Tổng hợp một số dẫn chất của 5 fluoroisatin và thăm dò tác dụng sinh học

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.28 MB, 95 trang )

B ộ YTẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC D ư ợ c HÀ NỘI
ĐỖ THỊ THANH MAI
TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT c ủ a
5-FLUOROISATIN
VÀ THĂM DÒ TÁC DỤNG SINH HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP D ược s ĩ ĐẠI HỌC KHÓA 59 (2004 - 2009)
- Người hướng dẫn : TS. Trần Viết Hùng
TS. Đinh Thị Thanh Hải
- Nơi thực hiện : Bộ môn Hóa hữu cơ
- Thòi gian thực hiện : 02/2009 - 05/2009
HÀ NỘI, THÁNG 5 NĂM 2009
T iiirA iE V -
V . j o / ' t
m
LỜI CẢM ƠN
Sau một thă gian làm việc khẩn trương, được sự giúp đỡ tận tình của thầy
cồ giáo, gia đình và bạn bè, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp “ Tổng hợp
một số dẫn chất của 5-fluoroisatìn và thăm dỏ tác dụng sinh học”.
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy cô giáo:
TS. Trần Viết Hùng
TS. Đinh Thị Thanh Hải
đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn
tốt nghiệp này.
Đồng thời, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới, TS. Nguyễn
Thị Kiều Anh (Phòng Thí nghiệm Trung tâm - Trường Đại học Dược Hà Nội),
ThS. Lê Tuấn Anh (Phòng Thí nghiệm Hoá vật liệu - Khoa Hoá học - Trường
ĐHKHTN - ĐHQGHN), TS. Lê Mai Hương, Ths. Trần Thị Như Hằng (Phòng
Sinh học thực nghiệm - Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên - Viện Khoa
học & Công nghệ Việt Nam), các cán bộ phòng phân tích cấu trúc (Viện Hoá
học - Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam) đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi

thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, kỹ thuật viền bộ môn
Hoá hữu cơ, các thầy cô trong trường, các phòng ban, thư viện đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp này!
Tôi xin chân thành cẩm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2009
Sinh viên
Đỗ Thị Thanh Mai
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH, sơ Đổ
ĐẶT VẤN ĐỂ 1
Phần 1:TỔNG QUAN
2
1.1. Tác dụng sinh học của dẫn chất Isatin 2
1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao 2
1.1.2. Tác dụng kháng virus 5
1.1.3. Tác dụng chống ung thư 6
1.1.4. Tác dụng ức chế men monoaminooxydase 7
1.1.5. Các tác dụng khác 8
1.2. Các phương pháp tổng hợp ỉsatin và dẫn chất 8
1.2.1. Các phương pháp tổng hợp dị vòng isatin 8
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất của isatin 11
Phần 2: Đ ốl TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u

16

2.1. Nguyên liệu nguyên cứu
16
2.2. Thiết bị nghiên cứu 16
2.3. Phương pháp nghiên cứu 17
Phần 3: THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 18
3.1. Tổng hợp hoá học 18
3.1.1. Tổng hợp 5-fluoroisatin (1) 19
3.1.2. Tổng hợp dẫn chất ngưng tụ của 5-fluoroisatin với 2-thioxo-4-
thiazolidinon (2) 20
3.1.3. Tổng hợp một số dẫn chất base di-Mannich của 5-(2’-oxo-5’-fluoro-
3 ’ -indolinyliden)-2-thioxo-4-thiazolidinon(3,4) 21
3.1.4. Tổng hợp một số dẫn chất base mono-Mannich của 5-(2’-oxo-5’-fluoro-
3’-indolinyliden)-2-thioxo-4-thiazolidinon (5,6,7,8) 24
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc 31
3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được

31
3.2.2. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 31
3.3. Thử tác dụng sinh học 35
3.3.1. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 35
3.3.2. Thử hoạt tmh gây độc tế bào (Cytotoxicity assay)
38
3.4. Bàn luận 39
3.4.1. Về tổng hợp hoá học 39
3.4.2. Về xác định cấu trúc 40
3.4.3. Về tác dụng sinh học 45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CPU ; Số đơn vị khuẩn lạc (Colony forming unit)
CTPT : Công thức phân tử
DMF ; Dimethylformamid
DMSO : Dimethylsulfoxyd
EtOH : Ethanol
Hep-G2 : Tế bào ung thư gan người
IC50 ; Nồng độ ức chế 50% số tế bào
(The 50% Inhibitory concentration)
IR : Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
MIC ; Nồng độ ức chế tối thiểu
(Minimum Inhibitory concentration)
MS : Phổ khối lượng (Mass spectrometry)
NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(Nuclear Magnetic resonance spectroscopy)
PTL : Phân tử lượng (Khối lượng phân tử)
Lu : Tế bào ung thư phổi ngưòi
SKLM ; Sắc ký lớp mỏng
: Nhiệt độ nóng chảy
TMS ; Tetramethylsilan
u v
: Phổ tử ngoại (Ultraviolet spectroscopy)
v sv : Visinhvât
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1: Hiệu suất và một số hằng số vật lý của các chất tổng hợp được 29
Bảng 3.2: Tóm tắt kết quả phân tích sắc ký lớp mỏng

