Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinolene chứa mạch nhánh triazole (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
––––––––––––––––––––––––

VŨ HIỀN LƯƠNG

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT
INDENOISOQUINOLINE CHỨA MẠCH NHÁNH
TRIAZOLE
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM THỊ THẮM

THÁI NGUYÊN - 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
––––––––––––––––––––––––

VŨ HIỀN LƯƠNG

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT
INDENOISOQUINOLINE CHỨA MẠCH NHÁNH TRIAZOLE
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM THỊ THẮM

THÁI NGUYÊN - 2018


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phạm Thị Thắm
người 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 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 GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến 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, nhân viên Trường THPT Lê Chân –Đông Triều – 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

Vũ Hiền Lương

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... i
MỤC LỤC .................................................................................................... ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................... v
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ........................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................... vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................... vii
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 2
1.1. Tổng quan về các phương pháp phân tích cấu trúc................................ 2
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1] ................................................ 2
1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ............................ 3
1.1.3.Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1,4] ............................................. 8
1.2. Hợp chất indenoisoquinoline ............................................................... 10
1.2.1. Một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline .......................... 10
1.2.2. Một số tính chất của indenoisoquinoline ...................................... 12
1.3. Mục tiêu luận văn ............................................................................... 13
Chương 2. THỰC NGHIỆM .................................................................... 14
2.1. Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị ................................ 14
2.1.1. Phương pháp nghiên cứu................................................................... 14
2.1.2. Dụng cụ và một số thiết bị ................................................................ 14
2.1.3. Hóa chất và dung môi ....................................................................... 15
2.1.4. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng
sắc kí lớp mỏng. .......................................................................................... 16
2.1.5. Xác nhận cấu trúc .............................................................................. 16
2.2. Chuẩn bị mẫu ....................................................................................... 17
2.3. Đo mẫu bằng các phương pháp phổ ..................................................... 19

2.3.1. Đo các phổ hợp chất 22 ..................................................................... 19
ii


2.3.2. Đo các phổ hợp chất 23 ..................................................................... 20
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 22
3.1. Phân tích cấu trúc của hợp chất 22....................................................... 22
3.1.1. Chuẩn bị mẫu nguyên liệu 22 ........................................................... 22
3.2.2. Phân tích cấu trúc của hợp chất 22.................................................... 22
3.2. Phân tích cấu trúc của hợp chất 23....................................................... 28
3.2.2. Phân tích xác định cấu trúc hợp chất 23 bằng các phương pháp phổ 28
KẾT LUẬN ................................................................................................ 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 35
DANH MỤC PHỤ LỤC............................................................................ 40

iii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MS

Phương pháp phổ khối lượng

HRMS

Phương pháp phổ khối lượng phân giải cao

EI

Phương pháp bắn phá bằng dòng electron

CI

Phương pháp ion hóa hóa học

FAB

Phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh

DHA

Dihydroartemisinin

SKLM

Sắc kí lớp mỏng

TMS

Chất chuẩn trimetyl silan

DIPEA

hoặc N,N’-Di -iso-propyletyl amin

DIEA
NMR

Nuclear magnetic resonance- phương pháp phổ cộng
hưởng từ hạt nhân

DMSO-d6

Dimetyl sulfoxit-d6

IR

Phương pháp phổ hồng ngoại

THF

Tetrahidrofuran

MGM

Mean Graph Midpoint-giá trị thử nghiệm lâm sàng

CD

Phổ lưỡng sắc tròn

Top I

1 enzim trong quá trình tháo xoắn ADN

IC50

Nồng độ ức chế 50 %

X- ray phân tử

Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể

Equiv (eq)

Đương lượng

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Các thiết bị cần dùng trong phòng thí nghiệm ........................... 14
Bảng 2.2: các dụng cụ chính sử dụng trong phòng thí nghiệm .................. 15
Bảng 2.3: Kết quả tính toán lượng cần lấy của quy trình tổng hợp (22) .... 17
Bảng 2.4: Kết quả tính toán lượng cần lấy của quy trình tổng hợp (23) .... 18

v


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1 Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin nhờ phản ứng ngưng tụ
của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff ............................ 11
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp hợp chất 7-aza-indenoisoquinoline ........................... 12
Sơ đồ 3.1: Chuẩn bị mẫu hợp chất 22 ......................................................... 22
Sơ đồ 3.2: Chuẩn bị mẫu hợp chất 23 ......................................................... 28

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của 2-metyl butan-1-ol ........................................ 3
Hình 1.2. Hệ thống phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân .......................... 4
Hình 1.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của etyl benzen ............................... 7
Hình 1.4. Phổ khối lượng của tetrapeptit ...................................................... 9
Hình 1.5. Một số dẫn chất của indenoisoquinoline có hoạt tính ức chế
Top1 cao ...................................................................................... 13
Hình 3.1: Phổ IR của hợp chất 22 ............................................................... 23
Hình 3.2: Phổ HRMS của hợp chất 22........................................................ 23
Hình 3.3: Phổ 1H -NMR của hợp chất 22................................................... 24
Hình 3.4: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 22 ở vùng từ 5 đến 10 ppm .... 25
Hình 3.5: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 22 ở vùng từ 0 đến 5 ppm ...... 25
Hình 3.6: Phổ 13C -NMR của hợp chất 22. ................................................ 26
Hình 3.7: Phổ 13C -NMR của hợp chất 22 giãn từ vùng 120 ppm đến
200 ppm....................................................................................... 27
Hình 3.8: Phổ 13C -NMR của hợp chất 22 giãn từ vùng 0 ppm đến 120
ppm.............................................................................................. 27
Hình 3.9 : Phổ IR của hợp chất 23. ............................................................. 28
Hình 3.10: Phổ HRMS của hợp chất 23...................................................... 29
Hình 3.11: Phổ 1H -NMR của hợp chất 23................................................. 30
Hình 3.12: Phổ 1H -NMR của hợp chất 23 ở vùng 7ppm-9ppm ................ 31
Hình 3.13: Phổ 1H -NMR của hợp chất 23 ở vùng 4 ppm-6 ppm .............. 31
Hình 3.14: Phổ 13C -NMR của hợp chất 23. .............................................. 32
Hình 3.15: Phổ 13C -NMR của hợp chất 23 ở vùng 100-200ppm ............. 33

vii


MỞ ĐẦU
Các phương pháp phân tích hữu cơ để xác định cấu trúc của các hợp
chất được phát triển từ rất lâu. Trong thời kì đầu tiên, các nhà khoa học chỉ

có phương pháp đầu tay là phổ hồng ngoại và đo điểm chảy của các hợp
chất. Phương pháp đầu tay quan trọng nữa trong giai đoạn này là phương
pháp phân tích nguyên tố nhằm xác định C, H, N. Đến ngày nay một loạt
các phương pháp ra đời như: NMR 1 chiều, 2 chiều, phổ CD, phổ X-ray
phân tử,… giúp cho việc xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ trở nên rõ
ràng, chính xác và nhanh hơn rất nhiều so với trước đây. Phân tích hữu cơ
trở thành một phần quan trọng trong hóa học.
Các hợp chất indenoisoquinoline (1, 2, 3) có hoạt tính chống ung thư
cao hơn so với thuốc chống ung thư hệ camptothecin và không gây hiệu
ứng phụ, đặc biệt bền và không bị thủy phân vì không có vòng lacton.

Tuy nhiên, các hợp chất indenoisoquinoline là những hợp chất có cấu
trúc tương đối phức tạp vì thế vấn đề phân tích và xác định cấu trúc một
cách chính xác các hợp chất này nhằm hướng tới việc xem xét các vị trí
tương tác quan trọng của hợp chất với receptor phân tử là một vấn đề rất
quan trọng và lý thú.
Đề tài này tập trung nghiên cứu phân tích cấu trúc của một số hợp
chất indenoisoquinoline có chứa mạch nhánh triazole bằng các phương
pháp hóa lý hiện đại như phổ hồng ngoại (IR), cộng hưởng từ hạt nhân
(NMR) và phổ khối lượng (MS). 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
indenoisoquinoline chứa mạch nhánh triazole.
1


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các phương pháp phân tích cấu trúc
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1]
Phương pháp phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại (IR) cho nhiều

thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất, đặc biệt là nhóm chức các
hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc chung của phương pháp phổ hồng ngoại là khi
ta 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.
Mỗi dao động riêng có một mức năng lượng nhất định nên khi chiếu
tia hồng ngoại có năng lượng E= (hC): λ trong đó λ có bước sóng dài từ
100cm-1, thì các dao động hấp thu năng lượng ở bước sóng nhất định và dao
động mạnh hơn nhanh hơn. Sự hấp thu năng lượng này được ghi lại thành
biểu đồ gọi là phổ hồng ngoại. Như vậy mỗi pic trên phổ hồng ngoại ứng
với một dao động và vì trong phân tử có nhiều loại dao động nên phổ hồng
ngoại có nhiều pic rất phức tạp. Vì thế khi phân tích phổ hồng ngoại người
ta chỉ chú ý những pic chính đặc trưng cho một số loại 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).
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.
2


Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của 2-metyl butan-1-ol

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, viết tắt là NMR (Nuclear Magnetic
Resonance), là phương pháp hiện đại và được sử dụng rộng rãi trong
nghiên cứu Hóa học. Trong phương pháp phân tích cấu trúc này, chỉ các
nguyên tố có spin hạt nhân I≠0 mới được nhận diện và phân tích. Ngày
nay, có nhiều hạt nhân có thể nghiên cứu bằng kĩ thuật NMR, tuy nhiên
phổ biến nhất là H, C, N, P và F được ứng dụng hiệu quả trong xác định
cấu trúc phân tử. Trong đó phổ biến nhất là phương pháp phổ 1H-NMR và
13

C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13C có momen từ. Nếu đặt proton

trong từ trường không đổi thì moment từ của nó có thể định hướng cùng

3


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].

Hình 1.2. Hệ thống thiết bị phân tích cộng hưởng từ hạt nhân

a. Tính chất của hạt nhân trong từ trường ngoài
Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và tự quay quanh mình nó
tạo nên dòng điện vòng có momen điện từ μ, đồng thời cũng tạo ra momen
quay gọi là momen spin . Như vậy hạt nhân nguyên tử được đặc trưng bằng
momen từ  và momen spin P .
Khi đặt hạt nhân nguyên tử vào từ trường ngoài có cường độ B 0 thì
dưới tác dụng của đường sức từ trường ngoài momen từ của hạt nhân bị
xoay đi một hướng nhất định trong không gian gọi là lượng tử hóa và được
đặc trưng bằng số lượng tử từ m (m có các giá trị I, I-1, I-2,… -I) đối với
các nguyên tử có hạt nhân như 1H , 13C và 31P thì I chỉ có 2 giá trị là +1/2 và
-1/2. Nếu gọi Z là trục của hướng từ trường ngoài B0 thì hình chiếu của μ
trên trục Z là

 z và có năng lượng là E=  z .B0, lúc này có 2 trường hợp,

một trường hợp momen từ của hạt nhân có hướng trùng với hướng của
4


momen từ ngoài B0 và có năng lượng thấp E1. Trường hợp thứ 2 momen từ
của hạt nhân có hướng không trùng với hướng từ trường ngoài B0 và khi đó
nó có năng lượng cao E2. Hiệu số hai mức năng lượng này là năng lượng
cần để chuyển hướng momen từ của hạt nhân trùng hướng với từ ngoài:
∆E= E2- E1=

h
γB0
2

(1) (γ gọi là hằng số hồi chuyển nó phụ thuộc vào

từng loại hạt nhân). Tỷ lệ giữa các hạt nhân năng lượng thấp N1 và hạt nhân
năng lương cao N2 theo sự phân bố Boltman.
N1
= eE / KT (2)
N2

k là hằng số phụ thuộc bản chất của hạt nhân T là nhiệt độ tuyệt đối.
b, Hằng số chắn
Bất kỳ hạt nhân nào cũng có lớp vỏ các điện tử bao bọc. Các điện tử
này sinh ra một từ trường B’ ngược chiều với từ trường ngoài B 0 để che
chắn cho hạt nhân, làm giảm bớt sự tác động của từ trường ngoài lên hạt
nhân. Vì thế, từ trường ngoài tác dụng thực sự lên hạt nhân bị yếu đi, người
ta gọi nó là từ trường hiệu dụng và ký hiệu là Bc. Vì mỗi hạt nhân có một
lớp vỏ điện từ xác định nên sự che chắn này là cố định vì thế gọi nó là hằng
số chắn và ký hiệu là σ. Khi đó Be = B0 (1-σ). Như thế mật độ điện tử càng
cao hằng số chắn càng lớn, từ trường hiệu dụng càng bé, hạt nhân càng
được bảo vệ, không bị tác dụng lớn của từ trường ngoài.
Các hạt nhân có vỏ điện tử giống nhau thì có hằng số chắn bằng
nhau, các hạt nhân như thế gọi là hạt nhân tương đương. Các hạt nhân
không có vỏ điện từ giống nhau, không có hằng số chắn bằng nhau gọi là
hạt nhân không tương đương. Có hai nguyên nhân xuất hiện hằng số chắn:
- Hiệu ứng nghịch từ: Các điện tử bao quanh hạt nhân sinh ra từ
trường ngược chiều với từ trường ngoài làm giảm bớt (chắn bớt) sự tác
dụng của nó lên hạt nhân. Lớp vỏ điện tử càng dày, mật độ càng cao càng
chắn nhiều, hằng số chắn càng lớn. Như thế các nhóm có hiệu ứng +I có

5

hằng số chắn lớn: CH3, C2H5… các nhóm có hiệu ứng –I có hằng số bé: Cl,
Br, NO2… Các hợp chất có hằng số chắn lớn nằm ở phía trường mạnh.
- Hiệu ứng thuận từ: Đối với các hợp chất có liên kết π như olefin,
ankin, benzen và cacbonyl. Ở đây các điện tử chuyển động sinh ra dòng
điện vòng và tạo ra từ trường riêng cùng chiều hay ngược chiều với từ
trường ngoài. Các nghiên cứu cho thấy các hợp chất này có từ trường riêng
cùng chiều với từ trường ngoài nghĩa là có hiệu ứng thuận từ, nghĩa là hằng
số chắn bé, trường hiệu dụng lớn, nên các hợp chất có hằng số chắn bé nằm
ở phía trường yếu.
c, Độ dịch chuyển hóa học
Giá trị quan trọng nhất trong phân tích NMR là độ chuyển dịch hóa
học . Giá trị này có được là 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
6


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 1.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của etyl benzen

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 [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

7


nhau, đặc biệt là cho biết các thông tin về cấu trúc không gian của phân tử
như: cấu hình cis-trans, Z-E, syn-anti, R-S, a-e…[2].
1.1.3.Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1,4]
Phương pháp khối phổ (MS) là một kỹ thuật phân tích hóa học giúp
xác định hàm lượng và loại chất hóa học có trong một mẫu bằng cách đo tỷ
lệ khối lượng trên điện tích và số lượng của các ion pha khí. Đây là phương
pháp phân tích hiện đại được sử dụng phổ biến trong các phép phân tích
cấu trúc và phân tích hàm lượng các hợp chất hóa học.
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 thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các
8


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 1.4).

Hình 1.4. Phổ khối lượng của tetrapeptit

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
9


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. Hợp chất indenoisoquinoline
Hợp chất indenoisoquinoline (1) (NSC 314622) được tổng hợp lần
đầu tiên vào năm 1978 bởi Mark Cushman và cộng sự, thể hiện hoạt tính
ức chế Top I nên hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các
dẫn xuất của indenoisoquinoline 1 và nghiên cứu hoạt tính ức chế Top I của
các dẫn chất của nó. Một số dẫn xuất của indenoisoquinoline như:
Indotecan (2) và Indimitecan (3) đã được đưa vào nghiên cứu thử nghiệm
lâm sàng giai đoạn II. Các hợp chất này có hoạt tính cao hơn so với thuốc
hệ camptothecin nhưng không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền, không bị
thủy phân vì không có vòng lacton. [9]

Do có cấu trúc lý thú và hoạt tính sinh học mạnh nên được nhiều nhà
khoa học quan tâm nghiên cứu.
1.2.1. Một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline
Hiện nay tổng hợp các dẫn chất của indenoisoquinoline được thực
hiện theo các phương pháp chính sau đây: Phương pháp thứ nhất: Tổng
hợp các dẫn chất indenoisoquinoline thông qua phản ứng ngưng tụ của
anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff [7,9,12]. Phương pháp thứ hai:
Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinoline dựa trên phản ứng của
indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion

với

các

amin

bậc

1

[5,6,8,15,16,18,27÷30]. Phương pháp thứ ba: Tổng hợp các dẫn chất

10


indenoisoquinoline thông qua phản ứng đóng vòng của 3–arylisoquinolin
[17,19,20]. Phương pháp thứ tư: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinoline
dựa trên phản ứng đóng vòng của dẫn chất styrenic enamid [23,25].
Mark Cushman và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất
của indenoisoquinoline như sơ đồ 1.1.

4

5

6

4
4
4
8

12

9

11

7

10

Sơ đồ 1.1 Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin nhờ phản ứng ngưng tụ
của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff
Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.2: a) H2CO, H2O, HCl, AcOH, 120°C đến nhiệt độ
phòng; (b) (i) KOH, H2O, nhiệt độ phòng, (ii) KMnO4, H2O, 0°C đến nhiệt độ phòng, (iii)
EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3-bromopropylamin, HBr, Et3N, Na2SO4, CHCl3,
nhiệt độ phòng; (e) CHCl3, 0°C đến nhiệt độ phòng; (g) SOCl2, nhiệt độ phòng; (f) imidazol
hoặc morpholin, NaI, DMF, 70°C.

Evgeny Kiselev, Mark Cushman và các cộng sự cũng đã sử dụng
phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của
anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff để tổng hợp thành công các
indenoisoqunoline với vòng D là dị tố, như là nitơ được tóm tắt trong sơ
đồ sau [11].
11


13

14

15

16
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp hợp chất 7-aza-indenoisoquinoline
Trong trường hợp này, hợp chất 7-aza-indenoisoquinoline 16 được
tổng hợp nhờ phản ứng ngưng tụ của 2-pyridyl Schiff với anhiđrit
homophtalic tạo thành hợp chất cis-axít 15, sau đó axyl hóa nội phân tử
nhờ phản ứng Friedel-Crafts. Phương pháp này cho phép tạo ra hợp
chất indenoisoquinoline với vòng D chứa dị vòng, để tạo ra các hợp
chất mới. Tuy nhiên, trong trường hợp này do pyridin có khả năng phản
ứng thế electrophin rất thấp nên phản ứng vòng hóa chất 15 thành chất
16 rất khó khăn.
1.2.2. Một số tính chất của indenoisoquinoline
Các indenoisoquinoline đang được nghiên cứu phát triển bằng cách
sàng lọc các cơ sở dữ liệu thuốc thuộc chương trình phát triển nghiên cứu
của viện ung thư quốc gia Mỹ cho các hợp chất gây độc tế bào có cấu hình
liên quan với camptothecin trên 60 dòng tế bào ung thư khác nhau. Các nhà
khoa học sử dụng giá trị gây độc tế bào GI50 là nồng độ tương ứng với sự

ức chế tăng trưởng lên đến 50%. MGM (Mean Graph Midpoint) là các giá
trị trung bình dựa trên tính toán theo phương pháp đồ thị của giá trị GI50
trung bình cho tất cả các dòng tế bào thử nghiệm (khoảng 60 dòng) trong
đó giá trị GI50 cho nằm trong phạm vi cho phép là 10-8M - 10-4M (10-8 và
10-4 lần lượt là nồng độ tối thiểu và tối đa của thuốc trong quá trình xét
nghiệm kiểm tra).
12


4

2

18

19

17

20

Hình 1.5. Một số dẫn chất của indenoisoquinoline có hoạt tính ức chế Top1
cao
Một hợp chất được xem là “hoạt động” nếu nó có giá trị MGM
≤1µM và có khả năng ức chế Top1 ngang bằng hoặc hơn hoạt tính của
Camptothecin.
1.3. Mục tiêu luận văn
1. Chuẩn bị mẫu phân tích là một số dẫn xuất indenoisoquinoline chứa
mạch nhánh triazole.
2. Phân tích cấu trúc các hợp chất đó bằng phương pháp phổ.

13


Chương 2
THỰC NGHIỆM
2.1. Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị
2.1.1. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp phân tích cấu trúc hiện đại và phương pháp tổng
hợp hữu cơ được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ Trường Đại
học Khoa học – Đại học Thái Nguyên và Phòng thí nghiệm Hoá dược Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam và Khoa
Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội,
nhằm phân tích cấu trúc của các hợp chất indenoisoquinoline bằng các
phương pháp phổ hiện đại .
2.1.2. Dụng cụ và một số thiết bị
Bảng 2.1: Các thiết bị cần dùng trong phòng thí nghiệm
STT

Tên thiết bị

1

Cân điện tử

2

Máy sấy/ Tủ sấy

3
4

5

6

Mục đích sử dụng

Hãng xuất xứ

Cân chính xác lượng mẫu, Deshi-

Nhật

bao bì

Bản

Làm khô

Merck- Đức

Máy khuấy từ/ Cung cấp nhiệt, điều khiển Magnetic
khuấy cơ
Máy

hút

chân

không

quay

chân không

7

Bộ chưng cất

8

Tủ hút

Strirrer – China

Hút khô

Buchi-Đức

Nhận biết những nhóm chất

Máy soi UV
Máy

tốc độ khuấy

hữu cơ mang màu
cất

Aqualytic- Đức

Để loại bỏ dung môi hay cô
đặc để thu được dịch đặc Buchi- Đức
hoặc chất sạch
Chưng cất thu dung môi sạch Trung quốc
Hút mùi của những chất độc Việt Nam
hại.
14


Bảng 2.2: các dụng cụ chính sử dụng trong phòng thí nghiệm
STT Tên dụng cụ

Loại (ml)

Mục đích

1, 2, 5, 10

Lấy chính xác lượng dung môi cần
dùng

1

Pipet

2

Công tơ hút

Lấy dung môi với lượng nhỏ

3

Quả bóp

Hút dung môi

Cốc

50, 100,
Đựng dung môi và các hóa chất cần
250,
thiết
500…

Bình cầu

25,
50,
Đựng dung môi và các hóa chất cần
100,
thiết
250…

6

Bình tam giác

100, 200,
Đựng dung môi và các hóa chất cần

250,
thiết
500…

7

Ống đong

50, 100

8

Ống nghiệm

Đựng các chất khi chạy cột

9

Giá đỡ

Dùng đỡ cột phản ứng và cột chạy
sắc ký

10

Cột sắc ký

Dùng để tách chất

11

Phễu thủy tinh

Rót dung môi

12

Đũa thủy tinh

Dùng để khuấy

13

Bông

Dùng để nhồi cột sắc ký

4

5

Đong các loại dung môi

2.1.3. Hóa chất và dung môi
Các hóa chất phục vụ cho việc tổng hợp các hợp chất để nghiên cứu
phân tích cấu trúc được mua của hãng Merck (Đức) và Aldrich (Mỹ). Silica

15

gel cho sắc ký cột là loại 100 - 200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký silica
gel là bản nhôm tráng sẵn Art. 5554 DC - Alufolien Kiesel 60 F254 (Merck).
2.1.4. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất
bằng sắc kí lớp mỏng.
Sắc kí lớp mỏng (SKLM) được sử dụng để phân tích tiến trình phản
ứng nhờ định tính chất đầu và sản phẩm. Thông thường chất đầu và sản
phẩm có giá trị Rf khác nhau, màu sắc và sự phát quang khác nhau. Dùng
sắc kí lớp mỏng để kiểm tra phản ứng. Giá trị R f của các chất phụ thuộc
vào bản chất của các chất và phụ thuộc vào dung môi làm pha động. Dựa
trên tính chất đó, chúng ta có thể tìm được dung môi hay hỗn hợp dung môi
để tách các chất ra xa nhau (Rf khác xa nhau) hay tìm được hệ dung môi
cần thiết để tinh chế các chất.
2.1.5. Xác nhận cấu trúc
Để xác định cấu trúc các chất hữu cơ tổng hợp được, luận văn 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
Gallenkamp của Anh tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu cơ - Viện Hoá
học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ IR của các chất nghiên cứu được xác định trên máy Impact 410Nicolet tại Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam
và máy FT-ICR Mass spectrometer Model 910-MSTQFTMS-7 Tesla tại
Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc gia Hà
Nội. Các mẫu nghiên cứu được đo ở dạng ép viên với KBr rắn.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ 1H-NMR (500MHz) và

C-NMR (125MHz) của các chất

13

nghiên cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500 MHz với dung
16