nghiên cứu phân tích một số hợp chất hữu cơ vòng bé bằng phương pháp hplc-ms và nmr

I HC QUI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VIN KHOA H VIT NAM
VIỆN HOÁ HỌC









NGUYỄN TIẾN DŨNG







NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ VÒNG BÉ
BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC-MS VÀ NMR

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC












Hà Nội - năm 2012





I HC QUI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VIN KHOA H VIT NAM
VIỆN HOÁ HỌC

NGUYỄN TIẾN DŨNG






NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ VÒNG BÉ
BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC-MS VÀ NMR





Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH
Mã số: CH. 1001190




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS. TS. NGUYỄN VĂN TUYẾN





Hà Nội - năm 2012





MỤC LỤC
 i
 ii
 1
 2
1.1. BETA LACTAM 2
 3
1.2.1.  3
1.2.2.  4
 7
 7
 8
 8
1.3.4.  9
 17

 17
 17
 17
 18
1.4.5. DETECTOR DAD 19
1.4.6. DETECTOR MS 20
 22
 22
 22
2.1.2. . 22
 23
 23



β-lactam 25
 -phenoxy clorua axetic 25
 26
β- lactam 27

1

13
9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f 28
 31
β-LACTAM 31
cis-β-LACTAM 32
3.2
1
H-9a 32


1
H 9b 33

1
H-9c 33

1
H-9d 34

1
H-9e 35

1
H-9e 35
-MS 37
 37
 40
  41
 43
 48
 49
 51


i

DANH MỤC CÁC CÁC HÌNH

Hình 1.1. C -lactam 3

Hình 1.2. Ph 1H-NMR ca hn hp este Mosher (S)-1-phenylbutan-1--1-
phenylbutan-1-ol 10
Hình 1.3. Ph
1
H-NMR ca este Mosher (R)-1-phenylbutan-1--1-
phenylbutan-1-ol 10
Hình 1.4. Ph
1
H-NMR ca (-)-n hp (-)-enriched vi CSA 12
Hình 1.5. u
1
H-NMR ca CH
3
trong mt s ng hp 13
Hình 1.6. Cu Fiedel 14
Hình 1.7.  -Ray 14
Hình 1.8. Ph CD ca hp ch 16
Hình 1.9. Ca ct ODS 18
Hình 1.10.   quang 19
Hình 1.11. i ti nhy ca detector (ci tin flowcell). 20
Hình 3.1. Ph
1
H ca hp cht 9a 32
Hình 3.2. Ph
1
H ca hp cht 9b 33
Hình 3.3. Ph
1
H ca hp cht 9c 33
Hình 3.4. Ph

1
H ca hp cht 9d 34
Hình 3.5. Ph
1
H ca hp cht 9e 35
Hình 3.6. Ph
1
H ca hp cht 9f 35
Hình 3.7. Ph hp th electron ca hp cht 9a 37
Hình 3.8. Ph hp th electron ca hp cht 9b 38
Hình 3.9. Ph hp th electron ca hp cht 9c 38
Hình 3.10. Ph hp th electron ca hp cht 9d 38
Hình 3.11. Ph MS ca hp cht 9c  ch  Positive 40
Hình 3.12. Ph MS ca hp cht 9c  ch  Negative 40
Hình 3.13. S ca hp cht 9c khi chy vng Gradient 1 42
Hình 3.14. S ca hp cht 9c khi chy vng Gradient 2 42
Hình 3.15. S ca hp cht 9c khi chy vng Gradient 3 42
Hình 3.16. S ca hp cht 9a 43
Hình 3.17. Ph MS ca pic 1 (hp cht 9a) 44
Hình 3.18. Ph MS ca pic 2 (hp cht 9a) 44
Hình 3.19. S ca hp cht 9b 45
Hình 3.20. S ca hp cht 9c 46
Hình 3.21. S ca hp cht 9d 47


ii


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1. Phn ng Staudinger 3
Sơ đồ 1.2. Staudinger 4
Sơ đồ 1.3. lactam 5
Sơ đồ 1.4. S dng mui (12) tng h-lactam 6
Sơ đồ 1.5. Sorbyl clorua (16) tng h-lactam 6
Sơ đồ 1.6. - 7
Sơ đồ 2.1. Tng hp dn xut 2-phenoxy clorua axetic 26
Sơ đồ 2.2. Tng hp dn xut imin 26
Sơ đồ 2.3. Tng hp dn xut cis--lactam 27
Sơ đồ 3.1. -phenoxy clorua axetic 31
Sơ đồ 3.2.  t 5a,b 32