31
Bảng 3.3: Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ IR (em'*) của
các chất tổng hợp được 32

Bảng 3.4: Số liệu phân tích phổ khối lượng của các chất tổng hợp được

33
Bảng 3.5: Số liệu phổ 'H-NMR và ‘^C-NMRcủa chất 2

35
Bảng 3.6: Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm

37
Bảng 3.7; Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư người
39
Trang
Hình 3.1 : Sơ đồ phân mảnh của chất 1 42
Hình 3.2: Sơ đồ phân mảnh của chất 2 43
Hình 3.3: Sơ đồ phân mảnh của chất 4 44
DANH MỤC CÁC HÌNH, sơ Đồ
ĐẶT VÂN ĐỂ
Từ xưa đến nay thuốc luôn chiếm một vị trí quan trọng trong vấn đề chăm
sóc sức khoẻ cho con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và
công nghệ, các thuốc sử dụng trong công tác phòng và chữa bệnh ngày càng
có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương
pháp tổng hợp và bán tổng hợp đóng vai trò quan trọng.
Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra các thuốc mód, các
nhà nghiên cứu thưòrng dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm
thuốc hoặc các chất có tác dụng dược lý, có triển vọng để tạo ra các chất mới
dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị.
Isatin và dẫn chất là một dãy chất hữu cơ đã được nghiên cứu một cách có
hệ thống về hoá học cũng như về tác dụng sinh học. Nhiều công trình nghiên
cứu công bố đã cho thấy các dẫn chất của Isatin có hoạt tính sinh học phong
phú và đa dạng vói các tác dụng như: kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung

thư, kháng virus, kháng lao, và nhiều tác dụng dược lý khác [2 - 13], [17],
[18], [22], [23], [32], [34]. Trong số các dẫn chất của Isatin thì các dẫn chất 5-
halogenoisatin, trong đó có 5-fluoro isatin, dẫn chất base Mannich và dẫn chất
ngưng tụ với 2-thioxo-4-thiazolidinon đã được chú ý nghiên cứu trong thòd
gian gần đây và các kết quả nghiên cứu cho thấy chúng có hoạt tính sinh học
rất đáng quan tâm. Vói mong muốn góp phần nghiên cứu các dẫn chất isatin,
chúng tôi thực hiện đề tài “Tổng hợp một số dẫn chất của 5-fluoroisatin và
thăm dò tác dụng sinh học” với hai mục tiêu chính sau đây:
1. Tổng họp 5-fluoroisatin và các dãn chất của chúng.
2. Thăm dò tác dụng sinh học (kháng khuẩn, kháng nấm và kháng các
dòng tế bào ung thư người) của các chất tổng hợp được với hy vọng tìm
được các chất có hoạt tính sinh học cao và có thể rút ra các nhận xét sơ
bộ về mối liên quan cấu trúc - tác dụng của dãy dẫn chất này.
Chúng tôi hy vọng đề tài này là một đóng góp nhỏ vào việc nghiên cứu,
tìm kiếm những chất có hoạt tính sinh học cao thuộc dãy chất Isatin.
Phầnl
TỔNG QUAN
1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT củ a ISATIN
Isatin và dẫn chất là một trong nhiều dãy chất hữu cơ đã được nghiên cứu
có hệ thống về mặt hoá học cũng như tác dụng sinh học. Rất nhiều công trình
nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học của các dẫn chất Isatin đã cho
thấy chúng có tác dụng khá phong phú và đa dạng như kháng khuẩn, kháng
nấm, kháng lao, kháng virus, chống phân bào, ức chế men monoamino-
oxydase (MAO)
1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao
Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các dẫn chất Isatin đã được nhiều
nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
Các nhà nghiên cứu Ấn Độ K. c. Joshi, V. N. Pathak, s. K. Jain [22] đã
tổng hợp và nghiên cứu tác dụng kháng khuẩn của 15 dẫn chất fluor của isatin
có công thức:

