Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất ngưng tụ của tetracyclin và thăm dò tác dụng sinh học

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
■ ■ ■ ■
-oOo-
NGUYÌH Q U Y ể ĩ CHIỀN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT số DẪN xuất ngưng tụ của
■ ■ ■
TETRACYCLIN VÀ THĂM DÒ TÁC DỤNG SINH HỌC
( KMOÁ LUẬM T ố ì MGỈ-Uậ? DSDH KHOaV IV97-2002J
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: GS.TS TRẦN m ạ n h bình
TS. PHẠM THỊ MINH THUỶ
NƠI THỰC HIỆN: BỘ MÔN HÓA HŨƯ cơ
THỜI GIAN THỰC HIỆN: TỪ2/2002 ^ 5/2002
HÀ NỘI 5/2002
M l c#ff .
ầợi'^uiỗ. th ũ i a n 3 ttỏn , i m thuớớ nhiốm^ itới óu' h ộn dn
tra tỡi k ố ớ se n h iờt tỡn h ea
ầ ợh a ij. ỏ t ỡ - ^ S ^ .ầ ợ S ầ ợ i' n J U a n h (B ỡn h
( è ỏ a - ầợS^ ^ k t n ầ ợk i J H i t ik ầ ợk u q ,
(ựnq. su' eh l%ớ% tiỳ ft % rtiỳi m t ia aỏớớ ih eA iỏ i ent.
n ltu eỏc tk e& k th u t m ốn ti'SHff. Im rn*i '3ụtỡỏ 'Tụu , t i htớn
th n h ldt0 lu n t t n ớtờp. ea tn ỡn k thej& ỳng, fh i ia n qu. tinh.
e. kối qu ntjMtj. hrn na., tũi ổin h t imuj. hiố't Ott sóu $e
tờ t ih . ỡỏ& - ầợl'Att Jllitn h itih, eA iỏfỡ - ầợS^ ^ h m ầợhi JUitth
^hutf ớớỡtn tfựin thố ee thớ, eA la thuõi tựờn.
Q'M eHij. ổht ehõn th n h en tt s t n tỡn h iỳp. t ea th.
ỡỏtỡ - QU *^ Qhatih ( ^hng, nldốn eu tf'itug. tõm ) ớựi eũ lỏt) -
ầfS & tu ^ h ỡ M ( ^ m ụn nỏ'tn - CKớiỏn inh eựti (ớỏa bA m ti,
fih tt lmHf m n b ỡ tm tt. tetup it t& iu l ốti tờ ỡ hớỡớin th n h
Idyỳ lu n .
'l Q l i Hớ 2 7 /5 /2 0 0 2 .

S i n h t iờ n
Qlớun OjLnjợi ^hiốH.
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ^
PHẦN 1 : TỔNG QUAN 2
1.1 Sơ lược về kịch sử nghiên cứu \ à ứng dụng các hỢp chất azometin, 2
oxim và hydrazon

.

1.2 Sơ lược về Tetracyclin 4
1.3 Tính chất chung của các hợp chất azometin, oxim và hydrazon

5
1.4 Tổng họfp các dẫn chất các hợp chất azometin, oxim và hydrazon

11
PHẦN 2 ; THỰC NGHỆM VÀ KẾT QUẢ

17
2.1 Nguyên liệu và phương pháp thực nghiêm

17
2.2 Tạo Tetracyclin base
18
2.3 Tổng hợp các hợp chất azometin. oxim và hydrazon của tetracyclin 19
2.3.1 Tổns hợp oxim của tetracvclin 19
2.3.2 Tổns: hợp Thiosemicarbazon của tetracyciln

2 0

2.3.3 Tổng hợp semicarbazon của tetracyciln

20
2.3.4 Tổng hợp 2.4- dinitrophenylhydrazon của tetracyciln

21
2.3.5 Tổns hợp Azometin giữa tetracyciln và p- nitroanilin

22
2.4 Kiểm tra cấu trúc các chất đã tổnơ hợp
23
2.4.1 Tính chất vật lý
23
2.4.2 Sắc ký lớp mỏng 24
2.4.3 Phổ hồns neoại IR 24
2.4.4 Phổ tử ngoại u v
26
2.5 Sơ bộ thăm dò tác dụng sinh học
26
2.5.1 Nguyên tắc 27
2.5.2 Thực nghiệm
27
2.6 Nhận xét và đánh s.iá 29
2.6.1 Tổng hợp hoá học 29
2.6.2 Tác dụnơ sinh học
30
PHẦN 3: KẾT LUẬN
31
TÀI LIÊU THAM KHẢO 33
ĐẬT VẤN ĐỂ

