2/ Đuổi dung môi 3/ H2O Khuấy từ 4/ Đun nóng trong K2CO3 PhCH2I N,N-dimethylformamide Khuấy từ kết hợp thổi khí N2 1/ Pyridine 2/ (NCH4)2MnO4 3/ Khuấy từ ở nhiệt độ phòng 1/ 1,3-bisbenzyloxy-2,5- dimethylbenzene pha trong CH2Cl2 2/ CF3COOH 3/ Khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ Ethyl acetate HCl Pd/C Khuấy từ kết thổi khí H2 1/ Thêm vào dung dịch K2CO3 2/ Thêm vào dung dịch K3[Fe(CN)6] 3/ Khuấy từ trong [21] Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid 8
  19. CH3I K2CO3 N,N-dimethylformamide 1/ CCl4 2/ Đun hoàn lưu kết hợp nhỏ từ từ Br2 3/ Tiếp tục đun hoàn lưu 4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong dung dịch dioxan 5/ Đun hoàn lưu 1/ CH2Cl2 2/ BCl3 3/ Khuấy từ trong 4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong dung dịch dioxan 5/ Đun hoàn lưu 1/ CH3C6H6SO3H.H2O 2,2-dimethylpropane N,N-dimethylformamide 2/ Để yên trong 70 giờ 3/ Thêm 2,2-dimethylpropane 4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong CH2Cl2 5/ Cho vào một hỗn hợp pyridinium chlorochromate và CH3COONa pha trong CH2Cl2 6/ Khuấy từ CH3COOH 50% Khuấy từ ở 50°C 1/ LiI Hexamethylphosphoric triamide 2/ Khuấy từ kết hợp thổi khí N2 ở 80°C Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid[21] (tiếp theo) 9
  20. 1.2.3. Các phản ứng đã nghiên cứu trên protocetraric acid 1.2.3.1. Phản ứng tổng hợp protocetraric acid Năm 1981, Tony Sala và Melvyn V. Sargent[21] đã đề nghị quy trình tổng hợp protocetraric acid đi từ methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate qua 13 giai đoạn (Sơ đồ 1.1). 1.2.3.2. Phản ứng điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid a/ Năm 1933, Yasuhiko Asahina và Tyo-Taro Tukamo[2] đã thực hiện phản ứng hydrogen hóa xúc tác Pd/C để điều chế hydroprotocetraric acid từ protocetraric acid. Sản phẩm thu được đều được đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc hóa học bằng phương pháp phân tích nguyên tố và các phản ứng định tính nhóm định chức. CH3COOH H2, Pd/C Protocetraric acid Hydroprotocetraric acid (Hiệu suất 87 %) b/ Năm 1952, Josef Klosa[12] đã điều chế một số dẫn xuất phenylhydrazone, thiosermicarbazone, benzimidazole của protocetraric acid. Sản phẩm thu được đều được đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc hóa học bằng phương pháp phân tích nguyên tố và các phản ứng định tính nhóm định chức. Các dẫn xuất phenylhydrazone của protocetraric acid được điều chế bằng cách đun hoàn lưu protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid) với phenylhydrazine trong dung môi benzene trong 6 giờ. 10
  21. C6H6 C6H6-NH-NH2 Đun hoàn lưu (Bài báo không nêu hiệu suất) −R= −H −R = −H −(CH2)3CH3 −(CH2)3CH3 −CH2CH(CH3)2 −CH2CH(CH3)2 −CH2CH2CH(CH3)2 −CH2CH2CH(CH3)2 Các dẫn xuất thiosemicarbazone được điều chế bằng cách đun hoàn lưu protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid), thiosemicarbazide trong dung môi nitrobenzene trong 3 giờ. Đun nhẹ (Bài báo không nêu hiệu suất) −R= −H −R = −H −CH(CH3)2 −CH(CH3)2 −(CH2)3CH3 −(CH2)3CH3 −CH2CH(CH3)2 −CH2CH(CH3)2 −CH2CH2CH(CH3)2 −CH2CH2CH(CH3)2 Các dẫn xuất benzimidazole cũng được Josef Klosa[12] điều chế bằng cách đun protocetraric acid với tác chất o-aminoaniline. o-C6H4(NH2)2 C6H5NO2 Đun hoàn lưu Protocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) 11
  22. o-C6H4(NH2)2 CH3COOH Đun hoàn lưu Protocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) o-C6H4(NH2)2 EtOH C6H5NO2 Đun hoàn lưu Protocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) c/ Josef Klosa[12] đã điều chế dẫn xuất ester hóa trên nhóm chức alcol nhất cấp của protocetraric acid là dẫn xuất monopropionyl hóa. Năm 1977, Myles F. Keogh[15] tiếp tục điều chế dẫn xuất monomalonyl hóa Propionic acid Đun sôi Protocetraric acid 9’-Monopropionylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) Malonic acid Dioxane Khuấy từ Protocetraric acid 9’-Monomalonylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) 12