X -
X = 5-F, 6-F
Y = 0, N - N H -C 6H5
Z = C0CH2NR2,C H2-
/ \
-N o
\_y
Thử tác dụng trên các chủng Escherichia coli và Staphylococcus aureus,
cả 15 chất đều ức chế vi khuẩn ở nồng độ 8|0,g/ml. Một số chất có tác dụng ở
nồng độ 4|a.g/ml. Các tác giả cũng đã rút ra nhận xét là tác dụng tăng khi
nhóm thế của phần Phenylhydrazin là fluor (Y là =NNHC6H4F).
17 dẫn chất 5-iodo và 5-cloro của isatin đã được D. Maysinger và cộng sự
[32] tổng hợp:
N-NHR
X = I,C1
R=HC0CH3, CH3, CSNH2
X = I, Cl
NRR' = NHCH
2
CH
2
OH , N(CH2CH20H)2 , N(CH(CH3)2)2
N(CH2CH2C1)2 ,n o n
Thử tác dụng trên 11 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm, nhiều chất có tác
dụng mạnh. Trong số đó có các dẫn chất base Mannich diisopropylamino của
dẫn chất 5-iodoisatin và 5-cloroisatin có MIC dưới 100|ag/ml. Các tác giả rút
ra nhận xét là nhóm thế halogen ở vị trí 5 giữ vai trò quan trọng trong tác dụng
kháng khuẩn (làm tăng tác dụng).
Các tác giả A. c. Padhya và cộng sự [34] cũng đã tổng hợp và thử tác
dụng của một số dẫn chất nitrofurfuryliden isatin hydrazon và thấy rằng chúng

có tác dụng ức chế Staphylococcus aureus, Escherichia coli:
_______
R-
,N -N = C H -
-NO2
R = H, 5-Br, 6-Cl
R. s. Varma và w. L. Nobles [39], [40] đã nghiên cứu và công bố tác
dụng kháng khuẩn, kháng nấm của một số base Mannich của isatin có công
thức như sau:
R = H CH3, a-
R
2
= o, NNHCSNH
2
R, =N(CH3)2,
/ \
N o
\
___
/
/■
-N
V
Năm 1989, s. Dilber [17] và cộng sự đã tổng hợp và khảo sát tác dụng
kháng khuẩn của 9 dẫn chất isatin có công thức;
-
COOR4
Ri = H, CH3, C2H5
R2 = H, CH3
R3 = H CH3

R4 = C2H5, -C(CH3)3 , CH3 —CH2 -CH-CH3
Kết quả cho thấy có 8 chất có tác dụng vód Escherichia coli, 4 chất có tác
dụng với Staphylococcus aureus.
ở Việt Nam, Nguyễn Quang Đạt và cộng sự [3], [6] đã tổng hợp và thử tác
dụng kháng khuẩn, kháng nấm của nhiều dẫn chất isatin với các nhóm thế
khác nhau ở vị trí 5 (-NO2, -Br) và các dẫn chất base Mannich, hydrazon, base
Schiff:
R = NƠ2,Br
R’ = H,CH2RiR2
R" = o , = N - A r , = N - N H - A r
Kết quả cho thấy nhiều dẫn chất có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm
Candida albicans, trong số đó đáng chú ý là các dẫn chất của 5-nitroisatin.
Tác giả Trần Viết Hùng, Nguyễn Quang Đạt và cộng sự [7], [8] cũng đã
tổng họfp và thử tác dụng sinh học của dẫn chất 5-fluoroisatin thì thấy 5-fluoro
-1 -morpholinomethylisatin, 5-fluoro-l-piperinomethylisatin có tác dụng mạnh
với 9 chủng vi khuẩn thử nghiệm và các base Mannich có tác dụng mạnh hơn
so với các chất cùng dãy, ngoài ra chúng còn có tác dụng vód nấm Candida
albicans.
Tiếp theo đó vào năm 2000, các tác giả trên [9] tiếp tục nghiên cứu tổng
hợp thăm dò tác dụng sinh học của 5-bromo-l-morpholinomethylisatin và các
dẫn chất của chúng thì thấy chúng có tác dụng mạnh với 8 chủng vi sinh vật
thử nghiệm với nồng độ 1 mg/ml.
Một tác dụng chống vi khuẩn được chú ý là tác dụng chống vi khuẩn lao.
Nhiều thuốc chống lao có hiệu quả như rimifon, streptomycin, rifampicin đã
được đưa vào sử dụng. Tuy nhiên, việc kháng lại các thuốc chống lao của vi
khuẩn lao hiện nay đang ngày càng lớn, đặc biệt là hiện tượng kháng đa thuốc.
Việc tìm kiếm các chất có khả năng chống lại vi khuẩn lao trong dãy isatin
cũng đã được các nhà nghiên cứu quan tâm.
Năm 1976, các tác giả A. B. Tomchin và cộng sự [38] đã thử tác dụng
kháng lao của isonicotinoylhydrazon của isatin. Kết quả cho thấy chất này có

