Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất của isatin

^ " itD
BỘYTẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
HÀ QUỐC KHÁNH
TỔSTG hỌp tà thử Tác dọỉg sdkh học của
MỘT số DẨar CHẨT CỬA ISATDV
(KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ KHOÁ 2001- 2006)
Người hướng dẫn : PGS. TS. NGUYÊN QUANG ĐẠT
TS. TRẦN VIẾT HÙNG
Nơi thực hiện : BỘ MÔN HOÁ HỮU c ơ
Thời gian thực hiện : 02/2006 - 05/2006
HÀ NỘI 05/2006.
, ^ £ ằ ie ẩ Ì ề n , í ử t
'Đ c hoồn thành luận văn íiồỵ, tôi luôn nhện được ôự hữỏng dẫn tận tính chu đáo của:
DGỐ. Tỗ. Nguỵễíi Quang Dạt
Tỗ. Trần Viết HÙ115
Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu fiắc tỏi ôự quan tâín giúp đõ tận tinh đó.
Tôi cũng xin chân thồnh cẫm ơn CN. Lê Thị Thuý Hạnh, Dổ. Nguỵễn Thị Huỵén Phòng
Thí nghiộni Trang tâm -Tnlòng ĐH Dược Hồ Nội. Tổ . Thồnh Thu Thuỷ Phòng Khối phổ
(Viện Hoố Học). Tổ .Lê Mai Hương. Tô. Trần Thị Như Hằng (Phòng ồinh học thực nghiộm-
Viộn Hoá học các hợp chất thiên nhiên ), vồ toồn bộ thầy cô , Kỹ thuật viên bộ môn
Hoá hữu cơ, các thầy cô trong ừưòng, các phòng beưi, thư viện đã tạo điổu kiện đ ể tôi
hoồíi thành khoá luận Í1Ồ7.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đã luôn động viên giúp đõ tôi hoàn
thồnh khoố luận tốt nghiệp nà/.
Hè Nội. ngảỵ 19/05/2006
ồioh viên: Hà Quốc Khánh
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỂ

1

PHẦN 1. TỔNG QUAN

3
1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT c ủ a ISATIN 3
1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn kháng nấm
3
1.1.2. Tác dụng kháng lao 5
1.1.3. Tác dụng chống phân bào
6
1.1.4. Tác dụng kháng virus 7
1.1.5. Tác dụng ức chế men monoamỉnooxydase (MAO)
8
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ISATIN VÀ DẪN CHẤT

10
1.2.1. Các phương pháp tổng hợp di vòng isatìn

10
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất của isatìn 12
PHẦN 2. THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

17
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM

17
2.1.1. Hoá chất 17
2.1.2. Phương tiện 17
2.1.3. Phương pháp thực nghiệm
17
2.2. TỔNG HỢP HOÁ HỌC 17

2.2.1. Tổng hợp thỉazolidin-2,4-dion 17
2.2.2. Tổng hợp 5-methylisatìn 18
2.2.3. Tổng hợp một số dẫn chất của isatin
20
2.3. KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT VÀ XÁC NHẬN CẤU TRÚC

30
2.3.1. Sắc kí lớp mỏng 30
2.3.2. Phân tích phổ hồng ngoại 30
2.3.3. Phán tích phổ tử ngoại
32
2.3.4. Phân tích phổ khối lượng 33
2.4. THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC
36
2.4.1. Nguyên tắ c 36
2.42. Các bước tiến hành
.

