Tổng hợp dẫn chất acid pinonic dự đoán có tác dụng sinh học

B ộ YTÊ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC

Dược HÀ NỘI

ĐÀO THỊ HẰNG

TỒNG HỢP DẪN CHẤT ACID PINONIC
Dự• ĐOÁN CÓ TÁC DỤNG
SINH HỌC
•
•
(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ KHÓA 1997-2002)

Gv hướng dẫn
Nơi thực hiện

: Ts. Phạm Thị Minh Thuỷ
: Bộ môn Hóa hữu cơ
Trường Đại học Dược Hà Nội

Thời gian thực hiện: Tháng 01/2002 -05/2002


Ẩ L èi e ả m

tfti

Qua 5 năm học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Dược Hà Nội,
em đã được trang bị những kiến thức cơ bản chuyên ngành và đã hoàn
thành khoá luận này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã giúp

đỡ em trong thời gian qua.
Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của cô giáo:
Ts. Phạm Thị Minh Thuỷ.
Em xin gửi lời cảm ơn tới:
Ts. Đỗ Ngọc Thanh - Phòng thí nghiệm trung tâm
Ts. Cao Văn Thu - Bộ môn Công nghiệp Dược
đă tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khoá luận này.
Bước đầu, em làm quen với công việc nghiên cứu khoa học. Trong khóa
luận này, chắc chắn còn có nhiều thiếu sót, em rất mong được sự giúp đỡ,
và góp ý của thầy cô và các bạn.

Hà nội ngày 26/05/2002
Sinh viên
Đào Thị Hằng


MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỂ

1

PHẦN 1: TỔNG QUAN

2

1.1. Tinh dầu thông và tác dụng dược lý

2

1.1.1. Nguồn gốc

2

1.1.2. Thành phần hóa học và tính chất

2

1.1.3. Tác dụng dược lý của tinh dầu thông

3

1.2. Tổng quan về este và tác dụng dược lý

4

1.2.1. Các phương pháp điều chếeste

4

1.2.2. Cơ chế phản ứng este

4

1.2.3. Tác dụng dược lý este

6

1.3. Tổng quan về dẫn chất hydrazon, semicarbazon,

7

thiosemicarbazon
1.3.1. Phương pháp tổng hợp
1.3.2. Tác dụng dược lý của hydrazon, semicarbazon,

1
11

thiosemicarbazon
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

16

2.1. Dụng cụ, hóa chất, phương pháp và nội dung nghiên cứu

16

2.2. Bán tổng hợp acid pinonic

18

2.2.1. Tách a - pinen từ tinh dầu thông

19

2.2.2. Oxy hóa a - pinen

19

2.2.3. Phân riêng acidpinonỉc

20

2.2.4. Tinh chếacỉdpinonic

20

2.3. Tổng hợp este isobutyl pinonat

21

2.4. Tổng hợp dẫn chất của este isobutyl pinonat

22

2.4.1. Tổng hợp hydraion của isobutylpinonat

22

2.4.2. Tổng hợp semicarbazon của isobutylpinonat

23


2.4.3. Tổng hợp thiosemỉcarbazon của isobutylpinonat

24

2.4.4. Tổng hợp isonicotinoyl hydrazon của isobutyl pinonat

25

2.4.5. Tổng hợp 2,4 - dinitrophenyỉ hydrazon của isobutyìpinonat

26

2.5. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc

27

2.5.1.Tính chất vật lý

27

2.5.2.

Sắc ký lớp mỏng

27

2.5.3. Xác định cấu trúc

29

2.6. Thử tác dụng sinh học

32

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤT

38

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


ĐẶT VẤN ĐỂ
Trong những năm của thế kỷ XX, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của
khoa học công nghệ. Ngành công nghiệp dược đã nghiên cứu ra nhiều loại
thuốc có tác dụng mạnh và có hiệu quả cao. Nguyên liệu hoá dược tổng hợp
và bán tổng hợp vô cùng đa dạng và phong phú. Trong đó, các sản phẩm được
điểu chế từ hợp chất thiên nhiên đóng một vai trò quan trọng, chúng ra đời đã
mang lại cho con người phương tiện để phòng ngừa và chiến thắng bệnh tật.
Tinh dầu thông là nguồn nguyên liệu dễ kiếm ở nước ta và nhiều nước trên
thế giới. Nó đã được sự quan tâm của các nhà khoa học vì công dụng khá đa
dạng, song khi sử dụng còn có nhiều hạn chế. Các công trình nghiên cứu về tinh
dầu thông lần lượt ra đòi nhằm tạo ra những chất mới vẫn giữ được tác dụng của
nó hoặc có tác dụng mạnh hơn hoặc có thêm các tác dụng khác và hạn chế tối đa
những tác dụng không mong muốn khi sử dụng tinh dầu thông.
Để góp phần nghiên cứu, tìm kiếm các thuốc mới từ tinh dầu thông,
chúng tôi tiến hành cất phân đoạn thu được a - pinen. Sau đó oxy hoá a - pinen
bằng kalipermanganat tạo thành acid pinonic. Dựa vào tác dụng sinh học khá
đa dạng của các dẫn chất este, hydrazon, semicarbazon, thiosemicarbazon. Từ
acid pinonic, chúng tôi tổng hợp este iso butylpinonat và các dẫn chất của este
này