tác dụng ức chế Mycobacterium tuberculosis ở nồng độ 2|j,g/ml. Đặc biệt tác
dụng tốt cả vói chủng vi khuẩn lao đã kháng rimifon và streptomycin;
N -N H —C-
II
0
N
Năm 2000, các tác giả Nguyễn Quang Đạt, Trần Viết Hùng cùng cộng sự
[10] đã đi sâu nghiên cứu tác dụng kháng lao của một số dẫn chất 3-thio
semicarbazon và isonicotinoylhydrazon của isatin và 5-halogenoisatin. Kết
quả cho thấy 12 dẫn chất có tác dụng mạnh với trực khuẩn lao (MIC: 0,2 -
50|ig/ml) và các dẫn chất thế 5-bromo có tác dụng mạnh hơn các dẫn chất
không thế. Trong đó chú ý nhất công thức một số chất có tác dụng với cả vi
khuẩn lao đã kháng rimifon (MIC: 5|ag/ml):
N -N H —C-
lí
0
N
/ \
R = H, — CH2-
-N 0
\
/
/
\
— CH2-
- N
>
\ /
1.1.2. Tác dụng kháng virus
Từ năm 1960, Methisazon, một dẫn chất P-thiosemicarbazon của N-

methyl isatin đã được dùng làm thuốc phòng bệnh đậu mùa và thành công này
đã thúc đẩy các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu, tổng hợp một số
thiosemicarbazon, base Mannich của isatin và dẫn chất:
N -N H —C-NH2
■ N ^ o
CH3
R. s. Varma và cộng sự [39] đã tổng hợp một số thiosemicarbazon của các
dẫn chất base Mannich của isatin và thử tác dụng chống virus cúm và virus bại
liệt. Nhiều chất đã có tác dụng với virus bại liệt. Trong đó N-piperidino
methylisatin có tác dụng mạnh nhất:
R-^ ^ R3 r = H , CH3, Br
R 3 = o , N N H C S N H 2
Nghiên cứu một số dẫn chất của isatin-3-thiosemicarbazon, p. w. Sadler
[36] thấy rằng N-methyl và N-ethyl có tác dụng ức chế virus sarcom rous. Hai
chất này cũng đã được tác giả thử tác dụng trên mô nuôi cấy, trên súc vật và
trên lâm sàng.
Về cơ chế tác dụng chống virus của các dẫn chất isatin chưa được nghiên
cứu nhiều, song một số tác giả đã phát hiện ra cơ chế tác dụng của Isatin-3-
thiosemicarbazon là ức chế việc tổng hợp ADN của virus.
1.1.3. Tác dụng chống ung thư
Việc tìm kiếm các chất tổng hợp có tác dụng chống ung thư được các nhà
nghiên cứu chú ý nhằm tìm ra các hoá dược có tác dụng điều trị căn bệnh
đang có chiều hướng gia tăng này. Nhiều dẫn chất của isatin, đặc biệt là các
dẫn chất base Mannich cho thấy có tác dụng chống phân bào, chống khối u.
Nhà nghiên cứu người Hoa Kỳ, F. D. Pop [35] đã tổng hợp và công bố tác
dụng chống khối u của các dẫn chất 3-(o-nitrophenyl)hydrazon isatin. Các
chất này kìm hãm sự phát triển của Carcinosarcoma walker 256:
R'
N -N H — ^
R ’ = H ,C H 3 ,C H 3 C 0

