Phân tích cấu trúc, hàm lượng của một số dẫn xuất artemisinin bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐÀO PHƯƠNG LAN

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG
CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT ARTEMISININ BẰNG CÁC
PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2016

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐÀO PHƯƠNG LAN

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG
CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT ARTEMISININ BẰNG CÁC
PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60 44 01 18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM THẾ CHÍNH

THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Thế Chính người thầy
đã giao đề tài, tận tình chỉ bảo và truyền đam mê nghiên cứu cho em trong suốt
quá trình hoàn thành luận văn, người thầy đã tận tình hướng dẫn để em hoàn
thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Hóa học trường Đại học
Khoa học - ĐHTN, tập thể các thầy cô, anh chị và các bạn tại khoa Hóa học
trường Đại học Khoa học - ĐHTN đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá
trình hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Đặng Thị Tuyết Anh, TS. Phạm Thị
Thắm, cô Nguyễn Thị Hạnh, KS. Nguyễn Hoàng Phương và các bạn NCS,
HVCH phòng Hóa dược Viện Hóa học đã giúp đỡ em rất nhiều về thực nghiệm
trong suốt thời gian làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu cùng toàn thể cán bộ giáo viên
Trường THPT Hòn Gai – Hạ Long - Quảng Ninh đã tạo điều kiện thuận lợi về
thời gian và công việc để em hoàn thành luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô đã dạy dỗ em nên người!
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã giúp
đỡ em hoàn thành luận văn.
Tác giả luận văn

Đào Phương Lan

a
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................... a
MỤC LỤC ................................................................................................. b
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ e
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................... f
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................... g
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ....................................................................... h
MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
Chương 1. TỔNG QUAN ....................................................................... 3
1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đinh
̣ cấ u trúc ............................. 3
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) ............................................ 3
1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .................. 4
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) .......................................... 6
1.2. Tách và phân tích các đồng phân đối quang ...................................... 8
1.2.1. Phương pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym ........ 8
1.2.2. Tách và phân tích đồng phân đối quang bằng các phương pháp
hóa lý hiện đại ..................................................................................... 8
1.2.3. Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR ..................... 9
1.2.4. Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent)
Mosher ................................................................................................. 9
1.3. Phân tách và xác định cấu trúc của artemisinin ............................... 11

1.4. Tổng hợp các dẫn xuất của artemisinin............................................ 13
1.5. Mục tiêu của luận văn ...................................................................... 16
Chương 2. THỰC NGHIỆM ................................................................ 17
2.1. Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị............................ 17
b
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




2.1.1. Phương pháp nghiên cứu ........................................................ 17
2.1.2. Hóa chất và dung môi ............................................................. 17
2.1.3. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất
bằng sắc kí lớp mỏng ........................................................................ 17
2.1.4. Xác nhận cấu trúc ................................................................... 17
2.2. Tổng hợp và phân tích cấu trúc của hydroxyl artemisinin (DHA) .. 18
2.2.1. Tổng hợp DHA ....................................................................... 18
2.2.2. Phân tích cấu trúc của DHA bằng NMR ................................ 19
2.2.3. Phân tích tỷ lệ đồng phân α-DHA và β-DHA bằng 1H-NMR 19
2.3. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.01 .................................. 20
2.3.1. Tổng hợp chất NTD.01 ........................................................... 20
2.3.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.01)bằng NMR .......................... 20
2.4. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.031 ................................ 21
2.4.1. Tổng hợp chất NTD.031 ......................................................... 21
2.4.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.031) bằng NMR ....................... 22
2.4.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân oxiran bằng 1H-NMR .............. 23
2.5. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.039 ................................ 23
2.5.1. Tổng hợp chất NTD.039 ......................................................... 23
2.5.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.039)bằng NMR ........................ 24
2.5.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân R,S NTD.039 bằng 1H-NMR . 24

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................... 26
3.1. Mục tiêu của đề tài ........................................................................... 26
3.2. Phân tích cấu trúc của DHA ............................................................. 27
3.2.1. Tổng hợp mẫu DHA ............................................................... 27
3.2.2. Phân tích cấu trúc của DHA bằng phương pháp NMR .......... 28
3.2.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân α và β-DHA ............................ 31
c
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