37
2.4.3. Kết quả thử tác dụng sinh học 38
2.5. BÀN LUẬN 41
2.5.1. Bàn luận về tổng hợp hoá học
41
2.5.2. Bàn luận về xác định cấu trúc 41
2.5.3. Bàn luận về hoạt tính kháng khuẩn

41
2.5.4. Bàn luận về hoạt tính kháng nấm 42
PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤT

43
3.1. KẾT LUẬN 43
3.2. ĐỂ XUẤT 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHU LUC
CÁCCHỮVIẾTTẮT
DMF
: Dimethylformamid.
DMSO
: Dimethyl sulfoxid.
IR
: Infrared spectroscopy.
KLFl
: Khối lượng phân tử.
MIC
: Minimal inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối
thiểu).
MS
: Mass spectroscopy.
SKLM
: Sắc ký lớp mỏng.
UV
: Ultraviolet spectroscopy.
vsv
: Vi sinh vật.
ĐẶT VÂN ĐỂ
Ngày nay cùng với sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật
là sự xuất hiện của nhiều bệnh mới vói mức độ nguy hiểm ngày càng cao. Khi
nhu cầu phòng và chữa bệnh ngày càng tăng, các chế phẩm thiên nhiên dùng
làm thuốc khó có thể đáp ứng đựơc. Chính vì vậy nhiều nhà khoa học, nhiều

công trình nghiên cứu về tổng hợp hóa học, đóng vai trò vô cùng quan trọng
trong việc tìm ra chất có tác dụng sinh học.
Trong thế kỉ 21 nhu cầu chăm sóc sức khỏe con ngưòi được quan tâm
đặc biệt.Việc tìm ra những loại thuốc mới có hiệu qủa diều trị cao, an toàn cho
người sử dụng hiện nay được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên để tìm ra một loại
thuốc mới, an toàn nhà sản xuất phải đầu tư một lượng kinh phí khổng lồ cho
nghiên cứu và thử nghiệm
i n vivo, in vitro. Do vậy các nhà khoa học tập trung
nghiên cứu tổng hợp các thuốc mới từ những chất đã biết tác dụng sinh học
hoặc đã dưọc sử dụng làm thuốc bằng cách thay đổi cấu trúc hóa học của chất
này để giảm chi phí và thời gian nghiên cứu.
Isatin và dẫn chất là một dãy chất hữu cơ đã được nghiên cứu một cách
có hệ thống về cấu trúc hóa học cũng như tác dụng sinh học. Nhiều công trình
nghiên cứu đã công bố cho thâý chất isatin có hoạt tính sinh học phong phú
như: Kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, kháng lao, chống phân bào, ức
chế men monoaminooxydase và nhiều tác dụng dược lý khác [3-5], [20],
[22], [24], [27], [31].
Tuy rằng có rất ít công trình nghiên cứu về isatin, 5-methylisatin trên thế
giới được công bố nhưng đã có nhiều công trình nghiên cứu trong nước cho
thấy chúng có tác dụng sinh học tốt. Vì vậy để tìm hiểu thêm về tác dụng của
isatin và dẫn chất chúng tôi tiến hành tổng hợp hai dãy chất của isatin và 5-
methylisatin với các mục tiêu sau:
+ Tổng họp 5-methylisatin, sau đố nghiên cứu hai dãy dẫn chất của
isatin và 5-methylisatin bằng các phản ứng ngưng tụ và phản ứng Mannich.
+ Thử tác dụng sinh học của các chất tổng họp được với hy vọng tìm
được chất có tác dụng sinh học và rút ra nhận xét sơ bộ về mối liên quan giữa
cấu trúc và tác dụng.
Chúng tôi hy vọng rằng nghiên cứu này sẽ góp phần nhỏ vào những
nghiên cứu, tìm kiếm hoạt chất có tác dụng sinh học cao thuộc dãy dẫn chất
isatin.

PHẦN I: TỔNG QUAN
1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT c ủ a ISATIN.
Qua tham khảo các công trình nghiên cưú về isatin và dẫn chất [3-5], [11],
[20], [23], [27], [29], [31] cho thấy dẫn chất của isatin có nhiều tác dụng sinh
học đáng quan tâm:
> Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.
> Tác dụng kháng lao.
> Tác dụng chống phân bào.
> Tác dụng kháng virus.
> Tác dụng ức chế men Monoaminoxydase (MAO).
1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.
Năm 1980, tác giả D.maysinger và M.movrin và M.M .Saric [27] đã tiến
hành nghiên cứu tổng hợp thử tác dụng tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
của 17 dẫn chất base Mannich và hydrazon của 5-iodoisatin và 5-cloroissatin.
NHR
X=I, C1
R= - H
- c s
NRR’ =
-C H 3 -C O CH 3
- NH2
- N(CH2CH20H)
-N (CH(C H3)2)
- N(CH2CH2C02
/ \
■N o
\
___/
/■
N