O2N R = H , Halogen
M. Morvin và cộng sự [33] đã thử tác dụng chống phân bào trên mô phân
sinh thực vật của một số hợp chất base Mannich của isatin, và thấy rằng chất
l-piperidinomethylisatin-3-acetylhydrazon là chất có tác dụng mạnh nhất:
^ N -N H -C 0C H 3
Năm trong số các dẫn chất 5-(2-oxo-3-indolinyliden)thiazolidin-2,4-dion-
1,3-di-Mannich được N. H. Eshba và H. M. Salama [18] tổng hợp và được thử
tác dụng trên tế bào bạch huyết P388 của chuột. Trong số các chất này thì dẫn
chất có nhóm thế dimethylaminomethyl ở vị trí 3 của nhân thiazolidindion có
hoạt tính chống ung thư cao nhất. Kết quả thử cũng cho thấy thế brom vào vị
trí 5 của nhân isatin làm tăng hoạt tính chống ung thư.
N-CH2—NR1R2
'N o
I
CH2—NR1R2
Tại Việt Nam, Nguyễn Quang Đạt và cộng sự [2] đã tổng hợp và thử tác
dụng chống phân bào trên mô phân sinh của rễ cây Raphanus satỉvus L. của
một số dẫn chất hydrazon, base Mannich của 5-bromoisatin và 5-sulfamido
isatin, các azomethin của 5-nitroisatin. Kết quả cho thấy chúng kìm hãm mô
phân sinh thực vật khá cao.
1.1.4. Tác dụng ức chế monoamino-oxydase (MAO)
Năm 1962, khi tiến hành so sánh indol với isatin, Mueller và cộng sự (dẫn
theo [25]) thấy rằng isatin có tác dụng ức chế MAO trong dịch đồng nhất của
gan lợn.
A.Grinberg và cộng sự [21] đã tổng hợp 18 dẫn chất (là các dẫn chất N-
methyl, N-acetyl của isatin và các oxim của chúng), thử tác dụng trên ty lạp
thể của gan lợn các tác giả rút ra nhận xét:
■ Khi thay thế nhóm p-carbonyl bởi nhóm oxim cũng như thay thế
nguyên tử H của nhóm NH sẽ làm giảm hoạt tính ức chế MAO.
■ Dẫn chất ß-acethoxyimino có hoạt tính cao hofn dẫn chất ß-

methoxyimino.
■ Khi phần nhân thơm được mở rộng sẽ làm tăng hoạt tính ức chế MAO.
1.1.5. Các tác dụng khác:
Ngoài các tác dụng đã nêu ở trên, các dẫn chất isatin còn có nhiều tác
dụng khác: an thần, chống co giật, chống viêm, điều trị suy nhược thần kinh,
trị giun
5-bromoisatin thử trên chuột có tác dụng giảm đau mạnh hơn aspirin ở
liều 0,4g/kg. Nó cũng có tác dụng an thần ở liều 0,2g/kg [25]
K.c. Joshi và cộng sự [25] khảo sát tác dụng trên hệ thần kinh trung ương
và tác dụng giảm đau của một số base Mannich và base Schiff của các dẫn
chất fluor của isatin. Kết quả cho thấy các chất có nhóm ceton tự do ở vị trí 2
và 3 có tác dụng ức chế thần kinh trung ương mạnh. Hoạt tính này giảm đi khi
nhóm ceton ở vị trí 3 bị thay thế bỏd nhóm C=N và hoàn toàn biến mất khi
nhóm ceton ở vị trí 2 bị thay thế tiếp bằng nhóm C=N. Các dẫn chất có 1 hoặc
2 nhóm ceton tự do có tác dụng giảm đau. LD50 của phần lóĩi các dẫn chất trên
đều >1000mg/kg.
Một số dẫn chất thiosemicarbazon, 3-hydrazon, 3-aryl alkylimino của
isatin được công bố có tác dụng chống co giật [25].
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ISATIN VÀ DẪN CHẤT
1.2.1. Các phương pháp tổng hợp dị vòng isatin
1.2.1.1. Oxy hoá Indigo:
Isatin là một dị vòng có chứa nhân indol có công thức cấu tạo:
H
Isatin ( lH -indol-2,3-dion )
Isatin là tên bắt nguồn từ cây chàm Châu Âu Isatis tinctorỉa do Laurent và
Erdmant tìm ra năm 1841 (dẫn theo [20]). Các tác giả này đã tổng hợp Isatin
bằng cách oxy hoá indigo với tác nhân oxy hoá là Na2Cĩ207.
8
Sơ đồ phản ứng như sau:
[0 ]

N a2C r207/H 2S 04
1.2.1.2. Tống hợp theo phản ứng Sandmayer 1903 [26],
Sandmayer đã tìm ra 2 phương pháp tổng hợp isatin. Phản ứng Sandmayer
1903 là phương pháp đầu tiên của ông được thực hiện để tổng hợp isatin. Từ
nguyên liệu ban đầu là diphenylthioure, cho tác dụng vói PbO tạo ra N, N’-
diphenylcarbodiimid, cho chất này tác dụng tiếp vói HCN tạo N, N’- diphenyl
cyanoformamidin. Khử hoá tiếp bằng amoni Sulfid tạo thành thioamid. Khi
đóng vòng thioamid bằng H2SO4 đặc ở nhiệt độ 75 - 100°c tạo thành isatin-2-
anilinyliden. Thuỷ phân isatin-2-anilinyliden cho isatin.
PbO_
N -C -N H -C ô H s
H
N=C=N-CéH5
HCN
(NH4)2S
H2SO4 đặc 1 ^ ^ ^
o
HOH^
N'
Ị'
H
'N-CôHs
N-C6H5
Isatin cũng có thể tổng hợp vód hiệu suất tốt mà không cần qua giai đoạn
tạo thành thioamid bằng cách cho N, N’-diphenylcyanoformamidin tác dụng
với AICI3 khan trong dung môi là benzen, clorobenzen, dicloroethan ở nhiệt
đô 20 - 40°c.
[AICI3] ; C6H6
o
HOH