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 dược lý thường có mối quan hệ mật
thiết, do đó người 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 được các nhà khoa
học trên thế giới nghiên cứu từ lâu, không chỉ được sử dụng như một chất
trung gian để tổng hợp một số hợp chất dị vòng chứa N hay tổng hợp
3- aminoceton mà chính bản thân nó cùng có một số tác dụng sinh học như
kháng khuẩn, kháng nấm, điều trị lao, hủi, lợi tiểu . . . Nhiều chất trong số đó
đã được 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 được 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 hướng 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 được vào thực tế điều
trị lâm sàng. Trong khoá luận này chúng tôi tiến hành tổng hợp một số dẫn
xuất ngưng 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 được.
PHẦI\ 1: Tổl^G QUAI\
1.1. sơ Lược VỂ LỊCH SỬ NGHIÊN cứ u VÀ ÚNG 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 được nghiên cứu từ lâu và là sản
phẩm trung gian để tổng hợp một số hợp chất có tác dụng sinh học

(ß-aminoceton, các hợp chất dị vòng chứa N như 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 được một hợp chất có công thức C13H1 |N
gọi là benzoylanilid (Sau này người ta tìm ra công thức cấu tạo là CgH^ - CH =
N - QH5 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)
R-CHO + H2N - R’ - CH = N - R’ + HjO
Tại Việt Nam cũng đã có một số công trình nghiên cứu về vấn đề này
(GS-Đặng Như Tại và cộng sự)
Tại Trường Đại học Dược 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 ß-aminoceton.
1.1.2. M ột s ố azometin - oxim và hydrazon dùng làm thuốc:
Bảng 1. M ột số Azometin-O xim-Hydrazon dùng làm thuốc
STT TÊN THUỐC CÔNG THỨC CẤU TẠO TÁC
DUNG
Phtivazid
( 3 - methoxy - 4 -
hydroxy benzaldehyd
Isonicotinoylhydrazon
CONH— N=CH-
- O H
Chống lao
P -
'N

O C H i
Tibion
( p - acetamidobenzal
dehyd
thiosemicarbazon)
CH3
C-NH
H
o
NH2
-CH=N-NH-C
Chống lao
Nitrofuran, furacin
(5 - nitro 2 -
furfuraldehyd
Semicarbazon
O 9 N
C H = N - N H - C
Ỗ
- N H ,
Kháng
khuẩn
Nifuroxim
(Anti - 5 - nitro
furaldoxim
O2N . / 0 CH=N-OH
Kháng
nấm
Sulfacinamin
Q

-CH=CH-CH=N-
o
S-NH
2
o
Kháng
khuẩn
Ampecloral
n
- C H 2 - C H - C H 3
N C H - C C I 3
Điều trị
chứng
biếng ăn
7
Ambuside
O H
C L N = C H = C - C H 3
) Ỗ (
H 2 N - S S - N H - C H 2 - C H = C H 2
/ \ y \
o o o o
Thuốc lợi
tiểu
Terizidone
NCH HC=N
\
a H
Thuốc
chống lao