3.3. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.01 ......................................... 33
3.3.1. Tổng hợp NTD.01 .................................................................. 33
3.3.2. Phân tích cấu trúc của NTD.01 bằng NMR ........................... 33
3.4. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.031 ....................................... 35
3.4.1. Tổng hợp chất NTD.031 ........................................................ 36
3.4.2. Phân tích cấu trúc của NTD.031 ............................................ 36
3.4.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân oxiran bằng 1H-NMR ............. 38
3.5. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.039 ....................................... 39
3.5.1. Tổng hợp NTD.039 ................................................................ 39
3.5.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.039)bằng NMR........................ 40
3.5.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân R,S NTD. 039 bằng 1H-NMR 41
KẾT LUẬN ............................................................................................ 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 43

d
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

MS

Phương pháp phổ khối lượng

EI

Phương pháp bắn phá bằng dòng electron

CI

Phương pháp ion hóa hóa học

FAB

Phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh

GC

Phương pháp sắc ký khí

HPLC

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

DHA

Dihydroartemisinin

SKLM

Sắc kí lớp mỏng

TMS

Chất chuẩn tetramethyl silan

NTD.01

Ete allyl của artemisinin

NTD.031

Dẫn xuất epoxit

NTD.039

Dẫn xuất mở vòng epoxit

mCPBA

meta-Chloroperoxybenzoic acid

e


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1. Dữ liệu NMR của DHA .................................................................. 30

f


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol .......................................... 3
Hình 1.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat ..................... 5
Hình 1.3. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) ....................... 7
Hình 1.4. Phổ 1H-NMR của hỗn hợp (R,S)-1-phenylbutan-1-ol ........ 10
Hình 1.5. Phổ 1H-NMR của (R)-1-phenylbutan-1-ol và ..................... 11
Hình 3.1. Phổ NMR của DHA ............................................................ 28
Hình 3.2. Phổ 1H-NMR so sánh của DHA (P) với artemisinin (A) .... 29
Hình 3.3. Cấu trúc của hai đồng phân α và β-DHA ............................ 30
Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hai đồng phân α và β-DHA .................... 32
Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của chất NTD.01........................................... 34
Hình 3.6. Phổ 13C-NMR của chất NTD.01 ......................................... 35
Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.031 ................................. 37
Hình 3.8. Phổ 13C-NMR của hợp chất NTD.031 ................................ 38
Hình 3.9. Phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.039 ................................. 41

g


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1. Chuyển hóa artemisininin thành metyl ete và etyl ete ................. 13
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp dẫn xuất artesunat........................................................ 14

Sơ đồ 1.3. Tổng hợp dẫn xuất muối natri của axit artelinic .......................... 15
Sơ đồ 1.4. Chuyển hóa dẫn xuất dihydroartemisinin thành hemiaxetal ....... 16
Sơ đồ 3.1. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn ............................................... 26
Sơ đồ 3.2. Tổng hợp mẫu DHA .................................................................... 27
Sơ đồ 3.3. Tổng hợp NTD.01 từ DHA ......................................................... 33
Sơ đồ 3.4. Tổng hợp chất NTD.031 .............................................................. 36
Sơ đồ 3.5. Tổng hợp NTD.039...................................................................... 40