bằng

các

phản

ứng

ngưng

tụ

với

hydrazin,

semicarbazid,

thiosemicarbazid, iso nicotinoyl hydrazin và 2,4-dinitrophenyl hydrazin. Đồng
thời chúng tôi sơ bộ thăm dò tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được với
hy vọng rằng những nghiên cứu về tinh dầu thông sẽ tìm ra các chất mới có
tác dụng dược lý, được ứng dụng trong lâm sàng, góp phần vào sự nghiệp phát
triển của nghành công nghiệp dược Việt Nam.
Do đó, trong khóa luận này mục tiêu của chúng tôi là:
1. Bán tổng hợp acid pinonic và tổng hợp một số dẫn chất hydrazon,
semicarbazon,

thiosemicarbazon,

iso

nicotinoylhydrazon

và

dinitrophenylhydrazon.
2. Thăm dò tác dụng sinh học của các dẫn chất đã tổng hợp được.

1

2,4

-


PHẦN 1

TỔNG QUAN
1.1.

TINH DẦU THÔNG VÀ TÁC DỤNG D ư ợ c LÝ

1.1.1. Nguồn gốc:
Tinh dầu thông thu được bằng cách cất kéo hơi nước từ nhựa của cây
thông. Ở Việt Nam có nhiều loại cây thông để lấy nhựa là [1]:
■ Thông nhựa hay thông hai lá (Pinus merkusiana), mọc thành rừng tự nhiên
và rừng trồng ở cả hai miền bắc và nam: Thái Nguyên, Quảng Ninh, Nghệ
An, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên, Gia Lai, Kon Tum, Lâm Đồng.
■ Thông đuôi ngựa (Pinus masaniana Lamk): được trồng nhiều ở các tỉnh
phía bắc: Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Thanh Hoá,
Quảng Ninh, Nghệ An.
■ Thông 3 lá: (Pinus khasaya Royle): Tập trung nhiều ở Lâm Đồng và một
số tỉnh miền núi phía bắc.

Trên thế giới, thông được trồng ở các nước có khí hậu ôn đới. Các nước sản
xuất tinh dầu thông nhiều: Bắc Mỹ 67%, Pháp 22%, Tây Ban Nha 5%.

1.1.2. Thành phần hoá học và tính chất [6]:
Thành phần của tinh dầu thông trên thế giới thay đổi trong phạm vi rất
rộng. Tuỳ theo từng loại, đất đai, khí hậu, phương pháp khai thác và chế biến.
Trong đó a - pinen thường xuất hiện phổ biến và có nhiều ứng dụng.
Tinh dầu thông là chất lỏng không màu, đôi khi xanh lá cây hoặc vàng
nhạt, mùi đặc biệt, vị nóng và khé. Tinh dầu thông không tan trong nước, tan
trong khoảng 7 phần alcol ethylic 90°, tan trong mọi thể tích của alcol ethylic
tuyệt đối và ether. Tinh dầu thông hoà tan chất béo và cao su, sáp, và nhiều
chất hữu cơ khác.
Tỷ trọng ở 15°c là 0,860 - 0,871, nhiệt độ sôi cao hơn 152°C/760
mmHg và nếu cất tới 170°c thì ít nhất cũng phải bay hơi được 90%.

2


Năm 1967, Nguyễn Mai Liên nghiên cứu thành phần hoá học của tinh
dầu thông qua cất phân đoạn, xác định tinh dầu thông Việt nam chứa:
■

a - pinen : 6 0 -6 5 %

■

p - pinen : 6 - 8 %

■

Caren

■

Các terpen: 20 - 30%.

:

2 - 3%

1.1.3. Tác dụng dược lý của tình dầu thông [7]:
Không phải đến ngày nay loài người mới biết được lợi ích của tinh dầu
thông. Đã từ lâu, con người đã biết sử dụng tinh dầu thông để chữa bệnh như:
thông mật, sát trùng, chống ngộ độc phospho, chữa ho, lao, ...
Công dụng của tinh dầu thông khá đa dạng, sở dĩ không được dùng
nhiều vì còn có nhiều hạn chế như: kích thích màng trong của cơ thể, không
tan trong nước.
Ngành Dược dùng tinh dầu thông là thuốc bôi có tác dụng kích thích
tại chỗ và chuyển hoá trong bệnh thấp khớp và cảm lạnh. Có thể dùng tinh dầu
thông làm thuốc xông sát trùng đường hô hấp để chữa ho. Trong công nghiệp
Dược phẩm, tinh dầu thông được dùng làm nguyên liệu để chế tạo nhiều vị
thuốc thông dụng như terpin hydrat để chữa bệnh đường hô hấp, camphor để
chữa bệnh suy tim cho người mệt mỏi và hàng chục hợp chất khác làm nguyên
liệu hoặc làm thuốc khác.
Năm 1782 Dudrande đã trình bày trong tập ‘Lục cá nguyệt’ của viện
hàn lâm Dijon về tác dụng chữa sỏi mật của tinh dầu thông.
Năm 1891 tại hội nghị y học Lyon, Fochier đã thông báo các kết quả
chữa bệnh nhiễm trùng huyết sản khoa nhờ tiêm tinh dầu thông vào dưới da.
Nếu dùng liều thấp tinh dầu thông kích thích các trung tâm thần kinh và
làm tăng huyết áp. Nếu liều cao làm suy giảm hệ thần kinh và những kích

thích ban đầu, có thể làm giảm hoặc mất hẳn rồi dẫn tới hôn mê nhưng không
đi đến tử vong. Trong điều trị lao, tinh dầu thông làm giảm ho, long đờm,
giảm vi trùng Koch trong đờm và kích thích ăn ngon.