  23. d/ Phản ứng ether hóa trên nhóm chức alcol nhất cấp đã được nhóm Yasuhiko Asahina và Tyo-Taro Tukamata,[2] Yasuhiko Asahina và Yaitiro Tanase,[1] Josef Klosa[12] nghiên cứu. Năm 1933, Yasuhiko Asahina và Tyo-Taro Tukamata[2] đã điều chế hai dẫn xuất methyl và ethyl ether của protocetraric acid bằng cách đun hoàn lưu với alcol tương ứng. Methanol ` Đun nhẹ Protocetraric acid 9’-O-Methylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) Ethanol Đun nhẹ Protocetraric acid 9’-O-Ethylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) Năm 1934, Yasuhiko Asahina và Yaitiro Tanase[1] tiếp tục điều chế 3 dẫn xuất ether mới của protocetraric acid là dẫn xuất n-propyl, n-butyl và benzyl ether. ROH Đun hoàn lưu Protocetraric acid 9’-O-Alkylprotocetraric acid −R= −CH2CH2CH3 Hiệu suất 81% −CH2(CH2)2CH3 Hiệu suất 79 % −CH2C6H6 (Bài báo không nêu hiệusuất) 13
  24. Năm 1952, Josef Klosa[12] đã thực hiện các phản ứng ether hóa protocetraric acid với hai alcol chi phương đơn chức là như isopropanol và isobutanol. CH3CH(OH)CH3 Đun hoàn lưu Protocetraric acid 9’-O-Isopropylprotocetraric acid (Hiệu suất 55 %) CH3CH(CH3)CH2CH2OH Đun hoàn lưu trong Protocetraric acid 9’-Isobutylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất) Năm 2014, Trần Thị Quỳnh Hoa[22] đã tiến hành điều chế một số dẫn xuất ether của protocetraric acid với một vài alcol chi phương. ROH DMSO Chỉnh pH bằng CH3COOH Đun hoàn lưu và khuấy từ ở 115 °C trong 3 giờ Protocetraric acid 9-O-Alkylprotocetraric acid Hiệu suất (Xác định bằng HPLC) Đề tài cũng đã bước đầu thực hiện điều chế dẫn xuất ether hóa protocetraric acid theo phản ứng Williamson với tác chất iodoethane. Phản ứng được thực hiện trong môi trường kiềm K2CO3 (pH=8), khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 8 giờ đạt hiệu suất 66 %. 14
  25. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. HÓA CHẤT - Protocetraric acid được ly trích và tinh chế từ địa y Parmotrema sp. - Methanol (Chemsol), 99.7%. - Ethanol (Trung Quốc), 99.7%. - Aluminum chloride hexahydrate (Trung Quốc), 97%. - Benzoic acid (Trung Quốc), 99.5%. - trans-cinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%. - (E)- -methylcinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%. - trans-4-methylcinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%. - trans-4-methoxycinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%. - trans-4-nitrocinnamic acid (Sigma-Aldrich), 97%. - Dimethyl sulfoxide (Trung Quốc), 99%. - Chloroform, chưng cất thu ở phân đoạn 61°C. - Ethyl acetate, chưng cất thu ở phân đoạn 77°C. - Acetone, chưng cất thu ở phân đoạn 56°C. - Acetic acid (Trung Quốc), 99.5%. - Nước cất. - Sắc ký bản mỏng (Merck), 60F254. - Silica gel (Himedia). 2.2. THIẾT BỊ - Cân điện tử 4 số, Satorius AG Germany CPA3235. - Máy khuấy từ gia nhiệt Stone Staffordshire England ST15OSA. - Máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker Ultrashied 500 Plus (đo ở tần số 500 MHz cho phổ 1H–NMR và 125 MHz cho phổ 13C–NMR) thuộc phòng Phân tích Trung tâm trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, 227 Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh. 15
  26. 2.3. QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ CÁC DẪN XUẤT ESTER CỦA PROTOCETRARIC ACID Phản ứng điều chế các dẫn xuất ester giữa protocetraric acid và các carboxylic acid khác nhau được thực hiện như quy trình sau. Trong một bình cầu 50 mL, cân 0.0267 mmol protocetraric acid, cân 1.23 mmol RCOOH (benzoic acid, trans-cinnamic acid, trans-4-methylcinnamic acid, trans-4-methoxycinnamic acid, (E)- -methylcinnamic acid, trans- 4- nitrocinnamic acid), dung môi sử dụng là DMSO, xúc tác là AlCl3. Các yếu tố được thay đổi khi tiến hành tổng hợp các dẫn xuất là thể tích dung môi, lượng xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng (Bảng 2.1). Tiến hành đun kết hợp khuấy từ. Nhiệt độ được điều chỉnh nhờ một bếp cách dầu. Hỗn hợp sau phản ứng được để nguội. Tiến hành chiết lỏng-lỏng nhiều lần với ethyl acetate để loại dung môi DMSO. Quá trình chiết được theo dõi bằng sắc ký bản mỏng cho đến khi hỗn hợp chiết không hiện hình UV nữa thì kết thúc. Tiến hành sắc ký cột sản phẩm thô với hệ dung môi n-hexane: EtOAc: acetone: AcOH (10:1:0.2:0.2) để thu sản phẩm tinh khiết. Cân sản phẩm cô lập được, tính hiệu suất cô lập (H%). Các phản ứng được theo dõi theo thời gian bằng sắc kí bản mỏng. 2.3.1. Phản ứng giữa protocetraric và benzoic acid Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol benzoic acid (tỉ lệ 1:46), o dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (1.1 mg), nhiệt độ 120 C: Thời gian phản ứng: 0.25 giờ (phản ứng 1a) Thời gian phản ứng: 0.5 giờ (phản ứng 1b) 2.3.2. Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-cinnamic acid Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-cinnamic acid (tỉ lệ 1:46): o Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.0825 mmg), nhiệt độ 90 C, thời gian 3 giờ (phản ứng 2a) o Dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.55 mg), nhiệt độ 100 C, thời gian 1.25 giờ (phản ứng 2b) 16