h


MỞ ĐẦU
Phân tích cấu trúc các hợp chất hữu cơ là một trong số các nhiệm vụ
quan trọng của Hóa học vì chỉ khi biết chính xác cấu trúc, chúng ta mới có
câu trả lời chính xác cho việc định tính, định lượng và phân tích chúng
trong các mẫu nghiên cứu thực cũng như trong đời sống và công nghệ. Để
phân tí ch cấ u trúc của các hợp chất hữ u cơ có thể sử du ̣ng cá c phương pháp
phổ như phổ hồ ng ngoại, phổ tử ngoại khả kiế n, phổ cộng hưở ng từ ha ̣t
nhân, phổ khố i lươ ṇ g. Mỗ i phương pháp cho phé p xá c đi nh
̣ mô ̣t số thông
tin khá c nhau củ a cấ u trúc phân tử và hỗ trợ lẫn nhau trong việc xác định
cấu trúc các hợp chất hữu cơ.
Artemisinin (1) là secquiterpen lacton được phát hiện có hoạt tính kháng
kí sinh trùng sốt rét rất mạnh và đã được dùng để làm thuốc chữa bệnh sốt rét
rất hiệu quả. Tuy nhiên, việc sử dụng artemisinin trong lâm sàng còn bộc lộ
nhiều nhược điểm như độc với hệ thần kinh, dễ gây nhờn thuốc do có thời gian
bán hủy thấp. Vì vậy người ta nghiên cứu tổng hợp dẫn chất mới của artemisinin
như dihydroartemisinin (2), metyl eter (3) … có hoạt tính cao hơn đã được dùng
trong điều trị bệnh sốt rét. Các hợp chất này có ưu điểm là tan tốt trong dầu nên
có thể dùng để tiêm bắp, cả hai hợp chất này đều có hoạt tính cao hơn

artemisinin nhưng lại có thời gian bán huỷ nhỏ hơn và gây độc với hệ thần kinh
trung ương trong điều trị trường diễn.

1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Các sản phẩm chuyển hóa của artemisinin như DHA, metyl eter…
thường nhận được các sản phẩm có trung tâm bất đối mới do sự khử nhóm
cacbonyl của lacton ở hai hướng không gian khác nhau. Nên việc phân tích cấu
trúc và các đồng phân bất đối này rất khó khăn đòi hỏi phải có phương pháp
hóa lý hiện đại. Do đó đề tài phân tích cấu trúc và đồng phân lập thể của
artemisinin rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra phương pháp phân
tích hiệu quả nhất để phân tích cấu trúc và lập thể các sản phẩm chuyển hóa
artemisinin một cách hiệu quả.
Mục tiêu chính của đề tài:
1. Nghiên cứu chuyển hóa một số sản phẩm lập thể của artemisinin
2. Phân tích cấu trúc và đồng phân lập thể của các sản phẩm chuyển hóa
bằng các phương pháp phổ NMR.

2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Chương 1
TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đinh
̣ cấ u trúc
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1]
Trong số các phương pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho nhiều
thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất.Khi chiếu các bức xạ hồng ngoại
vào phân tử các hợp chất, bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái
dao động cơ bản lên trạng thái dao động cao hơn. Có hai loại dao động khi phân
tử bị kích thích là dao động hóa trị và biến dạng, dao động hóa trị (ν) là dao
động làm thay đổi độ dài liên kết, dao động biến dạng (δ) là dao động làm thay
đổi góc liên kết.
Đường cong biểu diễn cường độ hấp thụ với số sóng của bức xạ hồng ngoại
được gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại hấp thụ ứng với những
dao động đặc trưng của nhóm nguyên tử hay liên kết nhất định (Hình 1.1).

Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol
Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động đặc trưng
của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết trong phân tử. Một
phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và phổ hồng ngoại của các phân
tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như sự khác nhau của các vân ngón tay.
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho
hai hợp chất giống nhau.
Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu được chủ
yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trưng. Các pic
nằm trong vùng từ 4000 - 1600 cm-1 thường được quan tâm đặc biệt, vì vùng

này chứa các dải hấp thụ của các nhóm chức, như OH, NH, C=O, C≡N… nên
được gọi là vùng nhóm chức. Vùng phổ từ 1300 - 626 cm-1 phức tạp hơn và
thường được dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác định nhóm chức.
Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nhất từ hợp chất này đến hợp chất
khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay.
1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (CHTHN) là phương pháp vật lý hiện đại
nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Phương pháp phổ biến được sử
dụng là phổ 1H-NMR và

C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và

13

13

C có

momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì moment từ của nó có
thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường. Đó là spin hạt nhân
có tính chất lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2 [2].
Độ chuyển dịch hóa học : Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt
nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. Đặc trưng cho
các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt
nhân 1H thì:


 TMS  x 6
.10 ( ppm)
o

Trong đó: νTMS, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn TMS và của hạt
nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học được định nghĩa
một các tổng quát như sau:
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN






 chuan  x 6
.10 ( ppm)
o

Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt nhân
mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Hằng số chắn σ xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao quanh
hạt nhân nguyên tử, do đó tùy thuộc vào vị trí của hạt nhân 1H và 13C trong
phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến chúng
có giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển dịch hóa học của mỗi
hạt nhân khác nhau. Theo đó proton nào cộng hưởng ở trường yếu hơn sẽ có
độ chuyển dịnh hóa học lớn hơn [3].
Dựa vào độ chuyển dịch hóa học  ta biết được loại proton nào có mặt
trong chất được khảo sát. Giá trị độ chuyển dịch hóa học không có thứ nguyên
mà được tính bằng phần triệu (ppm). Đối với 1H-NMR thì δ có giá trị từ 0-12
ppm, đối với 13C-NMR thì δ có giá trị từ 0-230 ppm.

Hình 1.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat
Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt nhân
không tương đương sẽ thể hiện bởi một cụm tín hiệu gọi và vân phổ, mỗi vân
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




phổ có thể bao gồm một hoặc nhiều hợp phần. Nguyên nhân gây nên sự tách
tín hiệu cộng hưởng thành nhiều hợp phần là do tương tác của các hạt nhân có
từ tính ở cạnh nhau. Tương tác đó thể hiện qua các electron liên kết. Giá trị J
phụ thuộc vào bản chất của hạt nhân tương tác, số liên kết và bản chất các liên
kết ngăn giữa các tương tác [3].
Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa các
hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta có thể rút
ra kết luận về vị trí trương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau [2].
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1,4]
Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân tử
trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dương có số khối z = m/e. Sau
đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận được phổ khối lượng. Dựa
vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấu tạo phân tử của chất
nghiên cứu.
Để phá vỡ phân tử người ta có nhiều phương pháp: bắn phá bằng dòng
electron (EI), phương pháp ion hóa hóa học (CI), phương pháp bắn phá nguyên
tử nhanh (FAB)… Dùng dòng electron có năng lượng cao để bắn phá phân tử
là phương pháp hay được sử dụng nhất. Khi bắn phá các phân tử hợp chất hữu
cơ trung hòa sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc bị phá vỡ
thành các ion và các gốc theo sơ đồ:
2e (1) > 95%

ABC
ABC

e
ABC

2

3e (2)

ABC-

Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm hơn 95%, còn lại là các
ion mang điện tích +2 và điện tích âm (-). Năng lượng bắn phá các phân tử
thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử có
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các gốc, hoặc phân
tử trung hòa nhỏ hơn, nên người ta thường thực hiện bắn phá các phân tử ở mức
năng lượng 70 eV.
ABC

A

ABC

AB

AB

A

BC
B
B

Sự phá vỡ này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phương pháp bắn phá và năng
lượng bắn phá. Quá trình này gọi là quá trình ion hóa.
Các ion ion dương hình thành đều có khối lượng m và mang điện tích e,
tỉ số m/e được gọi là số khối z. Bằng cách nào đó tách các ion có số khối khác
nhau ra khỏi nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng, rồi vẽ đồ thị
biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì
đồ thị này được gọi là phổ khối lượng (Hình 1.3).

Hình 1.3. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2)
Như vậy, khi phân tích phổ khối lượng người ta thu được khối lượng
phân tử của chất nghiên cứu, từ các pic mảnh ion trên phổ đồ có thể xác định
được cấu trúc phân tử và tìm ra qui luật phân mảnh. Đây là một trong những
thông số quan trọng để qui kết chính xác cấu trúc phân tử của một chất cần
nghiên cứu khi kết hợp nhiều phương pháp phổ với nhau.
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

