thuốc phòng và điều trị bệnh nhiễm khuẩn

Lời cảm ơn.
Trong thời gian 3 tháng làm thực nghiệm, đợc sự hớng dẫn trực
tiếp hết sức nhiệt tình của
Thầy giáo - GS.TS Trần Mạnh Bình
Cô giáo - TS Phạm Thị Minh Thuỷ
Cùng sự chỉ bảo và giúp đỡ về mọi mặt của các thầy cô giáo cũng
nh các thầy cô kĩ thuật viên trong bộ môn Hoá Hữu Cơ, tôi đã hoàn
thành khoá luận tốt nghiệp của mình theo đúng thời gian quy định.
Có đợc kết quả ngày hôm nay, tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc
tới thầy giáo - GS.TS Trần Mạnh Bình, cô giáo - TS Phạm Thị Minh
Thuỷ cùng toàn thể các thầy cô kĩ thuật viên.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của thầy
giáo - TS Đỗ Ngọc Thanh ( Phòng nghiên cứu trung tâm ) và cô giáo -
TS Chu Thị Lộc ( Tổ môn Vi nấm - Kháng sinh ) cùng các bộ môn,
phòng ban, bạn bè trong trờng đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá
luận.
Hà Nội ngày 27/5/2002.
Sinh viên
Nguyễn Quyết Chiến.
Đặt vấn đề
Hiện nay, nhu cầu thuốc phòng và điều trị bệnh là rất lớn, đặc biệt là
các bệnh nhiễm khuẩn nên việc tìm ra các thuốc mới càng cấp thiết hơn.
Giữa cấu trúc hoá học và tác dụng dợc lý thờng có mối quan hệ mật
thiết, do đó ngời ta đã tìm tòi và lựa chọn ra những khung và nhóm chức có
tác dụng sinh học để tổng hợp, bán tổng hợp ra thuốc mới.
Các base azometin, các oxim và các hydrazon đã đợc các nhà khoa học
trên thế giới nghiên cứu từ lâu, không chỉ đợc sử dụng nh một chất trung gian
để tổng hợp một số hợp chất dị vòng chứa N hay tổng hợp -
aminoceton mà chính bản thân nó cùng có một số tác dụng sinh học nh kháng
khuẩn, kháng nấm, điều trị lao, hủi, lợi tiểu . . . Nhiều chất trong số đó đã đợc
dùng làm thuốc.

Tetracyclin là một kháng sinh trong họ kháng sinh Tetracyclin, là những
dẫn chất của octahydronaphtacen 4 vòng có tác dụng trên nhiều loại cầu
khuẩn và trực khuẩn Gram(+), Gram(-). Hiện nay tetracyclin ít đợc sử dụng
cho trẻ em vì dễ tạo phức chelat với canxi do đó làm vàng răng trẻ em, hơn
nữa nó có vị rất đắng.
Với định hớng kết hợp cấu trúc azometin (- CH = N - ), oxim ( = N -
OH ), hydrazon ( - HC = N - NH - ) với tetracyclin nhằm hy vọng tổng hợp ra
một số hợp chất mới có tác dụng sinh học và ứng dụng đợc vào thực tế điều trị
lâm sàng. Trong khoá luận này chúng tôi tiến hành tổng hợp một số dẫn xuất
ngng tụ chứa N của tetracyclin gồm : Một hợp chất oxim, một hợp chất
azometin và 3 hợp chất hydrazon sau đó sơ bộ thăm dò tác dụng kháng khuẩn,
kháng nấm của những chất tổng hợp đợc.
2
Phần 1: Tổng quan
1.1. Sơ lợc về lịch sử nghiên cứu và ứng dụng các hợp
chất Azometin, Oxim và Hydrazon [15].
1.1.1. Azometin.
Các azometin ( base Schiff ) là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có
chứa nhóm imin ( - CH = N - ), chúng đã đợc nghiên cứu từ lâu và là sản phẩm
trung gian để tổng hợp một số hợp chất có tác dụng sinh học (-
aminoceton, các hợp chất dị vòng chứa N nh quinolin, pyrazol, thiazol ), bản
thân chúng cũng có tác dụng sinh học.
Vào khoảng năm 1850 khi trộn một hỗn hợp đồng phân tử benzadehyd
và anilin thì Laurent và Gerhard thu đợc một hợp chất có công thức C
13
H
11
N
gọi là benzoylanilid (Sau này ngời ta tìm ra công thức cấu tạo là C
6

H
5
- CH =
N - C
6
H
5
và gọi tên là benzylidenanilin hay benzalanilin ). Đây là chất đầu
tiên thuộc dãy anilin thế.
Từ năm 1864 đến nay, nhiều tác giả trên thế giới đã tiếp tục nghiên cứu
một cách có hệ thống phản ứng của các aldehyd với amin bậc 1, bậc 2 thuộc
dãy béo, dãy thơm và dị vòng.
Ví dụ: Amin bậc 1 ( 1 mol )
Tại Việt Nam cũng đã có một số công trình nghiên cứu về vấn đề này
(GS-Đặng Nh Tại và cộng sự)
Tại Trờng Đại học Dợc Hà Nội cũng đã có một số luận án PTS nghiên
cứu tổng hợp các azometin từ các aldehyd thơm và amin thơm làm chất trung
gian tổng hợp các dẫn chất thuộc dãy -aminoceton.
1.1.2. Một số azometin - oxim và hydrazon dùng làm thuốc:
3
R-CHO + H
2
N R R CH = N R + H
2
O
Bảng 1. Một số Azometin-Oxim-Hydrazon dùng làm thuốc
STT Tên thuốc Công thức cấu tạo Tác
dụng
1 Phtivazid
( 3 - methoxy - 4 -

hydroxy benzaldehyđ
Isonicotinoylhydrazon
N
CONH
N
CH
OH
OCH
3
Chống lao
2 Tibion
( p - acetamidobenzal -
dehyd
thiosemicarbazon)
C
CH
3
NH
O
CH N NH C
NH
2
S
Chống lao
3 Nitrofuran, furacin
(5 - nitro 2 -
furfuraldehyd
Semicarbazon
o
O

2
N CH N NH C
O
NH
2
Kháng
khuẩn
4 Nifuroxim
(Anti - 5 - nitro
furaldoxim
o
CH=NO
2
N OH
Kháng
nấm
5
Sulfacinamin
CH=CH CH=N
S
O
O
NH
2
Kháng
khuẩn
6
Ampecloral
CH
2

CH
N CH CCl
3
CH
3
Điều trị
chứng
biếng ăn
7
Ambuside
Cl N CH C
OH
CH
3
S NH CH
2
CH CH
2
O O
SH
2
N
O O
Thuốc lợi
tiểu
8
Terizidone
HCCH NN
O
N O

H
O
N
O
H
Thuốc
chống lao
4
1.2. Sơ lợc về Tetracyclin [2]
Tetracyclin là một trong những dẫn xuất của octahydronaphtacen 4
vòng. Đây là một kháng sinh trong nhóm kháng sinh có tên là tetracyclin. Các
tetracyclin đợc chia thành 2 nhóm:
+ Các tetracyclin thiên nhiên có nguồn gốc từ Streptomyces
+ Các tetracyclin bán tổng hợp.
Các kháng sinh trong nhóm này có khung cấu trúc chung nh sau:
R
6
R
1
OH
R
3
O OH O
COR
5
OH
CH
3
CH
3

R
4
R
2
H
OH
7
8
10
9
11
12
5
a
5
4
4
a
3
2
6
Các tetracyclin đều ở dới dạng bột kết tinh màu vàng, vị đắng. Dạng
base rất ít tan trong nớc, tan trong ethanol và các dung môi hữu cơ ít phân cực.
Dạng muối hydroclorid tan đợc trong nớc. Là những hợp chất lỡng tính có thể
tạo muối với acid và kiềm. Đặc biệt các tetracyclin tạo ra những chelat bền
vững với một số kim loại nh Ca, Mg, Fe do đó răng trẻ em bị nhuộm vàng khi
dùng tetracylin lâu ngày ( 2 ữ 3 tuần ). Theo một số tác giả các tetracyclin
đọng lại ở trong răng trong những giai đoạn đầu của sự calci hoá, có ái lực với
Ca của xơng, do đó trẻ em dới 8 tuổi có thể bị hỏng men răng, phụ nữ có
mang dùng tetracyclin thì có thể giảm sự phát triển của xơng dài và các nụ

răng của thai ngời. Nói chung các tetracylin có hoạt phổ tác dụng rộng, bao
gồm nhiều loại cầu khuẩn và trực khuẩn Gram(+) và Gram(-), xoắn khuẩn,
Rickettsia, Trichomonas, Amip, giun kim, Chlamydia, Mycoplasma, không có
tác dụng trên trực khuẩn mủ xanh, trực khuẩn lao, Proteus, Candida albicans.
Tuy vậy các tetracyclin có tác dụng mạnh yếu khác nhau trên một số vi
khuẩn .Ví dụ nh với tụ cầu, lậu cầu, màng não cầu thì clotetracyclin có tác
dụng tốt hơn tetracylin, oxytetracyclin nhng đối với trực khuẩn lỵ thì nguợc
lại.
Các tetracyclin khác nhau cũng có thời hạn bán huỷ khác nhau, có mức
độ liên kết với protein của huyết thanh khác nhau do đó có liều dùng và mục
đích điều trị cũng khác nhau. Ví dụ nh doxycyclin hấp thụ nhanh và gần nh
trọn vẹn, bài xuất lại rất chậm nên duy trì nồng độ trong máu khoảng 24 (h),
5
trong khi đó tetracyclin lại bài xuất rất nhanh trong nớc tiểu, do đó khi dùng
doxycyclin chỉ nên dùng ngày 1 lần với liều lợng thấp và không nên dùng
trong trờng hợp nhiễm khuẩn đờng niệu và bệnh nhân bị thiểu năng thận. Hai
trờng hợp này thì nên dùng tetracyclin có tác dụng ngắn hạn do bài xuất
nhanh.
1.3. Tính chất chung của các Oxim - Hydrazon -
Azometin.
1.3.1. Tính chất vật lí [15].
* Oxim.
Đợc hình thành do sự kết hợp của hydroxylamin với aldehyd hoặc
ceton. Oxim thờng là các chất rắn kết tinh, có điểm chảy xác định, ít tan trong
nớc( Trừ acetoxim ), tan trong alcolethylic, ether, DMF. Oxim của các aldehyd
thơm và các ceton không đối xứng RCOR tồn tại dới 2 dạng đồng phân syn
và anti. Dạng syn ( cấu hình cis ) là dạng có nhóm OH ở cùng phía với gốc R
hoặc Ar liên kết với Cacbon trong nhóm
C=N
còn dạng anti có cấu hình đối