V
Kết qủa cho thấy rằng các chất này có tác dụng tốt vói vi khuẩn
Gram(+) như: Staphylococcus aureus, Staphylococcus albus và vi khuẩn
Gramị-) như : Escherichia coli, Klebsiela preumoniae ở nồng độ khác nhau.
Ngoài ra một số chất còn có tác dụng tốt vói nấm Candida monosa. Cùng
thời gian này, tác gả K.C.V.N.Pathark và S.K.Jain[23]; cũng đã tổng hợp và
thử tác dụng đối với vi khuẩn Gram (+) \ầ. Gram (-) của isatin và dẫn chất
như: Staphylococcus albus, Escherichia coli ở các nồng độ khác nhau
(420mg/ml).
Nguyễn Quang Đạt, Trần viết Hùng và cộng sự đã nghiên cứu, tổng hợp
và thăm dò tác dụng sinh học của dẫn chất 5-Fluoroisatin [9], [12], [13] kết
qủa cho thấy rằng 5-Fluoroisatin, 5-Fluoro-l-morpholinomethylisatin, 5-
Fluoro-1-piperidinnomethylisatin có tác dụng mạnh vói 9 chủng vi khuẩn thử
nghiệm và các chất base Manich có tác dụng mạnh hcfn so với các chất cùng
dãy ngoài ra chúng còn có tác dụng với nấm Candida albicans.
CHjB
B =
•N o
v _ y
/■
■N
V
Tiếp theo đó vào năm 2000, các tác giả này tiếp tục nghiên cứu tổng
hợp, thăm dò tác dụng sinh học cuả 5-bromo-l-morpholinomethylisatin và các
dẫn chất của chúng [8]. Kết quả cho thấy 5-bromoisatin và 5-bromo-l-
morpholinomethylisatin có tác dụng mạnh với 8 chủng vi sinh vật thử nghiệm
ở nồng độ Img/ml.
Năm 1994 M.S.Pani và V.M.Reddy [28] đã tổng hợp và thử tác dụng
kháng khuẩn cuả một số dẫn chất cuả 7-Cloroisatin và 7- Cloroisatin-3 (3’-
amino-4’-hydroxy) benzoylhydrazon. Kết quả cho thấy các chất trên có hoạt

tính với 1 số chủng vi khuẩn.
-NHCO-
-OH
C1
^ NH2
' N ^
H
1.1.2. Tác dụng kháng lao
Với trực khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis, một số dẫn chất
hydrazon của isatin đã được nghiên cứu thử tác dụng kháng lao và cho kết qủa
tốt. Theo s . Kochimora và cộng sự [33] thì 3- oxim, 3-hydrazon, 3-
phenylhydrazon, 3-thiosemicarbazon có tác dụng chống lao ở nồng độ rất nhỏ
(1/40.000-1/20.000).
Năm 1967, các tác giả A.B.Tomchin và cộng sự đã thử tác dụng kháng
lao của isonicotinoylhydrazon cuả isatin. Kết quả cho thấy chất này có tác
dụng ức chế Mycobacterium tuberculosis ở nồng độ 2|j,g/mL Đặc biệt đối với
chủng Mycobacterium tuberculosis đã kháng rimifon va streptomycin chất
này cũng có tác dụng tốt.
N H C O — C5H4N
Năm 2000, các tác giả Nguyễn quang Đạt và Trần viết Hùng và cộng sự
đã đi sâu nghiên cứu tác dụng kháng trực khuẩn lao cuả một số dẫn chất 3-
theosermicarbazon và isonicotylonylhydrazon của isatin và 5-hologenoisatin
[12]. Kết qủa cho thấy 12 dẫn chất có tác dụng mạnh với trực khuẩn lao
(Mic:0,2-50|^g/ml) và các dẫn chất thế 5-bromo có tác dụng mạnh hơn chất
không thế.Trong đó chú ý nhất là có một số chất còn có tác dụng với cả trực
khuẩn lao đã kháng rimifon (MIC: 5 fig /ml) như:
N — NHCO