1.2. Tách và phân tích các đồng phân đối quang [5]
Phân tích các đồng phân đối quang là tách một hỗn hợp raxemic bằng
các phương pháp vật lý và hóa học. Thông thường, sự tách được thực hiện sau
khi chuyển từ đồng phân đối quang sang đồng phân “dia”; do các đồng phân
đối quang có các tính chất vật lý và hóa học giống nhau nên chúng không thể
tách khỏi nhau bằng cách trực tiếp. Trong khi đó, các đồng phân “dia” có thể
tách được bằng các phương pháp kết tinh chọn lọc, phương pháp sắc ký.
1.2.1. Phương pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym
Hầu hết các enzym có tính đặc hiệu với một loại cơ chất nhất định. Dựa
vào tính chất này, người ta đã sử dụng các enzym để chuyển hóa chọn lọc một
trong hai đối quang trong hỗn hợp. Ví dụ phản ứng thủy phân hỗn hợp raxemic
của este bằng enzym pig liver estease. Dưới tác dụng của enzym này, chỉ có
đồng phân S được thủy phân, nhờ đó mà người ta tách được hai đồng phân này
ra khỏi nhau.
1.2.2. Tách và phân tích đồng phân đối quang bằng các phương pháp hóa lý
hiện đại
Các đối quang có thể được tách nhờ các phương pháp sắc ký khí (GC),
sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) có sử dụng các cột chiral. Bản chất của các
phương pháp này là các hỗn hợp đối quang tương tác với pha tĩnh (tâm bất đối
trên cột chiral), nghĩa là chỉ một trong các đối quang có tương tác mạnh hơn
với tâm bất đối của cột. Đối quang có tương tác yếu sẽ được rửa giải nhanh nhờ
pha động, kết quả là hai đối quang được tách ra khỏi nhau. Phương pháp này
thường được sử dụng để xác định độ chọn lọc đối quang trong của các phản
ứng. Nếu phản ứng nhận được hỗn hợp có hai đồng phân đối quang A và B
(ee=enantiomer excess, de=diasteroisomer excess), độ chọn lọc đối quang
được xác định theo công thức:

8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

ee 

de 

%enantiomerA  %enantiomerB
%enantiomerA  %enantiomerB

%diasteroisomerA  %diasteroisomerB
%diasteroisomerA  %diasteroisomerB

1.2.3. Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR
Để xác định tỉ lệ các đồng phân lập thể có thể sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau, nhưng phổ NMR là một phương pháp hữu ích và phổ biến, vì
nó không làm thay đổi tỉ lệ của các đồng phân trong hỗn hợp và chỉ cần lượng
nhỏ hỗn hợp hai đồng phân đối quang. Các đồng phân khác nhau được xác định
nhờ độ dịch chuyển hóa học và hằng số tương tác spin-spin của những nguyên
tử hydro trong từ trường.
Trong phổ NMR, phần lớn hạt nhân của 1H và 13C của hai đồng phân “dia”
sẽ có tín hiệu chuyển dịch hóa học khác nhau. Tỉ lệ của các đồng phân có mặt trong
hỗn hợp có thể tính toán được bằng sự phân tích các tín hiệu này. Nếu trong hỗn
hợp có nhiều hơn hai đồng phân “dia” thì việc xác định tỉ lệ các đồng phân bằng
phổ NMR sẽ gặp khó khăn hơn, đặc biệt là các đồng phân chiếm tỉ lệ nhỏ.
1.2.4. Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent) Mosher
Đối với các hợp chất có một tâm bất đối thì hai đối quang của chúng sẽ
không phân biệt được bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân, do tín
hiệu của chúng không được phân tách trong từ trường. Để phân biệt được hai

đối quang của các hợp chất có một tâm bất đối, người ta phải chuyển hợp chất
nghiên cứu thành đồng phân dia. Cơ sở của phương pháp Mosher là chuyển
hợp chất có một tâm bất đối thành đồng phân dia bằng cách thực hiện phản ứng
của hợp chất nghiên cứu với axit R-Mosher để tạo thành este hoặc thành amit...
Ví dụ, để xác định cấu hình tuyệt đối của hợp chất 1-phenylbutan-1-ol có một
tâm bất đối, Mosher đã tổng hợp este của nó với axit R-Mosher để tạo ra hai
đồng phân dia như mô tả trong sơ đồ dưới đây.

