Phân tích cấu trúc một số dẫn chất Triecpenoit khung lupan bằng các phương pháp phổ hiện đại (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÙI THỊ THẮM

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
MỘT SỐ DẪN CHẤT TRITECPENOIT KHUNG LUPAN
BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÙI THỊ THẮM

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
MỘT SỐ DẪN CHẤT TRITECPENOIT KHUNG LUPAN
BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ 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. ĐẶNG THỊ TUYẾT ANH

THÁI NGUYÊN - 2017

LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn
GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến và T.S Đặng Thị Tuyết Anh đã giao đề tài và tận
tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng Hóa Dược và các em sinh
viên phòng Hóa Dược đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực nghiệm và
hoàn thành luận văn.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô khoa Hóa Học - Trường Đại Học Khoa Học
Thái Nguyên đã trang bị cho em kiến thức để tiếp cận với các vấn đề nghiên
cứu khoa học, và các anh chị, các bạn học viên lớp K9B- lớp Cao học Hóa đã
trao đổi và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình tôi, bạn bè và
đồng nghiệp của tôi - những người đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này.
Hà Nội,ngày 15 tháng 5 năm 2017
Học viên

Bùi Thị Thắm

a


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................a
MỤC LỤC ........................................................................................................ b
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................... d
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ ............................................................e
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 2

1.1. Tổng quan về một số phương pháp phổ hiện đại ................................... 2
1.1.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và

13

C-

NMR .......................................................................................................... 2
1.1.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR).................................................. 3
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) ................................................ 5
1.2. Tổng quát về một số dẫn chất tritecpenoit khung lupan ........................ 7
1.2.1 Cấu tạo hóa học khung lupan ........................................................... 7
1.2.2. Một số tritecpenoit khung lupan tiêu biểu như Lupeol, Betulin, axit
Betulinic ..................................................................................................... 7
1.2.3 Một số chuyển hóa của lupeol, betulin và axit betulinic ............... 10
Chương 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................ 15
2.1. Hóa chất và thiết bị .............................................................................. 15
2.1.1. Hóa chất và dung môi ................................................................... 15
2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc.............................................................. 15
2.1.3. Xác định cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được..................... 16
2.2. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc một số dẫn xuất của Triterpenoit
khung Lupan................................................................................................. 16
2.2.1. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 38 ................................. 16
2.2.2. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 39 ................................. 17
2.2.3.Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 40 .................................. 18

b


2.2.4. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 41 ................................. 19

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 21
3.1. Phân tích và xác định cấu trúc của hợp chất lai giữa axit betulinic
với AZT qua cầu este-triazole .................................................................... 21
3.1.1. Phân tích và xác định cấu trúc của hợp chất 38 ........................... 22
3.1.2. Phân tích và xác định cấu trúc của hợp chất chứa acid betulinic
và AZT 39 .............................................................................................. 25
3.2. Phân tích và xác định cấu trúc lai của dẫn xuất tecpenoids 42 với
AZT qua cầu este-triazole ........................................................................... 27
3.2.1. Phân tích và xác định cấu trúc của hợp chất 40 ............................... 28
3.2.2. Phân tích và xác định cấu trúc của hợp chất lai của dẫn xuất
tecpenoid 42 với AZT qua cầu este-triazole 41 ..................................... 31
KẾT LUẬN .................................................................................................... 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 35
PHỤ LỤC PHỔ ............................................................................................... 1

c


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
H, C
13

1

C- NMR

H- NMR

Độ chuyển dịch hóa học của proton và cacbon
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (13C Nuclear

Magnetic Resonance)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H Nuclear
Magnetic Resonance)

CHCl3

Clorofoc

dd

Double doulet

DMF

Dimethylformamide

EtOH

Etanol

IR
MeOH
MS

Phổ hồng ngoại
(Infrared Spectroscopy)
Metanol
Phổ khối lượng va chạm điện tử (Electron ImpactMass Spectrometry)