C5H4N
nA .

o
R
R= H — CH2

N
/■
V
-CH9
-N o
\ _ y
1.1.3. Tác dụng chống phân bào.
Hiện nay việc tìm ra chất tổng hợp có tác dụng chống ung thư đang được
các nhà nghiên cứu chú ý nhằm tìm ra các hóa dược điều tiỊ căn bệnh hiểm
nghèo, có tỷ lệ tử vong cao và xu hướng ngày càng tăng nàỵ. Nhiều dẫn chất
isatin đặc biệt dẫn chất base Manich và một số dẫn chất hydrazon đã được
nghiên cứu cho thấy chúng có tác dụng chống phân bào, chống ung thư.
Nhà nghiên cứu người mỹ F.D.Pop [29] đã tổng hợp và công bố tác dụng
chống khối u của 3-(o-nitrophenỵl) hydrazonisatin :
R = - H -CH 3C0
R' H - X
1.1.4. Tác dụng kháng vỉrus.
Từ năm 1960, methisazon một dẫn chất p-thiosemicarbazon của N-
methylisatin đã được dùng làm thuốc phòng bệnh đậu mùa và điều trị biến
chứng ở da sau khi chủng đậu (dạng thuốc viên nén 0,2 g) [13], [15] có công
thức:
Thành công cuả methisazon đã thúc đẩy các nhà khoa học tiếp tục
nghiên cưú tổng hợp một số dẫn chất cuả p-thiosemicarbazon, các base
Manich của isatin và dẫn chất, các chất này cho thấy hiệu qủa trên virus đậu
mùa, virus daị, virus bại liệt, virus cúm [30] điển hình là chất:
.CH3

R = -H -B r-C H 3
/
/■
-N
V
-N
/
V
-N
V
-N(CH3)2
Năm 1969, P.W.Sadler đã công bố kết qủa tổng hợp và thử tác dụng
kháng virus của một số dẫn chất N-alkylisatin-o- thiosemicarbazon cho thấy
các chất này có khả năng kháng virus cao [30] điển hình là chất: l-ethyl-5-
fluoroisatin thiosemicarbazon.
N — NH— C — NH2
1.1.5. Tác dụng ức chế men Monoaminooxydase (MAO).
Năm 1962, khi tiến hành so sánh indol và isatin, Muler và cộng sự thấy
rằng isatin có tác dụng ức chế men MAO trong dịch đồng nhất của gan lợn.
Năm 1984, tác giả D.G. Xedere và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng ức
chế men MAO của 25 dẫn chất isatin. Kết qủa cho thấy các dẫn chất 5-
bromoisatin có tác dụng ức chế men MAO mạnh trong đó có 5-bromoisatin có
độc tính thấp nhất trong các nghiên cứu có tác dụng.
Năm 1990, dựa trên sự nghiên cứu sơ bộ về tác dụng kháng MAO của
isatin đã được công bố, B.Grinberg và cộng sự đã tổng hợp và thử tác dụng cuả
18 dẫn chất cuả isatin trên gan lợn. Kết quả cho thấy 18 dẫn chất này có tác
dụng ức chế men MAO trong dịch đồng nhất của gan lợn [21].
Tác dụng sinh học cuả isatin được tóm tắt trong bảng 1:
STT
Công thức hóa học

Tác dụng
Tài liệu
R= -ữ , -NO2
R' = - lỊ - CH2OH
A = Q N—NHAR
R
Kháng
khuẩn, ức chế
men MAO
[ 12], [23]
B = CH, - N)2
-NH ,-CS -N H 2
-N H - C O -C5H4N
X = - F - H - - H
N

B
[11]
¿í'
'N
i
Kháng lao
N— NH— C— NH2
l
Kháng virus
[5],[6 ], [22],
[26] ,[29],
[31],
X = - H - F, - a - CH3
I