9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Hai đồng phân dia này sẽ được phân biệt rõ trên phổ cộng hưởng từ hạt
nhân proton. Tín hiệu của proton bậc ba tại trung tâm bất đối của dẫn xuất este
Mosher của (R)-1-phenylbutan-1-ol sẽ dịch chuyển về phía trường cao, trong khi
tín hiệu proton bậc ba tại tâm bất đối của dẫn xuất (S)-1-phenylbutan-1-ol sẽ dịch
chuyển về phía trường thấp. Như vậy, người ta có thể xác định được cấu hình
tuyệt đối của hợp chất 1-phenylbutan-1-ol ban đầu.

Hình 1.4. Phổ 1H-NMR của hỗn hợp (R,S)-1-phenylbutan-1-ol

10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Hình 1.5. Phổ 1H-NMR của (R)-1-phenylbutan-1-ol và

(R)-1-phenylbutan-1-ol
Ngoài axit R-Mosher, hiện nay người ta đang nghiên cứu sử dụng một số
tác nhân bổ trợ khác để xác định cấu hình tuyệt đối của một số hợp chất ancol,
amin và axit cacboxylic có một tâm bất đối, ví dụ như các tác nhân bổ trợ sau.

1.3. Phân tách và xác định cấu trúc của artemisinin
Năm 1967, Chính phủ Trung Quốc đã phát động một chương trình tìm
kiếm các thuốc chống sốt rét mới, và các cây thuốc cổ truyền đã được nghiên
cứu một cách hệ thống [6,7]. Cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.)
đã được dùng lâu đời trong y học cổ truyền của Trung Quốc để chữa bệnh
cúm và bệnh sốt rét. Năm 1972, các nhà Hoá học Trung Quốc đã tách được từ
lá cây Thanh Hao hoa vàng một chất ở dạng tinh thể có hoạt tính chống sốt
rét cao được gọi là Quinghaosu. Nhưng đến năm 1979 chất này mới được xác
11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




định cấu trúc hoá học [9]. Đây là một secquilacton, có cầu endoperoxit và có
cấu trúc rất phức tạp, nhưng nhờ các phương pháp phổ hiện đại như phổ cộng
hưởng từ hạt nhân, phổ khối lượng, phổ hồng ngoại, phổ rơn ghen … nên
người ta đã hoàn toàn xác định được cấu trúc của nó, kể cả việc xác định cấu
hình tuyệt đối của artemisinin.

Vì có hoạt tính chống sốt rét rất mạnh nên các nhà khoa học Trung Quốc
đã nghiên cứu tìm kiếm nó trong các loài Artemisia khác nhau. Người ta đã
nghiên cứu chiết tách khoảng 30 loài Artemisia khác nhau ở Trung Quốc, nhưng
không loài nào được tìm thấy artemisinin [10]. Ở Ấn Độ, Balachandran và cộng
sự cũng không tìm thấy artemisinin trong các loài Artemisia địa phương [9].

Cũng tương tự, các nhà Khoa học Mỹ cũng không phát hiện được artemisinin
từ rất nhiều loài Artemisia mọc ở Mỹ [12].
Ở Việt Nam các nhà khoa học đã phát hiện cây Thanh hao hoa vàng mọc
hoang dại ở nhiều tỉnh phía bắc, sau đó nó cũng được gieo trồng đại trà để làm
nguyên liệu chiết tách artemisinin. Riêng trong năm 1999, toàn bộ lượng
artemisinin đã được chiết tách từ cây Thanh hao hoa vàng ở Việt Nam khoảng
ba tấn, trong khi đó, ở Trung Quốc lượng artemisinin sản xuất được khoảng
năm tấn hàng năm [13].