1.2. Sơ LƯỢC VỂ 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 được 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 như sau:
Rzi„
CH.
H
COR.
OH Ö
Các tetracyclin đều ở dưới dạng bột kết tinh màu vàng, vị đắng. Dạng
base rất ít tan trong nước, tan trong ethanol và các dung môi hữu cơ ít phân
cực. Dạng muối hydroclorid tan được trong nước. Là những hợp chất lưỡng
tính có thể tạo muối với acid và kiềm. Đặc biệt các tetracyclin tạo ra những
chelat bền vững với một số kim loại như Ca, Mg, Fe do đó răng trẻ em bị
nhuộm vàng khi dùng tetracylin lâu ngày ( 2 -ỉ- 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 xương, do đó trẻ em dưới 8 tuổi có thể bị hỏng men
răng, phụ nữ có mang dùng tetracyclin thì có thể giảm sự phát triển của xươns
dài và các nụ răng của thai người. 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, Am ip, 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 như với tụ cầu, lậu cầu, màng não cầu thì
clotetracyclin có tác dụng tốt hơn tetracylin, oxytetracyclin nhưng 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 như doxycyclin hấp thụ nhanh và gần như
trọn vẹn, bài xuất lại rất chậm nên duy trì nồng độ trong máu khoảng 24 (h),
trong khi đó tetracyclin lại bài xuất rất nhanh trong nước tiểu, do đó khi dùng
doxycyclin chỉ nên dùng ngày
1 lần với liều lượng thấp và không nên dùng
trong trường hợp nhiễm khuẩn đường niệu và bệnh nhân bị thiểu năng thận.
Hai trường 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 l í [15].
* Oxim.
Được hình thành do sự kết hợp của hydroxylamin với aldehyd hoặc
ceton. Oxim thường là các chất rắn kết tinh, có điểm chảy xác định, ít tan
trong nước( Trừ acetoxim ), tan trong alcolethylic, ether, DMF. Oxim của các
aldehyd thơm và các ceton không đối xứng RCOR’ tồn tại dưới 2 dạng đồng
phân syn và and. Dạng syn ( cấu hình cis ) là dạng có nhóm OH ở cùng phía
với gốc R hoặc Ar liên kết với Cacbon trong nhóm còn dạng anti có
cấu hình đối lập. Điểm nóng chảy của oxim dạng anti cao hơn dạng syn.
* Azom etin
Là những chất có cấu trúc imin ( - CH = N - ) thường không bền do
khuynh hướng polyme hoá, ngưng tụ hoặc thuỷ phân. Dạng mạch hở thường
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 thường là chất lỏng và kém bền,
trong đó cấu trúc CH2 = 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 dưới dạng đcfn phân tử,
có tính kiềm, ít tan trong nước, tan trong alcol, cloroíorm, benzen, DMF
không tan trong ether.
^•Hydrazon
Phần lớn hydrazon thơm là chất kết tinh.
Các hydrazon vừa mới điều chế thường có mầu vàng nhạt hoặc không
mầu.
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.
ỉ. 3.2. Tính chất hoấ học
* Oxỉm
+ Phản ứng thuỷ phân
Khi đun nóng oxim với dung dịch acid vô cơ trong nước nó bị thuỷ
phân trở thành hợp chất carbonyl ban đầu và hydroxylamin.
V n -OH * ^ > 0 + H ,N -O H
+ Phản ứngkhử hoắ
oxim bị khử hoá tạo sản phẩm là amin bậc 1 bởi các tác nhân khử
thường dùng như L Ì A I H 4 , ZnCl2, Natri trong alcol, không nên dùng chất
khử acid để tránh thuỷ phân.
R
R
'C=N-OH + [H ]

> èH-NH2 + H,_0
Oxim của cyclohexanon khi hydro hoá với xúc tác đen platin trong
dung dịch alcol - nước và hydrocloric tạo ra cyclohexyl hydroxylamin
-NH-OH
Các aldoxim khi bị khử hoá cũng có thể tạo thành hydroxylamin và
amoniac

RCH
2\
2RCH = N-OH + 3 H ,

>
NOH + H2O + NH3
+ Căc phản ứng a lkỵlhoắ và acyl hoă
Oxim tác dụng với methyl iodua trong môi trường trung tính sẽ tạo ra
dẫn xuất N-methyl
R
R
C=N-OH + CHJ-
R
R CH3
— ► "c= n '
-m R'^ \
o
Trong môi trường kiềm phản ứiig methyl hoá xảy ra ở nguyên tử Oxy
R R R.
C=N r ư jS~
R
.C=N.
h h :
OH
R'
R
C=N
OCH,
+ N goài những phản ứng trên oxỉm còn tham gia m ột phản ứng rất
quan trọng nữa, đó là chuyển vị Beckm ann