X = - H - Ẹ - a - CH3 -NO2
Y = 0, N -B
R = - H - CH3, - N:CH(CH3)2), - CH2OH
— CH2-
■ o
/ \
-CH2—
___
0
B =
-NH-
\ ^
O2Ĩ
NH- CD- CH3
[ 16], [29]
Kháng
khuẩn, kháng
nấm, chống
phân bào
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ISATIN VÀ DẪN CHẤT
1.2.1. Các phương pháp tổng hợp dị vòng isatin.
CTPT:
o
H
Isatin (1-H -indol-2,3-dion)
1.2.1.1. Oxy hóa Indigo.
Isatin là tên bắt nguồn từ cây chàm châu âu Isatis tinctoria do Laurent và
Erdmant tìm ra năm 1841. Các tác giả này đã tổng hợp isatin bằng cách oxy
hóa indigo với tác nhân oxy hóa Na2Cĩ207.
Sơ đồ phản ứng như sau:

Q.
\
[0]
.0
H
Na2Cr207/H2S04
H
Nhiều năm sau đó đã có nhiều tác giả cũng tiến hành tổng hợp isatin
bằng những phương pháp khác nhau. Chúng tôi xin giới thiệu một số phưofng
pháp cơ bản sau:
1.2.1.2 Phản ứng CLASEN và SHADWELL(1879).
Đi từ nguyên liệu ban đầu là các o-nitrobenzoylclorid qua ba giai đoạn
tạo ra acid-o-aminoagrylic, chất này dưới tác dụng của acid sẽ đóng vòng tạo
ra các dẫn chất isatin thế ở vòng benzen
COCI
NO2
AgCN
COCN
NO2
HOH
COCOOH
Fe/HCJ
NO2
COCOOH
p
'N ^ O
H
I.2.I.4. Phản ứng Sandmayer 1919 [24].
Năm 1919, Sandmayer đã tổng hợp isatin bằng phương pháp mới. Theo
phương pháp này ông đã dùng nguyên liệu ban đầu là anilin và các dẫn chất

của nó cho tác dụng với cloralhydrat và hydroxyaminhydroclorid tạo thành
sản phẩm trung gian là isonitrosoacetanilid. Thực hiện phản ứng đóng vòng
các isonitrosoacetanilid trong môi trường H2SO4 đặc tạo ra các isatin :
Sơ đồ phản ứng:
H
CbCCH(OH)2
>«20H
R-
0
^OH
NH2
N-
H
H2SO4. R - g j
o
'N
H
o
Đây là phương pháp đơn giản dễ thực hiện đi từ nguyên liệu ban đầu dễ
tìm kiếm. Đặc biệt thuận lợi cho việc điều chế các nhóm thế halogen ở nhân
thơm. Vì vậy phưoỉng pháp này hay được áp dụng trong thực tế.
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất của ỉsatìn.
Do cấu trúc phân tử của isatin có nhân thofm và nhóm thế c=0, N-H nên
có nhiều khả năng tham gia các phản ứng chuyển hóa để tạo thành các dẫn
chất, chủ yếu theo ba hướng chính:
> Phản ứng thế ái điện tử vào nhân benzen.
> Phản ứng của nhóm carbonyl ở vị trí 3.
> Phản ứng thế hydro của nhóm N-H.
1.2.2.1. Phản ứng thế ái điện tử vào nhân benzen.
Các phản ứng thế ái điện tử vào nhân benzen của isatin thường xảy ra ở