OMe

Methoxy

ppm

Phần triệu (parts per million )

s

Singlet

SOCl2

Sulfonylchlorua

TLC

Thin-layer chromatography

d


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ
HÌNH
Hình 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat .............................. 3
Hình 1.2. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol ................................................... 4
Hình 1.3. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) ................................. 6
Hình 3.1: Phổ 1H-NMR của hợp chất 38 ...................................................... 24
Hình 3.2: Phổ 13C-NMR của hợp chất 38 ..................................................... 24
Hình 3.3: Phổ 1H-NMR của hợp chất 39 ...................................................... 26

Hình 3.4: Phổ 13C-NMR của hợp chất 39 ..................................................... 27
Hình 3.5: Phổ 1H-NMR của hợp chất 40 ...................................................... 30
Hình 3.6: Phổ 13C-NMR của hợp chất 40 ..................................................... 30
Hình 3.7: Phổ 1H-NMR của hợp chất 41 ...................................................... 32
Hình 3.8: Phổ 13C-NMR của hợp chất 41 ..................................................... 33
SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1: Một số chuyển hóa nhóm OH và nhóm anken của lupeol .......... 10
Sơ đồ 1.2: Este hóa axit betulinic ở vị trí 3-OH......................................... 11
Sơ đồ 1.3: Chuyển hóa axit betulinic thành điamit tại C-3 và C-28 ............ 12
Sơ đồ 1.4: Tổng hợp các dẫn xuất amit của axit betulinic với các piperidin13
Sơ đồ 1.5: Tổng hợp một số dẫn xuất C-3 của axit betulinic....................... 13
Sơ đồ 1.6: Một số dẫn xuất của axit betulinic và vitamin C ........................ 14
Sơ đồ 1.7: Một số dẫn xuất của axit betulinic và AZT ................................ 14
Sơ đồ 3.1: Chuẩn bị hợp chất lai giữa axit betulinic với AZT qua cầu
este-triazole ................................................................................. 22
Sơ đồ 3.2: Chuẩn bị hợp chất betulinic este propagyl 38 ............................ 22
Sơ đồ 3.3: Chuẩn bị hợp chất lai chất triazole-este AZT-betulinic acid 39 . 25
Sơ đồ 3.4:

Chuẩn bị dẫn xuất tecpenoids 42 với AZT qua cầu este-triazole .... 28

Sơ đồ 3.5: Chuẩn bị dẫn chất tritecpenoit este propagyl 40......................... 28
Sơ đồ 3.6. Chuẩn bị dẫn chất lai 41 ............................................................. 31

e


MỞ ĐẦU
Trong tự nhiên, lớp chất terpenoit là một trong những lớp chất trao đổi
thứ cấp tồn tại phổ biến và có cấu trúc đa dạng nhất. Hiện nay đã phát hiện

được hơn 40.000 hợp chất và rất nhiều chất mới được phát hiện mỗi năm. Các
hợp chất tecpenoit có mặt phổ biến trong tự nhiên và có thể tìm thấy trong tất
cả các sinh vật từ sinh vật nhân sơ cũng như sinh vật nhân chuẩn. Tuy nhiên,
phần lớn các tecpenoit có hoạt tính sinh học thường được tìm thấy trong các
thực vật bậc cao.
Các hợp chất tecpenoid được cấu tạo từ các đơn vị isopren. Dựa vào số
lượng đơn vị isopren mà tecpenoit được phân thành nhiều lớp như:
monotecpenoit (hai đơn vị isopren), sesquitecpenoit (ba đơn vị isopren),
ditecpenoit (bốn đơn vị isopren), sestecpenoit (năm đơn vị isopren),
tritecpenoit (sáu đơn vị isopren) và tetratecpenoit (tám đơn vị isopren).
Hoạt tính sinh học của các tecpenoit rất đa dạng bao gồm: hoạt tính
chống ung thư, kháng khuẩn, kháng nấm, chống ký sinh trùng, kháng virus,
chống dị ứng , chống co thắt, kháng viêm và các đặc tính điều hòa miễn dịch
hoặc thuốc bổ. Ngoài ra, một số tecpenoit còn có thể được sử dụng như chất
kháng côn trùng.
Do có nhiều hoạt tính sinh học rất có giá trị như vậy, việc nghiên cứu
phân tích cấu trúc một số dẫn xuất tritecpenoit khung lupan nhằm tìm ra các
cấu trúc mới có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Vì vậy,chúng tôi đã tiến hành lựa chọn đề tài: “Phân tích cấu trúc một
số dẫn chất Triecpenoit khung lupan bằng các phương pháp phổ hiện đại ”.
Đây là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Mục tiêu chính của luận văn:
 Chuẩn bị một số dẫn xuất triterpenoit khung lupan
 Sử dụng các phương pháp phân tích phổ hiện đại: 1H-NMR, 13CNMR, IR để xác định cấu trúc của các dẫn xuất chuẩn bị được.

1


Chương 1
TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về một số phương pháp phân tích cấu trúc hiện đại
1.1.1. Phân tích cấu trúc bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1

H-NMR và 13C-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt của các hợp chất hữu cơ. Phương pháp phổ biến

được sử dụng là phổ 1H-NMR và 13C-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 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 .
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:
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:
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.

2


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 1.1. 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
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.
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.
1.1.2. Phân tích cấu trúc bằng 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 [21-23].
3


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 là chúng tỷ lệ
thuận với năng lượng .
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 1.2).

Hình 1.2. 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
4


ngón tay. 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.
1.1.3. Phân tích cấu trúc bằng 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 [21-23].
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 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

5


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.

6


1.2. Tổng quát về một số dẫn chất tritecpenoit khung lupan
1.2.1 Cấu tạo hóa học khung lupan

Khung lupane thuộc lớp chất triterpene (có công thức phân tử C30Hn) được tạo bởi 6 đơn vị isopren hợp với nhau bởi 2 mảnh C15 nối với nhau ở
giữa theo cách đầu - đầu, đuôi - đuôi [7]. Về mặt cấu trúc hóa học các
triterpene khung lupane có hệ năm vòng (6-6-6-6-5) với các nhóm thế
thường là các nhóm metyl ở các vị trí C-4 và , C-8, C-10, C-14, C17 và nhóm thế isopropyl ở vào vị trí C-19.
1.2.2. Một số tritecpenoit khung lupan tiêu biểu như Lupeol, Betulin, axit
Betulinic

Lupeol (1)

HO

H

O

H

H
H

OH

H

H
HO

H

H

H

H
HO

H
Axit betulinic (2)

OH

H
Betulin (3)

Lupeol (1) hay 20(29)-lupene-3-ol là một triterpene khung lupan, có
nhóm chức OH ở vị trí C3- và nhóm iso-propen-2-yl ở vị trí C19-. Lupeol

được tìm thấy trong nhiều loài thực vật như bắp cải trắng, hạt tiêu, dưa chuột,
cà chua... Là một hợp chất thiên nhiên thể hiện hoạt tính chống ung thu rất tốt
[8], kết quả nghiên cứu cho thấy lupeol có thể gây độc đối với các dòng tế bào

7


ung thư gan (HepG2), ung thư biểu bì (A431), H-4IIE với giá trị IC50 lần lượt
là 77; 101; 77,6 M và khả năng chống oxi hóa cao. Chính vì vậy, lupeol còn
được ứng dụng trong mỹ phẩm bảo vệ da [9]. Lupeol cũng được tìm thấy có
khả năng ức chế tế bào ung thư tuyến tiền liệt, ung thư da [10-11]. Nhiều
nghiên cứu cũng cho thấy lupeol có khả năng kháng khuẩn, chống viêm, giảm
sưng phù nề [12-13].
Axit Betulinic (2), axit (3β)-3-Hydroxy-lup-20(29)-en-28-oic, là
triterpenoid pentacyclic có nhiều trong tự nhiên, được tìm thấy ở nhiều loài
thực vật như cây bạch dương, cây chân chim. Có nhiều nghiên cứu đã chỉ ra
axit betulinic có khả năng kháng virus, chống sốt rét [4-6], chống virut HIV-1
[6], chống viêm [7-8]. Axit betulinic cũng được chứng minh có khả năng
chống ung thư theo cơ chế ức chế enzym topoisomerase [19], có thể ức chế
hoàn toàn sự phát triển khối u ác tính của người trên chuột thí nghiệm [20].
Năm 1995, axit betulinic được biết đến là một chất có khả năng ức chế
chọn lọc các khối u ác tính ở người [20]. Một nghiên cứu sau đó đã chỉ ra
rằng axit betulinic gây ra quá trình gây chết tế bào trong u nguyên bào thần
kinh ở thử nghiệm vitro [21]. Ngoài ra, axit betulinic được tìm thấy in vitro
chống lại neuroectodermal (u nguyên bào thần kinh, u nguyên bào tủy, u
xương ác tính [22]) và các khối u não ác tính [23-24], ung thư biểu mô buồng
trứng [23], tế bào HL-60 gây ung thư máu [25], và tế bào vảy SCC-25, SCC-9
ung thư biểu mô đầu - cổ [26]. Trong khi đó, các khối u ung thư vú, ung thư
ruột kết, ung thư phổi tế bào nhỏ và ung thư biểu mô tế bào thận, cũng như
các tế bào T-cell leukemia, hoàn toàn không đáp ứng với điều trị bằng acid

betulinic [22].
Betulin hay 20(29)-lupene-3,28-diol (2) lần đầu tiên được phân lập
vào năm 1788 từ loài Betula alba (Betulaceae). Cho đến nay, Betulin được
tìm thấy có mặt trong nhiều loài thực vật thuộc các họ khác nhau và có nhiều

8


hoạt tính như: hoạt tính gây độc tế bào đối với tế bào ung thư da, ung thư não;
hoạt tính chống HIV [4-6] theo nguyên tắc làm chết tế bào ung thư theo lập
trình (apotosis). Các nghiên cứu gần đây [5] đã chứng minh rằng betulin có
khả năng ức chế sự trưởng thành của các Protein điều tiết sterol (SREBPs). Sự
ức chế SREBPs của betulin là làm giảm sinh tổng hợp cholesterol và acid béo.
Trong thử nghiệm lâm sàng, betulin cải thiện tình trạng béo phì do chế độ ăn
uống gây ra, làm giảm lượng lipid trong huyết thanh và các mô, và tăng độ
nhạy của insulin. Hơn nữa, betulin giảm kích thước và cải thiện sự ổn định
của mảng xơ vữa động mạch. Trong tự nhiên, betulin được tìm thấy ở nhiều
loài thực vật nhưng nhiều nhất có ở vỏ cây bạch dương, nó chiếm và là một
tritecpen có hoạt tính sinh học tốt nên betulin được nhiều nhà khoa học quan
tâm nghiên cứu. Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu các dẫn xuất của
betulin trong đó có nhiều dẫn xuất mới có hoạt tính sinh học cao, nhiều hợp
chất được nghiên cứu lâm sàng.
Hợp chất (+)12,20 (29)- lupadiene-3,27,28-triol (4) được phân lập từ
loài cây trúc đào (Nerium oleander), thuộc họ Apocynaceae có khả năng
chống HIV và khối u ác tính [27].

Acid 3-hydroxy-lup-20(29)-ene-23,28-dioic (5) là một triterpene
diacid khung lupane có hàm lượng cao tới 7% trọng lượng lá khô của loài
cây chân chim (Schefflera octophylla), loài cây được dân gian dùng làm
thuốc chữa bệnh về gan [28].

9


1.2.3 Một số chuyển hóa của lupeol, betulin và axit betulinic
Các dẫn xuất điển hình của tritecpenoit có khung lupan như lupeol (1),
betulin (2), axit betulinic (1), có ba nhóm chức OH, COOH, nối đôi 

20(29)

trong phân tử nên khả năng chuyển hóa của chúng rất phong phú. Các chuyển
hoá được thực hiện qua ba nhóm chức trên để thu được những lớp chất mới
phục vụ cho mục đích nghiên cứu hoạt tính.
Lupeol được chuyển hóa theo hướng biến đổi nhóm chức OH và liên
kết đôi ở nhánh. Tác giả [29] đã chuyển hóa nhánh isopropenyl của lupeol
thành dị vòng quinolin có một số nhóm thế 7a-e, và tiếp tục biến đổi nhóm
chức OH thành nhóm xeton 8a-e, oxim 9a và nhóm amin 10a.

Sơ đồ 1.1. Một số chuyển hóa nhóm OH và nhóm anken của lupeol

10


Kết quả thử hoạt tính chống sốt rét của các dẫn xuất cho thấy 7a, 8a, 9a
thể hiện hoạt tính chống sốt rét ở nồng độ MIC là 10 g/ml, trong khi đó
lupeol không có hoạt tính này, một số dẫn xuất có hoạt tính ở nồng độ MIC >
50 g/ml. Theo kết quả nghiên cứu, nhóm thế flo ở vòng quinolin làm tăng
hoạt tính của hợp chất mới so với lupeol.
Chuyển hóa axit betulinic rất phong phú và cũng xảy ra ở hai trung tâm
chính là nhóm chức axit COOH của C-28 và nhóm chức OH ở C-3. Chuyển

hóa đơn giản nhóm chức OH ở C-3 thành chức este như hợp chất berivimat
(hợp chất 13a). Hợp chất này thể hiện hoạt tính chống HIV-1 rất tốt với giá trị
EC50< 0,00035 M và TI > 200000 và đã được sử dụng làm thuốc [4].
Các este 13a-c và 14a-c [1] thu được khi axit betulinic và
dihydrobetulinic tác dụng với các anhydrit axit tương ứng trong pyridin theo sơ
đồ 1.2
X

(RCO)2O/ Pyridin
COOH

COOH

RCOO

HO

13a-c

2 X: C(CH3)=CH2
12 X: C(CH3)2
(RCO)2O/Pyridin
COOH

RCOO

a. R = CH(CH3)2COOH
b. R = CH2C(CH3)2CH2COOH
c. R = CH2OCH2COOH

Sơ đồ 1.2: Este hóa axit betulinic ở vị trí 3-OH
11

14a-c


Các hợp chất tổng hợp này được nghiên cứu hoạt tính sinh học, kết quả
nghiên cứu cho thấy 2 chất là axit 3-O-(3',3'-dimetylsuccinyl) betulinic 13a và
axit 3-O-(3',3'-dimetylsuccinyl) dihydrobetulinic 14a cho hoạt tính kháng
HIV rất mạnh với giá trị EC50  3,5 10-4 M.
H
H

DMF

H

H

H
N

H

pyridine
H

H
HO
O

O

H
N
H

H
N

O

O
OMe

O

O

H

H2N

16

O
H

17

H
N

H

H

NaBH3CN, TiCl3
NH4OAc, MeOH

H
O

OMe

O

H
N
OH

O

DMAP, Pyridine

H

18

H

O
OMe

NaOH

H

O

19

H
N

H

MeOH/THF
HO

OMe

O

H

15

O

H
N

H

EDCl, CH2Cl2
O

H

2

NH2OH: HCl

COOH

H

O

H

L-Leu-OMe, DMAP

H

COOH

H
HO

H

PDC

O

OH

O

H
N
H

O

H
20

Sơ đồ 1.3: Chuyển hóa axit betulinic thành điamit tại C-3 và C-28
Nhóm OH của axit betulinic được oxi hóa thành keton bằng tác nhân
oxi hóa pyridinium dichromate (PDC), sau đó amit hóa nhóm COOH bằng Lleucin methyl được chất 16. Tiếp tục chuyển hóa được hợp chất 17, 18 [30].
Cũng trong công trình này, các tác giả đã tổng hợp được 10 dẫn xuất
amit của axit betulinic với các hợp chất piperidin. Các hợp chất mới đều có
hoạt tính chống HIV đối với thử nghiệm in vitro trong đó hợp chất 24b, c, d
thể hiện hoạt tính tốt hơn bevirimat (34) với giá trị EC50 tương ứng: 0,011
M; 0,007 M và 0,006 M (sơ đồ 1.5)
12

Sơ đồ 1.4: Tổng hợp các dẫn xuất amit của axit betulinic với các piperidin
Nhiều hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT được thực hiện qua cầu
nối este [31-32], este-triazol [33-34] hoặc amit-triazol [35-36] ở vị trí C-28,
trong khi đó nhóm chức OH của C-3 được giữ nguyên hoặc oxi hóa thành
xeton hoặc chuyển hóa thành chức este [31-50].

Sơ đồ 1.5: Tổng hợp một số dẫn xuất C-3 của axit betulinic

13


Hợp chất lai 35, 36, 37 [35] giữa axit betulinic với axit ascobic và một
số dẫn xuất của nó thể hiện hoạt tính sinh học cao, đặc biệt hợp chất 36 thể
hiện khả năng chống virut cúm với nồng độ EC50 là 8,7M và không gây độc
đối với tế bào thận MDCK.

Sơ đồ 1.6: Một số dẫn xuất của axit betulinic và vitamin C
Nhiều hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT được thực hiện qua cầu
nối este [31-32], este-triazol [33-34] hoặc amit-triazol [35-36] ở vị trí C-28,
trong khi đó nhóm chức OH của C-3 được giữ nguyên hoặc oxi hóa thành
xeton hoặc chuyển hóa thành chức este [31-36]

Sơ đồ 1.7: Một số dẫn xuất của axit betulinic và AZT
14


Chương 2
THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và thiết bị

2.1.1. Hóa chất và dung môi
Các hoá chất dùng cho chuẩn bị mẫu 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 silicagel cho sắc ký cột 100 - 200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký
silicagel đế nhôm Art. 5554 DC - Alufolien Kiesel 60F254(Merck).
2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc
Để xác định cấu trúc các mẫu chất hữu cơ, 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.
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ 1H-NMR (500MHz) và

13

C-NMR (125MHz) của các chất nghiên

cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi DMSO
và TMSlà chất chuẩn, tại phòng Phổ cộng hưởng từ hạt nhân - Viện Hóa học
- Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
15


2.1.3. Xác định cấu trúc của các mẫu chất hữu cơ chuẩn bị được

Cấu trúc của các mẫu chất hữu cơ chuẩn bị được, được xác định nhờ
các phương pháp phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1HNMR, 13C-NMR, phổ hồng ngoại (IR).
2.2. Chuẩn bị mẫu và xác định cấu trúc một số dẫn xuất của Triterpenoit
khung Lupan
2.2.1. Chuẩn bị mẫu và xác định cấu trúc chất 38

O
O
HO

38

* Chuẩn bị mẫu: Hợp chất 2 (mol và Cs2CO3 (2 mol) được hòa tan
trong hỗn hợp dung môi DMF và THF (1:1). Khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng
trong 30 phút sau đó thêm propagyl bromua (2 mol) vào và tiếp tục khuấy
phản ứng ở nhiệt độ phòng trong 4 đến 6 giờ. Khi phản ứng kết thúc, thêm
nước vào bình phản ứng rồi chiết sản phẩm bằng etylaxetat. Pha hữu cơ được
rửa 3 lần với dung dịch muối ăn 1M, làm khô bằng Na 2SO4, sau đó cất đuổi
dung môi ở áp suất thấp. Phần cặn đó được tiến hành chạy cột dùng silica gel
thu được hợp chất 38.
Hợp chất 38 Tinh thể trắng, hiệu suất phản ứng 85%, điểm chảy 130132oC
* Dữ liệu phổ của hợp chất 38:
+ Phổ cộng hưởng hạt nhân 1H-NMR của chất 38: . 1H-NMR (CDCl3, 500
MHz) δ ppm: 4,73 (1H, d, J=1,5 Hz, H-29a); 4,69; 4,64 (2H, d, J=2,5 Hz, 28COOCH2); 4,60 (1H, d, J=1,5 Hz, H-29b); 3,18 (1H, d, J=10,0 Hz, H-3); 3,01 (1H,
m, H-19); 2,42 (1H, t, J=2,5 Hz, C≡CH); 1,68 (3H, s, H-30); 0,98 (3H, s, H-26);
0,96 (3H, s, H-23); 0,92 (3H, s, H-27); 0,82 (3H, s, H-25); 0,75 (3H, s, H-24).

16

+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR của chất 38: (CDCl3, 125 MHz)
δ ppm: 175,2 (C-28); 150,4 (C-20); 109,6 (C-29); 79,2 (C-3); 78,1 (C≡CH); 74,3
(C≡CH); 56,6 (C-17); 55,4 (28-COOCH2); 51,3; 50,6; 49,5 (C-19); 46,8; 42,4;
40,8; 38,8; 38,7; 38,3; 37,2; 36,8; 34,3; 31,9; 30,5; 29,6; 28,0 (C-23); 27,4; 25,5;
20,9; 19,4 (C-30); 18,3; 16,1 (C-25); 16,0 (C-24); 15,3 (C-24); 14,7 (C-27).
2.2.2. Chuẩn bị mẫu và xác định cấu trúc chất 39
O
H 3C
5'

29

HO

20

O

1'
2'

N
N
N

19
1

N
4' O

3'

30

25

NH

28 O

26

O
3

27

39

HO
24

23

* Chuẩn bị mẫu: Hợp chất 38 (1,0 đương lượng.), AZT (0,8 đương
lượng.) và CuI (0,2 đương lượng.) được hòa tan trong t-BuOH (5ml), khuấy
hỗn hợp phản ứng ở 70oC trong 20 giờ. Hỗn hợp sau phản ứng được chiết với
EtOAc, rửa nhiều lần với nước, dung dịch Na2S2O3 và dung dịch muối ăn.
Pha hữu cơ được làm khô bằng Na2SO4, sau đó cất đuổi dung môi ở áp suất
thấp. Phần cặn đó được tiến hành chạy cột dùng silica gel thu được hợp chất

39 với hiệu suất cao.
Hợp chất 39: chất rắn màu trắng, hiệu suất 59%, điểm chảy 179-181oC
* Dữ liệu phổ của hợp chất 39:
+ Phổ hồng ngoại IR của chất 39: 3436; 3078; 2946; 2868; 1696; 1460;
1383; 1270; 1132; 1101; 1041; 973; 727 cm-1.
+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của chất 39: (CDCl3, 500
MHz) δ ppm: 7,76 (1H, s, H triazol); 7,39 (1H, s, H thymidine); 6,19 (1H, t,
17


J=6,5 Hz, H-1’); 5,39-5,43 (1H, m, H-4’); 5,23 (1H, dd, J=12,5; 29,0 Hz,
COOCH2); 4,72 (1H, d, J=2,0 Hz, H-29a); 4,59 (1H, s, H29b); 4,39-4,41 (1H,
m, H-3’); 3,73 (1H, ddd, J=2,5; 8,0; 10,5 Hz, H5’a); 3,30 (1H, dd, J=2,5; 8,0
Hz, H-5’b); 3,16 (1H, d, J=9,5 Hz, H-3); 2,94-3,01 (3H, m, H-2’, H-19); 1,94
(3H, s, CH3); 1,69 (3H, s, H-30); 0,92 (3H, s, H-26); 0,89 (3H, s, H-23); 0,73
(3H, s, H-27); 0,72 (3H, s, H-25); 0,71 (3H, s, H-24).
+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

C-NMR của chất 39: (CDCl3, 125

13

MHz) δ ppm: 176,2 (C-28); 163,6 (CO thymidine); 150,4 (C-20); 150,3
(NCONH thymidine); 143,6 (=C= triazol); 137,8 (-CH= thymidine); 124,1 (CH= triazol); 111,3 (-C= thymidine); 109,7 (C-29); 88,9 (C-1’); 85,2 (C-4’);
78,9 (C-3); 61,5 (C-3’); 56,9 (C-5’); 56,6 (C-17); 55,2 (28-COOCH2); 50,4;
49,4 (C-19); 46,9; 42,3; 40,7; 38,8; 38,7; 38,3; 37,3; 37,1 (C-2’); 36,8; 34,3;
31,9; 30,5; 29,6; 29,9 (C-23); 27,4; 25,5; 21,0; 20,8; 19,4 (C-30); 18,2; 16,1
(C-25); 15,8 (C-26); 15,3 (C-24); 14,7 (C-27); 12,4 (CH3 thymidine).
2.2.3. Chuẩn bị mẫu và xác định cấu trúc chất 40
29

30

20
19

HO
25
1

28O

26

O
3

27

O

40

24

* Chuẩn bị mẫu: Hợp chất 42 (mol và Cs2CO3 (2 mol) được hòa tan
trong hỗn hợp dung môi DMF và THF (1:1). Khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng
trong 30 phút sau đó thêm propagyl bromua (2 mol) vào và tiếp tục khuấy
phản ứng ở nhiệt độ phòng trong 4 đến 6 giờ. Khi phản ứng kết thúc, thêm
nước vào bình phản ứng rồi chiết sản phẩm bằng etylaxetat. Pha hữu cơ được

18