  27. Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 70oC, thời gian 6 giờ (phản ứng 2c) 2.3.3. Phản ứng giữa prototocetraric acid và trans-4-methylcinnamic acid Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-methylcinnamic o acid (tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 90 C, thời gian 3 giờ (phản ứng 3) 2.3.4. Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-methoxycinnamic acid Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-methoxycinnamic acid (tỉ lệ 1:46) o Dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80 C, thời gian 3 giờ (phản ứng 4a) o Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.55 mg), nhiệt độ 100 C, thời gian 1 giờ ( phản ứng 4b) 2.3.5. Phản ứng giữa protocetraric acid và (E)- -methylcinnamic acid Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol (E)- -methylcinnamic acid o (tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80 C, thời gian 5h (phản ứng 5) 2.3.6. Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-nitrocinnamic acid Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-nitrocinnamic acid o (tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80 C, thời gian 6h (phản ứng 6) 2.3.7. Phản ứng giữa protocetraric acid và gyrophoric acid Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 0.0267 mmol gyrophoric (tỉ lệ 1:1), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời gian 6h (phản ứng 7) 17
  28. Bảng 2.1. Kết quả khảo sát phản ứng ester hóa giữa protocetraric acid và các carboxylic acid đơn chức sử dụng xúc tác AlCl3. Sản phẩm STT R- Khối lượng DMSO AlCl3 Nhiệt độ Thời gian Sản phẩm RCOOH (mL) (mg) (oC) (h) (mg) 1a 150 2 1.1 120 0.25 Pr.B2 1b 2 1.1 120 0.5 Pr.B2+ B1 2a 2 0.0825 90 3 Pm.C2 180 2b 1 0.55 100 1.25 Pm.C2 + C3 2c 2 0.0825 70 6 không phản ứng 3 200 1 0.0825 90 3 Pm.CM2 4a 1 0.0825 80 3 Pr.C4M2 + Pr.C4M1 220 4b 2 0.55 100 1 Pr.C4M2+ Pm.C4M1 5 200 1 0.0825 80 5 C 6 1 0.0825 80 6 không phản ứng 240 Pm.GXR1 + các sản 7 12.5 2 1.1 80 5 phẩm khác chưa khảo sát 18
  29. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI BENZOIC ACID Từ phản ứng 1a, 1b (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với benzoic acid đã cô lập được 2 sản phẩm là Pr.B2 và Pr.B1. Hình 3.1. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và benzoic acid 3.1.1. Cấu trúc hóa học của sản phẩm Pr.B2 Hợp chất Pr.B2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và benzoic acid có đặc điểm như sau: Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO. 1 Phổ H–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 1): trình bày trong Bảng 3.1. 13 Phổ C–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 2): trình bày trong Bảng 3.2. Biện luận cấu trúc So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của hợp chất Pr.B2 với protocetraric acid cho thấy có sự tương đồng, tuy nhiên Pr.B2 có sự xuất hiện của một đơn vị benzoyl tại C-8’ (5 proton ở vùng nhân thơm gồm có 2H ở ở ở ở 7.48). Sự hiện diện của một đơn vị benzoyl này cũng dẫn đến sự chuyển dịch về vùng từ trường thấp của nhóm methylene H-8’ ( so với  của H-8’ của protocetraric acid. Dữ 20