o
'N'
X
H
'N-C6H5
N'
Ị'
H
Trong phưong pháp này cần chú ý đến tạp chất vì isatin-2-anilinyliden
nhận được theo phưcttig pháp Sandmayer 1903 thường chứa tạp chất lưu
huỳnh. Tạp chất này được tách ra bằng cách chiết nhiều lần với dung môi
carbon disulíid sôi.
I.2.I.4. Tổng hợp theo phản ứng Sandmayer 1919 [26]:
Năm 1919, Sandmayer đã đưa ra một phương pháp để tổng hợp isatin và
dẫn chất. Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và thường được ứng
dụng trong thực tế. Quá trình tổng hợp đi qua hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Tạo isonitrosoacetanilid bằng cách đun nóng amin thơm
với cloral hydrat và hydroxylamin hydroclorid trong môi trường acid.
- Giai đoạn 2: Đóng vòng isonitrosoacetanilid tạo isatin dưới tác dụng
của H2SO4 đặc.
- Sơ đồ phản ứng như sau:
R-
+ Cl3CCH(OH)2 + NH2OH
H . / ,N O H
C '
'NH2
H2SO4 đặc
1.2.1.4. Tổng hợp theo phương pháp của Martìnet [26]:
Isatin nhận được khi đun sôi (20 - 30 phút) arylamin bậc một hay bậc hai
với este diethyl của acid mesoxalic trong acid acetic băng. Trong nhiều trường

hợp sản phẩm được tạo thành với hiệu suất trung bình hoặc thấp. Tuy nhiên,
phương pháp này vẫn được sử dụng, đặc biệt vói các isatin khó tổng hợp.
10
COOC2H5
c —COOC2H5
COOC2H5
O H
- C2H5OH
Một số dẫn chất isatin nhận được bằng phương pháp Martinet: 5-methyl
và 5,7-dimethylisatin, 5-methoxyisatin, 6-ethylisatin, 5 và 6-phenylisatin,
naphtyl-isatin-l,2,6-oxy và 8-oxynaphtylisatin-l,2.
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất của isatỉn
H
Từ cấu trúc phân tử của isatin cho thấy nhiều khả năng phản ứng chuyển
hoá để tạo ra nhiều dẫn chất khác nhau của isatin, chủ yếu theo ba hưófng
chính sau đây:
Các dẫn chất tạo thành do phản ứng thế nguyên tử hydro của nhóm -NH.
Các dẫn chất tạo thành do phản ứng thế ái điện tử của nhân benzen.
Các dẫn chất tạo thành do phản ứng của nhóm carbonyl ở vị trí 3.
I.2.2.I. Phẩn ứng thế ái điện tử vào nhân benzen.
Các phản ứng thế ái điện tử vào nhân benzen của isatin thưcmg xảy ra ở vị
trí 5 hoặc 7, các phản ứng thưòỉng gặp như thế brom, thế nitro.
11
+ Bro
+ HBr
1.2.2.2. Phẩn ứng ngưng tụ của isatin với 2 - thioxo - 4 - thiazolidinon
2-thioxo-4-thiazolidinon có công thức cấu tạo như sau:
o
^ 4— 3NH
Nhóm methylen ở vị trí 5 trong nhân 2-thioxo-4-thiazolidinon hoạt động

rất mạnh, nó có thể dễ dàng tham gia phản ứng ngưng tụ với dẫn chất nitroso,
dẫn chất formamidin, các hợp chất có nhóm >c=0:

NH
'S '^ S
-H2O
Phản ứng ngưng tụ được tiến hành trong dung môi acid acetic băng, xúc
tác natri acetat khan, đun hồi lưu trong 6 giờ. Chúng tôi đã sử dụng phản ứng
này để tạo dẫn chất ngưng tụ của 5-fluoroisatin và 2-thioxo-4-thiazolidinon.
- Cơ chế phản ứng:
Phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn:
+) Giai đoạn cộng hợp:
Nhóm methylen ở vị trí 5 rất hoạt động, các nguyên tử hydro linh động có
thể dễ dàng tách ra khỏi carbon khi có xúc tác kiềm hoặc anion B", hình thành
nên tác nhân ái nhân mạnh.
o
NH
p
CH2
NH
B'
-)
CH
+ HB
(II)
B = AcO-
Anion (II) sẽ tấn công vào carbon mang điện tích dương của nhóm
carbonyl trong isatin và dẫn chất hình thành nên sản phẩm cộng hợp (IV):
12
o

