tổng hợp một số ceton α ,β không no và thăm dò tác dụng sinh học

BỘ YTÊ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI

502

DƯƠNG THỊ HUYỀN CHÂM
TỔNG HỢP MỘT SỐ CETON a, p - KHÔNG NO
VÀ THẢM DÒ TÁC DỤNG SINH HỌC
I
(KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược s ĩ KHOÁ 1999 - 2004)
Người hướng dẫn: TS. ĐINH THỊ THANH HẢI
PGS. TS. NGUYỄN QUANG ĐẠT
Noi thực hiện: BỘ MÔN HOÁ HỮU c ơ
• • • >;
Thời gmn thực hiện: 16/2 - 31/5/2004
(£ ỉ ĩ i c ả m { ỉ n
'Ji*ứĩc ftM, ent xin đư<k' ểà/y tỏ lòrtty /árt/h tm mất (ỉn
bâu bắc ùỉi '&*£/{?. fĩữ i J\fỹM/^ễn Quơ/yưj Qycđ, ^ềi-rtÁ &ỉd 'ĩíưiyt/h
y f/ ẩ i - PJầô n t ỗ n y ũ á Á i ằ i c ổ - ppt/ư ù rư ý * 3 ) a i fu x ' Q b tử ỉc íy ũ ì j V ũ l,
yi/hữrưj n^ưỉĩi l/bầty đ ẵ tân ũt/^ ítưòrưy dẫn -IM ỹiúýi đẽ ent táút
ydiiều t/w rưý (Ịaá titrt/í I/mác htôn luân iíăn sừùỵ. $m cíirty xin
i'J tâ n th à n h c ả m (ỉn &ư ỹ i/ã ý i đ ẽ rt/hiM ũ ìt/h c ủ a cú c Mtơ/y Cũ, cá c
c á n ế ê ỉcỹ, M m â t n iê n c ủ a ?Hô m ấ n y f/M /tĩù t cơ.
ỉĩborưp (fìaá Aìrt/A UuCc hiên đê lài em cãrtty đẵ rt/fmn đư<ỉc

(UỂ ỹiúýi, đ ẽ của 3ĩjP. ($(W 'Văn Pĩ/m - ¥Bô ntỏn 'Vi birvti /<m? &ĨP.
9ỀÔ tAíỹũc &'ỉưirt//t - ỈjP/myưf Uú ngÂiênt tđ/rn (PTiừỉỉrtg %al
ỈW4- í2Wfc&: $ ũ i J \fù ì) Ị (QfjP. & Ĩ P . ($ fm Q)lnA ờC ínÁ - pý /tũ n y ủ ỉm i f t/ỉ t ể
- ‘Viên ỉiũá ítũCy 3 ĨP . 9?ề P ĩỉu 'À (ai y€ư<ỉrưj, - ỈPìiàrưp tìt/tác rưpỉùêm
birt/ỉt ỈÍOC - ‘Viên ỉtóu ỉtoc cúc ỉưìýb <Jtđ% th iê n -nÁèên (ÕÓm ìm ừmt
ỜÍAoa Âoc ỉĩ ư ytíd ên im -ỷiỹAê 2 u ề c ỹ ia ) ; cùruý hoàn th ê các

cỗ ỹ iá ũ t/ưiyưj toàn AưỉĩMỹ ifià các ýtímrư/, (mn, ỉỉt u' mền. ề m
x in cểtđn l/tằ n /t cmn (ỉn.
($um cùna em xin ỹửi l(ĩi củnt <ỉn ùỉi ỹia đìrt/h, Imn /tè rnẵ

yt/ỉt/ữn^ nij[, ư<ỉì tỉiân đẵ ỹiú/i đôrưp tùên em óuìny ắuêít 5 rbănt
ỈW 4- w ừ a < flua .
yửi jVũlf nyà/y 30 t/uíyưý 05 rừhn 2004
mèn
í2 w
ỉrưf rĩ/ti ửũvỊýền ($/iđni
MỤC LỤC
Trang
Đặt vấn đề 1
Phần 1: TỔNG QUAN 2
1.1. Tác dụng sinh học của các ceton a,p - không no 2
1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 2
1.1.2. Tác dụng chống phân bào và kháng tế bào ung thư người 6
1.2. Về phản ứng ngưng tụ giữa các aldehyd thơm với các hợp chất có nhóm
methylen hoạt động 8
Phần 2: THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 13
2.1. Hóa chất, phương tiện và phương pháp thực nghiệm 13
2.2. Tổng hợp hóa học 15
2.2.1. Sơ đồ tổng hợp hóa học 15
2.2.2.Tổng hợp 3 - (m - nitro benzyliden) - 2,4 -pentadion (chất I ) 16
2.2.3.Tổng hợp 3 - (p - nitro benzyliden) - 2,4 - pentadion (chất II) 16
2.2.4.Tổng hợp 3 -(p - dimethylamino benzyliden) - 2,4 - pentandion
(chất III) 17
2.2.5.Tổng họp 3 - (5’- nitro - 2’ - furfuryliden) - 2,4 - pentadion (chấtlV) 18
2.2.6.Tổng hợp 3-methyl-4-(5’- nitro - 2’- furyl)- 3 - buten - 2- on (chất V) 19
2.3.Kiểm tra độ tình khiết và xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 22