3


1.2. TỔNG QUAN VỂ ESTE VÀ TÁC DỤNG D ư ợ c LÝ CỦA CHÚNG.

1.2.1. Các phương pháp điều chê este [2,3].
•

Từ acid carboxylic và alcol
___

R- C-OH + HO-R' ^
11
0

u"*"

^ R- C-OR' + H20
11
z
0

Đây là phận ứng quan trọng nhất để điều chế este, phản ứng này được
xúc tác bởi proton H+.
•

Từ clorid acid và alcol:
R-C-Cl
u
o

•

+ HOR'-------- ► R-C-OR’ + HC1
L!
0

Từ anhydrid acid và alcol:

H+

p

+

HOR'

/

_

*• R~ c x

R- c'

+

OR'

R “ C\
OH

o

•

Từ muối của acid carboxylic và alkyl halogen:
R-C-ONa + XR' ------ ► R-C-OR'
II
II

+ NaX

1.2.2. Cơ chê của phản ứng este hoá [8,9].
Cơ chế của phản ứng este hoá được Ingol - Day (1994) chứng minh
bằng cách dùng đồng vị phóng xạ và phản ứng thuỷ phân ngược lại được
Polani (1993) xác nhận như sau:
o
R -cf

H

/0

+
* HOR' ^

R -<

. ♦

OR'

HOH

Phản ứng este hoá cũng có thể xảy ra khi không có chất xúc tác:
I ©

R -O H

0

^

+

R -C

'/
X0H

o
^

*

OH

I

r-c -o h

R --Ồ -H

4

----- -

I

R - C - O H ----- ► R - C

R—ố

7/0
V

+ HOH

X° R'


Este hoá bởi alcol là phản ứng thuận nghịch, phản ứng thường không
đi đến cùng. Phản ứng ngược lại với phản ứng este hoá là phản ứng thuỷ phân.
Phản ứng este hoá thường tiến hành chậm chạp. Tốc độ của phản ứng
(trong những điều kiện nhất định) là lượng alcol bị este hoá hoặc lượng este
được tạo thành trong một đơn vị thời gian. Tốc độ phản ứng tăng nhanh với

nhiệt độ. Phản ứng tới giới hạn (tức là tới trạng thái cân bằng) khi tốc độ của
phản ứng este hoá bằng tốc độ của phản ứng thuỷ phân. Như vậy ở trạng thái
giới hạn

thì nồng độcác chất trong phản ứng không thay đổi có thể chuyển

dịch cânbằng của phản ứng này về phía tạo thành este bằng phương pháp:
■ Dùng xúc tác acid (ion H+).
o
ỌH
ỌH
II
I
R -C -O H - — *- R -C -O H
©
©
ỌH
ỌH
ỌH
ĩ
li-HtO
11
,
R -C -O H «---- >- R C-OH> ^ = ^ R -C -O R :
Ọ
I „
H+
R -C -O H .
-

R—ỌH
+

-

RlOH
-

_H t

Ọ
11 ^
R -C -O R

Á

■ Dùng alcol hay acid với lượng gấp 5 - 10 lần có thể chuyển dịch cân
bằng về phía tạo thành este.
■ Nếu este tạo thành là chất dễ bay hơi có thể tách nó ra khỏi môi
trường phản ứng bằng cách cất liên tục ở phản ứng gọi là ‘este hoá
chiết’ thì este hình thành được hoà tan một cách chọn lọc ra khỏi hỗn
hợp phản ứng và đi vào dung môi dễ hoà tan nó.
■ Cấu tạo của alcol có ảnh hưởng tới tốc độ và giới hạn của phản ứng
este hoá. Tốc độ và giới hạn của phản ứng este hoá giảm từ alcol bậc
nhất đến alcol bậc 3.

5


1.2.3. Tác dụng dược lý của este.

Tác dụng dược lý của este khá đa dạng. Hiện nay, nhiều hợp chất có
nhóm chức este đang được sử dụng làm thuốc. Trong khoá luận này,
chúng tôi chỉ đưa ra một số chất điển hình (Bảng 1)

Bảng 1: Một sô hợp chất có nhóm chức este được dùng làm thuốc:
TT Công thức
C0(3H
1

ì
0
[—C - 0 -CH 9—
11
2
0

2

coc )H

\

11
0

^ 1

0 -C 4H9

4

H2N ^ ^ J 0

I < ^ v c - 0 - cHr- CHo
lí
0

Ị

5

Tên thuốc

Công dụng

Acid acetyl
salicylat

Aspirin

Hạ nhiệt,
giảm đau,
chống viêm

Benzyl Benzoat

Benzyl
benzoat

Chữa ghẻ

2-hydroxy,2carboxyphenyl este

Salsalat

Giảm đau,
chống viêm

n-butyl p-aminobenzoat

Butamben

Gây tê

Ethyl-p- amino
benzoat

Benzocain

Gây tê

Methyl salicylat

Methyl
salicylat

Giảm đau,
chữa xương
khớp

Atropin

Chống co
thắt cơ
trơn, giảm
tiết dịch

OH

ị- 0 - C - ị^

3

Tên khoa hoc

23

C0()CH3
—OH

6

7

)

n -CH3^

V

o- Ì 1-

^

)

(±)Hyosxyamin

I-bC-OH

8

/C H 3 Ethamin 1,2ch 3 - c - o - c h 2- c h 2- n - CH3 (acetyloxy)N,N,N0
x C H 3 trimethyl

6

Acetylcholin Hạ nhãn áp


1.3. TỔNG QUAN VỂ DAN

OXIM, HYDRAZON, SEMICARBAZON

xuất

và

TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CHÚNG.

1.3.1. Phương pháp tổng hợp [3,8,9,14].

Phương pháp ngưng tụ là phương pháp cơ bản để tổng hợp các
hydrazon. Thường ngưng tụ hợp chất có nhóm carbonyl với hợp chất có công
thức [H2N-G] tạo thành sản phẩm kết tinh có điểm nóng chảy xác định:
^ c= 0

+ H2N—G

H+ > ^C=N—G + h20

V í dụ: G = -O H , ~N H 2, w ...

Cơ chế phản ứng: Thực chất đây là phản ứng cộng ái nhân
(Nucleophyl) của tác nhân ái nhân H 2N-G vào nhóm carbonyl, tiếp theo là
phản ứng loại nước để tạo thành sản phẩm ngưng tụ.
Có thể biểu diễn phản ứng theo 2 bước:
Bước 1: Proton hoá nhóm ceton.
/C — 0 + H+

„

^C ^ồH +

^

X
Bước 2: Ngưng tụ và loại nước:

f-n „

+

-C -O H

—

r

H2i^ - G
-H ọO

I

-H +

—c —
+ H2°

11
© N H -G

- } - 0%
đ ^ N H -G

I
^ -c

+H

íi—r

N _G

Các yếu tô ảnh hưởng tới phản ứng ngưng tụ:
A. Yếu tô điên tử.
Trong phần này chỉ xét phản ứng cộng hợp ái nhân giữa nhóm carbonyl với
tác nhân ái nhân [H2N-G].

7


Có 2 yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng:

Điện tích dương riêng phần ổ (+) của carbon trên nhóm carbonyỉ
càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn và ngược lại.
Mật độ điện tử trên phần tử base càng lớn thì tốc độ phản ứng càng
lớn và ngược lại.

• Yếu tố ảnh hưởng tới điện tích dương riêng phần ô (+) của carbon:
:c = 0
R'
Trong nhóm ceton [C=OJ, do độ âm điện của oxy lớn hơn carbon khiến
liên kết này bị phân cực một phần và làm cho carbon trở thành trung tâm tích
điện dương nên là trung tâm của phản ứng cộng ái nhân (AN).
*

Ảnh hưởng của gốc R, R ’: Nếu gốc R, R ’ gây ra các hiệu ứng hút

điện tử (hiệu ứng cảm ứng -I, hiệu ứng liên hợp -M ) sẽ làm cho ô (+) trên
carbon của nhóm carbonyl tăng lên, làm tăng khả năng phản ứng cộng ái nhân

của hợp chất. Ngược lại nếu gốc R, R ’ gây ra hiệu ứng đẩy điện tử (+1, +M) sẽ
làm giảm ô (+) của carbon nhóm carbonyl, khả năng phản ứng cộng ái nhân
khó khăn hơn. Cụ thể là:
- Khi gốc R, R ’ có yếu tố hút điện tử càng mạnh (-H< -I < -Br < -C1 <
- N 0 2) thì 5 (+) trên carbon của nhóm carbonyl càng tăng lên sẽ thuận lợi cho
phản ứng cộng ái nhân.
Ví dụ: Nếu R, R ’ là nhân thơm có gắn nhóm thế (-N 0 2, -COOH,) thì phản
ứng càng dễ xảy ra. Còn nếu gốc R, R ’ là dị vòng hoặc vòng 5 cạnh chứa yếu
tố hút điện tử (-H< -I < -Br < -C1 < - N 0 2) thì tốc độ phản ứng cũng xảy ra
thuận lợi hơn.
-

Khi gốc R, R ’ có yếu tố đẩy điện tử (-NH2, -OH, -alkyl, -OCH3) gây

hiệu ứng đẩy điện tử (+1, +M) thì ô (+) carbon của nhóm carbonyl giảm dẫn
tới khả năng phản ứng cộng ái nhân giảm.

8


•

Yếu tố ảnh hưởng tới mật độ điện tử trên phân tử [NH2 - G].
Phân tử NH 2 - G, nitơ có đôi điện tử tự do nên nitơ là tác nhân ái nhân.

Mật độ điện tử trên nitơ càng lớn phản ứng cộng ái nhân càng dễ xảy ra và
ngược lại, ảnh hưởng này gây ra bởi gốc [-G] làm cho mật độ điện tử trên nitơ
tăng (hoặc giảm) sẽ thuận lợi (hoặc khó khăn) cho khả năng tham gia phản
ứng của [H2N - G].
Nếu gốc -G gây hiệu ứng đẩy điện tử (+1, +M) sẽ làm tăng khả năng

tham gia phản ứng. Ví dụ: Gốc -G là - Alkyl, - OH, - OCH3,...
Nếu gốc -G chứa yếu tố gây hiệu ứng hút điện tử (-1, -M) sẽ làm giảm khả
năng phản ứng của nitơ. Ví dụ: -G có -Br, -Cl, -N 0 2, -COOH,...

B. Yếu tố xúc tác.
Phản ứng cộng hợp ái nhân giữa nhóm ceton và [H2N - G], có thể dùng
xúc tác acid hoặc xúc tác base hoặc không cần xúc tác nào cả, điều này một
phần phụ thuộc vào tính ái nhân của tác nhân ái nhân. Nếu tính ái nhân của
tác nhân ái nhân yếu (tính base yếu) thì thường cần xúc tác acid. Ngược lại với
tác nhân base tương đối thì phản ứng cộng hợp có thể xảy ra trong môi trường
trung tính hoặc thậm chí base yếu.
-

Nếu xúc tác là base, cơ chế sẽ là:
©
0
H2N-G +OH ------- ► H N — G +H20
I 0

©

c=0 + HN—G ------► —C -0 -

I
ỡ
2 — —C-OH + OH

4.11 / \

NH-G

-C-OH

- h .CL \ ^

_

NH-G

g

NH-G
- Nếu

XÚC

tác là acid, (trình bày phần cơ chế trên)

Tốc độ phản ứng có thể do bước proton hoá hoặc do bước ngưng tụ và
loại nước quyết định. Trong môi trường trung tính hoặc base thì bước proton
hoá và cộng hợp xảy ra nhanh, có nghĩa là tốc độ toàn bộ quá trình phản ứng

9


chủ yếu phụ thuộc vào giai đoạn loại nước. Mà giai đoạn này nếu xúc tác bằng
acid sẽ tăng tốc độ tách loại. Như vậy nếu chỉ xét đến nhóm carbonyl thì xúc
tác acid sẽ làm thuận lợi cho quá trình phản ứng. Tuy nhiên

acid làm xúc

tác cũng tác động lên tác nhân ái nhân tham gia phản ứng gây hiện tượng hoá
muối, điều này ít nhiều cũng gây phong toả điện tử tự do của nitơ.
Vì thế giai đoạn cộng hợp bị chậm lại làm ảnh hưởng tới bước ngưng
tụ và có thể trở thành yếu tố quyết định tốc độ phản ứng của toàn bộ quá trình,
nên phản ứng sẽ thuận lợi nhất tại một pH nhất định chứ không phụ thuộc vào
môi trường acid hay base mạnh, pH này thường gần với trị số pKa của mỗi cặp
carbonyl- tác nhân ái nhân, ở đó tốc độ phản ứng lớn nhất.
Có thể biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào pH như sau:
Cạ

(a)

(I)

(b)

Va

(a): Nồng độ carbonyl được proton hoá.

(II)

Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào pH

(b): Nồng độ amin dạng tự do.

c. Yếu tô dung môi.
Dung môi không chỉ để hoà tan các chất tham gia phản ứng mà còn
làm tăng (giảm) mật độ điện tử trên nitơ của phân tử [NH 2 - G] làm ảnh
hưởng tới tốc độ phản ứng.

Có thể dùng dung môi làm tăng độ phân cực của chất tham gia phản
ứng như: ethanol, methanol,...

10


D. Các yếu tố khác.
- Gốc R, R ’ của carbonyl có cấu trúc cồng kềnh sẽ ngăn cản tác nhân phản
ứng lại gần nhóm carbonyl làm cho phản ứng khó xảy ra (yếu tố chắn không
gian), đồng thời nếu xét đến tác nhân ái nhân có cấu trúc cồng kềnh càng
cộng hợp khó.
- Tỷ lệ chất tham gia phản ứng: Đây là phản ứng đồng mol giữa hợp chất chứa
nhóm carbonyl và [NH2- G], do đó khi dư một chất nào đó với số lượng quá
mức cho phép sẽ gây ra sản phẩm phụ khác làm cho qúa trình tinh chế khó
khăn, thậm chí giảm hiệu suất.
- Nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng: phải thích hợp để không dẫn đến
tình trạng phân huỷ sản phẩm hoặc trong quá trình kết tinh không lẫn sản
phẩm khác kể cả chất ban đầu.

1.3.2. Tác dụng dược lý của hydrazon, semicarbazon, thỉosemicarbazon
Trong các tài liệu chúng tôi tham khảo được, cũng như các công trình nghiên
cứu đã nêu, tác dụng dược lý của các chất này rất đa dạng và thật đáng quan tâm.

• Tác dụng chống lao:
Lao là một bệnh dễ lây nhiễm và đang có xu hướng phát triển trở lại cùng
với sự kháng thuốc của vi khuẩn lao tăng lên. Do vậy, việc tìm ra các thuốc
mới điều trị lao cần được các nhà nghiên cứu quan tâm, đặc biệt tìm ra các
thuốc mới có khả năng chống lại vi khuẩn lao đã kháng thuốc đem lại hiệu lực
điều trị cao hơn, ít độc tính hơn.
Năm 1948, G.Drmayk đã tổng hợp được Tibion [Thiosemicarbazon của

aldehyd para - acetyl aminobenzoic] và đã áp dụng trên lâm sàng có kết quả
khá tốt, với các biệt dược như: TB|, Conteben, Livason.
o
II

H3C - C - N H

s

II

c h = n -n h -c -n h 2

11


Cùng thời gian đó, M.N.Soulina và E.Michina đã tổng hợp được dẫn
chất khác của thiosemica^Gn có tác dụng kháng lao là Cutizon:

H3C —CH—

'VCH=N-NH-C-NH2

Năm 2000, các tác giả Trần Viết Hùng, Nguyễn Quang Đạt, Lê Ngọc
Vân, Lê Thị Tập đã tổng hợp và thử tác dụng chống lao của một số dẫn chất
thiosemicarbazon và isonicotinoyl hydrazon của isatin và 5- halogen isatin.
Kết quả cho thấy tất cả các chất tổng hợp được đều có tác dụng mạnh trên
chủng Mycobacterium tuberculosis H37RV. Ngoài ra có 6 dẫn chất 3 isonicotinoyl hydrazon của isatin và 5- halogen isatin có tác dụng cả trên
chủng vi khuẩn lao đã kháng rimiíon.
R : Halogen

[^\\

P R3

Rí : = N—NH—c - /

R2 :- H

^N

0

—Morpholino methyl

= N—N H—c —N H7

sII

—Piperidino methyl
—Hydroxy methyl

• Tác dụng kháng khuẩn:
Đây là tác dụng quan trọng nhất của hợp chất hydrazon. Tác dụng này
gặp ở nhiều dãy chất khác nhau nhưng đáng chú ý là tác dụng của dẫn chất
nitroíuríưrdí.

Ịu r

Các dẫn chất nitroíuM có phổ kháng khuẩn rộng, tác dụng với cả vi

khuẩn Gram (+) và Gram (-), một số nguyên sinh động vật như Amip,
Trichomonas, Giardia.
Bằng thực nghiệm, người ta đã chứng minh được rằng tác dụng kháng

Ktr'

’

'

khuẩn của nitroíutól là do nhóm - N 0 2 ở vị trí 5 và liên kết đôi - c = N- ờ
mạch nhánh quyết định.
Chất điển hình được sử dụng trên lâm sàng là nitrofurazon với các biệt
dược quen thuộc như: Furacin, Furacillin.

12


Furacillin có hoạt phổ rộng, tác dụng trên nhiều vi khuẩn Gram (-) và
Gram (+), chủ yếu dùng ngoài để bôi các vết thương, vết loét, nhiễm trùng da
hoặc sát trùng bề mặt trước khi ghép da.
o
v

XCH = N—NH—B —NH2

Semicarbazon của 5 - nitro - furfuraldehyd.
Năm 1953, nitroíurantoin đã được đưa vào sử dụng trên lâm sàng với
tên biệt dược là Furadonin:

N - (5 - nitro 2 - furfurylliden) 1 - amino - hydantoin
Furadonin có tác dụng trên nhiều vi khuẩn Gram (-) và Gram (+) gây
bệnh ở đường tiết niệu. Ngoài ra các hydrazon của 5 - nitroíural với các vòng
thơm cũng có tác dụng kháng khuẩn mạnh như:

Phenylhydrazon của 5 - nitro 2 - furfurylliden.

• Tác dụng chống khối u, chống virus:
Trong những thập kỷ gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ
thuật, ô nhiễm môi trường đang là một vấn đề cấp bách, các hoá chất độc hại
ngày một gia tăng, đặc biệt là các chất gây ung thư. Việc tìm ra các thuốc mới
để thanh toán căn bệnh nan y này đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà
nghiên cứu. Hàng trăm ngàn hợp chất thiên nhiên và tổng hợp đã và đang
được nghiên cứu thử tác dụng chống ung thư.

13


Trong quá trình nghiên cứu bước đầu người ta đã phát hiện một số hợp
chất cấu trúc hydrazon có tác dụng kìm hãm sự phát triển của các tế bào ung
thư. Ví dụ như:
/ C H - C H 2-C 1
Ị

x CH2 - C H 2-C 1

Bis - (2,2 - dichloro ethyl hydrazon) của 5 - nitro furfuraldehyd.

Bis - Thiosemicarbazon của 5 - nitro furfuraldehyd glyoxal.

o
Bis - guanyl hydrazon của 5 - nitro furfuraldehyd glyoxal.
Ngoài các tác dụng kể trên, một số hợp chất hydrazon còn có tác dụng
chống viêm, chống virus, giảm đau, chống ký sinh trùng.
Qua các kết quả nghiên đã nêu, chúng tôi thấy rằng các hợp chất cấu
trúc hydrazon có vai trò quan trọng với tác dụng kháng khuẩn, chống lao,
kháng virus... Do đó, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp este isobutylpinonat làm
sản phẩm trung gian để tổng hợp các hydrazon, với hy vọng tìm ra chất mới có
tác dụng sinh học.

14


Bảng 2: Một sô hợp chất hydrazon được dùng làm thuốc:

STT Tên thuốc

1

Tác dụng

Công thức hoá học

Chống lao

PHTIVAZID
h 3c o

n

2

TIBION

s

H3C - C - H N - ^ ( ^ j V - C H = N - N H - C - N H 2

Chống lao

r/'~'\ì------ị=N-NH—C-NH2
3

TTOGIN

u

c

i

x

Chống lao

N -N H -C -N H ,

4

NITROFURAN

(FURACIN)

5

FURAZONAL

6

FURADO NIN

7

NIFƯROXIM

8

2 -P A M
(Pralidoxim
iodid)

0 2n

Ả ' T'0

L

*
CH=N-NH-C-NH
2

/ ----- N
1
^
N

Kháng khuẩn

1--------f
'
NH
c H=N _N^ |

Kháng khuẩn

" C H = N -N

o 2n

0 2n '

0

0 2n ' ^ o '
ch 3
ịP

.

C H = N -O H

SALUID

r

S

Kháng nấm
Kích hoạt
Choiinesterase
thuốc giải độc

^ ị-CH=N-OH p

c 0 NH—
N= c H---r'
9

Kháng khuẩn

^ -o ch 3
och3

HOOC

Chống lao

N

10

y ^ H -N = C H ^
Kháng khuẩn

NITRIN
n h

15

2


PHẦN 2

THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

2.1. DỤNG CỤ, HOÁ CHẤT, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN c ứ u .

2.1.1. Dụng cụ, hoá chất
-

Các hoá chất sử dụng là loại p, PA do phòng Giáo tài Trường Đại học
Dược Hà nội cung cấp.

-

Tinh dầu thông - nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước.

-

Sắc ký lớp mỏng Silicagel (Kieselgel 60 F254).

-

Máy Gallenkamp đo nhiệt độ nóng chảy tại Bộ môn Hoá Hữu cơ Trường Đại học Dược Hà nội.

-

Máy đo phổ hồng ngoại PERKIN ELMER tại phòng thí nghiệm trung
tâm - Trường Đại học Dược Hà nội với kỹ thuật làm viên nén KBr.

-

Máy đo quang phổ tử ngoại Cary

- Visible spectrometer Varian

tại phòng thí nghiệm trung tâm Trường Đại học Dược Hà nội.
-

Thử tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được tại Bộ

môn Công

Nghiệp Dược - Trường Đại học Dược Hà nội.

2.1.2. Phương pháp nghiên cứu:
- Áp dụng các quá trình biến đổi hoá học để tổng hợp các sản phẩm đã dự
kiến.
-

Kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (SKLM).

-

Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được dựa trên nhiệt độ

nóng

chảy, phổ hồng ngoại (IR), phổ tử ngoại (UV).
-

Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm dựa trên phương pháp khuyếch
tán trên thạch do Dược điển Việt Nam III quy định.

16


2.1.3. Nội dung nghiên cứu.
Từ tinh dầu thông chúng tôi tách a - pinen bằng cách cất phân đoạn
ở nhiệt độ 154-156°c. Sau đó oxy hoá a - pinen bằng KM nơ 4 ở t° 5 - 10°c
thu được acid pinonic. Tiếp tục este hoá acid pinonic với alcol iso butylic
thu được este tương ứng. Từ este iso butylpinonat chúng tôi làm phản ứng
ngưng tụ với hydrazin, semicarbazid, thiosemicarbazid, iso nicotinoyl
hydrazin và 2,4 dinitrophenyl hydrazin. Sau đó chúng tôi sơ bộ thăm dò tác
dụng sinh học của các chất thu được.
Phản ứng được thực hiện theo sơ đồ sau:

Tinh dầu thông
(chất I)
a-pinen

(chất II)
Acid pinonic

(chất III)
este iso butyl pinonat

B
—

n h

2

— NH— C O -N H '

Chất số
IV
V


2.2. BÁN TỔNG HỢP ACID PINONIC.
Quá trình bán tổng hợp acid pinonic chúng tôi tiến hành theo sơ đồ sau:
---------------------- rx

a - pinen

I ~>.

L

[O] KM n0 4

dịch lọc
2

Tủa

? Kiềm hoá (pH = 8)
.Qiiết bằng cloroíorm

29

Dịch chiết *Ịfị

Dịch còn lại (acid pinonic dạng muối), '
Acid hoá
Chiết bằng cloroíorm
Dịch chiết
Làm khan = Na 2S04
, Cất thu hồi dung môi

z 2
«r"

Acid pinonic dạng thô
H20
■ đun nóng
■ kiềm hoá pH = 8
■ Cô dung dịch

lọc

Dịch lọc

Tủa (Natri norpinat)

acid hoá
Chiết bằng cloroíorm
Dịch chiết
Làm khan = Na 2S04
Cất thụhổi dung mối.
Acid pinonic tinh khiết

18


2.2.1. Tách a - pinen từ tỉnh dầu thông (chất I).
Nguyên tắc: Dựa vào t° sôi của a - pinen : 156 °c
|3 - pinen : 164 °c
Chúng tôi tiến hành cất phân đoạn ở 154° - 156° c ở áp suất thường.
Trong một bình cầu Wurtz dung tích 500 ml cho vào 300 ml tinh dầu thông,
lắp sinh hàn ngang, đun cách cát, khi nhiệt độ lên tới 154°c thì bắt đầu
hứng dung dịch chảy sang, cho đến khi t° = 156 ° c thì ngừng cất, thu được

110 ml a - pinen, hiệu suất đạt 61%
a - pinen là chất lỏng sánh không màu để lâu chuyển sang màu hơi
vàng, ít tan trong nước, tan nhiều trong alcol, cloroíorm, ether ethylic.
Đo năng suất quay cực của a - pinen trên máy CARLZEISS.
[a]20D = + 51,14°.
Đo chỉ số khúc xạ trên máy ATAGO.

n20D

= 1,4663.

2.2.2. Oxy hoá a - pinen.
Trong bình cầu dung tích 2000ml cho khoảng 750g nước đá đập nhỏ
và 79g KM n04 tinh khiết. Sau đó cho 16,5g amoni sulíat trung tính. Cuối
cùng cho thật nhanh 34g a - pinen và 50ml nước cất.
Lắp bình cầu vào máy khuấy và khuấy trong 2giờ, để tiếp xúc 12
giờ cho đến khi thuốc tím mất màu hoàn toàn. Lọc tủa loại Mangandioxyd,
rửa tủa 4 lần bằng nước cất, mỗi lần khoảng lOml. Dịch lọc thu được có
màu vàng, trong suốt. Thử dịch lọc bằng giấy quỳ, nếu dịch lọc chưa kiềm
hoá thì phải kiềm hoá bằng amonihydroxyd.
Như vậy dịch lọc gồm có: oxypinocamphon, acid pinonic và có thể
có acid norpinic dưới dạng muối kali hoặc amoni.

19


2.2.3. Phân riêng acid pinonic.
Dịch lọc đã được kiềm hóa đem chiết bằng cloroíorm 4 lần, mỗi lần

20 ml thu được oxypinocamphon trong cloroform.
Sau khi chiết được oxypinocamphon, acid hoá dịch lọc còn lại bằng
50 ml acid sulíuric đậm đặc đã pha loãng với 90 ml nước cất. Acid pinonic
được giải phóng dưới dạng huyền phù nên dịch có màu sữa.
Chiết acid pinonic bằng cloroíorm 5 lần, mỗi lần 20 ml, gộp dịch
chiết, đem lắc với 20 ml nước để loại acid sulíuric có thể còn lại. Gạn riêng
lớp cloroíorm bằng bình gạn, làm khan bằng Na 2S 0 4 khan. Sau đó cất thu
hồi dung môi thu được 21 g acid pinonic ở dạng thô, màu nâu vàng giống

mật ong, chỉ có một phần kết tinh.

2.2.4. Tinh chê acid pinonic
Hoà lượng acid pinonic ở trên với một lượng nước gấp 10 lần. Đun
nóng, sau đó . cho NaOH 10% đến môi trường kiềm nhẹ để chuyển hết
acid sang dạng muối natri pinonat, lọc loại tủa natri norpinat, acid hoá bằng
H2S 0 4 10%. Khi đó acid pinonic được giải phóng về dạng tự do.
Chiết acid pinonic bằng cloroíorm 4 lần, mỗi lần 20 ml và làm khan
bằng Na 2S 0 4 khan. Cất thu hồi dung môi. Để lạnh, acid pinonic tinh khiết
sẽ kết tinh dần dần, có màu vàng nhạt, còn 1 ít là dạng dầu.
Thu được 17,5g acid pinonic, hiệu suất 38%.
Acid pinonic thu được là dạng tả tuyền ít tan trong nước, tan trong
alcol, ether, cloroíorm.
Năng suất quay cực [a ]20D = - 52°.

20


2.3. TỔNG HỢP ESTE ISO BUTYLPINONAT (CHÂT IV).

Sơ đồ phản ứng:

COOCH— CH-CH3

J

ch

+ h 20

3

(chất III)

Cách tiến hành:
Trong bình cầu dung tích 100 ml, cho vào 0,05 mol (9,2g) acid
pinonic và 0,5 mol (115 ml) alcol iso butylic. Nhỏ từ từ từng giọt H2S 0 4 đặc
(2,5 ml). Lắp sinh hàn hồi lưu, đun cách thuỷ trong 2 giờ. Phản ứng được
theo dõi bằng SKLM. Tiến hành chạy sắc ký với hệ dung môi cloroíormmethanol tỷ lệ: 9/1.
Sau khi phản ứng kết thúc, để nguội bình phản ứng, thêm dung dịch
Na 2C 0 3 bão hoà để loại acid dư, cất loại alcol. Gạn bỏ lớp nước, rửa lớp dầu
bằng nước nóng 2 lần, mỗi lần 10 ml. Làm khan bằng Na 2S 0 4 khan, thu
được 4,8g iso butylpinonat, hiệu suất phản ứng là 40%.
Este iso butylpinonat là một chất lỏng màu vàng nhạt, sánh như dầu,
tan được trong alcol, cloroform, dimethylíormamid (DMF).
Để kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm, chúng tôi tiến hành sắc ký.
Triển khai với hệ dung môi cloroíorm - methanol tỷ lệ: 9/1. Hiện màu bằng
soi dưới đèn tử ngoại. Kết quả cho 1 vết sắc ký gọn với Rf = 0,48.

21