NH
_)
ÇH
otì
NH
N'
H
,o
Ọ'
I
CH—c-
J
(II)
(III)
o N'
H
(IV)
Ion alcolat (IV) lại lấy một proton của HB để trả lại xúc tác B" :
o.
o
NH-
o '
\ 1
CH—c
1^
/
0
+ HB
H
+ B'

+) Giai đoạn ngưng tụ (dehydrat):
Dưới tác dụng proton, một phân tử nước bị loại ra tạo thành dây nối kép
HỌ
-NH
o
H
H-0^
-

NH
V /^ S " ^ S
"N o
Ï
H
o
-H2O
+ H2O
-H"
+ H"
NH
i
H
Quá trình dehyrat này xảy ra dễ dàng vì sản phẩm tạo thành có mức năng
lượng thấp hơn.
1.2.23. Phản ứng Mannich:
Định nghĩa: Phản ứng Mannich là phản ứng aminomethyl hoá hợp chất
hữu cơ có nguyên tử hydro linh động bằng tác dụng của HCHO (hoặc các
aldehyd khác) và amin bậc 1 hoặc bậc 2 hoặc NH3.
Sơ đồ:
C - H + H C H O + H N :^

Ri
R2 - H2O
-Ç — C H 2 — n :
Ri
■Ri
13
Phản ứng này xảy ra dễ dàng trong dung môi ethanol ở nhiệt độ không cao
(<100^’C) và xúc tác acid.
Cơ chế phẩn ứng xảy ra theo 2 giai đoạn:
Giai đoạn I : Amin phản ứng vói formaldehyd vói sự có mặt của acid tạo
thành một chất trung gian, chất này loại nước tạo thành các tác nhân ái điện
tử:
R
2
Rix*, V , . . .
N =CH 2

/ N -C H 2
R2^ Ri'
Giai đoạn 2: Các phân tử hữu cơ có nguyên tử H linh động phản ứng vói
các tác nhân ái điện tử tạo ra sản phẩm của phản ứng gọi là các base Mannich.
R i \ + _ R i
^ N - C H 2 + H - C —

► N - C H 2 — C — + H
‘\
ĩ
/
Ri R2^
Đặc điểm của các chất tham gia phản ứng:

Trong phản ứng Mannich có ba chất tham gia là amin, aldehyd và một họfp
chất có nguyên tử hydro linh động.
• Amin: Có thể là amin bậc 1 hoặc amin bậc 2. Nếu dùng amin bậc 1 thì
sản phẩm sẽ là amin bậc 2 và thường sẽ phản ứng tiếp cho sản phẩm là
amin bậc 3. Amoniac cũng có thể được sử dụng nhưng thường xảy ra ba
phản ứng liên tiếp cho amin bậc 1, bậc 2, bậc 3.
• Aldehyd: Formaldehyd thường được dùng trong phản ứng Mannich.
Một vài aldehyd cao hơn cũng được dùng có kết quả như aldehyd
succinic dùng trong tổng hợp atropin.
• Các hợp chất có nguyên tử hydro linh động: bao gồm nhiều loại hợp
chất khác nhau chứa hydro linh động đi từ các liên kết C-H khác nhau
(thường là C-H ở cạnh nhóm chức của aldehyd, ceton, acid, phenol, hợp
chất dị vòng, dẫn chất acetylen) hoặc đi từ liên kết N-H của một số
14
amin, amid, imid; từ liên kết S-H của một số dẫn chất thiol; từ P-H của
một số dẫn chất phosphonic. Tưofng ứng với các loại H linh động nêu
trên ta có các quá trình C-aminomethyl hoá, N-aminomethyl hoá, P-
aminomethyl hoá
Điều kiện của phản ứng:
• Tính ái nhân của amin: Phản ứng Mannich xảy ra khi tính ái nhân của
amin mạnh hơn tính ái nhân của hợp chất chứa nguyên tử H linh động.
Nếu ngược lại thì formaldehyd sẽ phản ứng ưu tiên vói hợp chất có
hydro linh động theo kiểu phản ứng aldol hoá.
• Dung môi: Dung môi dùng chủ yếu là ethanol, ngoài ra có thể dùng các
alcol khác như methanol, isopropanol, đôi khi dùng DMF.
• Nhiệt độ phản ứng: Phản ứng Mannich xảy ra với điều kiện nhẹ nhàng,
nhiệt độ phản ứng từ 50 - lOO^C hoặc nhiệt độ phòng.
• Xúc tác: Thông thường phản ứng Mannich cần xúc tác acid. Xúc tác
hay dùng là acid hydrocloric loãng hoặc dùng amin dưới dạng muối
hydroclorid của nó. Trường hợp các chất chứa C-H có tính acid yếu như