2.3.1. Sắc ký lớp mỏng 22
2.3.2. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 23
2.4. Thử tác dụng sinh học 29
2.4.1. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 29
2.4.2. Thử tác dụng kháng tế bào ung thư 39
Phần 3: KÊT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤT 42
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trong khoá luận sử dụng m ột sô'chữ viết tất sau:
DMF
: Dimethylíormamid
DMSO
: Dimethylsulíoxyd
FL
: Tế bào ung thư màng tử cung người
H ep -2
: Tế bào ung thư gan người
IC50
: Nồng độ ức chế 50%
IR
: Inírared spectroscopy (Phổ hồng ngoại)
MS
: Mass spectrometry (Phổ khối lượng)
SKLM : Sắc ký lớp mỏng
u v
: Ultraviolet spectroscopy (Phổ tử ngoại)
ĐẶT VẤN ĐỂ
Trong cuộc đấu tranh chống bệnh tật, con người luôn tìm tòi, nghiên cứu
để tìm ra các thuốc mới có hiệu quả trong phòng và chữa bệnh. Cùng với các
thuốc có nguồn gốc khác, thuốc có nguồn gốc tổng hợp hoá dược đóng vai trò
quan trọng và chiếm số lượng lớn trong số các thuốc được sử dụng.

Để tổng hợp ra các thuốc mới, các nhà nghiên cứu phải tiến hành tổng hợp
rồi sàng lọc tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được và sau đó là thử lâm
sàng các chất có triển vọng. Trong lĩnh vực tổng hợp hoá dược, các nhà nghiên
cứu thường tìm cách biến đổi cấu trúc của các chất có tác dụng dược lý đã biết
hoặc đã được sử dụng làm thuốc để tạo ra các phân tử mới dự đoán có hoạt tính
cao hơn và độc tính giảm.
Các ceton a,p - không no là một dãy chất được nhiều nhà nghiên cứu quan
tâm. Có nhiều công trình nghiên cứu đã công bố cho thấy các dẫn chất ceton oc,|3
- không no có hoạt tính sinh học đa dạng và phong phú như: kháng khuẩn, kháng
nấm, chống phân bào, kháng các dòng tế bào ung thư người [4]; [8]; [12]; [14];
[15]; [17]; [18] Cùng với sự phong phú về tác dụng sinh học, các công trình
nghiên cứu cũng cho thấy sự phong phú, khả thi trong việc tổng hợp các dẫn chất
ceton a,Ị3 - không no.
Xuất phát từ những thành tựu nghiên cứu được nêu trên, chúng tôi đã thực
hiện đề tài "Tổng hợp một số ceton a,p - không no và thăm dò tác dụng sinh
học” với các mục tiêu nghiên cứu sau đây:
1. Tổng hợp một số dẫn chất có cấu trúc ceton oc,P - không no từ các
aldehyd thơm và các hợp chất có nhóm methylen hoạt động.
2. Thử sàng lọc tác dụng sinh học (kháng khuẩn, kháng nấm, kháng tế bào
ung thư . . .) với hy vọng tìm được các chất có hoạt tính sinh học cao, hướng tới
nghiên cứu sâu hơn về khả năng ứng dụng trong thực tế. Đồng thời có thể rút ra
những nhận xét sơ bộ về mối liên quan cấu trúc - tác dụng của dãy chất này.
1
Phần 1
TỔNG QUAN
Từ trước tói nay, các ceton a,|3 - không no chưa được nghiên cứu một cách
hệ thống, tổng quát, do vậy trong phạm vi đề tài khoá luận này, từ các tài liệu
tham khảo được về dẫn chất ceton a,p - không no, chúng tôi đã hệ thống và khái
quát hoá thành một số vấn đề chính sau đây.
1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC CETON a, p - KHÔNG NO.

1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.
Đây là một tác dụng rất đáng quan tâm của các ceton a,p - không no.
* Một sô công trình nghiên cứu về tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
của các hợp chất chứa nhóm ceton a, (3 - không no.
Theo như chúng tôi được biết qua việc tìm hiểu lịch sử nghiên cứu, trong
những năm gần đây, có rất nhiều công trình nghiên cứu về tổng hợp và tác dụng
sinh học của các hợp chất có cấu trúc ceton a,p - không no.
Năm 1969, Nazarova và Babeschkina [25] đã tổng họp và thử tác dụng
sinh học của 3 - methyl - 4 - (5’ - nitro - 2’ - furyl) - 3 - buten - 2 - on:
Kết quả nghiên cứu cho thấy chất này có tác dụng kháng khuẩn rõ rệt. Tác
dụng kháng khuẩn của chất nói trên có vai trò to lớn của yếu tố cấu trúc ceton
a,Ị3 - không no.
Năm 1988, Geetha Elias và M. N. Rao [18] đã tiến hành thử tác dụng
o
CH3
2
kháng khuẩn của các dẫn xuất (E) - 4 - Phenyl - 3 - Buten - 2 - on.
o
11
R - P h - C H = C H - C - C H 3
Các tác giả đã nghiên cứu sự tương quan cấu trúc - tác dụng một cách định
lượng để từ đó đi đến xác nhận sự ảnh hưởng của các thông số hoá lý đến tác
dụng kháng khuẩn của chúng.
Kết quả nghiến cứu đã cho thấy các chất này có tác dụng kháng mạnh các
chủng vi khuẩn thử: Staphylococcus aureus, Bacillus subtilỉs, Escherichia coli và
Pseudomonas aeruginosa. Các tác giả đi đến kết luận: tác dụng của các
phenylbutenon mạnh hơn trên vi khuẩn Gram dương hay Gram âm là do tính kỵ
nước của chúng quyết định phần lớn (thường thì các sản phẩm thân dầu có tác
dụng mạnh trên vi khuẩn Gram dương, còn các sản phẩm ít thân dầu hơn có tác
dụng mạnh trên vi khuẩn Gram âm).