  30. liệu phổ 13C-NMR của hợp chất Pr.B2 giúp củng cố nhận định trên. Như vậy, Pr.B2 được xác định là sản phẩm ester hóa của protocetraric acid (Hình 3.1) 3.1.2. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pr.B1 Hợp chất Pr.B1 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và benzoic acid có đặc điểm như sau: Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol và DMSO. 1 Phổ H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 3): trình bày trong Bảng 3.1. 13 Phổ C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 4): trình bày trong Bảng 3.2. Biện luận cấu trúc Phổ 1H-NMR của hợp chất Pr.B1 với protocetraric acid hoàn toàn tương đồng, ngoại trừ sự khác biệt duy nhất là sự chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn của nhóm methylene tại C-8’. So sánh dữ liệu phổ 13C-NMR của hợp chất Pr.B1 với protocetraric acid cũng cho thấy sự khác biệt giữa hai hợp chất là sự chuyển dịch về vùng từ trường thấp của C-8’. Những dữ kiện này chứng tỏ Pr.B1 có thể là sản phẩm dehydrate của chính protocetraric acid tại nhóm hydroxymethylene C-8’. Điều này cũng được tái xác định dựa trên sự gia tăng của nhiệt độ phản ứng sẽ làm tăng dần lượng của Pr.B1 trong hỗn hợp sau phản ứng. 3.2. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI TRANS-CINNAMIC ACID Từ phản ứng 2a, 2b (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với trans-cinnamic acid đã cô lập được 2 sản phẩm là Pm.C2 và C3. 21
  31. Hình 3.2. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và trans- cinnamic acid 3.1.3. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pm.C2 và Pm.C3 Hợp chất Pm.C2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và trans-cinnamic acid có đặc điểm như sau: Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO. 1 Phổ H–NMR (Acetone-d6) (phụ lục 5): trình bày trong Bảng 3.1. 13 Phổ C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 6): trình bày trong Bảng 3.2. Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 7). 1 Hỗn hợp Pm.C2 và C3 được đo phổ H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 8): trình bày trong Bảng 3.1. Biện luận cấu trúc Dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.C2 với protocetraric acid và Pr.B2 cho thấy có sự tương đồng ở nhân thơm A nhưng có sự khác biệt rất rõ ở các tín hiệu trên nhân B. Cụ thể là nhóm methyl H-9’ của Pm.C2 chuyển dịch về vùng từ trường rất thấp khi so sánh với nhóm H-9’ trong protocetraric acid và Pr.B2. Trong khi đó, nhóm methylene H-8’ trong Pm.C2 chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn khi so sánh với nhóm thế tương tự trong hợp chất Pr.B2. Mặt khác, khi phân tích phổ của sản phẩm C3 trong hỗn hợp sau phản ứng, chúng tôi nhận thấy dữ liệu phổ của C3 hoàn toàn tương đồng với Parmosidone A (một meta- depsidone có cấu trúc tương tự như protocetraric). Theo Duong T. H. và cộng sự,[8] sự thay đổi trong cấu trúc nhân thơm B của parmosidone A sẽ dẫn đến sự chuyển dịch của 22
  32. nhóm methyl H-9’ về vùng từ trường thấp trong khi đó nhóm methylene H-8’ sẽ chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn. Từ những dữ kiện trên, kết hợp với sự xuất hiện của các tín hiệu đặc trưng của trans-cinnamic acid: 1H ở  d, 16), 1H ở  d, 16), 5 proton thơm (2H tại tại ), hợp chất Pm.C2 được đề nghị là một sản phẩm ester của parmosidone A và trans-cinnamic acid. Điều này được tái khẳng định bởi tương quan HMBC của H-8’ với C-2’, C-3’ và C-4’ và của H-9’ với C-1’, C-5’ và C-6’. Dưới ảnh hưởng của xúc tác Lewis acid, chúng tôi nhận thấy có sự chuyển hóa giữa protocetraric acid, một para-depsidone và parmosidone A, một meta-depsidone. Sự chuyển vị này thông qua hai giai đoạn liên tiếp nhau gồm có giai đoạn (i) là sự thủy phân liên kết ester của depsidone và giai đoạn (ii) là phản ứng thế nucleophile vào vòng thơm tại vị trí C-2. Giai đoạn có thể xảy ra dựa trên sự hỗ trợ của hai nhóm thế rút electron tại vị trí C-1 (-COOR) và C-3 (-CHO) trên nhân thơm A. Cơ chế được đề nghị trong Hình 3.3. Hình 3.3. Cơ chế đề nghị của sự chuyển hóa protocetraric acid thành parmosidone A (C3) 3.3. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI TRANS-4-METHYLCINNAMIC ACID 23
  33. Từ phản ứng 3 (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với trans-4-methylcinnamic acid đã cô lập được sản phẩm là Pm.CM2. Hình 3.4. Cấu trúc sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4- methylcinnamic acid 3.1.4. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pm.CM2 Hợp chất Pm.CM2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-methylcinnamic acid có đặc điểm như sau: Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO. 1 Phổ H–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 9): trình bày trong Bảng 3.1. 13 Phổ C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 10): trình bày trong Bảng 3.2. Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 11). Biện luận cấu trúc So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.CM2 với Pm.C2 (Bảng 3.1) cho thấy hoàn toàn tương đồng. Thêm vào đó là sự xuất hiện các tín hiệu đặc trưng của trans-4- methylcinnamic acid, 1 nhóm methyl ở  2H, s), 2 proton olefin lần lượt ở 6.54 (2H, d, 16) và  7.55 (2H, d, 16), 4 proton vòng thơm ở  7.58 (2H, d, 7.5) và 7.21 (2H, d, 7.5) cho phép đề nghị Pm.CM2 cũng là một sản phẩm ester của trans-4- methylcinnamic acid với parmosidone A. 3.4. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI TRANS-4-METHOXYCINNAMIC ACID Từ phản ứng 4a, 4b (Bảng 2.1) giữa prototcetraric acid với trans-4- methoxycinnamic acid đã cô lập được 3 sản phẩm Pm.C4M1, Pr.C4M1 và Pr.C4M2. 24
  34. Hình 3.5. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4- methoxycinnamic acid 3.1.5. Cấu trúc sản phẩm Pr.C4M1 và Pm.C4M1 Hợp chất Pm.C4M1 và Pr.C4M1 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-methoxycinnamic acid có đặc điểm như sau: Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO. 1 Phổ H–NMR của Pm.C4M1 (DMSO-d6) (phụ lục 12): trình bày trong Bảng 3.1. 1 Phổ H–NMR của Pr.C4M1 (DMSO-d6) (phụ lục 13): trình bày trong Bảng 3.1. 13 Phổ C–NMR của Pr.C4M1(DMSO–d6) (phụ lục14): trình bày trong Bảng 3.2. Biện luận cấu trúc Dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.C4M1 và Pr.C4M1 gần như trùng khớp nhau. Tuy nhiên, phổ Pm.C4M1 cho thấy độ dịch chuyển của nhóm methyl H-9 ( và H-9’ ( tương tự như parmosidone A. Trong khi đó, phổ Pr.C4M1 lại cho thấy sự hiện 25
  35. diện của 2 nhóm methyl này lần lượt tại và tương tự như protocetraric acid. Bên cạnh đó, phổ proton của 2 hợp chất này đều cho thấy sự xuất hiện các tín hiệu đặc trưng của trans-4-methoxycinnamic acid: 1 nhóm methoxy –O-CH3 tại  3.73 (3H, s), 2 proton olefin tại  6.45 (1H, d, 16) và tại  d, 16), 4 proton thơm gồm 2 proton tại  d, 9) và 2 proton tại  d, 9). Kết hợp với sự tương đồng giữa dữ liệu phổ của Pm.C4M1 với Pm.C2, của Pr.C4M1 với Pr.B2 cho phép đề nghị Pm.C4M1 là ester của trans-4-methoxycinnamic acid với parmosidone A và Pr.C4M1 là ester của trans-4-methoxycinnamic acid với protocetraric acid. 3.1.6. Cấu trúc sản phẩm Pr.C4M2 Hợp chất Pr.C4M2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-methoxycinnamic acid có đặc điểm như sau: Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi methanol, ethanol, DMSO. 1 Phổ H–NMR (DMSO–d6) ( phụ lục 15): trình bày trong bảng 3.3. 13 Phổ C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 16): trình bày trong bảng 3.3. Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 17) Biện luận cấu trúc So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của Pr.C4M2 với Pr.C4M1 cho thấy có sự tương đồng trên các nhân A và B và sự khác biệt giữa chúng là sự chuyển dịch về vùng từ trường cao của nhóm methylene H-8’ ( trong Pr.C4M1 so với 3.05 trong Pr.C4M2, kết hợp với dữ liệu 13C-NMR của nhóm này, giúp xác định nhóm methylene H-8’ không liên kết với dị tố oxygen. Mặt khác, cùng với sự biến mất của liên kết đôi tại C-7” và C-8” của một đơn vị cinamoyl trong Pr.C4M1 cùng với sự xuất hiện của các nhóm methylene H-8” () và oxymethine H-7” () ở vùng từ trường cao giúp xác định hợp chất Pr.C4M2 không thể là các sản phẩm ester của trans-4-cinnamic acid với protocetraric acid hoặc parmosidone A. Phổ HMBC cho thấy sự tương quan của proton H-7” ( 5.09, d, 8) với các carbon C-1”, C-8”, C-9” và C-8’ và của proton H-8” ( 3.05, m) với các carbon C-8’, C-8”, C-9” giúp xác định các vị trí lân cận của các proton này và đồng thời xác định sự liên kết của nhân thơm C và nhân thơm B qua các liên kết C-8’-C-8”-C-7”. Ngoài ra, proton H-7” và H-8’ cùng cho tương quan với C-2’ giúp xác định sự hiện diện của vòng 6 cạnh pyranose giữa hai nhân thơm B và C. Từ 26
  36. những dữ kiện phổ nghiệm trên, cấu trúc của hợp chất Pr.C4M2 được xác định như minh họa trong Hình 3.5 Khi quan sát cấu trúc của hợp chất Pr.C4M2, chúng tôi nhận thấy rằng có sự đóng vòng giữa vị trí C-8’ và 2’-OH của nhân thơm B với liên kết đôi C-7” và C-8” của đơn vị trans-4-methoxycinnamoyl. Dưới ảnh hưởng của xúc tác acid Lewis, hợp chất protocetraric acid đã có sự chuyển hóa nhanh tại vị trí C-8’ và 2’-OH trên nhân thơm B thành trung gian ortho-quinone methide. Tiếp theo, trung gian ortho-quinone methide sẽ phản ứng với hợp chất trans-4-methoxycinnamic acid theo cơ chế của phản ứng Diel- Alder nội phân tử (Lumb J.-P. 2008).[14] Cơ chế đề nghị được minh họa trong Hình 3.6 Hình 3.6. Cơ chế đề nghị của sự tạo thành sản phẩm Pr.C4M2 3.5. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI (E)- -METHYLCINNAMIC ACID Từ phản ứng 5 (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với (E)- -methylcinnamic acid đã cô lập được sản phẩm Pr.C 27
  37. Hình 3.7. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và (E)- - methylcinnamic acid 3.1.7. Cấu trúc sản phẩm Pr.C Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO. 1 Phổ H–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 18): trình bày trong Bảng 3.1. 13 Phổ C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục19): trình bày trong Bảng 3.2. Biện luận cấu trúc Dữ liệu phổ 1H–NMR và 13C–NMR của Pr.C và Pr.C4M1 cho thấy sự tương đồng ở nhân A, nhân B cũng như sự dịch chuyển về trường thấp của nhóm oxymethylene H-8’ (5.31). Cùng với sự hiện diện của 1 nhóm methyl H-8” tại  3H, d, 1), 5 proton vùng thơm trong khoảng 7.37-7.42 (5H, m), 1 tín hiệu proton olefin ở  d, 1) là các tín hiệu đặc trưng của (E)- - methylcinnamic acid cho phép đề nghị Pr.C là sản phẩm ester hóa của (E)- - methylcinnamic acid và protocetraric acid. 3.6. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI GYROPHORIC ACID Từ phản ứng 7 (xem Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với gyrophoric acid đã cô lập được Pm.GXR1 (các sản phẩm khác chưa khảo sát). 28
  38. + các sản phẩm khác chưa khảo sát Hình 3.8. Cấu trúc sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và gyrophoric acid 3.1.8. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pm.GXR1 Hợp chất Pm.GXR1 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và gyrophoric có đặc điểm như sau: Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO. 1 Phổ H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 20): trình bày trong bảng 3.3. 13 Phổ C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 21): trình bày trong bảng 3.3. Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 22) Phổ HSQC (DMSO–d6) (phụ lục 23) Biện luận cấu trúc Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của Pm.GXR1 khá tương đồng với dữ liệu NMR của hợp chất của Parmosidone D.[18] Sự khác biệt duy nhất giữa chúng là xuất hiện của proton H-1” thay thế cho nhóm carboxyl ester tại vị trí C-1”. Phổ HMBC cho tương quan của H-1” với C-2”, C-3” và C-6”, của H-3” với C-1”, C-2” và C-4” và của H3-7” với C-1”, C-5” và C-6” giúp khẳng định cấu trúc của nhân C cũng như giúp xác định toàn bộ cấu trúc của Pm.GXR1 (Hình 3.8) Gyrophoric acid dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và Lewis acid đã xảy ra phản ứng decarboxyl hóa để tạo ra orcinol (i). Tiếp theo orcinol tạo thành sẽ tham gia phản ứng Friedel-Craft alkyl hóa với parmosidone A được chuyển hóa từ protocetraric acid (ii). (Sơ 29
  39. đồ 3.1) Sơ đồ 3.1. Quá trình đề nghị tạo thành của sản phẩm Pm.GXR1 30
  40. 1 Bảng 3.1. Dữ liệu phổ H-NMR (DMSO- d6) của các hợp chất đã tổng hợp Pm.C2a Pm.C2 C3 ParA Pm.CM2 Pm.C4M1 Pr.C4M1 PrA Pr.B2 Pr.B1 Pr.Cα 5 6.82 (s) 6.80 (s) 6.78 (s) 6.80 (s) 6.83 (s) 6.78 (s) 6.84 (s) 6.83 (s) 6.80 (s) 6.83 (s) 6.83 (s) 8 10.79 (s) 10.61 (s) 10.61 (s) 10.60 (s) 10.59 (s) 10.61 (s) 10.58 (s) 10.59 (s) 10.58 (s) 10.60 (s) 10.58 (s) 9 2.58 (s) 2.41 (s) 2.40 (s) 2.38 (s) 2.42 (s) 2.41 (s) 2.43 (s) 2.43 (s) 2.36 (s) 2.40 (s) 2.43 (s) 8’ 5.39 (s) 5.22 (s) 4.49 (s) 4.43 (s) 5.26 (s) 5.21 (s) 5.23 (s) 4.60 (s) 5.39 (s) 3.76 (s) 5.31 (s) 9’ 2.77 (s) 2.66 (s) 2.62 (s) 2.62 (s) 2.49 (s) 2.66 (s) 2.45 (s) 2.40 (s) 2.48 (s) 2.47 (s) 2.44 (s) 2”/6” 7.66 (m)) 7.68 (m) 7.58 (d,8.0) 7.64 (d,8.5) 7.64 (d,9.0) 7.87 (m) 7.40 (m) 3”/5” 7.42 (m) 7.40 (m) 7.21 (d,8.0) 6.95 (d,8.5) 6.96 (d,9.0) 7.48 (m) 7.40 (m) 4” 7.42 (m) 7.40 (m) 7.62 (m) 7.36 (m) 7” 7.66 (d,16.0) 7.58 (d, 16.0) 7.55 (d,16.0) 7.53 (d,16.0) 7.55 (d,16.0) 7.42 (m) 8” 6.52 (d,16.0) 6.61 (d, 16.0) 6.54 (d,16.0) 6.44 (d,16.0) 6.45 (d,16.0) 9” 2.32 (s) 4”-CH3 8”-CH3 2.00 (s) 4”- 3.79 (s) 3.79 (s) OCH3 a Đo trong dung môi Acetone-d6 31