Khi cho anhydrid acetic hoặc acetylclorid tác dụng với cetoxim đáng lẽ
thu được dẫn xuất acetyl của oxim thì Beckmann(1886) lại thu được amid th ế.
Những amid đó là đồng phân của oxim ban đầu và được tạo thành bằng cách
chuyển vị nội phân tử gọi là chuyển vị Beckmann
C6H5
c
'OH
HO^ C6H5
c
0 ,. C6H5
c
II
N
C6H5/
- - - - - -
II
N
C6H5/ H
* Các azometin
Tính chất cơ bản của azometin là do liên kết đôi (-HC=N-) không tương
tự như các liên kết đôi ethylenic(C=C). Các hợp chất này được 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,n) có ảnh hưởng nhất định đến tính chất base của
hợp chất azometin.Ngoai ra,các nhóm thế trên nhân thơm của phần amin cũng
ảnh hưởng rõ rệt đến tính base này.

Kết hợp với acid tạo muối
R - CH = N - R’ + HCl
b. Phản ứng cộng
- Cộng hợp hydro
R-CH=N-
H
(-)
C1
^R-CH2 -NH-R’
R-CH=N-R’ +H2-
- Cộng hợp halogen
Sản phẩm cộng hợp halogen vào azometin làm bão hoà dây nối đôi
R-CH=N-R’ + Bĩ2
___
, R - CHBr - NBr - R’
- Cộng hợp các acid sulfurơ và các sulíìt kiềm
Q H 5 - CH = N - QH, + H,SO ^ - CH,- N - CẶÌ5
H
S O 3 H
- Cộng hợp vói acid cyanhydric : cho sản phẩm là nitril
R - CH = N - R’ + HCN

> R - CH - NH - R’
CN
- Cộng hợp vói 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

+ // ơ _ R MgX

^ — > Ar - ÇH - NHAr + MgX(OH)
- Cộng hợp với các ceton
Các ceton có hydro linh động ở vị trí a sẽ cộng hợp được với các
azometin tạo thành hợp chất P-aminoceton, phản ứng thường cần xúc tác acid.
R - C H = N - R ’ + H 3 C - C O - Q H g

- C H - N H - R ’
\
C H 2 - C O - Q H ,
c.Phản ứng cắt mạch
- Phản ứng thuỷ phân các azometin thê
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 tương ứng
R - CH = N - R’ + H2O

>RCHO + H2N - R’
d. Độ bền vững của cắc azometin
Các azometin được tạo thành từ aldehyd thơm và amin thơm mới bền
vững, còn tạo thành từ aldehyd mạch hở và amin mạch hở thì thường không
bền, dễ bị trùng hợp ( đặc biệt nhiều chất dễ bị trimer hoá ) tạo hợp chất dị
vòng.
CH3
3H2C=N-CH3 ►
N. .N
CH3/ 'CH3
* Hydrazon
+ Phản ứng thuỷphân

Đun nóng với acid vô cơ loãng bị thuỷ phân thành hydrazin và hợp chất
carbonyl.
QH3-CH2-NH = N = CH - R + H2O

> RCHO + QHg - CH2 - N = NH
-f Với sự có mặt của Z11CI2 arylhydrazon của một số lớn các hợp chất
carbonyl bị chuyển thành indol và amoniac. Phản ứng được tiến hành bằng
cách nung chảy ở 180°c trên bình cách dầu.

