Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolin có mạch nhánh Benzyl bằng phương pháp phổ NMR và MS (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGÔ THỊ SAO

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT
INDENOISOQUINOLIN CÓ MẠCH NHÁNH BENZYL
BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ NMR VÀ MS

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGÔ THỊ SAO

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT
INDENOISOQUINOLIN CÓ MẠCH NHÁNH BENZYL
BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ NMR VÀ MS
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Thị Thắm

THÁI NGUYÊN - 2017

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành tại Phòng thí nghiệm Hóa dược Viện Hóa học –
Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thị
Thắm đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em
trong suốt thời gian em làm luận văn.
Em xin cảm ơn GS. TS Nguyễn Văn Tuyến và các thầy cô, các anh chị, bàn bè
phòng Hóa dược, viện Hóa học – Viện Hàn lâm và công nghệ Việt Nam., đã luôn tạo
điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, các thầy cô trong
khoa Hóa học, các bạn học viên lớp Cao học Hóa K-9B trường Đại học Khoa học – Đại
học Thái Nguyên và gia đình đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong
suốt thời gian em học tập.
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2017

Ngô Thị Sao

a


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... a
MỤC LỤC ............................................................................................................ b
DANH MỤC VIẾT TẮT .................................................................................... d
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ................................................................................. e
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... f
CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN ..................................... g
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1

Chương 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 2
1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đinh
̣ cấ u trúc ......................................... 2
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR). ............................................................. 2
1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .................................... 3
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) ............................................................ 5
1.2. Phân tích các đồng phân đối quang ................................................................ 7
1.2.1. Phương pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym .......................... 7
1.2.2. Tách các đồng phân đối quang nhờ tác nhân bất đối bổ trợ ....................... 8
1.2.3. Tách đồng phân đối quang bằng các phương pháp hóa lý hiện đại ............ 9
1.2.4. Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR ....................................... 9
1.3 Giới thiệu một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline...................... 14
Chương 2 THỰC NGHIỆM ............................................................................. 16
2.1. Hóa chất và thiết bị....................................................................................... 16
2.1.1. Hóa chất và dung môi ............................................................................... 16
2.1.2. Thiết bị xác định và phân tích cấu trúc ..................................................... 16
2.1.3. Phân tích xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết
của các sản phẩm được chuẩn bị ......................................................................... 17
2.2. Phân tích cấu trúc của các hợp chất indenisoquinolin ................................. 17
2.2.1 Phân tích cấu trúc indenisoquinolin( 50) ................................................... 18

b


2.2.2 Phân tích cấu trúc indenisoquinolin 51a .................................................... 19
2.2.3 Phân tích cấu trúc indenisoquinolin 51b .................................................... 20
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................................... 22
3.1 Phân tích cấu trúc hợp chất indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) ......... 22
3.2 Phân tích cấu trúc hợp chất indenoisoquinolin 51a ...................................... 26
3.3 Phân tích cấu trúc hợp chất indenoisoquinolin 51b ....................................... 30

KẾT LUẬN ........................................................................................................ 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 35

c


DANH MỤC VIẾT TẮT
BPO

Benzoyl peoxit

Bu4NF

Tetrabutyl amoni florua

DHA

Đihydroartemisinin

DIBAL-H

Điissobutyl nhom hidrua

DMAP

4-Đimetyl formamit

DMF

Đimetyl formamit

ESI-MS

Electrospray ionization – mas spectrometry

EtOH

Etanol

LC-MS

Liquid chromatography – mass spectrometry

LDA

Liti ddiissopropyl amin

LiHMDS

Liti bis(trimetylsily)amit

MCPBA

Axit m-clopeoxitbenzoic

MeOH

Metanol

NBS

N-Bromxucxinimit

NCS

N-cloxucxinimit

NMR

Nuclear magnetic resonance

p-TsOH

Axit p-toluen sunfolic

t-BuOH

Ter-Butanol

t-BuOK

Kali ter-butylat

TFA

Axit trifloaxetic

TMEDA

N,N,N’,N’-Tetrametyletylenđiamin

TMSCl

Trimetyl silyl clorua

THF

Tetrahidrofuran

d


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1 ................................................................................................................ 8
Sơ đồ 1.2 ................................................................................................................ 8
Sơ đồ 1.3 ................................................................................................................ 9
Sơ đồ 1.4 .............................................................................................................. 10
Sơ đồ 1.5: Các phương pháp chính tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin ... 15
Sơ đồ 2.1 .............................................................................................................. 18
Sơ đồ 3.1. Tổng hợp indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) .......................... 22
Sơ đồ 3.2: Sơ đồ tổng hợp hợp chất 51a ............................................................. 26
Sơ đồ 3.3: Sơ đồ tổng hợp hợp chất 51b ............................................................. 30

e


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1.

Phổ hồng ngoại của propagyl ancol (4) ............................................ 3

Hình 1.2.

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của tricloetan ...................................... 5

Hình 1.3.

Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) ................................... 7

Hình 1.4.

Phổ 1H-NMR của hỗn hợp este Mosher (S)-1-phenylbutan-1-ol và
(R)-1-phenylbutan-1-ol ................................................................... 11

Hình 1.5.

Phổ 1H-NMR của este Mosher (R)-1-phenylbutan-1-ol và (S)-1phenylbutan-1-ol ............................................................................. 11

Hình 1.6.

Phổ 1H-NMR của (-)-enriched và hỗn hợp (-)-enriched với CSA.. 13

Hình 1.7.

Tín hiệu 1H-NMR của CH3 trong một số trường hợp ..................... 14

Hình 3.1.

Phổ 1H-NMR của hơ ̣p chấ t 50 ........................................................ 23

Hình 3.2.

Phổ 1H-NMR giãn rộng của hơ ̣p chấ t 50 ........................................ 24

Hình 3.3.

Phổ 13C-NMR của hơ ̣p chấ t 50 ...................................................... 25

Hình 3.4.

Phổ 13C-NMR giãn rộng của hơ ̣p chấ t 50 ....................................... 25

Hình 3.5.

Phổ IR của hơ ̣p chấ t 51a ................................................................. 27

Hình 3.6.

Phổ 1H-NMR của hơ ̣p chấ t 51a ...................................................... 27

Hình 3.7.

Phổ 1H-NMR giãn rộng của hơ ̣p chấ t 51a ..................................... 28

Hình 3.8.

Phổ 13C-NMR của hơ ̣p chấ t 51a ..................................................... 29

Hình 3.9:

Phổ IR của hợp chất 51b ................................................................. 30

Hình 3.10: Phổ 1H-NMR của hợp chất 51b ...................................................... 32
Hình 3.11: Phổ 13C-NMR của hợp chất 51b ..................................................... 33

f


CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN
13
1

C- NMR:

Nuclear Magnetic Resonance Spectroocopy

H-NMR:

Proton Nuclear Magenetic Resonance Spectroocopy

DEPT

Ditortionless Enhancement by Polarisation Transfer

HMQC

Heterronuclear Multiple Quantum Corehence

HMBC

Heterronuclear Multiple Bond Correlation

IR(Infrared Spectrocoppy)
Phổ hồng ngoại
EI-MS(Electronic Impact
Phổ khối lượng
Mass Spectrocopy)
CC(Column
Chromatography)
TLC(Thin Layer
Chromatography)

Sắc ký cột(SKC)
Sắc ký lớp mỏng(SKLM)

ppm

Par per milion

Hz

Hertz

s

singlet

d

doublet

dd

Double doublet

t

Triplet

tt

Triplet triplet

q

queartet

m

multiplet

MIC

Minimum inhibitory concentrasion (nồng độ ức chế
tối thiểu)

g

MỞ ĐẦU
Phân tích các hợp chất hữu cơ được coi là phương pháp của hóa học
hữu cơ, nó là một phương tiện nghiên cứu giúp đi sâu tìm hiểu bản chất cấu
tạo của các hợp chất hữu cơ, nắm được những quy luật chi phối những đặc
tính lý hóa sinh của chúng.Phân tích hữu cơ là một phần không thể thiếu trong
lĩnh vực hóa phân tích. Đây là phần kết hợp giữa hóa hữu cơ, hóa phân tích và
hóa lý hiện đại.
Hợp chất indenoisoquinolin (1) được biết đến có hoạt tính chống ung
thư nhờ ức chế enzym topoisomerase I (Top 1) ngăn cản quá trình tháo xoắn
của DNA. Các dẫn xuất của indenoisoquinolin đã được nghiên cứu, tổng hợp
như 1, 2, 3 đều cho hoạt tính ức chế Top 1. Hợp chất 2 (indotecan) và 3
(indimitecan) đang được thử nghiệm lâm sàng ở giai đoạn II. Các hợp chất
này có hoạt tính cao hơn so với thuốc chống ung thư hệ camptothecin, không
gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền và không bị thủy phân vì không có vòng
lacton nên trong thời gian gần đây có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng
hợp hợp chất này.

Vì cấu trúc của lớp chất này rất phức tạp, nên việc phân tích và xác
định cấu trúc của các hợp chất indenoisoquinolin rất quan trọng và cần thiết.
Đề tài này tập trung nghiên cứu phân tích cấu trúc của một số hợp chất
indenoisoquinolin có chứa mạch nhánh benzyl bằng các phương pháp hóa lý
hiện đại. Kết quả của luận văn sẽ là cơ sở khoa học giá trị cho việc nghiên cứu
định tính và định lượng các dẫn xuất indenoisoquinolin chứa mạch nhánh
benzyl.
1


Chương 1
TỔNG QUAN
Hóa phân tích là một lĩnh vực rất rộng , ở đó không chỉ có phân tích

xác định hàm lượng các kim loại trong nước, trong đất hay trong cây trồng,...
mà còn là phân tích xác định cấu trúc các loại vật liệu, các hợp chất hữu cơ.
Trong tổng quan này, chúng tôi đề cập đến các phương pháp phân tích cấu
trúc các hợp chất hữu cơ. Đây là một phần rất quan trọng để hiểu biết về lĩnh
vực hóa học.
1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đinh
̣ cấ u trúc
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR).
Trong số các phương pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho
nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất.
Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bước
sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m. Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến.
Phần của vùng hồng ngoại được sử dụng nhiều nhất để xác định cấu trúc nằm
trong giữa 2,5x10-4 và 16x10-6 m. Đại lượng được sử dụng nhiều trong phổ
hồng ngoại là số sóng (cm-1), ưu điểm của việc dùng số sóng là chúng tỷ lệ
thuận với năng lượng [3].
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 2 lại 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).
2


Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của propagyl ancol (4)
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. Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn
chứng cho hai hợp chất giống nhau[3].
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 [3].
1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 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

13

C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và

13

C có

momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì moment từ của nó có

3

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:


 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 dịch hóa học lớn hơn [1].

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.

4


(5)

Hình 1.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của tricloetan
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 là vân phổ, mỗi vân
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 [1].
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 tương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau [2].
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS)
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 [3,4].

5

Để phá vỡ phân tử người ta có nhiều phương pháp: bắn phá bằng dòng
electron (EI), phương pháp ion hóa học (CI), phương pháp bắn phá nguyên tử
nhanh (FAB)… Dùng dòng eclectron 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 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 [3].
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 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).

6


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.

1.2. Phân tích các đồng phân đối quang
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 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 hoặc phương
pháp NMR.
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.

7


(7)
(8)

(6)

(9)

Sơ đồ 1.1
1.2.2. Tách các đồng phân đối quang nhờ tác nhân bất đối bổ trợ
Hỗn hợp raxemic hoặc hai đồng phân của các hợp chất đối quang có một
tâm bất đối thường không thể tách ra khỏi nhau. Tuy nhiên, khi tham gia phản ứng

với các chất bổ trợ chiral có từ một hoặc nhiều tâm bất đối, tạo thành sản phẩm có
từ hai tâm bất đối trở lên, có thể tách được bằng các phương pháp hóa lý khác
nhau. Dựa vào tính chất quan trong này năm 1953, Pasteur đã tách được đôi đồng
phân đối quang của axit tactaric nhờ sự tạo muối “dia” của hỗn hợp hai đối quang
với (+)-cinchotoxin, có độ tan khác nhau nên có thể tách ra khỏi nhau bằng
phương pháp kết tinh. Phương pháp này vẫn được sử dụng hiệu quả để tách hỗn
hợp hai đồng phân đối quang ra khỏi nhau.
(11)

(10)

(12)

(13)
(15)

(14)

(16)

(17)

Sơ đồ 1.2
Ngoài ra, có thể chuyển hóa các đối quang của các hợp chất có một tâm
bất đối thành các đồng phân “dia” nhờ phản ứng với tác nhân bất đối bổ trợ
khác. Các đồng phân “dia” nhận được có thể tách ra bằng các phương pháp
hóa lý khác nhau. Cuối cùng các tác nhân bất đối bổ trợ được loại bỏ, thu
được các đồng phân đối quang tinh khiết.

8

(18)

(19)

(21)

(20)

(23)

(22)

Sơ đồ 1.3
1.2.3. Tách 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:
ee 
de 

%enantiomerA  %enantiomerB

%enantiomerA  %enantiomerB

%diasteroisomerA  %diasteroisomerB
%diasteroisomerA  %diasteroisomerB

1.2.4. 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
9


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.
a). Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent) Mosher
Đối với các hợp chất có một tâm bất đối thì hai cấu hình 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
cấu hình 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… Sau đó, nghiên cứu cấu hình của các hợp chất dia này sẽ đưa ra được

cấu hình của chất ban đầu. 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.

(25)

(24)

(26)

(27)

Sơ đồ 1.4

10


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 este Mosher (S)-1-phenylbutan-1-ol
và (R)-1-phenylbutan-1-ol

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

11


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.

(28)

(31)

(30)

(29)

b) Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch Chiral Pirkle
ancol (CSA)
Chiral aryltrifluorometyl carbinol (chiralPirkle ancol) là những tác
nhân hữu dụng nhất, cho phép xác đinh
̣ nhanh tỷ lê ̣ của các đồ ng phân lâ ̣p thể .
Khi có mặt của chấ t này, các đối quang của lacton, amin và ancol trong từ
trường tạo ra phổ không tương đương. Có thể là do cả hydroxyl và các hydro
cacbinyl của chấ t CSA tạo ra các tương tác với các tâm bazơ. Ưu điểm của
phương pháp này là không cần phải thực hiện các phản ứng chuyển hóa thành
các dẫn xuất với tác nhân bổ trợ nên hạn chế được quá trình raxemat hóa, đặc
biệt là có thể sử dụng để xác định cấu hình của các chất có hàm lượng nhỏ.

(33)

(32)

Ví dụ, để nghiên cứu cấu hình của hai đối quang oxaziridin nhờ tác
nhân bổ trợ CSA, kết quả do tương tác cầu hydro của oxazirindin với CSA tạo
thành phức dia, dẫn đến một số tín hiệu của hai đối quang được tách biệt
trong từ trường. Nghiên cứu của phổ 1H-NMR của hỗn hợp hai đồng phân (-)oxaziridin khi không có tác nhân chuyển dịch CSA thì các tín hiệu proton
không phân biệt được trong từ trường, nhưng khi cho kết hợp với (S)-(+)12


CSA thì các tín hiệu của metyl, metin được tách ra. Dựa vào phổ này, người
ta có thể xác định được tỷ lệ hai đồng phân đối quang của oxaziridin.

Hình 1.6. Phổ 1H-NMR của (-)-enriched và hỗn hợp (-)-enriched với CSA
c) Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch Eu(hfc)3)
Tác nhân Eu(hfc)3 là phức của kim loại thuận từ với ligand hữu cơ có
tâm bất đối. Khi tác nhân Eu(hfc)3 kết hợp với nhóm chức (NH2, OH, SH …)
trong phân tử có một trung tâm bất đối sẽ tạo thành đồng phân “dia”. Phức
dia tạo thành có một số proton được tách ra trong từ trường và chuyển về
trường thấp. Sự tách biệt và độ chuyển dịch về phía trường thấp của một số
proton phụ thuộc vào nồng độ của tác nhân phức Eu(hfc)3.

(35)

(34)

(36)

Ví dụ, nghiên cứu phổ 1H-NMR của hỗn hợp hai đối quang (R,S)-1axetyl-1-phenylbutan, các tín hiệu proton của hai đối quang không phân biệt
được trong từ trường. Tuy nhiên, khi được tạo phức với tác nhân chuyển dịch
Eu(hfc)3 thì có sự tách tín hiệu. Nhóm metyl (triplet) được tách thành hai
13

triplet có cường độ tương đương nhau. Sự tách tín hiệu của proton trong từ
trường phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu và nồng độ của tác nhân
chuyển dịch.
Qua ví dụ trên ta thấy, tín hiệu proton ở nhóm CH3 của hỗn hợp (R,S)1-axetyl-1-phenylbutan khi tạo phức với Eu(hfc)3 đều được tách ra và có độ
chuyển dịch hóa học chuyển về phía trường thấp. Sự tách tín hiệu và độ
chuyển dịch hóa học proton ở nhóm CH3 của hai đối quang có sự khác biệt rõ
ràng. Đối với (R)-1-axetyl-1-phenylbutan, tín hiệu proton của nhóm CH3 được
chuyển dịch về phía trường cao so với (S)-1-axetyl-1-phenylbutan. Như vậy,
có thể phân biệt và xác định được tỷ lệ hai đồng phân (R)-1-axetyl-1phenylbutan và (S)-1-axetyl-1-phenylbutan nhờ 1H-NMR của chúng khi tạo
phức với tác nhân chuyển dịch Eu(hfc)3 (xem hình 5).

Hình 1.7. Tín hiệu 1H-NMR của CH3 trong một số trường hợp
1.3 Giới thiệu một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline
Hiện nay tổng hợp các dẫn chất của indenoisoquinolin được thực hiện
theo các phương pháp chính sau đây:
Phương pháp thứ nhất: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin thông
qua phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff
[3,5,8,34].
Phương pháp thứ hai: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa
trên phản ứng của indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) với các amin bậc 1
[1,2,4,12,13,15,28÷33,35].
14


Phương pháp thứ ba: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin thông
qua phản ứng đóng vòng của 3–arylisoquinolin [14,16,17].
Phương pháp thứ tư: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên
phản ứng đóng vòng của dẫn chất styrenic enamit [21,23].

Sơ đồ 1.5: Các phương pháp chính tổng hợp các dẫn chất
indenoisoquinolin

15


Chương 2
THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và thiết bị
2.1.1. Hóa chất và dung môi
Các hoá chất dùng cho tổng hợp hữu cơ và dung môi được mua của
hãng Merck, hãng Sigma Aldrich và hãng Fluka và thuộc loại phân tích dùng
cho phân tích.
Bột silica gel cho sắc ký cột 100 – 200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký
silica gel đế nhôm Art. 5554 DC – Alufolien Kiesel 60F254(Merck).
2.1.2. Thiết bị xác định và phân tích cấu trúc
Phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR (500 MHz) và cacbon

13

C-NMR

(125 MHz) được đo trên máy cô ̣ng hưởng từ ha ̣t nhân Avance 500 (Bruker,
CHLB Đức). Phổ IR được đo trên máy Impact 410-Nicolet và phổ MS được
đo trên máy Hewlett Packard Mass Spectrometer 5989 MS. Tất cả các thiết bị
trên là của Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Để xác định và phân tích cấu trúc các chất hữu cơ tổng hợp được,
chúng tôi tiến hành các phương pháp sau:
- Xác định nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được đo trên máy đo trên
máy Gallenkeamp của Anh tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu cơ – Viện hóa
học – Viện Hàn Lâm khoa học & Công nghệ Việt Nam.
- Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ IR của các chất nghiên cứu được ghi trên máy Impact 410 –
Nicolet, tại phòng thí nghiệm Phổ hồng ngoại Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm
Khoa học & Công nghệ Việt Nam, đo ở dạng ép viên với KBr rắn.

16