vị trí 5 hoặc 7, các phản ứng thường gặp như thế brom, thế nitro.
Ví dụ:
1.2.2.2, Phản ứng ngưng tụ của isatìn với thiazolidin 2,4 dỉon.
Nhóm methylen ở vị trí 5 trong nhân thiazolidin-2, 4-dion hoạt động rất
mạnh, nó có thể dễ dàng tham gia phản ứng ngưng tụ với các hợp chất có
nhóm
c=0, dẫn chất nitrozo, dẫn chất formamidin. Trong khóa luận này
chúng tôi tiến hành ngưng tụ thiazolidin-2, 4-dion vói isatin, và 5-
methylisatin.
Dung môi xúc tác:
+ Phản ứng có thể được tiến hành trong môi trưòtig acid acetic, anhydric
acetic, isopropanol. Xúc tác thường dùng là piperidin hoặc natri acetat khan, ở
đây chúng tôi lựa chọn môi trường phản ứng là acid acetic băng và natri acetat
khan, bởi vì chúng có thể dễ dàng được loại khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách
loc và rửa với nước.
+ Cơ chế phản ứng;
Phản ứng xảy ra theo hai 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 anio B', hình
thành nên tác nhân áí nhân mạnh.
Hỉ
o
< /
y
CH2
B'
B=AcO-
o
CH“

o
y
HB
(II)
Anion (II) sẽ tấn công vào carbon mang điện tích dương của nhóm
carbonyl trong isatin và dẫn chất hình thành sản phẩm cộng hợp (IV).
o
FN-
CH
o
O ^ N -
Ì ?
CH

Gr
o
O ^ N '
(II) (III) (IV)
lon ancolat ở đây lấy lại một proton của HB trả lại xúc tác B'
CH— G -
o
O ^ N '
H
HB
B“
(IV)
* Giai đoạn ngưng tụ (dehydrat)
Dưới tác dụng proton, một phân tử nước bị loại ra tạo thành dây nối kép.
o
»

NH
o
-H"
H
I
-c
-NH
N
I
H
à o
H. \
H-^^>
'N ^ o
H
-H2O,
+ H2O
o
\
-NH
____
/
'S^^o
'N ^ o
H
Quá trình dehydrat này xảy ra dễ dàng vì sản phẩm tạo thành có mức
năng lượng thấp hơn.
1.2.23. Phản ứng Mannich:
1.2.23.1. Định nghĩa:
Phản ứng Mannich là phản ứng amino methyl hóa 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:
-H
HCHO c — CH2 — N < ^
Ri
R2
% -H 2O
Phản ứng xảy ra dễ dàng trong dung môi alcol ở nhiệt độ không cao
(<100 ®C) và tác acid.
1.2.23.2. Cơ chế phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: amin phản ứng với formandehyd với sự có mặt của acid tạo
thành một chất trung gian, chất này loại nược tạo thành các tác nhân ái điện
tử.
Ấìì "
► ' n H— CH2— OH
R2^
. c. ^ ' 1 — -
y N = C H 2 =5— ^ y N — CH2
R2^ R2
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.
■N
r/
N , I \
R2
Điều kiện của phản ứng: 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 với hợp chất có hydro linh

động theo kiểu phản ứng aldol hóa (điều này giải thích tại sao từ ester
malonat, formaldehyd và dialkylamin không thể nào tạo ra base manich
tương ứng).
1.2.2.33. ứng dụng của phản ứng Mannich trong tổng hợp thuốc.
Một trong những ứng dụng quan trọng của phản ứng Mannich là tổng
hợp ra các thuốc mới có hiệu quả điều trị cao.
Thí dụ điển hình trong ứng dụng của phản ứng Mannich là tổng hợp ra
các dẫn chất tetracyclin có khả năng hòa tan tốt trong nước và ít tác dụng
phụ.
R \ H3C o h Ri N(CH3)2
0H 0 0H 0
/ R 3 \ H3C ohR, fCH3)2
HCHO + HN<
— ►
^r2\
T Ỵ T T
-H 2 0 ^
CONH— CH2— N
R = Ri =H Teứacyclin
-N
/'R 2
\
R 3
-N
-N
/ R 2 _
^R2
\
R3
/ \