^C H ,
C6H5-NH-N=CH -CH2-C H 3

► NH3 +
( propanal hydrazon ) 3 - metyl Indol ( Scatol)
+ Phản ứng oxyh oắ
Một số hydrazon thơm tạo hợp chất azoic có màu không bền
'C=N-NH-C6H5=f=^ .^C-NH-NH-C^H; * ¡C-N-N-C^H
r Ch; R'CH' R'CH-^
( azoic có màu )
+ Phản ứng khử hoá
Các hydrazon bị khử hoá tạo amin bậc nhất.
Ri\. „ _
C=N-NH-R + 2H2 ►R-NH2+ ^CH-NH2
R2^ R-2^
1.4. TỔNG HỢP CÁC DẪN CHÂT OXIM - AZOMETIN -
HYDRAZON
1.4.1. Phương pháp tổng hợp chung
Tính hoạt động của nhóm carbonyl là do sự phân cực của liên kết\c=o
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 ngưng tụ với các
hợp chất kiểu B - NH2 tạo sản phẩm kết tinh có điểm nóng chảy xác định.
R _ R
"c=0 + H2N-B ^ "C=N-B + H2O
R'^ R'^
1.4.2 Cơ c h ế 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 nước ngay thành sản phẩm
ngưng tụ. Cơ chế phản ứng được mô tả như sau:
' ¿ = 0 + H2N-B .C NHjB
R'/, ) 0
*^'C=N-B
R l._ R./
OH
Đây là phản ứng thuận nghịch, cân bằng và tốc độ phản ứng phụ thuộc
vào pH của môi trường. Bước cộng hợp trong môi trường trung tính hoặc base
đều xảy ra nhanh và bước dehydrat hoá là bước quyết định tốc độ phản ứng.
Bước dehydrat hoá luôn được 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, nhưng tác nhân B - NH2 trong môi trường [H^] lớn sẽ bị proton
hoá tạo B - N^ÍỈ3 làm mất đôi điện tử của nó. Vì vậy điều kiện môi trường
phản ứng tuỳ thuộc vào tính base của tác nhân B - NH2 và hoá tính của hợp
chất carbonyl.
ỉ. 4.3. Cắc yếu tố ảnh hưởng
a. Yếu tô điện tử
Xét phản ứng cộng hợp ái nhân:
-
B -C -Õ
B + /C = 0
CÓ 2 yếu tố ảnh hưởng 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 ngược lại.
+ Điện tích dương ở carbon của nhóm carbonyl càng lớn thì tốc độ phản
ứng càng lớn và ngược lại.
* Cắc yếu tố ảnh hưởng đến m ật độ điện tử trên phân tử amin
+ Gốc B
Nếu gốc B có khả năng đẩy điện tử ( Hiệu ứng +1, +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 thê trên nhân thơm cũng ảnh
hưởng đến khả năng phản ứng.
Nhóm thế loại I ( ankyl, -OH, -OCH3 ) gây hiệu ứng +1, +M làm tăng
mật độ điện tử trên N nên tham gia phản ứng cộng ái nhân An dễ hơn anilin.
Nhóm thế loại II ( -CHO, -NO2, -COOH ) cản trở phản ứng xảy ra.
Ví dụ;
Các amin thơm sau được sắp xếp theo khả năng phản ứng tăng dần.
• X é t yếu tố ảnh hưởng lên điện tích dương của carbon trên nhóm
carbonyl
o
R - Ç = 0
ĩ
H
Nếu gốc R có khả năng hút điện tử ( -I, -M ) sẽ làm điện tích dương trên
c của nhóm carbonyl tăng nên, làm tăng khả năng phản ứng cộng hợp ái nhân
của hợp chất.
Nếu gốc R có khả năng đẩy điện tử và khả năng này tăng lên theo số
lượng nguyên tử c sẽ làm điện tích dương 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 hưỏfng đến khả năng phản ứng của hợp chất.
• Các nhóm thế loại I gây hiệu ứng +1, +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 hưởng nhiều
đến khả năng phản ứng. Trong phản ứng cộng ái nhân của nhóm carbonyl, gốc
R càng cồng kềnh thì càng gây hiện tượng án ngữ không gian, giảm khả năng
phản ứng.
Mặt khác yếu tố không gian của phân tử amin cũng ảnh hưởng nhiều vì
bước 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 = 0 + HB ^ - B—C-OH
(I) (II)
HB: Tác nhân ái nhân ( amin bậc 1 )
c. Yếu tố xúc tấc
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, H2SO4 ). Ngược lại
với các hợp chất của N có tính base mạnh hơn thì phản ứng cộng hợp có thể
xảy ra trong môi trường acid yếu, trung tính, thậm chí base yếu
Cơ chế:
Xúc tác base: B - NH2 + OH - NH + H2O
\ = 0 + HN— ^ \ - 0 ’ \ = N - B

Xúc tác acid:
\ \ _ + __ \z!r „
c = 0 + — C -0 - H ^ - C-OH
\+ \ + -H^O \ _ 0 . _ .
C -O H + H2N-B "-^C -N H 2—B " ^ ^ C - N H - B ^ ^ C - N - B
^ OH
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 ưu này aldehyd
được hoạt hóa mạnh đồng thời vẫn còn phần lớn thành phần ái nhân ở dạng tự
do không bị proton hoá. Nói chung thường 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
pH
->
a : Nồng độ aldehyd được proton hoá theo pH
b: Nồng độ amin dạng tự do theo pH
d Các y ếu tố ảnh hưởng khác
* Tỷ lệ chất tham gia phản ứng: Đây là phản ứng đồng mol giữa
aldehyd và amin, do đó khi dư:
+ Aldehyd: Aldehyd sẽ bị oxh tạo acid tương ứng. Đặc biệt aldehyd
thơm rất dễ bị oxy hóa:
Ar - CHO
[0 ]
+ Amin: Sẽ cho sản phẩm phụ
B-NH2 -H2O ^
+ 0=CH -R I . _,^CH-R
B-NH2
BNH'
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 như 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 hưởng đến tính phân cực
của liên kết c= 0 cũng như 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 /C=o tăng giúp phản
ứng được thuận lợi hơn.
PHẦHĨ 2, T H ự C I!lirGllIỆM VÀ K Ể T q U Â
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM
2.1.1. N guyên liệu
a. Hoắ 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, m ây móc
Bình cầu 3 cổ dung tích 250ml, bình cầu cổ mài lOOml, sinh hàn hồi
lưu, nồi đun cách thuỷ, máy khuấy từ có bộ phận nhiệt, cốc có mỏ dung tích
lOOml, 200ml, bản mỏng sắc ký Silicagel Kieselgel 6 OF254 ( MERCK )
2.1.2. Phương pháp thực nghiệm
a. Nguyên tắc và sơ đồ phản ứng
Chuyển tetracyclin hydroclorid thành tetracyclin base dưới tác dụng của

natricarbonat. Sau đó thực hiện các phản ứng ngưng tụ loại nước giữa ceton ( ở
đây là tetracyclin base ) với một amin trong môi trường khan nước.
Sơ đồ phản ứng
H O _ C H 3 H
H O C H 3 H ^ - C H 3
+ 2 B - N H 2 -
Ò h Ì
0 OH o
(M = 481 )
CONH,
N OH N
i i
B
C O N H n
ế t ễ ề ầ
b. Điều kiện phản ứng
Môi trường khan nước, sử dụng ethanol tuyệt đối.
Nhiệt độ phản ứng duy trì ở nhiệt độ sôi của dung môi bằng đun hồi lưu
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 c h ế sản phẩm
Tinh chế sản phẩm bằng phương 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 được trong tủ sấy chân không
2Tetracyclin.HCl + NajCOj = 2Tetracyclin Base+ CO2 + 2NaCl

( M = 480,9) (M = 444,9)
2.2.2. Thực nghiệm
Cân khoảng 4,8Ig ( 0,01 mol ) tetracyclin hydroclorid hoà tan trong
nước cất. Lọc qua phễu Buchner để loại cặn. Dịch lọc thu được đem thực hiện
bước tiếp theo.
Cân chính xác khoảng 0,53g NajCOj ( 0,005 mol ) cho từ từ vào dịch
lọc thu được ở trên và khuấy cho đến khi hết sủi bọt. Tetracyclin base lắng
xuống, để yên khoảng 2 0 phút.
Lọc qua phễu Buchner, tủa thu được mang sấy khô trong tủ sấy chân
không. Sản phẩm mang làm các phản ứng ngưng tụ.
*Kết quả:
Tetracyclin base có màu vàng sáng.
Khối lượng 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 được vết rõ Rf = 0,64
2.3. TỔNG HỢP OXIM, AZOMETIN VÀ HYDRAZON CỦA
TETRACYCLIN
2.3.1. Tổng hợp oxìm của tetracỵclin ( Chất I )
C H ,
H O C H 3 ụ ^ C H
O H
+ 2H0 -NH2 ^
C O N H ,
2 H 2 O
C O N H 9
( M = 481 )
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ lOOml có lắp sinh hoàn hồi lưu hoà tan hoàn
toàn 2,2g tetracyclin base ( 0,005 mol) trong lOml ethanol tuyệt đối nóng.