Tác giả Đinh Thị Thanh Hải [4] đã tiến hành tổng hợp và thử tác dụng
sinh học của một loạt các dẫn chất của 5 - nitrofurfural, trong đó có 2 chất điển
hình có chứa nhóm ceton a,ị3 - không no là 3 - methyl - 4 - (5’ - nitro - 2 ’ - furyl)
- 3 - buten - 2 - on (như của các tác giả Nazarova và Babeschkina) và 3 - (5’ -
nitro - 2’ - furfuryliden) - 2,4 - pentandion:
^ u ỵ C O CH3
0 2N 0 CH = C ^
X CO— CH3
Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm cho thấy hai chất này đều
có tác dụng diệt vi khuẩn, vi nấm mạnh thể hiện ở nồng độ ức chế tối thiểu khá
thấp (khoảng từ 50 - 500 |j.g/ml).
Ngoài các dẫn chất ceton a,|3 - không no ở dạng mạch hở như đã nói đến
ở trên, còn có thể kể đến các chất mà trong thành phần phân tử của chúng có
3
chứa nhóm ceton a,p - không no ở dạng vòng. Đã có nhiều công trình nghiên cứu
của các tác giả trên thế giới cũng như trong nước về tổng hợp và thăm dò tác
dụng sinh học của các chất này. Một số công trình có thể kể đến như:
Erol D. D., Erdogan H. và Yulug N. [17] đã tiến hành tổng hợp và thăm dò
tác dụng sinh học của các dẫn xuất Benzoxazolon có công thức như sau:
-N— CH2— N
í
V
Kết quả nghiên cứu cho thấy tất cả các chất tổng hợp được đều có tác dụng
kháng các loại nấm Candida (c. albicans, c. pseudotropicalis, c. parapsilosis,
c. stellatoidea). Một vài chất trong số đó có tác dụng kháng khuẩn mạnh, các vi
khuẩn thử nghiệm bao gồm: Escherichia coli, Staphylococcus aureus,
Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus taecalis.
Ladnaya L. Ya. và Turkevich N. M. [19] đã tổng hợp và thử tác dụng
kháng khuẩn của các dẫn chất ngưng tụ của 5 - nitrofurfural vói thiazolidin - 2,4 -
dion:

o.
—NH
X
0 2N = CH)n - C H ^ S 0
(n = 0,1) R = H; 5 - Br; 6 - C1
Các chất này có tác dụng mạnh với các vi khuẩn đường ruột.
Nhà nghiên cứu Thuỵ Điển Akerblom E. B. [12] đã tống hợp và thử tác
dụng kháng khuẩn của các dẫn chất 5 - nitrofurfural mà phân tử có chứa gốc 5 -
nitroíuryl, nhóm ceton a,Ị3 - không no, nhân thiazolidin - 2,4 - dion, nhân
4
rhodanin:
0=
02N//^ 0^^(CH= CH)n - CHl^'
-N-R
A
r 2
n = 0, 1 ; R-1 = H; alkyl; R2 = o, s
Các chất tổng hợp được đã được xác định nồng độ ức chế tối thiểu trên
năm chủng vi khuẩn (bao gồm 3 chủng Gram âm và 2 chủng Gram dương) bằng
kỹ thuật pha loãng. Trong các dẫn chất 5 - nitrofurfural mới tổng hợp được có 9
chất có tác dụng diệt khuẩn mạnh trên năm chủng vi khuẩn kiểm định. Giá trị
MIC nằm trong khoảng từ 0,2 - 12,5 |Lig/ml. Các chất còn lại đều có tác dụng
kháng khuẩn tuy nhiên kém hơn so với 9 chất kể trên. Các chất đều có tác dụng
kháng khuẩn mạnh hơn nitroíurantoin, có chất mạnh hơn nitroíurantoin tới 60
lần.
Năm 1994, tác giả Nguyễn Thị Xuân Thuỷ [8] đã nghiên cứu tổng hợp 5-
(5’ - ni tro - 2’- furfuryliden)- thiazolidin - 2,4 - dion và các dẫn chất base
Mannich:
Q>
N -C H 2 -N :