lập. Điểm nóng chảy của oxim dạng anti cao hơn dạng syn.
* Azometin
Là những chất có cấu trúc imin ( - CH = N - ) thờng không bền do
khuynh hớng polyme hoá, ngng tụ hoặc thuỷ phân. Dạng mạch hở thờng
không bền, không thể tách ra thành dạng tự do.
Các azometin có cấu trúc thế thì bền vững hơn azometin có cấu trúc
không thế.
Với các azometin thế ở N ( dãy N - alkyl hoá hoặc N - aryl hoá ) cấu
trúc R - CH = N - R thì gốc R là mạch hở thờng là chất lỏng và kém bền,
trong đó cấu trúc CH
2
= N - R tồn tại ở trạng thái trimer hoá song cấu trúc
của nó là một dị vòng, các chất khác nhanh chóng bị trùng hợp hoá. Với gốc
R thơm thì azometin là những chất rắn kết tinh, tồn tại dới dạng đơn phân tử,
có tính kiềm, ít tan trong nớc, tan trong alcol, cloroform, benzen, DMF ,
không tan trong ether.
*Hydrazon
Phần lớn hydrazon thơm là chất kết tinh.
Các hydrazon vừa mới điều chế thờng có mầu vàng nhạt hoặc không
mầu.
6
Xác định điểm nóng chảy là một trong những cách để định tính các hợp
chất carbonyl, tuy nhiên việc xác định điểm nóng chảy của các hydrazon có
khó khăn do nó dễ bị phân huỷ bởi nhiệt.
1.3.2. Tính chất hoá học
* Oxim
+ Phản ứng thuỷ phân
Khi đun nóng oxim với dung dịch acid vô cơ trong nớc nó bị thuỷ phân
trở thành hợp chất carbonyl ban đầu và hydroxylamin.
R

C
R
O
C
R
R
N OH
+ Phản ứng khử hoá
oxim bị khử hoá tạo sản phẩm là amin bậc 1 bởi các tác nhân khử thờng
dùng nh LiAlH
4
, ZnCl
2
, Natri trong alcol, , không nên dùng chất khử acid để
tránh thuỷ phân.
R
CH
R
NH
2
C
R
R
N OH
Oxim của cyclohexanon khi hydro hoá với xúc tác đen platin trong
dung dịch alcol - nớc và hydrocloric tạo ra cyclohexyl hydroxylamin
N OH
NH OH

Các aldoxim khi bị khử hoá cũng có thể tạo thành hydroxylamin và
amoniac
2RCH = N-OH +
NOH
RCH
2
RCH
2
+ Các phản ứng alkyl hoá và acyl hoá
Oxim tác dụng với methyl iodua trong môi trờng trung tính sẽ tạo ra
dẫn xuất N-methyl
C
R
R'
N
CH
3
CH
3
C
C
C
C
+
I
-
-HI
C
R
R'

N
CH
3
O
CH
3
I
C
R
R'
N OH

7
+ H
2
O

+
H
+ H
2
N OH
+ [H]

+ H
2
O
+ H
2

3 H
2


+ H
2
O + NH
3

+


-
Trong môi trờng kiềm phản ứng methyl hoá xảy ra ở nguyên tử Oxy

C N
R
R' OH
OH
-
C N
R
R' O
-
C N
R
R' OCH
3
+ Ngoài những phản ứng trên oxim còn tham gia một phản ứng rất

quan trọng nữa, đó là chuyển vị Beckmann
Khi cho anhydrid acetic hoặc acetylclorid tác dụng với cetoxim đáng lẽ
thu đợc dẫn xuất acetyl của oxim thì Beckmann(1886) lại thu đợc amid thế .
Những amid đó là đồng phân của oxim ban đầu và đợc tạo thành bằng cách
chuyển vị nội phân tử gọi là chuyển vị Beckmann
C
N
C
6
H
5
C
6
H
5
OH
C
N
HO C
6
H
5
C
6
H
5
C
N
O C
6

H
5
HC
6
H
5
C
C
C
C
C
C
C
C
* Các azometin
Tính chất cơ bản của azometin là do liên kết đôi (-HC=N-) không tơng
tự nh các liên kết đôi ethylenic(C=C) . Các hợp chất này đợc phân biệt bởi 3
tính chất cơ bản sau
- Tính base
- Phản ứng cộng hợp
- Sự dễ dàng cắt mạch mà điển hình là phản ứng thuỷ phân
a. Tính base
Do trên nguyên tử N có cặp điện tử không chia sẻ nên N là một trung
tâm base Lewis. Liên hợp (n,) có ảnh hởng nhất định đến tính chất base của
hợp chất azometin.Ngoài ra,các nhóm thế trên nhân thơm của phần amin cũng
ảnh hởng rõ rệt đến tính base này.
Kết hợp với acid tạo muối
R - CH = N - R + HCl

b. Phản ứng cộng

- Cộng hợp hydro
8
C
C
C
C
N
H
CHR
Cl
(-)
(+)
R-CH=N-R +H
2

R - CH
2
- NH - R

- Cộng hợp halogen
Sản phẩm cộng hợp halogen vào azometin làm bão hoà dây nối đôi
R-CH=N-R + Br
2

R - CHBr - NBr - R
- Cộng hợp các acid sulfurơ và các sulfit kiềm
C
6
H
5

- CH = N - C
6
H
5
+ H
2
SO
3


C
6
H
5
- CH - N - C
6
H
5
- Cộng hợp với acid cyanhydric : cho sản phẩm là nitril
R - CH = N - R + HCN

R - CH - NH - R
- Cộng hợp với các hợp chất cơ magie
Theo Busch và cộng sự, các hợp chất cơ magie có thể tham gia phản
ứng cộng với các azometin là dẫn chất của aldehyd thơm với các amin thơm
Ar - CH = N - Ar + RMgX