  41. 13 Bảng 3.2. Dữ liệu phổ C-NMR (DMSO- d6) của các hợp chất đã tổng hợp Pm.C2 Pm.CM2 ParA PrA Pr.B2 Pr.B1 Pr.Cα Pr.C4M1 1 112.4 112.4 112.6 112.4 112.7 112.2 112.2 2 161.2 161.2 161.9 161.2 161.8 160.9 161.2 3 111.7 111.9 111.6 111.8 112.3 111.9 111.9 4 163.8 163.8 164.2 163.8 164.2 163.9 163.9 5 117.0 116.6 116.6 117.0 117.4 117.1 116.4 6 152.0 152.2 151.9 152.0 150.8 152.1 152.0 152.0 7 164.4 164.3 164.2 163.9 164.5 163.9 164.0 8 191.8 191.9 192.2 191.7 192.1 192.1 191.5 191.6 9 21.2 21.2 21.4 21.3 21.4 21.6 21.1 21.2 1’ 115.9 115.9 115.5 116.6 115.6 116.5 115.0 2’ 159.2 158.5 162.2 155.0 152.7 156.8 155.4 155.9 3’ 112.7 113.0 117.5 118.6 117.5 113.8 117.1 4’ 145.1 145.3 143.8 144.5 144.9 145.6 145.2 5’ 132.6 132.5 131.5 141.7 142.0 142.1 142.0 6’ 140.9 140.6 139.6 129.4 130.4 131.6 131.8 7’ 170.2 170.4 170.6 170.1 171.3 170.1 170.2 8’ 55.9 56.0 52.5 52.9 56.9 63.0 56.3 55.6 9’ 14.4 14.5 14.1 14.3 14.8 14.7 14.6 14.6 1” 133.9 131.3 135.0 126.5 2”/6” 128.9 129.6 129.6 130.2 3”/5” 128.3 128.4 128.5 114.4 4” 130.5 144.0 128.6 160.9 7” 144.5 144.7 138.5 144.6 8” 117.9 117.1 166.3 127.7 113.8 9” 166.2 166.4 167.7 166.5 4”-CH3 21.1 4”-OCH3 55.4 8”-CH3 13.9 c Đo trong dung môi DMSO-d6 32
  42. 1 13 Bảng 3.3.Dữ liệu phổ H-NMR (DMSO- d6), C-NMR (DMSO- d6) của Pm.GXR1, Pr.C4M2 và parmosidone D Pm.GRX1 Pr.C4M2 PAR D[8] δH δC δH δC δH δC 1 113.1 112.4 112.7 2 164.6 161.6 164.7 3 111.5 112.1 111.4 4 163.6 164.6 163.7 5 6.76(1H, s) 116.6 6.77 (1H, s) 118.0 6.74 (1H, s) 117.0 6 151.5 152.3 151.5 7 161.9 165.1 161.6 8 10.59 (1H, s) 192.1 10.54 (1H, s) 192.0 10.57 (1H, s) 192.2 9 2.27 (3H, s) 20.8 2.40 (3H, s) 22.0 2.21 (3H, s) 20.7 1’ 113.3 122.6 113.5 2’ 162.8 148.2 162.8 3’ 118.3 112.6 117.8 4’ 144.1 142.7 144.1 5’ 130.0 142.4 130.1 6’ 140.1 125.4 140.0 7’ 170.3 173.6 169.6 8’ 3.77 (2H, s) 20.7 3.05 (1H, m) 23.4 3.82 (2H, s) 20.6 9’ 2.57 (3H, s) 14.1 2.21 (3H, s) 14.0 2.58 (3H, s) 14.1 1” 6.01 (1H, d, 2) 108.4 130.8 113.5 2” 155.7 128.8 154.4 3” 5.96 (1H, d, 2) 101.2 114.2 6.11 (1H, s) 101.2 4” 156.9 159.8 158.3 5” 115.7 114.2 116.4 6” 137.8 128.8 135.7 7” 5.09 (1H, d, 8) 78.5 170.0 8” 20.6 3.05 (2H, m) 43.5 2.20 (3H, s) 17.4 9” 2.24 (3H, s) 167.6 - - 7”- 3.73 (3H, s) 55.6 3.70 (3H, s) 51.6 OCH3 2”-OH 9.57 (1H, s) 33
  43. Bảng 3.4. Hiệu suất cô lập của một số hợp chất điều chế được. Hợp chất Hiệu suất cô lập (H%) Pr.B2 23.5 Pr.B1 4.1 Pm.C2 26 Pm.CM2 24 Pm.C4M1 4.1 Pr.C4M1 17.8 Pr.C4M2 28 Pr.C 22.3 Pm.GXR1 31.2 34
  44. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1. KẾT LUẬN Từ hợp chất protocetraric acid cô lập được từ địa y Parmotrema sp., đã điều chế được dẫn xuất ester với một vài acid đơn chức đồng thời cũng phát hiện được sự chuyển vị khung depsidone từ protocetraric acid thành parmosidone A, tuy nhiên điều kiện xảy ra sự chuyển vị này và cơ chế của nó vẫn còn chưa rõ và cần được khảo sát thêm. Trong khóa luận này, các sản phẩm cô lập được đều được xác định cấu trúc bằng phổ NMR và các hợp chất điều chế được đều là những hợp chất mới. 4.2. ĐỀ XUẤT Tối ưu hiệu suất phản ứng ester hóa đồng thời tiến hành đo HPLC, xác định hiệu suất phản ứng để hoàn thiện đề tài. Khảo sát sự chuyển vị trên một số depsidone khác như stictic acid, corynesidone. Khảo sát phản ứng hoàn nguyên trên protocetraric acid. Tiến hành thử nghiệm hoạt tính sinh học trên các hợp chất điều chế được. Khảo sát phản ứng thông qua trung gian ortho-quinone trên protocetraric acid. 26
  45. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Asahina Y., Tanase Y., “Untersuchungen über Flechtenstoffe, XXXVIII. Mitteil: Über die Proto-cetrarsäure und ihre Alkyläther”, Chemische Berichte, 67, 766–773, 1934. 2. Ashahina Y., Tukamata T. T., “Untersuchungen über Flechtenstoffe, XXXI. Mitteil: Bestandteile einiger usnea – arten unter besonderer Berücksichtigung der Verbindugen der Salazinsäure – Gruppe”, Chemische Berichte, 66B, 1255–1263, 1933. 3. Bezivin C., Tomasi S., Rouaud I., Delcros J.-G., Boustie J., “Cytotoxic activity of compounds from the lichens: Cladonia convoluta”, Planta Medica, 70, 874–877, 2004. 4. Cho C. S., Kim D. T., Choi H.-J., Kim T.-J., Shim S. C., “Catalytic activity of Tin (II) chloride in esterification of carboxylic acids with alcohols”, Bull. Korean Chem.Soc, 23, 539–540, 2002. 5. Chomcheon P., Wiyakrutta S., Sriubolmas N., Ngamjonavanich N., Kengtong S., Mahidol C., Ruchirawat S., Kittakoop P., “Aromatase inhibitory, radical scarvenging, and antioxidant activities of depsidones and diaryl ethers from the endophytic fungus Corynespora cassiicola L36”, Phytochemistry, 70, 407–413, 2009. 6. Culberson C. F., “ The structure of a new depsidone from the lichen Parmellia Livida”, Phytochemistry, 5, 815–818, 1966. 7. Devehat F. L.-L., Tomasi S., Elix J. A., Bernard A., Rouaud I., Uriac P., Boustie J., “Stictic acid derivatives from the lichen Usnea articulata and their antioxidant activities”, Journal Natural Products, 70, 1218–1220, 2007. 8. Duong T. H., Chavasiri W., Boustie J., Nguyen K. P. P., “New meta-desidones and diphenyl ethers from the lichen Parmotrema tsavoense (Krog & Swinscow) Krog & Swinscow, Parmeliaceae”, Tetrahedron, 71, 9684-9691, 2005. 9. Hidalgo M. E., Fernandez E., Quilhot W., Lissi E., “Antioxidant activity of depsides and depsidones”, Phytochemistry, 37, 1585–1587, 1994. 10. Hirayama T., Fujikawa F., Yosioka I., Kitagawa I., “Vittatolic acid, a new depsidone 27
  46. isolated from the lichen Hypogymnia vittata (Ach.) Gas”, Pharmaceutical Society of Japan, 23, 693–695, 1975. 11. Honda N. K., Pavan F. R., Coelho R. G., de Andrade Leite S. R., Micheletti A. C., Lopes T. I. B., Misutsu M. Y., Beatriza A., Brum R. L., Leite C. Q. F., “Antimycobacterial activity of lichen substances”, Phytomedicine, 17, 328–332, 2010. 12. Klosa J., “Constitution of physodic acid. Some derivaties of protocetraric acid”, Archiv der Pharmazie und Berichete der Deutschen Pharmazeutischen Gesellschaf, 285, 432– 438, 1952. 13. Kokubun T., Shiu W. K., Gibbons S., “Inhibitory activities of lichen-derived compounds against methicillin- and multidrug-resistant Staphylococcus aureus”, Planta Medica, 73, 176–179, 2007. 14. Lumb J. P., Choong K. C., Dirk Trauner, “Ortho-quinone methides from para- quinones: Total synthesis of Rubioncolin B”, J. Am. Chem. Soc, 130, 9230–9231, 2008. 15. Myles F. Keogh, “Malonprotocetraric acid from Parmotrema conformatum”, Phytochemistry, 16, 1102, 1977. 16. Nakazawa S., Komatsu N., Yamamoto I., Fujikawa F., Hiarai K., “Antitumor activity of components of lichens. Effect of psoromic acid”, The Journal of Antibiotics, 15, 282–289, 1962. 17. Neeraj V., Behera B. C., Parizadeh H., Sharma Bo., “Bactericidal activity of some lichen secondary compounds of Cladonia ochrochlora, Parmotrema nilgherrensis & Parmotrema sancti-angelii”, International Journal of Drug Development & Research, 3, 222–232, 2011. 18. Pittayakhajonwut P., Dramae A., Madla S., Lartpornmatulee N., Boonyuen N., Tanticharoen M., “Depsidones from the Endophytic fungus BCC 8616”, Journal Natural Product, 69, 1361–1363, 2006. 19. Ranković B., Mišić M., “The antimicrobial activity of the lichen substances of the lichens Cladonia furcata, Ochrolechia androgyna, Parmelia caperata and Parmelia conspresa”, Biotechnology & Biotechnological Equipment, 22(4), 1013–1016, 2008 28
  47. 20. Russo A., Piovano M., Lombardo L., Garbarino J., Cardile V., “Lichen metabolites prevent UV light and nitric oxide-mediated plasmid DNA damage and induce apoptosis in human melanoma cells”, Life Science, 83, 468–474, 2008. 21. Sala T., Sargent M. V., “Depsidone synthesis. Part 19. Some β-orcinol depsidones”, Journal of the Chemistry Society Perkin Transaction 1, 3, 877–882, 1981. 22. Tran T. Q. H., “Preparation of some ether derivatives of protocetraric acid from the lichen Parmotrema sp”, Hội thảo nghiên cứu và phát triển các sản phẩm tự nhiên, 4, 111-118, 2004. 23. Yılmaz M., Türk A. O., Tay T., Kıvanc M., “The antimicrobial activity of extracts of the lichen Cladonia foliacea and its (-)-usnic acid, atranorin and fumarprotocetraric acid constituents”, Zeitschrift für Naturforschung, 59c, 249–254, 2004. 24. H., Ohshita Y. I. J., “Three-component coupling using arynes and DMF: straightforward access to coumarins via ortho-quinone methides”, Chem. Commun, 47, 8517-8514, 2011. 29
  48. PHỤ LỤC