/R ,
O ĩ N ^ c r ^ c n ^ s
A0
\
R2
Rị, R2 = aryl, akyl
Kết quả thử tác dụng sinh học cho thấy các dẫn chất này có tác dụng
kháng khuẩn, kháng nấm mạnh.
* Về cơ chế tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các ceton a,p -
khòng no.
Các chất này trong thành phần cấu trúc phân tử của chúng có chứa nhóm
ceton a,ị3 - không no:
— CO— c = c —
5
Theo một số tài liệu đã công bố, có thể giải thích ảnh hưởng của nhóm
ceton a,Ị3 - không no đối với hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm là do nhóm này
có khả năng phản ứng với nhóm - SH của các enzym cần thiết cho chuyển hóa
của vi khuẩn, vi nấm, do đó kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn, vi nấm [4]; [5],
[8]; [12] hoặc do nhóm ceton a,Ị3 - không no làm dễ dàng sự khử hóa nhóm nitro
có trong phân tử hợp chất hữu cơ thành các nhóm hoạt động như gốc nitro, nhóm
nitroso, nhóm hydroxylamin, và cuối cùng là nhóm amin. Các chất trung gian
này ở dạng nguyên thể hay sau khi đã acetyl hóa đã tương tác và làm tổn thương
AND của vi khuẩn, vi nấm [4]; [5]; [8]; [12].
1.1.2. Tác dụng chống phân bào và kháng tê bào ung thư người.
Ngoài tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm thì tác dụng chống phân bào
và kháng tế bào ung thư người của các chất ceton Ct,ị3 - không no cũng là một tác
dụng đáng quan tâm và đang ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề
này với mong muốn tìm ra được các chất có tác dụng và có ý nghĩa thực tế.
Tác dụng chống ung thư của các chất này có thể là do khả năng phản ứng
của nhóm ceton a ,|3 - không no với các chất ái nhân sinh học (có chứa nhóm

thiol, amin), làm rối loạn chuyển hoá acid nucleic, dẫn tói làm thay đổi hình thái
nhiễm sắc thể của tế bào đang phân chia.
Năm 1975, các tác giả Dimmock J. R. và Taylor w. G. [15] đã tiến hành
đánh giá tác dụng kháng tế bào ung thư của các ceton thế nhân styryl và các dẫn
chất của chúng (đặc biệt là các base Mannich trong thành phần cấu trúc có chứa
nhóm ceton a,p - không no):
o
n = 1, 5; Ri, R2 = H, Cl, N(CH3)2, N 0 2
6
CH = CH— c — CH (CH?)nCFk
Các hợp chất nói trên được đánh giá trên các dòng tế bào ung thư khác
nhau, chủ yếu là trên các dòng L - 1210 và p - 388 đối với thử nghiệm in vivo,
trên dòng tế bào ung thư biểu mô người (KB) đối với thử nghiệm in vỉtro.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hai trong số các base Mannich được đánh giá
có tác dụng mạnh đối với dòng tế bào p - 388, làm tăng thòi gian sống trung bình
30 và 42% với liều tương ứng là 18 và 6,25 mg/kg. Trên một phần ba trong số các
dẫn xuất có tác dụng kháng tế bào ung thư ở mức liều thử nghiệm là 1 - 3 ppm.
Năm 1988, Rao và cộng sự [22] đã tiến hành đánh giá tác dụng kháng ung
thư của một số dẫn chất ceton a,|3 - không no có công thức chung như sau:
Hoạt tính kháng ung thư của các chất này được thử trên dòng tế bào ung
thư hạch bạch huyết và tế bào ung thư buồng trứng ở chuột đồng Trung Quốc.
Đồng thòi các tác giả đã tiến hành đánh giá mối tương quan cấu trúc - tác dụng
của chúng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, các chất nói trên có tác dụng kháng tế bào
ung thư nhưng yếu hơn so vói curcumin. Các dẫn xuất halogen có tác dụng mạnh
nhất, có lẽ là do tính kỵ nước của chúng.
ở Việt Nam, tác giả Nguyễn Thị Xuân Thuỷ [8] đã tiến hành tổng hợp dẫn
Rj = H, OH; R2 = H, OH, OCH3; R3 = H, OH, OCH3, Cl, Br
7
xuất ngưng tụ của 5 - nitrofurfural với thiazolidin - 2,4 - dion, sau đó điều chế

các base Mannich của các dẫn chất này rồi thử tác dụng chống phân bào trên mô
phân sinh thực vật:
Kết quả thử cho thấy tất cả các chất tổng hợp được đều có tác dụng chống
phân bào rất mạnh trên mô phân sinh thực vật, kìm hãm hoàn toàn sự phát triển
của rễ mầm.
Ngoài ra, năm 2003, tác giả Đinh Thị Thanh Hải [4] đã công bố kết quả
tổng hợp và thử tác dụng sinh học của hàng loạt các dẫn chất của 5 -
nitrofurfural. Trong đó có 6 chất được thử tác dụng kháng tế bào ung thư trên các
dòng tế bào ung thư ở người: tế bào ung thư biểu mô (KB) và tế bào ung thư
màng tử cung (FL). Cả 6 chất nói trên đều có cấu trúc ceton a,Ị3 - không no trong
phân tử. Kết quả thử nghiệm cho thấy: cả 6 chất đều có hoạt tính kháng mạnh cả
hai dòng tế bào ung thư KB và FL (giá trị IC50 trong khoảng từ 0,2 - 2,8 |Lig/ml).
1.2. VỂ PHẢN ỦNG NGUNG t ụ g iữ a c á c ALDEHYD t h ơ m v ớ i
CÁC HỢP CHẤT CÓ NHÓM METHYLEN HOẠT ĐỘNG.
Để tổng hợp các ceton a,|3 - không no, trong phạm vi khoá luận này, chúng
tôi đi từ phản ứng ngưng tụ giữa các aldehyd thơm với các hợp chất có nhóm
methylen hoạt động (cụ thể là các ceton mạch hở: acetylaceton, 2 - butanon).
Phản ứng ngưng tụ aldehyd thơm vói các hợp chất có nhóm metylen hoạt
động thực chất là phản ứng ngưng tụ aldol ngoại phân tử [1]; [2]; [7]; [13]; [20];
[21]. Phương trình phản ứng chung như sau:
Ar—CH—
OH
1
Ar—CH =
8
Phản ứng ngưng tụ aldol có thể được thực hiện với xúc tác base hoặc xúc
tác acid.
1.1.3. Cơ chê xúc tác base.
+ Tạo enolat:
R - CH2COR' + B RCH = CHR' + BH

0'
+ Cộng hợp ái nhân:
r;_H 4- Rrw = TR' - Ar - CH — CH— C-
<8
A r - £ - H + r Ch CR’ - - A r-C H - <pH- C - R'
o R
+ Chuyển proton:
A r-C H - (p H -C - R' + BH = s= = ^ A r-C H - <pH-C- R' + B‘
o R Óh R
+ Dehydrat hoá:
ỉ
C H - <pH-
o
A r -C H - C H - C - R ' + B* Ar - CH = c - CR' + BH + OH
ÒH R R
1.2.2. Cơ chê xúc tác acỉd:
+ Enol hoá:
RCH2C -R ' + HA - - RCH2 - c - R' + A'
0 + 0H
RCH2C - R’ ■ „ R -C H = c - R' + H+
1 1
+OH ÒH
9
+ Cộng hợp ái nhân:
i
+0H
+ Chuyển proton:
ỌH
1
A r -C -H + R - CH = CR'

+OH
r
Ar- CH- CH-CR'
1 1
ÒH R
+OH
A r-C H -C H -C - R' , sa A r-CH-CH
ĩ ĩ
ÒH R
+ Dehydrat hoá:
_ _ J_
A r-C H -C H -C -R ' + H
1 1
ÓH R
I ỉ
ÒH R
o
-ị-K + H+
Ar-CH
l
R
Ọ
* , TT +
— CR' + H20 + H
Có nhiều ví dụ của cả hai phản ứng ngưng tụ với xúc tác là acid hoặc base
có aldehyd thơm tham gia. Phản ứng Claisen - Schmidt thuộc dạng này là phản
ứng aldol hỗn hợp. Sự tạo thành liên kết kép trans trong ngưng tụ Claisen -
Schmidt của methylceton có ưu thế rõ rệt, sự chọn lọc lập thể này xuất hiện ở
bước dehydrat hoá.
ở trạng thái chuyển tiếp tách loại tạo liên kết kép cis, thì xảy ra tương tác

không thuận lợi giữa nhóm R - c = o và gốc phenyl, trong khi ở trạng thái
chuyển tiếp để tách loại tạo liên kết đôi trans thì hai nhóm trên ở cách xa nhau
nnên không có tương tác không thuận lợi ở trường hợp cis:
r
:base
r
: base
H
, / \
Ph H
Cis
H
\
/
Ọ
11
c -R
( thuận lọi hơn )
Ph H
Trans
10
Sự hiểu biết sâu thêm về các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm đã
thu được bằng sự nghiên cứu phản ứng Claisen - Schmidt của 2 - butanon với
benzaldehyd.
o o
Ph-CH = C-C-CH3«*Ỉ^PheHO + CH3COCH2CH3í ^ S p h - CH = CHCCH2CH3
CH3
Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra tương quan của các tốc độ tương đối của các
bước phản ứng khác nhau xác định sự nhận dạng của sản phẩm phản ứng:
+ Khi được xúc tác bằng base, 2 - butanon phản ứng với benzandehyd ở

nhóm methyl, còn ở điều kiện xúc tác acid, chỗ phản ứng là nhóm methylen.
+ Nghiên cứu sự biến đổi của các cetol trung gian, ngưòi ta nhận thấy
dehydrat hoá xúc tác base của các cetol mạnh thẳng thì chậm so với sự nghịch
đảo của giai đoạn cộng của đổng phân mạch nhánh. Lý do đối với sự tạo thành
chọn lọc của sản phẩm mạnh thẳng ở điều kiện xúc tác base trở nên rõ ràng.
+ ở điều kiện xúc tác acid, giai đoạn cộng hợp, thì tốc độ và số lượng tương
đối của hai sản phẩm dehydrat hoá được xác định bằng lượng chất trung gian tạo
thành. Các enol thế nhiều thì thuận lợi và do đó đồng phân mạch nhánh là sản
phẩm chính trong phản ứng ngưng tụ aldol ngoại phân tử xúc tác acid.
ỊJ+
CH3 COCH2 CH3 - c h 3<p = CHCH3 + c h 2 = c - c h 2c h 3
OH Òh
( Chủ yếu ) ( Phụ )
ỌH ỌH 0
ĩ Châm ĩ II
CH3 - c = CHCH3 + PhCHO — *• PI1CHCHCCH3
CH3
11
OH o o
11 Nhanh _ „11
PhCHCHCCH3 » PhCH = CCCH3
CH3 c h 3
Sản phẩm chính
Nói chung ngưng tụ của methylceton với aldehyd thơm với xúc tác base thì
thuận lợi cho sản phẩm ngưng tụ thẳng, trong khi đó xúc tác acid thuận lợi cho
sản phẩm phân nhánh.
12
PHẦN 2
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QỦA
2.1. HOÁ CHẤT, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM.

2.1.1. Hoá chất.
Các hoá chất sử dụng là hoá chất thí nghiệm thông thường, bao gồm:
+ Acetylaceton
+ 2 - Butanon
+ Acid acetic băng (AcOH)
+ Acid sulíuric đặc
+ Cồn tuyện đối (EtOH)
+ Aceton
+ Methanol (MeOH)
+ Dimethyl íormamid (DMF)
+ n - Hexan
+ Cloroíorm (CHC13)
2.1.2. Phương tiện.
- Bình 3 cổ (V = 100 ml), sinh hàn hồi lưu, nhiệt kế, máy khuấy từ gia
nhiệt.
- Sắc ký lớp mỏng (SKLM) được tiến hành trên bản mỏng silicagel
Kieselgel 60 F254 (Merck).
- Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy Electrothermal Digital.
- Phổ tử ngoại (UV) ghi trên máy Carry 1E uv - Visible spectrometer
Varian tại phòng thí nghiệm trung tâm, trường đại học Dược Hà Nội.
- Phổ hồng ngoại (IR) ghi trên máy Perkin Elmer tại phòng thí nghiệm
+ m - Nitro benzaldehyd
+ p - Nitro benzaldehyd
+ p - Dimethylamino benzaldehyd
+ 5 - Nitrofurfural diacetat
13
trung tâm, trường đại học Dược Hà Nội.
- Phổ khối (MS) ghi trên máy HP 5989 B - MS tại phòng phân tích khối
phổ - Viện hoá học - Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia.
2.1.3. Phương pháp thực nghiệm.

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.
Kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng SKLM và đo nhiệt độ nóng
chảy.
Xác định cấu trúc hoá học của các chất tổng hợp được dựa trên kết quả
phân tích phổ tử ngoại, phổ hồng ngoại và phổ khối.
Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được dựa
trên phương pháp khuyếch tán trên thạch theo quy định của Dược điển Việt Nam.
Thử nghiệm hoạt tính kháng tế bào ung thư được tiến hành theo mô hình
thử nghiệm hoạt tính kháng tế bào ung thư hiện đang lưu hành và áp dụng tại
Viện nghiên cứu ung thư quốc gia Mỹ (NCI).
14
2.2. TỔNG HỢP HOÁ HỌC.
2.2.1. Sơ đồ tổng hợp hoá học.
Trong khoá luận này chúng tôi đã tiến hành các phản ứng tổng hợp theo sơ
đồ sau đây:
Ar— c
Ar— CH = c
\
c — CH3
0
Với:
Ar
o 2n n
Chất
(I)
Ar—CH = c
/
c h 3

Ar
CH3
Chất
0 2n -
h 3c .
h 3
x >
(D)
(ni)
(IV)
OtịN o
(V)
15
2.2.2. Tổng hợp 3 - (m - nitro benzyliden) - 2,4 - pentadion (chất I ).
* Sơ đồ phản ứng:
C>2N\ _ ° 2N \
V a tt tt / C° - CH3 -h 20
y=\
„ / C° - CH3
K 7— CHO + H2C — ■> ( \ /)— CH = C
\ = / ^ c o - c h 3 Ac0 H;H2S0 4đ \
__
/ / x:o-CH 3
(I)
C12Hn0 4N; M = 233
* Dụng cụ:
Bình cầu 3 cổ dung tích 100 ml, sinh hàn hồi lưu, nhiệt kế, máy khuấy từ
gia nhiệt.
* Tiến hành:
Cân 3,02g (0.02 mol) m - nitro benzaldehyd cho vào bình cầu, thêm 10 ml