iii


BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT
u

1
SKPB
S
2
SKPD
So
3
SKPT

Sn
4
HPLC
High-performance liquid chromatography
5
MS
Mass spectrometry
6
NMR
Nuclear magnetic resonance




iv



1

MỞ ĐẦU
Vi s bing ca vi khut thu
 dc hoc ph ng hp li do kh c ca
vi khum hiu qu u tr bng bin ch
mong mui bnh.
Azetidin-2-ones (β-lactams) i di      
trng [9] ng dsynthon trong tng hp h[13] to ra
nhng loi thuc mu lu tr  vi khu
vic tng hng hp β-lactam mt vit quan trng.
Mt hoc cc

i quang hop th 
t tn rt nhiu thy
vic tng hp chn lc lp th t quang tr
gic hiu qu u tr.
y trong luc 
 chn lc lp th cp cht β-lactamsc t phn
ng tng h
HPLC-

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. BETA LACTAM
β- 

 β-lactam kt hp vnh .
o β-thiazolidine c gpenams (A)
o β-pyrrolidine c gcarbapenams (B)
o β-lactam hp nh oxazolidine c g
hoc clavams (C)
 β-lactam kt hp v
o β-thiazol 2,3-dihydc gpenems
(D)
o β-    -dihydro-1H-pyrrole c g  
carbapenems (E)
 β-lactam kt hp v
o β- 3,6-dihydro-2H-1,3-thiazine c g
cephems (G)
o β-  -tetrahydro pyridin c g 

carbacephems (H)
o β--dihydro-2H-1,3-oxazine c g
oxacephems (I)
 β-  t hp vi bt k m   c g  
monobactams

3


Hình 1.1. C -lactam
Hp cht chβ-c ng dng ch yu trong thc t 
thu
1.2. TỔNG HỢP BETA LACTAM
Azetidin-2-ones(β-lactams) i din cho mp cht rt quan
trng do hoc ni ting c[9] p cht trung gian
trong tng hp h [13]. Nhing hp β-lactam 
trin ng 
 [14],[9].
1.2.1. Phản ứng Staudinger
Phn ng Staudinger, phn ng ca ketene vp cht cha chc
ng hp quan trng nhu ch βlactam. K t khi
n ra bi Staudinger [15], phn  u
thc nghi hi c cho vic chn lc lp
th tng hp mt lot β- 1.1).
Hin nay phn t trong nht nh
ng hp β lactam [14].


Sơ đồ 1.1. Phn ng Staudinger

4

1.2.2. Cơ chế phản ứng và điều khiển độ chọn lọc lập thể
 ca phn  
tt nht [15]          trng
(LUMO) ca nng phng carbonyl ketene to ketene thn
y ra  n tr p cn exo), vi mt phng ca imine
i ketene, t(5)  1.2).

Sơ đồ 1.2. Staudinger
Hp chi quang ph IR
[22]. Chuyng quay ct phng ca ketene xng
thi vi vi    o ra sn phm β lactam (6) 

1
cis 
2
ca
imine (R
1
) p cht trung gian zwitterion
th b ng cis co ra sn phm
trans-β-lactam (9). T l i c nh sn ph
hc lp th ca phn ng ketene/imine.
nh s t ca hp cht trung gian zwitterion
 [25]u tip theo [9] khnh bn cht
c cng minh mt s ng v
xut bi Houk cho phn ng conrotatory ca cyclobutenes [18].
Gu mi cXu [9 xut m gi
kt qu lp th ca phn  b

ch ra ngun g ng hc ca t l cis/trans ca sn phm β lactam. Con

5

 xut cho s β  
1.3).

Sơ đồ 1.3. β lactam
Khi s dng ketene dn xut mt ln th ng cho texo 
th. Sn phc lp th cuu ng bi bn cht c
kp cht cht qu ca s cnh tranh phn ng

1
n 
2
). T l k
1
/k
2
nh t l
cis/trans ca sn phm β   xut [9], 
th xy ra d a mt enolate
c c n t cho
ketene th m m n t cho imine th n 
ng k
1
), d yu cis- β lactam. Mm m
electron ca ketene th  electron imine s  k
1

i cho phn  yu trans- β 
u n t c t yu t nh
trong chn lc lp th. Cun  thc
hiu ki a nhn r
ng c [15] ho chn lc lp th ca phn
ng Staudinge [21].
u ng bt c
    i cho s cis- β lactam, trong khi
   c thun li cho s   trans   

6

 t ca b 
chn lc lp th ca sn phm [27]. S xut hin cp gia
imine  chn lc lp th ca sn ph
t  [19].

Mt hiu qu   c trans- β - 
trin bng nghip b dng mui (12) t anion
 c t, biu qu vi acyl
[28].


Sơ đồ 1.4. S dng mui 12 tng h-lactam
Vic s dng sorbyl clorua (16)  t mt tin cht ca
c mt s kt qu  p th
i quang. Khi phn c thc hin vi N-aryl imine, thu
c ch yn phm trans, trong khi s dng N-c ch
ycis- β  1.5)[24].

Sơ đồ 1.5. Sorbyl clorua (16)tng hp β-lactam

7

trans 
 heteroatom. Cng
p th ng n phtrans-3-
vinyl - β  1.6) [23].


Sơ đồ 1.6. -
1.3. PHÂN TÍCH CÁC ĐỒNG PHÂN ĐỐI QUANG
t hn hp raxemic b
ng, s c thc hin sau khi
chuyn t i quang sandiai
t vc gi 
bc tidia c bng
   t tinh chn l       
NMR.
1.3.1. Phƣơng pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym
Hu hc hiu vi mt lot nhnh. Da
 d chuyn lc mt
i quang trong hn hp. V phn ng thn hp raxemic
ca este b   ng c 
S c th 
ra khi nhau.


8

1.3. 2. Tách các đồng phân đối quang nhờ tác nhân bất đối bổ trợ
raxemic 

chiral 


dia
 -
  


 chuyi quang cp ch
b dia phn ng v i b tr
dia 
i b tr c loi b
i quang tinh khit.

1.3.3. Tách đồng phân đối quang bằng các phƣơng pháp hóa lý hiện đại
  
sng hi dt chiral. Bn cht c
n hi
t chiral mi

9

i ca cu s c ra gii nhanh nh pha
ng, kt qu ng
c s d  chn li quang trong cn ng. Nu
phn ng nh c hn h         

(ee=enantiomer excess, de=diasteroisomer excess chn lc
c:
% er % er
% er % er
enantiom A enantiom B
ee
enantiom A enantiom B




% as % as
% as % as
di teroisomerA di teroisomerB
de
di teroisomerA di teroisomerB




1.3.4. Phân tích các đối quang nhờ phƣơng pháp NMR
 nh t l p th  s dng nhiu 
  bi
i t l cn h cng nh
hn hnh nh
 dch chuyng s spin-spin ca nh
hydro trong t ng.
Trong ph NMR, phn ln h  a
1
 

13
C c   
dia u chuyn d l c
mt trong hn h c bng s u
trong hn hdianh t l ng
ng ph NMR s gc bim t l
nh.
a). Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent) Mosher
i vp ch
c b cng t h
hiu c  c hai
chp chi ta phi chuyn hp cht
dia cn hp
chdia bc hin phn ng ca
hp chu vi axit R- to 
u cp cht dia  c ca
ch nh ci ca hp cht 1-phenylbutan-

10

1-ng hp este ci axit R-M
tdia   

dia   cng t ht
u ca proton bc ba ti ca dn xut este
Mosher ca (R)-1-phenylbutan-1-ol s dch chuyn v ng cao, trong khi
u proton bc ba t   i ca dn xut (S)-1-phenylbutan-1-ol s
dch chuyn v ng th c cu
i ca hp cht 1-phenylbutan-1-u.

Hình 1.2. Ph 1H-NMR ca hn hp este Mosher (S)-1-phenylbutan-1-
(R)-1-phenylbutan-1-ol

Hình 1.3. Ph
1
H-NMR ca este Mosher (R)-1-phenylbutan-1--1-
phenylbutan-1-ol

11

R-Mosher, hi u s dng mt s
 tr  nh ci ca mt s hp cht ancol,
  tr sau.

b). Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch Chiral Pirkle ancol (CSA)
Chiral aryltrifluorometyl carbinol (chiralPirkle 


hu dng nht, 


















. 








, i quang c



o ra
ph   a
m ca c
n phi thc hin ng chuyn xut
v tr n ch raxemat c bi s
d nh cng nh.

 u ci quang oxaziridin nh 
b tr CSA, kt qu u hydro ca oxazirindin vi CSA t
phc dia, d n mt s  u c   t trong t
u ca ph

1
H-NMR ca hn h-)-oxaziridin
n dch CSA t
c trong t t hp vi (S)-(+)-u
c  c
t l i quang ca oxaziridin.

12


Hình 1.4. Ph
1
H-NMR ca (-)-n hp (-)-enriched vi CSA
c). Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch Eu(hfc)
3
)

3
c ca kim loi thun t vi ligand h
b
3
kt hp vc (NH
2
rong
 i s tdiac dia to
t s  n v ng thp.
S  chuyn dch v ng thp ca mt s proton ph thuc
 cc Eu(hfc)
3
.

   u ph
1
H-NMR ca hn h  i quang (R,S)-1-
axetyl-1-   u proton c      t
c trong t c to phc vn dch
Eu(hfc)
3
 
  u ca proton trong t ng ph
thun cht ca ch cn dch.
Qu u proton  
3
ca hn hp (R,S)-1-
axetyl-1-phenylbutan khi to phc vi Eu(hfc)
3
      

13

chuyn dc chuyn v ng thp. S  chuyn
dc proton  
3
ca h i
vi (R)-1-axetyl-1-  u proton c  
3
c chuyn
dch v ng cao so vi (S)-1-axetyl-1- 
bic t l R)-1-axetyl-1-phenS)-1-
axetyl-1-phenylbutan nh

1
H-NMR co phc vn
dch Eu(hfc)
3


Hình 1.5. u
1
H-NMR ca CH
3
trong mt s ng hp
1.3.5. X-ray tinh thể
a. Giới thiệu chung
- i nh nh cu
 ca mt hp cht h 
 nh t  (a,b,c), ch s c
tinh th β    s  
d .

Th  : V = abc(1-cos
2
-cos
2
β-cos
2
β
1/2

S  trong mt t  n = V.d.6,023.10
23

(d: t trng
g/cm
3
)
Mu bc x ,  mt s
t cu Friedel phn x c
li (-h,-k,-   c  u Friedel (F
hkl
, F
-h,-k-l
    
 cu nhiu x (I
hkl
) (|Fhkl| = (Ihkl)
1/2
).

14


Hình 1.6. Cu Fiedel
M electron ti mm trong t n s ng
c:

hkl
F
hkl
exp{-2p(hx + ky + lz)}] / V
B ca tt c u nhiu x I
hkl

theo mt h,k,l
 n ca t  
i ta s c m electron ti m
ca t , t  c b m h c
t.T d liu b m  dc cu
u cnh ca hp cht
h-  

Hình 1.7.  t-Ray
b. Xác định cấu hình tuyệt đối
  -ray tinh th         
tuyi ca m, n   tia X bt
 nh cu i c b-ray
tinh th i ta s d
s R.




H,K,L
-H,-K,-L

15

c chiu bc x tia
X s   t c  u b ng Friedel, li d   
 ca m u vu ca
cp bc x Friedel    i phn x    ng
c li (-h,-k,- nh ci.
 s R: Ch s  

th  d liu cc
 nh kii quang. N
tr ca ch s  t nh  ph
tr 
y, c     d  n x c bi 
 cao do ng ca c nhi c
c nh yu. Nhng yu t  yu ch c
s dng khi d liu X- ng l- s
dng hu hiu nhi vp ch n
Vi nhng cht quang hon ti  d
th xnh ci cn ng vi
mt cha mt hay nhit ct
p chc ch u trong
ng cht c  k nhc d
tinh th. Vinh c  i c  p cht quang hot bng
-c thc hin dn ci ca cht gn kt
vi ch n
 hp cht quang honh ct
i ca ch  

 t cc chuy
v tdiang hp cht t
i d, ci cc

16

t ca ph
 X-ray.
1.3.6. Phổ CD
          n ca hiu ng

 cc chuyn  t
 nh snh ph CD
rt phc t    thu  n cht ca hp ch  u, ch 
nhng hp chc chuyn n  i
c hiu ng hp cht cc
chuyn n  n phi g
tnh ci ca mt hp cht hc thc hin nh so
u ng Cotton ci hiu ng Cotton ca ch
t v cy, cn phu hp ch
         nh c   i ca cht cn
u.
, khi munh ca flavan mi ta ph
hiu ng Cotton ca hp cht cu vi hiu t
c ci. Hp cht ci, hp cht
t ci, hiu ng Cotton c CD
 i c
c so vi B.

Hình 1.8. Ph CD ca hp ch
 h
t vi c ci ca
cacbon bi trong ph

17

1.4. SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO (HPLC)
1.4.1. Khái niệm
-1968








 , 


1.4.2. Phân loại


 Sp ph hay sng rn (adsorption/liquid chromatography).
 S (partition chromatography).
 S
 S (size exclusion/gel permeation chromatography).

ph          SKPT (normal phase
 


, sc s dng nhi.
1.4.3. Pha tĩnh trong sắc ký pha đảo


 c gi lt mang rn b hp ph v
sng-lng (liquid-liquid chromatography).