Trong cốc có mỏ lOOml cân chính xác khoảng 0,7g hydroxylamin
hydroclorid ( 0,01 mol) hoà tan trong 5ml nước cất, thêm từ từ khoảng l,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 lưu cách thuỷ có khuấy trong 60 phút,
theo dõi phản ứng bằng SKLM. Làm lạnh hỗn hợp bằng nước 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°c trong
tủ sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu vàng trắng, có khối lượng l,55g.
Hiệu suất: 65,11%
Nhiệt độ nóng chảy 192 - 194°c
2.3.2. Tổng hợp thiosemicarbazon của tetracyclin (II)
HO C H 3 H
+
2
H
2
N-NH-C-NH
2
-
CONH,
(M = 481 )
( M = 91 )
.ỒHI
OH N-HN-C-NH
2
( M = 627 )
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ lOOml có lắp sinh hoàn hồi lưu hoà tan hoàn toàn

2 ,2 g tetracyclin base ( 0,005 mol) trong lOml 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 nước cất nóng. Lắc đều hỗn
hợp phản ứng, đun hồi lưu cách thuỷ có khuấy trong 60 phút, theo dõi phản
ứng bằng SKLM. Làm lạnh hỗn hợp bằng nước 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°c trong tủ sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu vàng xanh, có khối lượng l,25g.
Hiệu suất: 40%
Nhiệt độ nóng chảy 182 - 184®c
2.3.3. Tổng hợp semicarbazon tetracyclin (III)
+
2
H
2
N-NH-C-NH
2
ò í í
ó OH o
(M = 481 )
Ổ
(M = 91 )
-2H2O
rỏ H L
OH N-HN-C-NH
2
ìí
0
0 =c

NH
2
( M = 627 )
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ lOOml có lắp sinh hoàn hồi lưu hoà tan hoàn toàn
2,2g tetracyclin base ( 0,005 mol) trong lOml 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 nước cất nóng. Lắc đều hỗn hợp
phản ứng, đun hồi lưu cách thuỷ có khuấy trong 60 phút, theo dõi phản ứng
bằng SKLM. Làm lạnh hỗn hợp bằng nước 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°c trong tủ
sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu đỏ nâu, có khối lượng l,4g.
Hiệu suất: 45%
Nhiệt độ nóng chảy 190 - 194°c
2.3.4. Tổng hợp 2,4 - dinitrophenylhydrazon tetracyclin (IV)
+
2
H
2
N-NH
CONH
2
( M = 481 )
■NO
2
-2H2O
O2N

CONH,
i>n iNO
r NO, r NO,
NO2 NO2
( M = 870 )
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ lOOml có lắp sinh hoàn hồi lưu hoà tan hoàn toàn
2g 2,4 - dinitrophenylhydrazin ( 0,01mol) trong lOml 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 lOml ethanol tuyệt đối nóng. Lắc đều hỗn hợp phản ứng, đun hồi lưu
cách thuỷ có khuấy trong 60 phút, theo dõi phản ứng bằng SKLM. Làm lạnh
hỗn hợp bằng nước đá. Kết tinh 2,4 - dinitrophenylhydrazon tetracyclin bằng
cách cọ đũa thuỷ tinh vào thành bình, rửa tủa bằng nước 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°c trong tủ sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột kết tinh màu đỏ nâu, có khối lượng 2g.
Hiệu suất: 46,2%
Nhiệt độ nóng chảy 203 - 205®c
2.3.5. Tổng hợp azom etin giữa tetracyclin và p-nitroanilin ( V )
.CH3
+ 2H2N
o ÓH^^O
CONH
2
NO,
( M = 138)
(M =481 )
CONHo

( M = 720 )
* Tiến hành:
Trong bình cầu có nút mài lOOml hoà tan l,7g p-nitroanilin trong
khoảng 15ml ethanol tuyệt đối nóng và 2ml acid acetic khan.