acid acetic băng. Khuấy đều cho tan hết. Sau đó, thêm từ từ 2 ml (0,02 mol)
acetylaceton , rồi thêm từng giọt 0,6 ml acid sulíuric đặc. Đun cách thuỷ hỗn hợp
phản ứng ở 60 - 70°c. Theo dõi phản ứng bằng SKLM. Sau 1 giờ đổ hỗn hợp ra
cốc, để ở nhiệt độ phòng khoảng 3 giờ. Làm lạnh hỗn hợp và khuấy. Đến khi kết
tủa hoàn toàn thì lọc hút và rửa tủa bằng ethanol lạnh. Kết tinh lại trong ethanol.
Sấy khô. Thu được 2,6 g chất bột màu vàng nhạt.
* Hiệu suất: 55,8%
* Nhiệt độ nóng chảy: 91,5 - 93,5°c
* Kiểm tra độ tinh khiết bằng SKLM với hệ dung môi khai triển n -
hexan: aceton (2 : 1) cho vết rõ, gọn dưới ánh sáng đèn tử ngoại. Rf = 0,56.
* Độ tan: khó tan trong nước, ít tan trong ethanol ở nhiệt độ phòng. Tan
trong ethanol nóng. Dễ tan trong aceton, DMF.
2.2.3. Tổng hợp 3 - (p - nitro - benzyliden) - 2,4 - pentadion (chất II).
* Sơ đồ phản ứng:
16
/ỹ — \ / C 0 -C IỈ3 0 / = \ / C 0 -C H 3
OoN—V /— CHO + H?c 2 » 0 2N—(\ /)—CH = C
2 A = / V 0 -CH 3 Ac0H;H2S04đ -2 \C O -C H 3
(II)
Ci2H „0 4^ M = 233
* Dụng cụ: lắp bộ dụng cụ như 2.2.2
* Tiến hành:
Như đối với chất I, nhưng với các hóa chất là 3,02g (0,02 mol) p - nitro
benzaldehyd, 2 ml (0,02 mol) acetylaceton, 14 ml acid acetic và 0,6 ml acid
sulíuric đặc. Thòi gian phản ứng là 2 giờ. Thu được 2,25g chất bột màu vàng
chanh.
* Hiệu suất: 48,3%
* Nhiệt độ nóng chảy: 68 - 70°c
* SKLM hệ dung môi n - hexan : aceton (2:1), Rf = 0,59.
* Độ tan: khó tan trong nước, ethanol ở nhiệt độ phòng. Tan trong ethanol

nóng. Dễ tan trong aceton, DMF.
2.2.4. Tổng hợp 3 - (p - dimethylamino benzyliden) - 2,4 - pentandỉon (chất
III).
* Sơ đồ phản ứng:
/C O -C H s ỵ = \ /C O -C H 3
(CH3 )2 N—<: / — CHO + H2 c ( 7* 1 -*► (CH3 )2 ^ Y v CH = C
\ — / \x )-C H 3 Ac0H;H2S04a \ — / / X:0-CH3
(m)
C14H17O2N ; M = 231
* Tiến hành:
Như đối với chất I, nhưng với các hóa chất là 2,98g (0,02 mol)
p - dimethylamino bezaldehyd, 2 ml (0,02 mol) acetylaceton, 10 ml acid acetic,
0,6 ml acid sulfuric đặc. Thời gian phản ứng là 3 giờ. Sau đó đổ hỗn hợp phản
ứng ra cốc. Trung hoà bằng dung dịch natri hydroxyd 20% đến pH 5 -
6 . Khi đó
xuất hiện kết tủa màu vàng. Để lắng. Lọc hút và rửa tủa bằng nước cất. Kết tinh
lại 2 lần trong dung môi ethanol: nước ( 1 : 3 ) ở 50 - 60°c. Sấy khô. Thu được
3,35g chất kết tinh màu vàng nghệ, óng ánh.
* Hiệu suất: 72,5%
* Nhiệt độ nóng chảy: 100,5 - 102,5°c
* SKLM với hệ dung môi khai triển n - hexan : aceton ( 2 : 1), Rf = 0,61
* Độ tan: tan ít trong nước, tan trong ethanol, dễ tan trong aceton, DMF.
2.2.5. Tổng hợp 3 - (5’ - nitro - 2’ - furfuryliden) - 2,4 - pentadion (chất IV).
* Sơ đồ phản ứng:
+CH3COCH2COCH3
/C O -C H3
OCOCH3 AcOH M M

-

-

L 11 / -
>2N/ V 0 '' 'N ’H H2SO„đ 0 2N O'CHO A c0H ;H 2S04đ 0 2N o CH_C\ C 0 _ CH
OCOCH3
(IV)
CI0H9O5N ; M = 223
* Tiến hành:
Đong 12,5 ml acid acetic băng, cho vào bình cầu dung tích 100 ml; thêm
3,3g 5 - nitro furfural diacetat (0,013 mol). Khuấy cho tan hết. Thêm từ từ vào
hỗn hợp trên 0,27 ml acid sulíuric đặc. Nâng nhiệt độ hỗn hợp phản ứng lên
85°c. Duy trì ở nhiệt độ này trong 1 giờ. Sau đó để nguội tự nhiên đến nhiệt độ
phòng thì thêm từ từ 1,3 ml acetylaceton (0,013 mol), thêm từng giọt 0,35 ml
acid sulíuric đặc. Tiếp tục khuấy 60 phút ở nhiệt độ phòng. Tủa xuất hiện ngay
trong bình phản ứng. Đổ hỗn hợp phản ứng ra cốc, để yên ở nhiệt độ phòng trong
5 giờ. Sau đó ngâm lạnh cho kết tủa hoàn toàn. Lọc và rửa tủa bằng ethanol lạnh
18
tới khi sạch vết acid. Kết tinh lại trong dung môi DMF : EtOH (1 : 5 ). Sấy khô.
Thu được 2,42g chất kết tinh óng ánh, màu vàng chanh.
* Hiệu suất: 83,5%
* Nhiệt độ nóng chảy: 112 -114°c
* SKLM hệ dung môi n - hexan : aceton (2:1), Rf = 0,51
* Độ tan: khó tan trong nước, ethanol. Dễ tan trong aceton, DMF.
2.2.6. Tổng hợp 3 - methyl -4-(5’- nitro - 2’- furyl)- 3 - buten - 2- on (chất V).
* Sơ đồ phản ứng:
/ OCOCH3 A cOjị
( Ị n ^ O ^ C H H2S 04đ 0 '
OCOCH3
o CHO
CH3CH2COCH3 1 1 / (