■N 0
Morphocyclin
-NH— CH2— COOH GỊycocyclin
/
-N
V
Ro litetracyclin
Ngoài ra một số dẫn chất base Mannich của các chất khác cũng được
tổng hợp và thử tác dụng sinh học như dẫn chất base của nitrofurantoin có
hoạt tính kháng khuẩn mạnh [15].
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM
2.1.1. Hoá chất:
Các hoá chất sử dụng là loai thông thưòfng p, PA.
2.1.2. Phương tiện:
Sắc kí lớp mỏng trên bản mỏng Kieselgel 60P254 (Merck).
Điểm nóng chảy xác định trên máy Electro thermal digital.
Phổ hồng ngoại ghi trên máy Perkin Elmer với kỹ thuật làm viên nén
KBr; ghi trong vùng 4000-400cm *.
Phổ tử ngoại (UV) ghi trên máy Cary lE UV-Visible Spectrophotometer
varian.
Phổ khối ghi trên máy HP -5989B-MS.
2.1.3. Phương pháp thực nghiệm:
Sử dụng các phưcmg pháp thực nghiệm trong hoá học hữu cơ để tổng hợp
các sản phẩm dự kiến.
Kiểm tra độ tinh khiết bằng SKLM và đo nhiệt độ nóng chảy.
Xác định cấu trúc dựa trên kết quả phân tích phổ u v , IR, và khối phổ.
Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm theo phương pháp hiện đại của
Vanden Bergher và Vlietlinck (1994) trên phiến vi lượng 96 giếng.
2.2. TỔNG HỢP HÓA HỌC:

2.2,1. Tổng hợp thỉazolỉdỉn-2,4 - dion (I)
Thiazolidin-2,4-dion là một chất trung gian hóa học mà chúng tôi sử dụng
trong phạm vi luận văn này. Chúng tôi chọn phương pháp tổng hợp của
Mameli và Zorgi [26] là cho thioure tác dụng vói acid monocloroacetic trong
môi trường nước, vì phương pháp này đofn giản và cho hiệu suất cao:
N H = C — NH2 + CICH2COOH N H fÇ ^
O.

NH
^ o
(I)
SH
CTPT: C3H3NO2S KLPT: 117» 13
Dụng cụ: bình cầu đáy tròn ,v=llit, sinh hàn hồi lưu, bếp đun có áo,
dụng cụ sắc kí lớp mỏng.
Tiến hành:
Cân 50g (0,65mol) thioure, 62g (0,65mol) acid monocloroacetic 500ml
nước cất. Qio tất cả vào bình cầu đun hồi lưu trong 4 giờ. Tủa tạo thành được
lọc hút chân không và rửa bằng nước lạnh, để khô ngoài không khí 24h. Kết
tinh lại trong nước và sấy khô ở 70
°c, thu được 57g sản phẩm hình kim màu
trắng nhiệt độ nóng chảy 126°c, hiệu suất: 75%.
Độ tinh khiết: kiểm tra bằng sắc kí lớp mỏng vói hệ dung môi khai triển
(acetonibenzen) (1:4) kết quả cho một vết gọn rõ dưói ánh sáng tử ngoại có
R f = 0 , 3 3 .
Độ tan: Dễ tan trong dung môi dimethylformamid (DMF), aceton,
cloroform, nước nóng, Ac-OH, tan được trong Et-OH ở nhiệt độ phòng, ít tan
trong nước, alcol lạnh.
2.2.2. Tổng hợp 5-methyl ỉsatìn (II).
Chúng tôi đã tổng hợp 5-methylisatin bằng phản ứng Sandmayerl919 vì

phản ứng này dễ thực hiện, đi từ nguyên liệu ban đầu dễ kiếm với quy trình
tương tự như tài liệu [32].
CYh
+ CI3C— CH(0H)2 + H2N— OHHCl
HCl
C H = N — OH
H2
0
o
H2S04
75 - *8o"c
(II) H
CTPTC9H7O2N H.PT: 161 >2
* Quy trình tổng hợp được thực hiện qua hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Cho p-toluidin tác dụng với cloralhydrat và hydroxylamin
hydrocloric tạo ra p-methylisonitrosoacetanilid.
Giai đoạn 2: Đun nóng p-methylisonitrosoacetanilid với H 2 S O 4 đặc ở
80®c đóng vòng tạo 5-methylisatin.
2.2.2.1. Tổng hợp p-methylisonỉtrosoacetanilid.
Tiến hành: Lắp dụng cụ bình cầu 3 cổ v=500ml, sinh hàn hồi lưu, máy
khuấy từ, nhiệt kế. Cho vào bình cầu 8,94g (0.054mol) cloralhydrat, 142,5ml
nước cất, 57,32g (0.404mol) natrisulfat khan, khuấy cho tan hoàn toàn. Trong
một cốc thủy tinh (cốc 1) hòa tan 5,30g p - toluidin trong 30ml nước cất và
5,5ml acid hydrocloric đặc (dung dịch A). Vừa đun vừa cho từ từ dung dich A
vào bình cầu. (Dung dịch A được đun cách thủy cho tan hoàn toàn và lọc lấy
dịch qua phễu lọc). Trong một cốc thủy tinh khác (cốc 2) hòa tan hoàn toàn
11,Og (0,158mol) hydroxylamin hydrocloric trong 50,0ml nước cất (dung
dịch B). Sau đó thêm từ từ dung dịch B ở cốc 2 vào bình cầu. Duy trì nhiệt độ
phản ứng 80 - 90 °c kết hợp với khuấy từ, sau 40-45 phút đun sôi hỗn hợp
mạnh trong vòng 2-3 phút thì kết thúc phản ứng. Đổ sản phẩm phản ứng ra

cốc, để nguội tạo tủa. Lọc hút chân không rửa tủa bằng nước lạnh, sấy khô,
thu được 7,2g tinh thể hình kim màu nâu, có nhiệt độ nóng chảy : 161 -
162°c, hiệu suất phản ứng: 80% tính theo p-toluidin.
2.2.22 Tổng hợp 5-methylỉsatỉn.(II)
Thực nghiệm: Lắp dụng cụ sinh hàn hồi lưu, bình cầu 3 cổ dung tích
lOOml, bếp đun khuấy từ. Cho 27,2ml H2SO4 đặc vào bình cầu 3 cổ, bật bếp
đun giữ nhiệt độ khoảng 60-70°C. Cho từ từ 10,4g p-methylisonitroso
acetanilid (trong vòng 20phút thì cho xong) duy trì nhiệt độ 60-65°C (chú ý:
cho H2SO4 vào và đun đến 57°c thì cho p-methylisonitroso acetanilid vào
phản ứng tỏa nhiệt làm cho nhiệt độ phản ứng tăng lên đến 60-65°C ). Sau khi
cho xong tăng nhiệt độ phản ứng lên 75-80°C trong vòng 15 phút thi kết thúc
phản ứng. Đổ sản phẩm phản ứng ra cốc thủy tinh có mỏ. Để nguội sau đó
cân 160g nước đá vào cốc thủy tinh 250ml. Cho từ từ hỗn hợp phản ứng vào
cốc đến khi có màu đỏ cam, khuấy cho tan hết đá. Để kết tinh, lọc hút chân
không, rửa hết acid bằng nước đá. Để khô ngoài không khí 24h sau đó cho
vào tủ sấy 70 °c. Kết tinh lai trong nước, sấy khô, thu được sản phẩm có nhiệt
độ nóng chảy (t°nc): 180-181 °c, cân sản phẩm được m = 6,92g, hiệu suất
86% tính theo p-methylisonitroso acetanilid.
Độ tinh khiết: kiểm tra bằng SKLM với hệ dung môi (CHClgiMeOH)
(100:1) cho một vết gọn rõ có R f = 0,45.
2.2.3. Tổng hợp một số dẫn chất của isatin.
2.23.1. Tổng hợp 5-(2*- 0 X 0 -3*-indolỉnyliden)thỉazolỉdin -2,4-dỉon (III).
Isatin có nhóm carbonyl ở vị trí p có khả năng tham gia phản ứng ngưng
tụ với thiazolidin-2,4-dion có nhóm methylen hoạt động, để tạo hợp chất III.
Phản ứng được tiến hành trong dung môi acid acetic băng, xúc tác là natri
acetat khan.