phenol và indol thì ta tiến hành phản ứng trong môi trường acid acetic.
Trong nhiều trường hợp phản ứng xảy ra không cần xúc tác.
ứng dụng của phản ứng Mannich trong tổng hợp các dẫn chất base
Mannich của 5-fluoroisatin và 2-thioxo-4-thiazolidinon:
Nhóm -NH amid của nhân 5-fluoroisatin và -NH imid của nhân 2-thioxo-
4-thiazolidinon có H linh động có thể tham gia phản ứng Mannich tạo ra các
dẫn chất base di-Mannich và mono-Mannich theo sơ đồ sau:
o.
+ 2HCH0 + 2HNR,R2
N—CH2—NR,R2
N'
í
ÒH2—NR1R2
Các phản ứng được thực hiện trong dung môi ethanol, nhiệt độ từ 20 - 50^c.
15
Phần 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứ u
2.1. NGUYÊN LIỆU
■ Các hoá chất chính (p-fluoroanilin, p-cloroanilin, piperidin, morpholin,
p-toluidin, anilin) là các hoá chất dùng trong tổng hợp hoá học có hàm
lượng từ 98 - 99,5% của hãng Merck (Đức).
■ Cloralhydrat (99%) của công ty hoá dược BDH (Anh).
■ Các hoá chất khác (hydroxylamine hydroclorid, natrisulfat, natri acetat)
và dung môi (ethanol, acid acetic băng, aceton, cloroform, DMF,
methanol ) của Trung Quốc.
2.2. THIẾT BỊ
■ Bình 3 cổ vói các kích cỡ khác nhau, sinh hàn hồi lưu, nhiệt kế, máy
khuấy từ gia nhiệt, cân kỹ thuật, bơm hút chân không, tủ sấy.
■ Sắc ký lóp mỏng tiến hành trên bản mỏng Silicagel Kieselgel 6OF254
(Merck).

■ Nhiệt độ nóng chảy đo trên máy Electrothermal digital tại Bộ môn Hoá
Hữu cơ - Trường Đại học Dược Hà Nội.
■ Phổ hồng ngoại (IR) ghi trên máy Perkin Elmer tại phòng thí nghiệm
Trung tâm - Trường Đại học Dược Hà Nội.
■ Phổ khối lượng (MS) ghi trên máy Autospec Premier tại phòng Thí
nghiệm Hoá vật liệu - Khoa hoá học - Trường ĐH Khoa học tự nhiên -
ĐHQGHN.
■ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ('H-NMR và ^^C-NMR) ghi trên máy
Bruker - AV500 tại phòng phân tích cấu trúc - Viện hoá học (Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nam).
16
■ Sử dụng các phương pháp thực nghiệm trong hoá học hữu cơ để tổng
hợp các sản phẩm dự kiến.
■ Dùng SKLM để theo dõi quá trình tiến triển của phản ứng. Soi đèn tử
ngoại ở bước sóng 254nm để nhận biết vết sắc ký.
■ Xác định độ tinh khiết của các sản phẩm tổng hợp được bằng phương
pháp SKLM và đo nhiệt độ nóng chảy.
■ Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được dựa trên kết quả phân tích
phổ u v , IR, MS, ‘H-NMR, '^C-NMR.
■ Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp theo
phương pháp của Vander Bergher và Vlietlinck (kỹ thuật thử hoạt tính
sinh học trên phiến vi lượng 96 giếng).
■ Thử tác dụng kháng các dòng tế bào ung thư người được tiến hành theo
phương pháp SBR của Likhiwitayawuid hiện đang áp dụng tại Viện
nghiên cứu ung thư quốc gia Mỹ (NCI).
2.3. PHƯƠNG PHÁP
17
Phần 3
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.1. TỔNG HỢP HOÁ HỌC

Sơ đồ tổng hợp hoá học
Trong luận văn này, tôi tiến hành các phản ứng tổng hợp theo sơ đồ sau;
'NH2
+ Cl3CCH(OH)2 + H2N-0H.HCI
HCl
CH =N -O H
Ị
H
o
H2SO4
(2)

NH
-NH
7 0 - 80°C
'N ^ O
i
H
- H2O
,0
2HCH0 + 2 HNR,R2
+ 2HCH0 + 2 HaN-Ar
> ^ 0
ì
H
(1)
o.
N— CH2—N
/Ri
'R2