AcốH ; H2S04đ * 02í / S ) CH = C\
,CO—CH3
c h 3
( V )
C9H9O4N ; M = 195
* Tiến hành: tương tự như chất IV.
Thay 1,3 ml acetylaceton bằng 1,25 ml 2 - butanon (0,013 mol).
Kết tinh lại trong hỗn hợp dung môi DMF : EtOH (1:5). Sấy khô. Thu
được l,98g chất rắn màu đỏ gạch.
* Hiệu suất: 78,1%
* Nhiệt độ nóng chảy: 125 - 127°c
* SKLM hệ dung môi khai triển n - hexan : aceton (2 : 1 ), Rf = 0,68
* Độ tan: khó tan trong nước, ethanol. Tan được trong ethanol nóng. Dễ
tan trong aceton. DMF.
19
Bảng 1 : Hiệu suất và hằng số vật lý của các chất tổng hợp
Chất
: : Cồfíg tỊịỊứccâ%tấo
Thời gian
phận úấxgí Ị
(íiiiỊđlllii
ll Màu ÌIỊn
:: ©ímg mỄ>i
ip ; tmb l|i
I*
0 2N\
y=\
ỵ CO—c h 3
/ \ CH = C^
V

'/
Nco — c h 3
1 giờ
(60 - 70°C)
Vàng nhạt EtOH
n*
/ = \ /C O —c h 3
0 2n - \
y~
CH=Ố
V
'/
xCO— CH3
2 giờ
(60 - 70°C)
Vàng
chanh
EtOH
m*
ỵ = \ /CO —c h 3
(CH3)2^ \ ị) CH = cf
V '/ xc o — ch3
3 giờ
(60 - 70°C)
Vàng nghệ
EtOH: H2C
(1:3)
IV
0 2n^
ụ

/CO—ch 3
CH = Ố
c o — c h 3
1 giờ
(20 - 25°C)
Vàng
chanh
DM F: EtOI
(1:5)
V
0 2n^
^ 0
ro—ch3
CH =
ch3
1 giờ
(20 - 25°C)
Đỏ gạch
DM F: EtOI
(1:5)
* : Chất mới chưa thấy công bô trong các tài liệu tham khảo được.
20
® Kết quả và nhân xét:
- Chúng tôi đã tổng hợp được 5 chất ceton a,p - không no (I - V) bằng
phản ứng ngưng tụ các benzaldehyd thế và 5 - nitrofurfural với acetylaceton và 2
- butanon; Trong số đó 3 chất (I - III) chưa thấy công bố trong các tài liệu tham
khảo được. Kết quả được trình bày ở bảng 1.
- Các phản ứng ngưng tụ đều được thực hiện trong dung môi acid acetic và
xúc tác acid sulíuric đặc. Chúng tôi lựa chọn xúc tác acid vì acetylaceton có
nhóm methylen rất hoạt động, xúc tác acid vừa có tác dụng enol hóa hợp phần

ceton vừa có tác dụng hoạt hóa nhóm chức aldehyd, tạo thuận lợi cho phản ứng
ngưng tụ, như cơ chế phản ứng đã trình bày. Còn đối với 2 - butanon, xúc tác acid
thuận lọi cho sản phẩm phân nhánh mà chúng tôi mong muốn, như đã trình bày ở
phần tổng quan.
- Phản ứng ngưng tụ của các benzaldehyd thế với hợp phần ceton (các chất
I, II, ni) được thực hiện ở nhiệt độ thích hợp là 60 - 70°c vì nếu tăng nhiệt độ thì
phản ứng tạo sản phẩm hóa nhựa, còn ở nhiệt độ phòng thì phản ứng xảy ra rất
chậm. Trong khi đó, phản ứng ngưng tụ 5 - nitrofurfural với các hợp phần ceton
được thực hiện ở nhiệt độ phòng (20 - 25°C) vì 5 - nitrofurfural dễ bị hóa nhựa
khi đun nóng hỗn hợp phản ứng.
- So sánh khả năng phản ứng, có thể nhận thấy 5 - nitrofurfural có khả
năng phản ứng ngưng tụ cao hơn các benzaldehyd thế, vì phản ứng xảy ra dễ
dàng ở nhiệt độ phòng và hiệu suất cao hơn rõ rệt. Còn đối với 3 chất
benzaldehyd thế thì khả năng phản ứng theo thứ tự: m - nitro benzaldehyd > p -
nitro bnezaldehyd > p - dimethylamino benzaldehyd, thể hiện ở thòi gian phản
ứng (lh, 2h, 3h). Có thể giải thích do nhóm nitro có hiệu ứng hút điện tử (- M,
- I) làm tăng khả năng phản ứng của nhóm aldehyd, còn nhóm dimethylamino
đẩy điện tử (+M) làm giảm khả năng phản ứng của nhóm aldehyd.
21