Ar - CH - N - Ar

+ OH

2
Ar - CH - NHAr + MgX(OH)
- Cộng hợp với các ceton
Các ceton có hydro linh động ở vị trí sẽ cộng hợp đợc với các
azometin tạo thành hợp chất -aminoceton, phản ứng thờng cần xúc tác acid.
R - CH = N - R + H
3
C - CO - C
6
H
5

R - CH - NH - R
c.Phản ứng cắt mạch
- Phản ứng thuỷ phân các azometin thế
Các azometin N-alkyl bị thuỷ phân bởi dung dịch NaOH 30%, trong khi
đó các base azometin N-aryl thì bền vững trong kiềm và bị thuỷ phân dễ dàng
ở nhiệt độ lạnh với sự có mặt của acid vô cơ tạo aldehyd và amin tơng ứng
R - CH = N - R + H
2
O

RCHO + H
2
N - R
d. Độ bền vững của các azometin
9
H SO
3
H

CN
R MgX
R
CH
2
CO C
6
H
5
Các azometin đợc tạo thành từ aldehyd thơm và amin thơm mới bền
vững, còn tạo thành từ aldehyd mạch hở và amin mạch hở thì thờng không
bền, dễ bị trùng hợp ( đặc biệt nhiều chất dễ bị trimer hoá ) tạo hợp chất dị
vòng.
N N
N
CH
3
CH
3
CH
3
H
2
C N CH
3
3
* Hydrazon
+ Phản ứng thuỷ phân
Đun nóng với acid vô cơ loãng bị thuỷ phân thành hydrazin và hợp chất
carbonyl.

C
6
H
5
-CH
2
-NH = N = CH - R + H
2
O

RCHO + C
6
H
5
- CH
2
- N = NH
+ Với sự có mặt của ZnCl
2,
arylhydrazon của một số lớn các hợp chất
carbonyl bị chuyển thành indol và amoniac. Phản ứng đợc tiến hành bằng cách
nung chảy ở 180
o
C trên bình cách dầu.
C
6
H
5
NH N CH CH
2

CH
3
NH
3
+
NH
CH
3
( propanal hydrazon ) 3 - metyl Indol ( Scatol )
+ Phản ứng oxy hoá
Một số hydrazon thơm tạo hợp chất azoic có màu không bền
C
R
CH
2
N NH C
6
H
5
R'
C NH
R
R'CH
NH C
6
H
5
O
C N
R

R'CH
N C
6
H
5
( azoic có màu )
+ Phản ứng khử hoá
Các hydrazon bị khử hoá tạo amin bậc nhất.
C N
R
1
R
2
NH R
+
2
H
2
R NH
2
+
CH
R
1
R
2
NH
2
1.4. Tổng hợp các dẫn chất Oxim - Azometin -
Hydrazon

10
1.4.1. Phơng pháp tổng hợp chung
Tính hoạt động của nhóm carbonyl là do sự phân cực của liên kết
luôn phân cực về phía oxy vì oxy có độ âm điện lớn hơn của carbon. carbon
của nhóm carbonyl là trung tâm tiếp nhận tác nhân ái nhân.
Do đó dựa trên tính chất của nhóm carbonyl có thể ngng tụ với các hợp
chất kiểu B - NH
2
tạo sản phẩm kết tinh có điểm nóng chảy xác định.
C O
R
R'
+
H
2
N B
H
+
C N
R
R'
B
+
H
2
O
1.4.2 Cơ chế phản ứng
Thực chất đây là phản ứng cộng hợp ái nhân vào nhóm carbonyl tạo ra
sản phẩm cộng trung gian rất không bền và bị tách nớc ngay thành sản phẩm
ngng tụ. Cơ chế phản ứng đợc mô tả nh sau:

C O
R
R'
+
H
2
N B
C N
R
R'
B
. .
C
O
R
R'
NH
2
B
+
-
Nhanh
C
OH
R
R'
NH B
H
2
O

-

-
Đây là phản ứng thuận nghịch, cân bằng và tốc độ phản ứng phụ thuộc
vào pH của môi trờng. Bớc cộng hợp trong môi trờng trung tính hoặc base đều
xảy ra nhanh và bớc dehydrat hoá là bớc quyết định tốc độ phản ứng. Bớc
dehydrat hoá luôn đợc xúc tác bởi acid nên thêm acid sẽ làm tăng tốc độ phản
ứng. Nếu chỉ tính đến hợp chất carbonyl, phản ứng cộng hợp thuận lợi khi
[H
+
] cao, nhng tác nhân B - NH
2
trong môi trờng [H
+
] lớn sẽ bị proton hoá tạo
B - N
+
H
3
làm mất đôi điện tử của nó. Vì vậy điều kiện môi trờng phản ứng tuỳ
thuộc vào tính base của tác nhân B - NH
2
và hoá tính của hợp chất carbonyl.
1.4.3. Các yếu tố ảnh hởng
a. Yếu tố điện tử
Xét phản ứng cộng hợp ái nhân:
11
C
O
C O

+
+
-
B
B C O
Có 2 yếu tố ảnh hởng đến tốc độ phản ứng
+ Mật độ điện tử trên B càng lớn ( càng có tính base mạnh ) thì tốc độ
phản ứng càng lớn và ngợc lại.
+ Điện tích dơng ở carbon của nhóm carbonyl càng lớn thì tốc độ phản
ứng càng lớn và ngợc lại.
* Các yếu tố ảnh hởng đến mật độ điện tử trên phân tử amin
+ Gốc B
Nếu gốc B có khả năng đẩy điện tử ( Hiệu ứng +I, +M ) sẽ làm tăng
khả năng tham gia phản ứng. Do vậy khả năng tham gia phản ứng cộng ái
nhân của phân tử amin tăng dần khi mật độ điện tử trên B càng lớn.
Nếu gốc B có khả năng hút điện tử sẽ làm giảm mật độ điện tử trên N
nên khả năng phản ứng của hợp chất giảm.
+ Sự có mặt và vị trí của các nhóm thế trên nhân thơm cũng ảnh h-
ởng đến khả năng phản ứng.
Nhóm thế loại I ( ankyl, -OH, -OCH
3
) gây hiệu ứng +I, +M làm tăng
mật độ điện tử trên N nên tham gia phản ứng cộng ái nhân A
N
dễ hơn anilin.
Nhóm thế loại II ( -CHO, -NO
2
, -COOH ) cản trở phản ứng xảy ra.
Ví dụ:
Các amin thơm sau đợc sắp xếp theo khả năng phản ứng tăng dần.

. .
-
NH
2
N
O
O
<
NH
2
C
HO
O
. .
<
NH
2
<
NH
2
. .
CH
3


* Xét yếu tố ảnh hởng lên điện tích dơng của carbon trên nhóm
carbonyl
R C
H
O

Nếu gốc R có khả năng hút điện tử ( -I, -M ) sẽ làm điện tích dơng trên
C của nhóm carbonyl tăng nên, làm tăng khả năng phản ứng cộng hợp ái nhân
của hợp chất.
12
Nếu gốc R có khả năng đẩy điện tử và khả năng này tăng lên theo số l-
ợng nguyên tử C sẽ làm điện tích dơng phần trên C của carbonyl giảm dẫn tới
khả năng tham gia phản ứng cộng ái nhân càng giảm.
Hiệu ứng liên hợp ( +M ) làm phân tử aldehyd thơm khó tham gia phản
ứng cộng ái nhân hơn formaldehyd. Mặt khác sự có mặt và vị trí của các nhóm
thế trên nhân thơm cũng ảnh hởng đến khả năng phản ứng của hợp chất.
Các nhóm thế loại I gây hiệu ứng +I, +M làm tăng mật độ điện
tử trong nhân thơm và làm giảm điện tích trên C của nhóm carbonyl, làm khả
năng phản ứng kém hơn benzaldehyd.
Các nhóm thế loại II gây hiệu ứng -I, -M làm giảm mật độ điện tử
trên nhân thơm và làm tăng tính phân cực của liên kết carbonyl, phản ứng
cộng ái nhân dễ dàng xảy ra hơn
b. Yếu tố không gian
Hiệu ứng không gian gây ra bởi các nhóm thế cũng ảnh hởng nhiều đến
khả năng phản ứng. Trong phản ứng cộng ái nhân của nhóm carbonyl, gốc R
càng cồng kềnh thì càng gây hiện tợng án ngữ không gian, giảm khả năng
phản ứng.
Mặt khác yếu tố không gian của phân tử amin cũng ảnh hởng nhiều vì
bớc cộng hợp từ hợp chất carbonyl có cấu trúc tam giác phẳng ( I ) khi cộng
hợp sẽ hình thành sản phẩm cộng hợp tứ diện ( II ) và các nhóm thế phải thu
lại gần nhau hơn, vì vậy sự cộng hợp lại càng khó khăn
C O
+
B
H
B

C OH
(I)
(II)
HB: Tác nhân ái nhân ( amin bậc 1 )
c. Yếu tố xúc tác
Phản ứng tổng hợp có thể dùng xúc tác acid, base hoặc không cần xúc
tác. Điều này phụ thuộc vào tính ái nhân của tác nhân ái nhân. Nếu tính ái
nhân yếu ( tính base yếu ) thì cần xúc tác acid mạnh ( HCl, H
2
SO
4
). Ngợc lại
với các hợp chất của N có tính base mạnh hơn thì phản ứng cộng hợp có thể
xảy ra trong môi trờng acid yếu, trung tính, thậm chí base yếu
Cơ chế:
Xúc tác base: B - NH
2
+
-
OH B -
-
NH + H
2
O
13
+
C O
HN
-
B C O

-
HN B
H
2
O
C
HN B
OH
H
2
O
-
C N B
Xúc tác acid:
C O
+
H
+
C O H
C OH
+
+
C N B
+
. .
H
2
O
-
H

+
C NH B
C NH
2
OH
B
++
C OH
H
2
N B
. .
-
Vậy phản ứng xảy ra thuận lợi nhất tại một pH nhất định chứ không
phải trong môi truờng acid hay base mạnh. Tại vị trí pH tối u này aldehyd đợc
hoạt hóa mạnh đồng thời vẫn còn phần lớn thành phần ái nhân ở dạng tự do
không bị proton hoá. Nói chung thờng trong vùng trị số pK của tác nhân ái
nhân.
Có thể biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào pH theo sơ đồ
sau
a : Nồng độ aldehyd đợc proton hoá theo pH
b: Nồng độ amin dạng tự do theo pH
d. Các yếu tố ảnh hởng khác
* Tỷ lệ chất tham gia phản ứng: Đây là phản ứng đồng mol giữa
aldehyd và amin, do đó khi d:
+ Aldehyd: Aldehyd sẽ bị oxh tạo acid tơng ứng. Đặc biệt aldehyd thơm
rất dễ bị oxy hóa:
Ar - CHO

][o

Ar - COOH
+ Amin: Sẽ cho sản phẩm phụ
14
v
pHpH
a
b
C%
+
B NH
2
B NH
2
O CH R
H
2
O
-
CH
BNH
BNH
R
Các sản phẩm phụ này làm giảm hiệu suất tổng hợp và làm quá trình
tinh chế khó khăn.
* Thời gian phản ứng:
Nên chọn sao cho phản ứng xảy ra gần nh hoàn toàn mà không làm
phân huỷ sản phẩm.
* Nhiệt độ phản ứng:
Nhiệt độ tăng làm tốc độ phản ứng tăng, tuy nhiên chỉ nên duy trì ở
nhiệt độ phù hợp vì nhiệt độ cao gây phân huỷ sản phẩm.

* Dung môi là rất quan trọng đối với phản ứng. Nếu các chất phản ứng
là chất rắn phải hoà tan trong dung môi ( Hoặc hỗn hợp dung môi ) phù hợp
để chúng có thể trộn đều. Ngoài ra dung môi còn ảnh hởng đến tính phân cực
của liên kết cũng nh tính ái nhân ( Mật độ điện tử ) trên N làm phản ứng
thuận lợi hoặc khó khăn.Phản ứng cộng hợp aldehyd với amin bậc I nếu chọn
dung môi alcol sẽ làm sự phân cực của liên kết tăng giúp phản ứng đợc
thuận lợi hơn.
15
C O
C O
Phần 2. Thực nghiệm và kết quả
2.1. Nguyên liệu và phơng pháp thực nghiệm
2.1.1. Nguyên liệu
a. Hoá chất
Tetracyclin hydroclorid, natri carbonat.
Hydroxylamin hydroclorid, semicarbazid, thiosemicarbazid,
paranitroanilin; 2,4-dinitrophenylhydrazin.
Ethanol tuyệt đối, methanol, cloroform, dimethylformamid.
Acid acetic khan, acid sulfuric đậm đặc.
b.Dụng cụ, máy móc
Bình cầu 3 cổ dung tích 250ml, bình cầu cổ mài 100ml, sinh hàn hồi lu,
nồi đun cách thuỷ, máy khuấy từ có bộ phận nhiệt, cốc có mỏ dung tích
100ml, 200ml, bản mỏng sắc ký Silicagel Kieselgel 60F
254
( MERCK )
2.1.2. Phơng pháp thực nghiệm
a. Nguyên tắc và sơ đồ phản ứng
Chuyển tetracyclin hydroclorid thành tetracyclin base dới tác dụng của
natricarbonat. Sau đó thực hiện các phản ứng ngng tụ loại nớc giữa ceton ( ở
đây là tetracyclin base ) với một amin trong môi trờng khan nớc.

Sơ đồ phản ứng
+
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O
CONH
2
OH
2
HO CH
3
N OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
N
CONH
2

OH
B B
( M = 481 )
B N
H
2
b. Điều kiện phản ứng
Môi trờng khan nớc, sử dụng ethanol tuyệt đối.
16
Nhiệt độ phản ứng duy trì ở nhiệt độ sôi của dung môi bằng đun hồi lu
cách thuỷ có theo dõi bằng nhiệt kế, chất xúc tác là acid acetic khan hoặc acid
sulfuric đậm đặc.
Theo dõi quá trình phản ứng bằng SKLM, hệ dung môi là
cloroform :methanol với tỷ lệ thích hợp.
c. Tinh chế sản phẩm
Tinh chế sản phẩm bằng phơng pháp kết tinh lại, dung môi là ethanol
tuyệt đối.
2.2. Tạo Tetracyclin Base
2.2.1. Nguyên tắc
Kiềm hoá tetracyclin hydroclorid bằng natricarbonat, lọc tetracyclin
base, sấy sản phẩm thu đợc trong tủ sấy chân không
2Tetracyclin.HCl + Na
2
CO
3
= 2Tetracyclin Base+ CO
2
+ 2NaCl
( M = 480,9) (M = 444,9)
2.2.2. Thực nghiệm

Cân khoảng 4,81g ( 0,01 mol ) tetracyclin hydroclorid hoà tan trong nớc
cất. Lọc qua phễu Buchner để loại cặn. Dịch lọc thu đợc đem thực hiện bớc
tiếp theo.
Cân chính xác khoảng 0,53g Na
2
CO
3
( 0,005 mol ) cho từ từ vào dịch
lọc thu đợc ở trên và khuấy cho đến khi hết sủi bọt. Tetracyclin base lắng
xuống, để yên khoảng 20 phút.
Lọc qua phễu Buchner, tủa thu đợc mang sấy khô trong tủ sấy chân
không. Sản phẩm mang làm các phản ứng ngng tụ.
17
*Kết quả:
Tetracyclin base có màu vàng sáng.
Khối lợng tủa sau sấy : 4,00g.
Hiệu suất phản ứng: 90%
SKLM bản mỏng Silicagel, hệ dung môi triển khai cloroform :methanol
( 6:4 ), dung môi hoà tan là ethanol, soi đèn tử ngoại đợc vết rõ R
f
= 0,64
2.3. Tổng hợp Oxim, Azometin và Hydrazon của
Tetracyclin
2.3.1. Tổng hợp oxim của tetracyclin ( Chất I )
2
-
+
H
2
O

H
+
-
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O
CONH
2
OH
2
HO CH
3
N OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
N
CONH

2
OH
OH OH
( M = 481 )
HO NH
2
( M = 475 )

* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ 100ml có lắp sinh hoàn hồi lu hoà tan hoàn
toàn 2,2g tetracyclin base ( 0,005 mol ) trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng.
Trong cốc có mỏ 100ml cân chính xác khoảng 0,7g hydroxylamin
hydroclorid ( 0,01 mol ) hoà tan trong 5ml nớc cất, thêm từ từ khoảng 1,06g
atricarbonat cho đến hết sủi bọt, cho từ từ vào bình phản ứng dung dịch trên.
Lắc đều hỗn hợp phản ứng, đun hồi lu cách thuỷ có khuấy trong 60 phút, theo
dõi phản ứng bằng SKLM. Làm lạnh hỗn hợp bằng nớc đá, dùng đũa thuỷ tinh
cọ thành bình để kết tinh oxim, lọc lấy tủa bằng phễu Buchner. Tinh chế lại
trong ethanol tuyệt đối. Sản phẩm mang sấy khô ở nhịêt độ 40
0
C trong tủ sấy
chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu vàng trắng, có khối lợng 1,55g.
Hiệu suất: 65,11%
Nhiệt độ nóng chảy 192 - 194
0
C
2.3.2. Tổng hợp thiosemicarbazon của tetracyclin ( II )
18
2

H
2
O
-
+
H
2
N NH C
S
NH
2
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O
CONH
2
OH
2
HO CH
3
N OH
H

OH
N
CH
3
CH
3
N
CONH
2
OH
HN
CS
NH
2
HN C
S
NH
2
( M = 481 )
( M = 627 )
( M = 91 )

* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ 100ml có lắp sinh hoàn hồi lu hoà tan hoàn toàn
2,2g tetracyclin base ( 0,005 mol ) trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng.
Thêm từ từ vào bình phản ứng hỗn hợp gồm 0,92g thiosemicarbazid
(0,01 mol ), 3g natriacetat đã hoà tan trong 5ml nớc cất nóng. Lắc đều hỗn
hợp phản ứng, đun hồi lu cách thuỷ có khuấy trong 60 phút, theo dõi phản ứng
bằng SKLM. Làm lạnh hỗn hợp bằng nớc đá, xuất hiện kết tủa đặc, lọc lấy tủa
bằng phễu Buchner. Tinh chế lại trong ethanol tuyệt đối. Sản phẩm mang sấy

khô ở nhịêt độ 40
0
C trong tủ sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu vàng xanh, có khối lợng 1,25g.
Hiệu suất: 40%
Nhiệt độ nóng chảy 182 - 184
0
C
2.3.3.Tổng hợp semicarbazon tetracyclin (III)
2
+
H
2
N NH C
O
NH
2
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O
CONH

2
OH
2
HO CH
3
N OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
N
CONH
2
OH
HN
C
O
NH
2
HN C
O
NH
2
( M = 481 )
( M = 627 )
( M = 91 )

H
2
O
-
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ 100ml có lắp sinh hoàn hồi lu hoà tan hoàn toàn
2,2g tetracyclin base ( 0,005 mol ) trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng.
Thêm từ từ vào bình phản ứng hỗn hợp gồm 1,12g semicarbazid ( 0,01
mol ), 3g natriacetat đã hoà tan trong 5ml nớc cất nóng. Lắc đều hỗn hợp phản
19
ứng, đun hồi lu cách thuỷ có khuấy trong 60 phút, theo dõi phản ứng bằng
SKLM. Làm lạnh hỗn hợp bằng nớc đá. Kết tinh semicarbazon bằng cách cọ
đũa thuỷ tinh vào thành bình, lọc lấy tủa bằng phễu Buchner. Tinh chế lại
trong ethanol tuyệt đối. Sản phẩm mang sấy khô ở nhịêt độ 40
0
C trong tủ sấy
chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu đỏ nâu, có khối lợng 1,4g.
Hiệu suất: 45%
Nhiệt độ nóng chảy 190 - 194
0
C
2.3.4. Tổng hợp 2,4 - dinitrophenylhydrazon tetracyclin ( IV)
H
2
O
H
+
HO CH

3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O
CONH
2
OH
HO CH
3
N OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
N
CONH
2
OH
NH NH
NO
2

NO
2
NO
2
NO
2
( M = 481 )
NH
O
2
N
NO
2
H
2
N
( M = 870 )

-2
+
2
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ 100ml có lắp sinh hoàn hồi lu hoà tan hoàn toàn 2g
2,4 - dinitrophenylhydrazin ( 0,01mol ) trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng,
thêm từ từ vào bình phản ứng 5ml acid sulfuric đặc. Sau đó thêm từ từ vào
bình phản ứng dung dịch của 2,2 g tetracyclin base( 0,005 mol ) đã hoà tan
trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng. Lắc đều hỗn hợp phản ứng, đun hồi lu cách
thuỷ có khuấy trong 60 phút, theo dõi phản ứng bằng SKLM. Làm lạnh hỗn
hợp bằng nớc đá. Kết tinh 2,4 - dinitrophenylhydrazon tetracyclin bằng cách
cọ đũa thuỷ tinh vào thành bình, rửa tủa bằng nớc cất đến hết acid, lọc lấy tủa

bằng phễu Buchner. Tinh chế lại trong ethanol tuyệt đối. Sản phẩm mang sấy
khô ở nhịêt độ 40
0
C trong tủ sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột kết tinh màu đỏ nâu, có khối lợng 2g.
Hiệu suất: 46,2%
Nhiệt độ nóng chảy 203 - 205
0
C
20
2.3.5. Tổng hợp azometin giữa tetracyclin và p-nitroanilin ( V )
+
H
2
O
H
+
-
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O

CONH
2
OH
2
HO CH
3
N OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
N
CONH
2
OH
( M = 481 )
H
2
N NO
2
( M = 720 )
NO
2
NO
2
( M = 138 )

-2
* Tiến hành:
Trong bình cầu có nút mài 100ml hoà tan 1,7g p-nitroanilin trong
khoảng 15ml ethanol tuyệt đối nóng và 2ml acid acetic khan.
Thêm từ từ vào bình cầu dung dịch của 2,2g ( 0,005 mol ) tetracyclin
base đã hoà tan trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng. Đun cách thuỷ hồi lu có
khuấy, duy trì ở nhiệt độ sôi của dung môi khoảng 1 giờ , theo dõi phản ứng
bằng SKLM. Làm lạnh, lọc kết tủa bằng phễu Buchner. Kết tinh lại trong
ethanol tuyệt đối. Sấy khô sản phẩm trong tủ sấy chân không.
*Kết quả:
Sản phẩm có màu nâu đỏ,khối lợng sản phẩm sau sấy: 2,78 g
Hiệu suất 63,2%
Nhiệt độ nóng chảy 154 - 156
0
C
2.4. Kiểm tra cấu trúc các chất tổng hợp đợc
2.4.1. Tính chất vật lí
a. Trạng thái , màu sắc
Các chất tổng hợp đợc đều ở dạng bột mịn, có màu sắc vàng trắng, vàng
xanh, vàng hoặc nâu đỏ.
b. Độ tan
Đợc mô tả chi tiết ở trong bảng 2.
Bảng 2: Độ tan của các chất tổng hợp đợc
Sản phẩm
Dung môi
I II III IV V
H
2
O - + + - -
21

Ethanol ++ ++ ++ ++ ++
DMF +++ +++ +++ +++ +++
Cloroform ++ + + ++ +
Diethylether ++ ++ + + ++
Methnol ++ ++ ++ ++ ++
22
2.4.2. Sắc kí lớp mỏng
Dùng bản mỏng với chất hấp thụ là silicagel - Kieselgel 60F
254
-
MERCK với hệ dung môi là cloroform : methanol với tỷ lệ thích hợp. Phát
hiện vết bằng soi đèn tử ngoại bớc sóng = 365nm hoặc hơi iod bão hoà. Kết
quả thu đợc trong bảng 3.
Bảng 3: Kết quả sắc kí lớp mỏng
Chất Tỷ lệ dung môi Rf sản phẩm Rf Tetracyclin
I
Cloroform : Methanol
( 6:4 )
0.55 0.64
II
Cloroform : Methanol
( 7:3 )
0.48 0.55
III
Cloroform : Methanol
( 7:3 )
0.5 0.55
IV
Cloroform : Methanol
( 7:3 )

0.7 0.55
V
Cloroform : Methanol
( 7:3 )
0.82 0.55
2.4.3. Phổ hồng ngoại IR
Thực hiện phân tích quang phổ hồng ngoại các chất tổng hợp đợc trên
máy BECKMAN Acculab TM
2
với kĩ thuật viên nén KBr đo trong vùng 4000 -
6000 cm
-1
tại phòng thí nghiệm trung tâm trờng Đại học Dợc Hà Nội với sự
giúp đỡ của TS. Đỗ Ngọc Thanh. Hình ảnh các phổ IR đợc in trong phần phụ
lục. Qua đó chúng tôi nhận thấy mỗi chất tổng hợp đợc đều có các dải hấp thụ
đặc trng tại vùng tơng ứng với những nhóm chức của cấu trúc dự kiến tổ hợp
đợc. Kết quả phân tích quang phổ hồng ngoại đợc ghi chi tiết trong bảng 4.
23
B¶ng 4: KÕt qu¶ ph©n tÝch quang phæ hång ngo¹i.
ChÊt tæng
hîp
Nhãm
chøc
)
1
(
max
−
cm
KBr

ν
HO CH
3
N OH
H
OH
CH
3
CH
3
N
CONH
2
OH
B B
(B)
- OH
NH C
S
NH
2
NO
2
NH NO
2
O
2
N
NH C
O

NH
2
Tetrac
yclin
-O-H
(alcol,
enol,
oxim
3401 3394 3360 3199 3360 3339
C=N 1656 1632 1632 1648 1632 1605
C C
aromatic)
1603 1578 1594 1463 1592
1474
1505
C - O
- enol
-alcol
1042 1169 1181
1109
1232
1093
1181
1109
1139
1052
-CH
3
δas
δs

1456
1397
1414 1474 1420 1456 1392
C=S 1258
NO
2
ν
as
ν
s
1474
1300
1399
1329
N - O
( oxim )
948
24
2.4.4. Phổ tử ngoại ( UV )
Các chất tổng hợp đợc cũng đã tiến hành phân tích phổ tử ngoại trên
máy SP8 - 300 UV/VIS trong vùng 200 - 400 nm tại phòng thí nghiệm trung
tâm trờng ĐH Dợc Hà Nội. Kết quả đợc ghi chi tiết trong bảng 5.
Bảng 5. Kết quả phân tích phổ tử ngoại.
STT
HO CH
3
N OH
H
OH
CH

3
CH
3
N
CONH
2
OH
B B
)(
max
nm
MeOH

I - B: - OH 270
II
- B :
NH C
S
NH
2
243; 265; 372
III
- B :
NH C
O
NH
2
206; 230; 368
IV
- B

NO
2
O
2
N
211; 242; 273; 440
V
- B :
NO
2
229; 371
VI
=N- B : = O 365; 272;223
2.5. Sơ bộ thăm dò tác dụng sinh học của các chất
tổng hợp
Đựoc sự giúp đỡ của tổ môn Vi nấm - Kháng sinh trờng ĐH Dợc Hà
Nội, chúng tôi đã tiến hành thử một số tác dụng sinh học, cụ thể là khả năng
kháng khuẩn, kháng nấm, qua đó mong muốn tìm đợc mối liên quan giữa cấu
trúc hoá học và tác dụng sinh học của các chất tổng hợp đợc.
2.5.1. Nguyên tắc
25