12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




1.4. Tổng hợp các dẫn xuất của artemisinin
1.4.1. Các dẫn xuất ete và este của artemisinin
Mặc dù artemisinin đã được dùng trong lâm sàng ở Trung Quốc và một số
nước khác kể cả ở Việt Nam để điều trị bệnh sốt rét. Tuy nhiên, việc sử dụng nó
vẫn còn những hạn chế nhất định như khả năng tan rất kém trong dầu và trong
nước. Do vậy, khi nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của nó nhằm cải thiện những
nhược điểm đó, các nhà khoa học đã tổng hợp được một số dẫn xuất mới của
artemisinin. Các kết quả này có thể tóm tắt như ở Sơ đồ 1.1. Ví dụ, người ta đã
khử artemisininin (4) thành dihydroartemisinin (DHA) 5, sau đó chất 5 được phản
ứng với metanol và etanol với xúc tác axit tạo thành metyl ete và etyl ete, tương
ứng. Các hợp chất này có ưu điểm là tan tốt trong dầu nên có thể dùng để tiêm
bắp, cả hai hợp chất này đều có hoạt tính cao hơn artemisinin nhưng lại có thời
gian bán huỷ nhỏ hơn và gây độc với hệ thần kinh trung ương trong điều trị trường
diễn ở chó và chuột nhắt [27-29]. Tuy nhiên, White và các cộng sự, khi nghiên
cứu trên các bệnh nhân điều trị bằng cách tiêm metyl ete ở liều cao không phát

hiện thấy sự chết của các tế bào thần kinh [38].

Sơ đồ 1.1. Chuyển hóa artemisininin thành metyl ete và etyl ete
Trong những trường hợp điều trị sốt rét ác tính gây ra bởi chủng ký sinh
trùng P. falciparum đòi hỏi phải có những dẫn xuất tan tốt trong nước để tiêm
ven giúp cắt cơn nhanh. Từ những lý do trên, người ta đã tổng hợp ra dẫn xuất
mới artesunat (sơ đồ 1.2).
13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Sơ đồ 1.2. Tổng hợp dẫn xuất artesunat
Muối natri của axit artesunic tan tốt trong nước, có khả năng loại bỏ
nhanh ký sinh trùng và phục hồi lại ý thức của các bệnh nhân hôn mê não [30].
Tuy nhiên, thuốc có thời gian bán huỷ rất thấp, vào khoảng 20-30 phút và có tỷ
lệ tái phát rất cao nên người ta phải sử dụng tổ hợp thuốc để điều trị, ví dụ dùng
tổ hợp trong điều trị với mefloquin [31]. Mặc dù vậy, artesunat được xem là
thuốc được lựa chọn tốt hiện nay trong số các thuốc sốt rét artemisinin thế hệ
đầu [32].
Dẫn xuất tiếp theo là muối natri của axit artelinic (sơ đồ 1.3), bền hơn
trong môi trường kiềm so với của muối artesunat [33]. Nếu so sánh với metyl
ete và etyl ete thì chất này không chỉ bền hơn trong dung dịch nước mà còn có
thời gian bán huỷ dài hơn (1,5-3h) so với hai dẫn xuất nói trên. Thêm vào đó,
người ta còn phát hiện thấy chất này ít độc với hệ thần kinh trung ương của chó
và chuột so với metyl ete, etyl ete và artesunat [34]. Vì vậy, nó được xem như
là thuốc tốt nhất trong số các dẫn xuất tan tốt trong nước của artemisisnin để
điều trị sốt rét ác tính.

14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Sơ đồ 1.3. Tổng hợp dẫn xuất muối natri của axit artelinic
Các dẫn xuất của artemisinin như dihydroartemisinin, metyl ete, etyl ete,
artesunat và artelinat trong thực tế có hoạt tính cao hơn rất nhiều so với
artemisinin. Các dẫn xuất này được xem như là những “prodrug” của
dihydroartemisinin bởi vì người ta đã chứng minh được rằng các dẫn xuất này
chuyển về dihydroartemisinin trong in vivo.
Tỷ lệ tái phát cao và tỷ lệ điều trị tận gốc thấp của các dẫn xuất
dihydroartemisinin nhìn chung là do thời gian bán huỷ rất ngắn của chúng trong
plasmit, nguyên nhân chính là do các dẫn xuất này được chuyển hoá rất nhanh
về dihydroartemisinin dưới tác dụng của quá trình hydroxyl hoá bởi cytochrom
P-450 tạo thành hemiaxetal trung gian 10 (sơ đồ 1.4), sau đó chất trung gian
này được phân huỷ tạo thành dihydroartemisinin DHA và andehit.

15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN