Luận văn thạc sĩ hóa học: Nghiên cứu hóa học click của các 2–amino–4H–chromen–3–carbonitril

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ THANH TOAN

NGHIÊN CỨU HOÁ HỌC CLICK CỦA
CÁC 2-AMINO-4H-CHROMEN-3-CARBONITRIL

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI−2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ THANH TOAN

NGHIÊN CỨU HOÁ HỌC CLICK CỦA
CÁC 2-AMINO-4H-CHROMEN-3-CARBONITRIL
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60.44.01.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chủ tịch hội đồng
GS.TSKH. Nguyễn Minh Thảo

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
GS.TS NGUYỄN ĐÌNH THÀNH

HÀ NỘI-2018


LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn GS. TS.
Nguyễn Đình Thành và TS Vũ Ngọc Toán đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn em
trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Hóa học và các thầy cô trong bộ
môn Hóa Hữu Cơ đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn.
Em cũng xin cảm ơn các anh chị, các bạn sinh viên phòng Tổng Hợp Hữu
Cơ I đã động viên, trao đổi và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận văn
này.

Hà Nội, ngày 15 tháng 6 năm 2018
Sinh viên

Nguyễn Thị Thanh Toan

i


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................6
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................7
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHROMEN........................................................................7
1.1.1. Cấu trúc của chromen .................................................................................7
1.1.2. Hoạt tính sinh học của các chromen ...........................................................7
1.1.3. Tính chất hóa học của 2-amino-4H-chromen ...........................................10
1.1.4. Tổng hợp 2-amino-4H-chromen ...............................................................13

1.2. TỔNG QUAN VỀ PHẢN ỨNG CLICK ........................................................17
1.2.1. Giới thiệu chung .......................................................................................17
1.2.2. Phản ứng click của azide và 1-alkyn ........................................................18
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM...................20
2.1. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................20
2.1.1. Phƣơng pháp tổng hợp hữu cơ ..................................................................20
2.1.2. Phƣơng pháp tinh chế và kiểm tra độ tinh khiết .......................................20
2.1.3. Phƣơng pháp phân tích cấu trúc ...............................................................20
2.1.4. Thăm dò hoạt tính sinh học ......................................................................22
2.2. THỰC NGHIỆM ............................................................................................24
2.2.1. Điều chế chất xúc tác Cu@MOF-5 ..........................................................25
2.2.2. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl azide.....................25
2.2.3. Tổng hợp các hợp chất 7-hydroxy-4H-chromen-3-carbonitril thế ...........26
2.2.4. Tổng hợp các hợp chất 7-propargyloxy-4H-chromen-3-carbonitril thế ...28
2.2.5. Tổng hợp các hợp chất 1H-1,2,3-triazol chứa hợp phần 4H-chromen và Dglucose ................................................................................................................29
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................32
3.1. ĐIỀU CHẾ CHẤT XÚC TÁC Cu@MOF-5 ..................................................32
3.2. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT 7-HYDROXY-4H-CHROMEN-3CARBONITRIL THẾ ............................................................................................33
3.2.1. Phổ IR .......................................................................................................35
1


3.2.2. Phổ NMR ..................................................................................................36
3.3. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT 7-PROPARGYLOXY-4H-CHROMEN-3CARBONITRIL THẾ ............................................................................................41
3.3.1. Phổ IR .......................................................................................................43
3.3.2. Phổ NMR ..................................................................................................45
3.3.3. Phổ MS .....................................................................................................51
3.8.4. Phổ nhiễu xạ đơn tinh thể tia X ................................................................53
3.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT 1H-1,2,3-TRIAZOL CÓ CHỨA VÒNG 4HCHROMEN VÀ D-GLUCOSE..............................................................................54
3.4.1. Phổ IR .......................................................................................................54

3.4.2 Phổ NMR ...................................................................................................56
3.4.3 Phổ MS ......................................................................................................68
3.5. HOẠT TÍNH SINH HỌC ...............................................................................70
3.5.1. Hoạt tính sinh học của các hợp chất 4a-d,f-h ...........................................70
3.5.2. Hoạt tính chống oxy hóa của các dãy chất 1H-1,2,3-triazol ....................70
KẾT LUẬN ...............................................................................................................72
KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ..........................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................74

2


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
η (%)

Hiệu suất phản ứng

Ac2O

Anhydride acetic

13

13

C NMR

C Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt

nhân carbon-13)

1

H NMR

1

H Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt

nhân proton)
COSY

1H-1H Correlated Spectroscopy (Phổ tương quan 1H-1H)

DCM

Dichloromethan

DMF

Dimethylformamide

DMSO

Dimethyl sulfoxide

DMSO-d6

Dimethyl sulfoxide đƣợc deuteri hoá

DPPH

N,N-Diphenylpicrylhydrazyl

Đnc

Điểm nóng chảy

HMBC

Heteronuclear Multiple Bond Coherence spectroscopy (Phổ tương tác
xa dị hạt nhân 1H−13C)

HSQC

Heteronuclear Single Quantum Coherence spectroscopy (Phổ tương tác
gần dị hạt nhân 1H−13C)

ESI

Electrospray Ionization (Sự ion hoá bằng phun mù điện)

IR

Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại)

MS

Mass Spectrometer (Phổ khối lượng)

TLC

Thin-layer chromatography (sắc kí lớp mỏng)

DABCO

N2(C2H4)3

MCR Multi-component-reaction(phản ứng đa tác nhân)

3


DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN VĂN
Trang
Bảng 2.1. Tổng hợp các hợp chất 2a-i ......................................................................27
Bảng 2.2. Tổng hợp các hợp chất 3a-i ......................................................................29
Bảng 2.3. Tổng hợp các hợp chất 4a-d,f-h ................................................................30
Bảng 3.1. Số liệu phổ IR của các hợp chất 2a-i ........................................................35
Bảng 3.2. Số liệu phổ 1H NMR của hợp chất 2a-i ....................................................37
Bảng 3.3. Số liệu phổ 13C NMR của các hợp chất 2a-i .............................................38
Bảng 3.4. Số liệu phổ IR của các hợp chất 3a-i ........................................................43
Bảng 3.5. Số liệu phổ 1H NMR của các hợp chất 3a-i ..............................................45
Bảng 3.6. Số liệu phổ 13C NMR của các hợp chất 3a-i .............................................47
Bảng 3.7. Số liệu phổ ESI-MS của các hợp chất 3a-i ...............................................52
Bảng 3.9. Số liệu phổ IR của các hợp chất 4a-d,f-h..................................................55
Bảng 3.10. Số liệu phổ 1H NMR của các hợp chất 4a-d,f-h .....................................56
Bảng 3.11. Số liệu phổ13C NMR của các hợp chất 4a-d,f-h .....................................59
Bảng 3.12. Các tƣơng tác gần trong phổ HSQC và tƣơng tác xa trong phổ HMBC
của chất 4a .................................................................................................................63
Bảng 3.13. Số liệu phổ ESI-MS của các hợp chất 4a-d,f-h ......................................69

Bảng 3.14. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của dãy chất 4a-d,f-h .....................70
Bảng 3.15. Kết quả thăm dò hoạt tính quét gốc tự do DPPH của các hợp chất 1H1,2,3-triazol ...............................................................................................................71

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN VĂN
Trang
Sơ đồ 2.1. Các phản ứng đƣợc sử dụng trong luận án. .............................................25
Hình 3.1. Phổ IR (KBr) của Cu@MOF-5 ................................................................32
Hình 3.2. Giản đồ XRD của Cu@MOF-5. ...............................................................32
Sơ đồ 3.1. Cơ chế phản ứng tổng hợp dãy chất 2. ....................................................34
4


Hình 3.3. Phổ IR (KBr) của hợp chất 2c. .................................................................36
Hình 3.4. Phần phổ giãn 1H NMR và 13C NMR của hợp chất 2c. ...........................41
Hình 3.5. Phổ IR (KBr) của hợp chất 3b. .................................................................44
Hình 3.6. Phần phổ giãn 1H NMR và 13C NMR của hợp chất 3e. ...........................50
Hình 3.7. Phổ ESI-MS của hợp chất 3e....................................................................53
Hình 3.8. Cấu trúc của hợp chất 3e theo phổ nhiễu xạ đơn tinh thể tia X. ..............53
Hình 3.9. Phổ IR (KBr) của hợp chất 4a. .................................................................56
Hình 3.10. Phần phổ giãn 1H NMR và 13C NMR của hợp chất 4a. .........................63
Hình 3.11. Phổ COSY của hợp chất 4a. ...................................................................67
Hình 3.12. Phổ HSQC của hợp chất 4a. ...................................................................67
Hình 3.13. Phổ HMBC của hợp chất 4a. ..................................................................68
Hình 3.14. Phổ ESI-MS của hợp chất 4a. ................................................................69

5


MỞ ĐẦU
4H-benzopyran là nhóm các hợp chất quan trọng trong hóa học dị vòng,

hiện nay đƣợc các nhà khoa học dành sự quan tâm nhiều vì những hoạt tính sinh
học đáng chú ý của chúng. Các hợp chất hữu cơ có chứa vòng 4H-pyran hoặc 4Hbenzopyran (hay 4H-chromen) có nhiều hoạt tính sinh học nhƣ kháng khuẩn [1],
chống viêm [38], chống ung thƣ [9], chống oxy hoá , gây độc tế bào [12], chống
HIV, chống sốt rét ,… Hơn thế nữa, các hợp chất chứa vòng 4H-Chromen là cơ sở
hình thành cho một số loại thuốc đang đƣợc sử dụng trong điều trị các bệnh khác
nhau, chẳng hạn nhƣ tăng huyết áp, hen suyễn, thiếu máu cục bộ và tiểu đƣờng
không tự chủ. Các phƣơng pháp tổng hợp dẫn xuất 2-amino-4H-chromen ngày càng
phát triển.
Trong những năm gần đây, việc tổng hợp các dƣợc liệu có liên quan các phân
tử dị vòng bằng kĩ thuật tổ hợp đƣợc chứng minh là một chiến lƣợc đầy hứa hẹn
trong việc tìm kiếm những sản phẩm mới. Phản ứng click là phản ứng mạnh mẽ để
tạo liên kết carbon-dị tố-carbon trong môi trƣờng nƣớc với nhiều loại hóa chất khác
nhau để tạo các chất có ứng dụng sinh học trong các lĩnh vực khác nhau [26, 27,
38]. Mặt khác, các dẫn xuất triazol là những hợp chất có những tính chất hữu ích
nhƣ hoạt tính sinh học, tính hoạt động bề mặt, vì vậy chúng đã và đang là mối quan
tâm nghiên cứu của các nhà hoá học trong và ngoài nƣớc [6, 13]. Có nhiều công
trình nghiên cứu đã chứng tỏ rằng triazol có khả năng kháng lao và chống nấm rất
tốt, đặc biệt khả năng chống nấm bội nhiễm, căn bệnh khá phổ biến ở những nƣớc
có khí hậu nóng ẩm nhƣ Việt Nam.
Các dẫn xuất của carbohydrat nói chung và của monosaccharide nói riêng
cũng có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý, đặc biệt khi trong phân tử của chúng
có hệ thống liên hợp. Hơn nữa, nhờ sự có mặt hợp phần phân cực của
monosaccharide làm cho các hợp chất này dễ hoà tan trong các dung môi phân cực
nhƣ nƣớc, ethanol… tạo hiệu quả cao cho sự thâm nhập của thuốc vào màng vi
khuẩn [Error! Reference source not found., 8]. Do vậy, chúng tôi đã thực hiện
luận án về đề tài “ Nghiên cứu hóa học click của các 2- amino-4H-chromen-3carbonitril”
6


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ CHROMEN
1.1.1. Cấu trúc của chromen
Chromen (hay benzopyran) cũng là một trong các thành phần cấu trúc quan
trọng trong các hợp chất thiên nhiên, và đƣợc đặc biệt quan tâm bởi nhiều hoạt tính
sinh học hữu ích của nó [1, 3, 5, 10]. Đây là một hệ thống dị vòng bao gồm một
vòng benzen gắn với một vòng pyran. Benzopyran bao gồm một số khung cấu trúc
nhƣ chroman, 2H-chromen và 4H-chromen [23].
O

O

O

Chroman

4H-Chromen

2H-Chromen

Mặc dù bản thân các chromen ít có ý nghĩa trong hóa học, song nhiều dẫn
xuất của chúng lại là các phân tử sinh học quan trọng, chẳng hạn nhƣ các
pyranoflavonoid [56].
1.1.2. Hoạt tính sinh học của các chromen
Việc phân lập 2H-chromen trong tự nhiên đã đƣợc công bố trong rất nhiều
công trình nghiên cứu. Gần đây, các hợp chất đƣợc công bố bao gồm 5,7dimethoxy-2-methyl-2H-chromen (1) và 5,7-dimethoxy-2,8-dimethyl-2H-chromen
(2). Cả hai hợp chất này đều đƣợc phân lập từ tinh dầu lá Calyptranthes tricona, có
hoạt tính kháng nấm mạnh [36].
CH3

CH3

O

O

H3C

CH3

CH3
O

O

O
H3C

1

7

O
2

CH3


H3C
O

CH3

H3C

CH3

O

O
CH3

H3C
HO
H3C

O

CH3

H3C
O

O

O

O
3

4

Trái ngƣợc với 2H-chromen, chỉ có một vài hợp chất thiên nhiên có chứa cấu
trúc 4H-chromen đƣợc phân lập, chẳng hạn, 7-hydroxy-6-methoxy-4H-chromen (3)
là một ví dụ về 4H-chromen thiên nhiên, từ hoa của cây Wisteria sinensis [7]. Ngoài
ra, trong tự nhiên còn có 4H-chromen là Uvafzlelin (4) đƣợc phân lập từ thân cây
Uvaria ufielii, có phổ kháng khuẩn rộng chống lại vi khuẩn Gram dƣơng.
Hợp chất Conrauinone A (5) là một vòng chromen thiên nhiên, đã đƣợc phân
lập từ vỏ của cây Millettia conraui và có khả năng đƣợc sử dụng để điều trị kí sinh
trùng đƣờng ruột [14]. Một hợp chất tự nhiên khác là Erysenegalensein C (6) đã
đƣợc phân lập từ vỏ cây Erythrina senegalensis và có tiềm năng sử dụng trong điều
trị đau dạ dày, vô sinh ở nữ và bệnh lậu
O

CH3
CH3
O

CH3

O

HO

O

OH

O
OH

O

H3C

O

CH3

O

CH3
O

O

CH3

CH3

O

H3C

5

CH3

6

Trong các nghiên cứu gần đây, các 2H-chromen, đặc biệt là các dẫn xuất 2,2dimethylchromen đƣợc phân loại vào nhóm thuốc kích hoạt kênh kali, có tác dụng
chống thiếu máu cục bộ và hạ huyết áp. Cromakalim, (R)-trans-6-cyano-3,4dihydro-2,2-dimethyl-4-(2-oxo-l-pyrrolidinyl)-2H-1-benzo[b]pyran-3-ol (7) là một
thuốc hạ áp co giãn cơ trơn mạch máu bằng cách kích hoạt các kênh ion kali [2].

8


N

O

N

O
OH
O

CH3
O

CH3
8

7

Ngoài ra, các dẫn xuất amin của chromen đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ là mĩ
phẩm, bột màu và hóa chất nông nghiệp phân hủy sinh học tiềm năng.
Dihydropyrano[3,2-c]chromen (8) cũng là một dị vòng quan trọng đã đƣợc sử dụng
nhƣ là chất hỗ trợ nhận thức, cho điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh, bao gồm cả
bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, bệnh xơ cứng teo cơ bên, hội chứng Down, sa sút
trí tuệ liên quan đến AIDS và bệnh Huntington cũng nhƣ để điều trị tâm thần phân
liệt và rung giật cơ
Nhiều nghiên cứu của Cai và cộng sự nhận thấy rằng 4H-chromen (9) với

nhóm đẩy electron nhƣ nhóm dimethylamino ở C-7 (10) làm tăng hiệu quả trong việc
ức chế sự polime hóa tubulin trong khi nhóm hút electron ở vị trí này lại giảm hiệu
quả ức chế.
OMe

OMe
MeO

MeO

Br

Br

CN

CN
O

NH2

H3C

N
CH3

9

O

NH2

10

Cai và đồng nghiệp còn nhận thấy rằng 4-phenyl-4H-chromen 11 với vòng
pyrrol có hiệu quả hơn chính bản thân khung phân tử ban đầu. Việc thay thế nhóm
amino tự do ở C-2 của 9 bằng succinimide hoặc ure dẫn đến việc làm giảm hoạt tính
sinh học. Mặt khác, việc thay thế nhóm amino ở C-2 của 9 bằng hydro lại làm tăng
hoạt tính sinh học. Cho đến nay, việc nghiên cứu đã tạo ra hợp chất 9 nhƣ là tác
nhân chống ung thƣ mạnh nhất trong loại này [23, 24].

9


Một số 4H-chromen với sự thay thế ethyl cyanoacetat ở vị trí C-4 đƣợc đánh
giá có hoạt tính gây độc tế bào. Xing và đồng nghiệp [10] nhận ra rằng C-4
chromen 12 có khả năng vƣợt qua sự kháng thuốc gây ra từ trên biểu hiện chống tế
bào tự chết protein
OMe

OMe
MeO

MeO

Br

Br

CN

CN
O

HN

H3C N

NH2

11

O

H

12

Một số dimer của 4H-chromen đƣợc đánh giá là có hoạt tính chống nấm,
chẳng hạn 13. Sự kết hợp của 2H-chromen và 4H-chromen ở 14 có tiềm năng chống
lại loài nấm Aspergillus. Một số dẫn xuất 4-phenyl-4H-chromen từ 2-naphthol đƣợc
đánh giá có hoạt tính kháng khuẩn. Nói chung, hợp chất 15 cho hoạt tính tƣơng tự
với thuốc kháng sinh β-lactam tiêu chuẩn Ampicillin [21].
MeO
CH3
CH3

O
EtOOC

H3C

CN

CN

HN

NH2

N
CN
O

13

NC
CN

NH2

O
OMe

O

NH2

14

15

1.1.3. Tính chất hóa học của 2-amino-4H-chromen
1.1.3.1. Phản ứng với acid formic
Sự ngƣng tụ giữa 2-amino-chromen-3-carbonitril (16) dẫn đến sự hình thành
của pyrimidinon 17 và dihydrocoumarin 18 [22].

10


O
CN
O

HCOOH

NH
O

NH2

CN

+

N

O

17

16

O

18

1.1.3.2. Phản ứng với phenylisocyanat
Việc đun nóng hồi lƣu chromen 16 với phenyl isocyanat trong pyridin cho
sản phẩm là pyrimidinthion 19 [22, 40].
NH
CN
O

NH2

PhNCS

N

pyridin

O

Ph
S

N
H
19

16

1.1.3.3. Phản ứng với anhydride acetic
Hỗn hợp của chromen 16 với anhydride acetic và acid phosphoric đƣợc đun
nóng hồi lƣu trong nhiều giờ cho pyrimidin 20, đồng thời có thêm sản phẩm thủy
phân là dihydrocoumarin 21. Mặt khác, khi thay acid phosphoric bằng pyridin thì
sản phẩm thu đƣợc là oxazinon 22 [22].
O
NH
O

CH3

N

O

20

CN

Ac2O/H3PO4

+

O
CN

Ac2O/pyridin

NH2

16
O

O
O

N

CH3

22

CH3

21

1.2.3.4. Phản ứng với ure, thioure, semicarbazide, thiosemicarbazide
Sự kết hợp của chromen 16 với ure, thioure, semicarbazide và
thiosemicarbazide tƣơng ứng cho các aminopyrimidin 23 [22].

11


NH2

X
CN

H2N C NH2

N

X=O,S
O

NH2

O

nãng ch¶y

N
H

X

23

1.1.3.5. Phản ứng với formamide
Việc đun hồi lƣu hỗn hợp gồm chromen 16 với formamide trong DMF thu
đƣợc aminopyrimidin 24 [22, 40].
NH2
CN
O

NH2

HCONH2

N

DMF, håi l­u

O

16

N

24

1.1.3.6. Phản ứng với cyclohexanon
Sự ngƣng tụ của chromen 16 với cyclohexanon sẽ cho hợp chất pyridin 25 [22].
NH2
CN
O

NH2

cyclohexanon


O

N

25

16

1.1.3.7. Phản ứng với carbon disulfide trong pyridin
Việc đun nóng hồi lƣu của chromen 16 với CS2 trong pyridin; sau đó đóng
vòng tiếp theo bằng cách đun nóng lâu hơn sẽ cho sản phảm cuối là thiazin 27 [22].
NH
CN

CN CS / pyridin
2
O

NH2

håi l­u

16

O

26

NH

HS

pyridin
S

S
O

27

N
H

S

1.1.3.8. Phản ứng với malononitril
Đun hồi lƣu chromen 16 với malononitril trong DMF/piperidin cho các hợp
chất 4-pyridinon 28 [22].

12


CN
O

O

CH2(CN)2 /
DMF,piperidin

CN



NH2

O

16

N
H

28

NH2

1.1.4. Tổng hợp 2-amino-4H-chromen
1.1.4.1. Đi từ phenol
Phản ứng ba thành phần bao gồm phenol giàu electron, aldehyde thơm và
malononitril sẽ tạo thành 2-amino-3-cyano-4-phenyl-4H-chromen [15,16,18]. Sự đa
dạng của nhiều chất có tính acid/ base nhẹ làm chất xúc tác cho phản ứng nhiều thành
phần này là phƣơng pháp tiết kiệm nguyên tử (atom-economic). Trƣớc hết, sản phẩm
ngƣng tụ Knoevenagel đƣợc tạo thành từ malononitril và aldehyde thơm. Sau đó,
phản ứng click bao gồm phenol và sản phẩm ngƣng tự Knoevenagel tạo ra 4Hchromen 29.
Y
OH

CHO
CN

+
X

+

Y

CN

Base/ Acid

CN

O

X

NH2

29

Sơ đồ 1.1. Tổng hợp 2-amino-4H-chromen từ các phenol.
Quá trình MCR xảy ra ra dƣới nhiều điều kiện môi trƣờng khác nhau.
Trong môi trƣờng nƣớc và một lƣợng chất xúc tác tetrabutylammoni bromide
(TBAB), sử dụng chiếu xạ vi sóng (MW, microwaves irradiation) nhận đƣợc 30].
Hỗn hợp phản ứng đƣợc khuấy dƣới các điều kiện siêu âm với chất xúc tác chuyển
pha cetyltriethylammonium bromide (CATB) nhận đƣợc 33 [19] hoặc với
cetyltriethylammonium chloride (CTACl) nhận đƣợc 32 trong các điều kiện
không-dung môi, khi có mặt dung dịch natri hydroxide. Thậm chí, các base yếu
nhƣ piperidin, triethylamin hoặc chất lỏng ion có tính base cũng xúc tiến cho quá
trình MCR.
13


O

O

NH2

CN

N

CN

CHO

CTACl, H2O

Al2O3 (equiv)

31

1100C, 6 giê
94%

N H2O, håi l­u, 3
giê, 98%

NH2
CN

30

32

NO 2
O2N

CHO

O

NH2

MgO (40 mmol)
MeOH, håi l­u
1 giê, 96% hoÆc

CHO
O

OH
CN

Cl

CN

+

CN CTAB (10 mmol)
H2O, siªu ©m,
nhiÖt ®é phßng,

92%

TBAB,
MW, 160 W
H2O,
80-850C, 95%

NH2

CHO

33

Cl

Một phƣơng thức MCR mới có hiệu quả để tổng hợp 4H-chromen là phản
ứng bao gồm α-naphthol, ester của acid acetylenic và isocyanide cho hợp chất
dimethyl 2-(tert-butylamino)-4H-benzo[h]chromen-3,4-dicarboxylat 34.
H3C

CH3

H3C
COOMe
H3C
H3C
H3C

N C

+

OH

N
O

CH2Cl2

+

to phòng,
24h, 94%

COOMe

H
COOMe
COOMe

34

Phản ứng ngƣng tụ hai thành phần bao gồm phenol và propargyl alcohol
dƣới chất xúc tác phức hệ ruthenium (Ru) tạo ra 4H-chromen với hiệu suất cao.
Trong phản ứng cơ kim này, propargyl alcohol 46 phản ứng với chất xúc tác
ruthenium (Ru) [Cp*RuCl(µ2-SMe)2RuCp*Cl] ở đây Cp* = (η5−C5Me5) để tạo ra
chất trung gian allenyliden. Nó trải qua sự ngƣng tụ có chọn lọc với 7-methoxy-2naphthol 37 giàu electron để tạo thành 4H-chromen 38.

14

Khám phá gần đây về phản ứng trao đổi đóng vòng olefin đƣợc áp dụng cho
O-vinyl 2-allylphenol 39 tạo ra 4H-chromen 40. Otterlo và đồng nghiệp đã tiến
hành một nghiên cứu chi tiết trong phạm vi của phản ứng này để thực hiện một loạt
các dẫn xuất 4H-chromen. Chất xúc tác đầu tiên của Grubbs đã không hoạt động tốt,
tuy nhiên, chất xúc tác thứ hai tạo ra phụ thuộc vào 4H-chromen 40 trong khoảng
hiệu suất gần với hiệu suất định lƣợng.
MeO

O

MeO
39

Me

chÊt xóc t¸c Grubbs thÕ hÖ thø 2, 5mmol
toluen, 600C , 98%

O

MeO
MeO
40

Me

1.1.4.2. Đi từ 2-hydroxybenzaldehyde.
2-Hydroxybenzaldehyde tiếp tục là nguyên liệu ban đầu đƣợc thu hút cho
tổng hợp 4H-chromen [3, 16].

Ngƣng tụ hiệu quả giữa malononitril và 2-hydroxybenzaldehyde tiến hành tốt
với lƣợng chất xúc tác của nhựa amberlyst A-21 hoặc lithium và phosphat tự nhiên
(Li/NP), hoặc triethylamin, hoặc indium chloride, hoặc đƣợc điện phân. Sản phẩm
trung gian imin tạo thành trong phản ứng có thể đƣợc giữ lại với thiophenolđể tạo
thành 2-amino-4-(phenylsulfanyl)-4H-chromen-3-carbonitril

hoặc đƣợckhử với

Hantzsch ester dihydropyridin thu đƣợc 2-amino-3-cyano-4H-chromen không thế

Thấy rằng phản ứng nhiều thành phần (MCR) của 2-hydroxybenzaldehyde
đƣợc tiến hành với ethyl cyanoacetat. Sản phẩm đƣợc tạo thành là một hỗn hợp
15


đồng phân lập thể dia. MCR với ethyl cyanoacetat đƣợc nhận thấy tiến hành hiệu
quả với chất xúc tác dị thể nhƣ là SnMgAl, zirconium kali phosphat, hoặc rây phân
tử (molecular sieves) dƣới điều kiện dung môi tự do

Sản phẩm ngƣng tụ ban đầu của 3-methoxy-2-hydroxybenzaldehyde và
malononitril là sản phẩm trung gian 2-imin-2H-chromen, sau đó trải qua sự dimer
hoá từ hỗn hợp chất trung gian cho chromen [38].
Base không có tính nucleophil nhƣ DABCO hay base Lewis nhƣ
dimethylphenylphosphin đƣợc thúc đẩy phản ứng ngƣng tụ liên kết đôi giữa
salicylaldehydehoặcsalicylN-tosyliminvàmethyl propiolat/diethyl acetylendicarboxylat/
ester của acid allenic để tạo thành 4H-chromen tƣơng ứng. Cơ chế của phản ứng đƣợc
thông qua trung gian ion lƣỡng tính tạo ra từ phản ứng của base với ester của acid
acetylenic. Sự tấn công từ nhóm phenolic ở theo sau sự đóng vòng và tách từ những
kết quả cơ bản tạo thành 4H-chromen [16].

1.1.4.3. Đi từ dị vòng khác
Coumarin (2H-chromen-2-one) có thể chuyển hoá từ nhóm chức 4Hchromen thông qua 2-hydroxycinnamat. Ví dụ, sự kết hợp thêm của ethyl
cyanoacetat từ 2-hydroxucinnamat, trải qua sự đóng vòng tạo ra ethyl 2-amino-3ethoxycarbonyl-4H-4-chromenylethanoat [4, 5]. Tổng hợp đặc thù lập thể (regiospecific) của 4H-chromen thế C-4 đạt đƣợc từ sự chuyển tiếp 2-(perflluoroalkyl)-2hydroxy-2H-chromen. Acid Lewis (SnCl4) làm trung gian tấn công nucleophil của
isopropenyloxytrimethylsilan và tiếp theo đó nó tách ra tạo ra 2-(perfluoroalkyl)4H-chromen thế C-4 thông qua chất trung gian [30].
16


Br

O

CuI ( 10mmol )
DMEDA ( 20mmol )

COOEt

O

CH3
COOEt

Cs2 CO3 ( equiv )
THF, håi l­u, 1h,
99%

1.2. TỔNG QUAN VỀ PHẢN ỨNG CLICK
1.2.1. Giới thiệu chung
“Hóa học click” đƣợc K. Barry Sharpless đặt ra vào năm 1998 và đƣợc
Sharepless, Hartmuth Kolb và M.G Finn mô tả năm 2001 [26, 27]. Theo đó, các

phản ứng có năng suất cao, phạm vi rộng, chỉ tạo ra những sản phẩm phụ có thể loại
bỏ đƣợc mà không cần sắc kí, đều có độ tinh khiết, đơn giản để thực hiện và có thể
tiến hành dễ dàng là mục tiêu của Hóa học click. Lĩnh vực nghiên cứu về phản ứng
click gọi là Hóa học click, miêu tả các quá trình kết nối những cấu trúc nhỏ lại với
nhau thành những cấu trúc lớn hơn bằng phản ứng hóa học. Giống nhƣ các chu trình
tổng hợp trong tự nhiên, các phân tử lớn đều đƣợc hình thành từ những phần nhỏ
hơn, đây chính là ý tƣởng hình thành nên phản ứng click.
Trong những năm gần đây, việc tổng hợp các dƣợc liệu có liên quan các phân
tử dị vòng bằng kĩ thuật tổ hợp đƣợc chứng minh là một chiến lƣợc đầy hứa hẹn
trong việc tìm kiếm những sản phẩm mới. Phản ứng click là phản ứng mạnh mẽ để
tạo liên kết carbon-dị tố-carbon trong môi trƣờng nƣớc với nhiều loại hóa chất khác
nhau để tạo các chất có ứng dụng sinh học trong các lĩnh vực khác nhau [26, 27,].
Ƣu điểm của phản ứng click [13, 17, 20, 26, 27, 32, 33, 34, 39] nhƣ sau: Sử
dụng nguyên liệu và thuốc thử bắt đầu có sẵn; điều kiện phản ứng đơn giản (không
nhạy với oxy hay nƣớc); phản ứng không dung môi hay dung môi ôn dịu (nƣớc,
methanol) hay dung môi dễ tách loại sau phản ứng; việc cô lập sản phẩm dễ dàng
bằng kết tinh hay lọc; phản ứng ổn định trong điều kiện sinh lí (acid hoặc base ôn
dịu).
Yêu cầu để một phản ứng đƣợc gọi là click [26, 27, 39]:
- Phản ứng đƣợc ứng dụng linh động trong phạm vi rộng.
- Cho hiệu suất phản ứng cao.
- Chỉ tạo ra sản phẩm phụ không độc hại và dễ tách loại.
17


- Phản ứng có tính chọn lọc lập thể.
Ứng dụng: Phản ứng click có tính ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
nhƣ [17, 20, 26, 27, 32, 33, 34, 39]liệu polymer (tổng hợp các dendrimer- loại polymer
giống nhƣ nhánh cây).
- Trong sinh học (tổng hợp ghép các mạch polymer lên các đại phân tử nhƣ

enzyme hay protein tạo thành các loại vật liệu lai có chức năng và ứng dụng mạnh).
- Trong y học (tổng hợp các polymer chức năng thay đổi hình dạng theo điều
kiện môi trƣờng nhƣ pH hay nhiệt độ…) bằng các phƣơng pháp “ghép from” hay
“ghép onto” lên các giá mang; trong công nghệ nano (quá trình biến tính bề mặt
clay, silica, graphen).
Một số ứng dụng khác của phản ứng click [17, 20, 26, 27, 32, 33, 34, 39]:
Khám

phá sản

phẩm

tự

nhiên,

nghiên

cứu

chế

tạo

thuốc;

sửa

đổi DNA và nucleotide bằng phƣơng pháp triazol; khoa học vật liệu, công nghệ
nano, vật liệu sinh học…

1.2.2. Phản ứng click của azide và alkyn-1
Trong số các kiểu phản ứng “click” để tạo ra dị vòng 1H-1,2,3-triazol thì
phản ứng của các alkyn đầu mạch với các azide, đặc biệt là các azide hữu cơ đƣợc
các nhà tổng hợp hữu cơ quan tâm bởi vì sự dễ dàng xảy ra của phản ứng với hiệu
suất cao.

R1

N

N

N

+

R2

CH

0.25 -2 mmol,
CuSO4.5H2O
5 -10 mol-%, Natri ascorbat

R1 N

R2

N N

DMSO/H2O (1:1), r.t, 6
-24h

Phản ứng click điển hình [17, 20, 26, 27, 32, 33, 34, 39,] là phản ứng
của azide với alkyn dƣới chất xúc tác đồng (I) tạo ra sản phẩm là hai phân tử nối với
nhau thông qua vòng triazol: Cu(I)-Cyclization Azide-Alkyn (CuAAC). Sự tổng
hợp triazol đầu tiên, từ dietyl acetylendicarboxylat và phenyl azide, đƣợc đề xuất
bởi Arthur Michael vào năm 1893.Sau đó, vào giữa thế kỷ XX, tất cả nghiên cứu về
phản ứng tuần hoàn lƣỡng cực 1,3 đã lấy tên Huisgen sau khi ông nghiên cứu
18


về động học phản ứng và điều kiện của chúng. Việc sử dụng chất xúc tác đồng trong
nƣớc là một cải tiến của phản ứng đƣợc sử dụng lần đầu bởi Rolf Huisgen vào
những năm 1970.
Chất xúc tác hoạt tính Cu(I) có thể đƣợc tạo ra từ muối Cu(I) hoặc muối Cu(II)
sử dụng natri ascorbat làm chất khử [17, 20, 26, 27, 32, 33, 34, 39, MOF-5.Bổ sung
một lƣợng natri ascorbat dƣ thừa để ngăn ngừa sự hình thành các sản phẩm oxy hoá.
Cơ chế phản ứng đầu tiên đƣợc đề xuất chỉ có một nguyên tử đồng làm chất xúc tác,
nhƣng các nghiên cứu đồng vị đã cho thấy sự đóng góp của hai nguyên tử đồng có
chức năng khác biệt trong cơ chế CuAAC. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phản ứng
là bậc thứ hai đối với Cu. Ngƣời ta đã gợi ý rằng trạng thái chuyển đổi liên quan đến
hai nguyên tử đồng. Một nguyên tử đồng đƣợc liên kết với ankyn đầu mạch tạo thành
acetylit giải phóng ra nguyên tử H+, trong khi nguyên tử Cu khác lại hoạt động để tạo
liên kết với azide. Một kim loại đồng kết hợp tạo thành vòng sáu giả định. Nguyên tử
đồng thứ 2 góp phần làm bền hóa vòng 6 nói trên. Sự co dãn của mạch dẫn đến dẫn
xuất triazolyl-đồng bị phân cắt bởi H+, sinh ra sản phẩm triazol và kết thúc chu trình
chất xúc tác.
Ngoài các hợp chất kiểu O-, S- và N-glucosyl của monosaccharide với các
amin dị vòng (indol, imidazol, quinolin, quinazolin, pyrimidin, pyridin...) [9], các

glycosylamin đã đƣợc quan tâm nghiên cứu cả về mặt lí thuyết cũng nhƣ thực
nghiệm. Trong thời gian gần đây đã có một số công bố đề cập đến phản ứng click ở
các monosaccharide, trong đó, natri azide đƣợc sử dụng làm hợp phần azide thay vì
azide hữu cơ thông thƣờng, trong phản ứng với các O-propargyl glycoside [20,].
Trên cơ sở này, luận văn tập trung nghiên cứu tổng hợp 1H-1,2,3-triazol chứa hợp
phần đƣờng D-glucose và dị vòng chromen thế.

19


CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
2.1. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.1. Phƣơng pháp tổng hợp hữu cơ
Để hoàn thành mục đích của luận văn, chúng tôi đã sử dụng các phƣơng
pháp tổng hợp theo truyền thống (nhƣ đun nóng hồi lƣu, khuấy, gia nhiệt) và
phƣơng pháp phản ứng nhiều thành phần với hai kĩ thuật tiến hành phản ứng khác
nhau: Kĩ thuật khuấy liên tục ở nhiệt độ phòng: phản ứng nhiều thành phần đƣợc
khuấy ở nhiệt độ phòng với các dung môi thông dụng nhƣ: nƣớc, ethanol… Kĩ thuật
khuấy liên tục có điều khiển nhiệt độ: phản ứng nhiều thành phần đƣợc khuấy ở
nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng để rút ngắn thời gian phản ứng, đồng thời thu đƣợc
sản phẩm theo cơ chế dự định.
2.1.2. Phƣơng pháp tinh chế và kiểm tra độ tinh khiết
- Nhiệt độ nóng chảy đƣợc đo bằng phƣơng pháp đo mao quản trên máy đo
nhiệt độ nóng chảy Stuart SMP3 (Bibby Sterilin-Anh).
- Phƣơng pháp kết tinh lại: các chất đƣợc làm sạch bằng cách kết tinh lại từ
các dung môi hữu cơ thông thƣờng nhƣ ethanol 96%, toluen…
- Sắc kí lớp mỏng (TCL): trên bản mỏng silicagel tráng sẵn Silufol 60 F254
(Merk, Đức), dùng để theo dõi quá trình phản ứng, xác định thời điểm kết thúc phản
ứng và kiểm tra độ tinh khiết định tính của sản phẩm sau khi tinh chế bằng cách kết
tinh lại. Hệ dung môi triển khai phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc của từng dãy chất.

2.1.3. Phƣơng pháp phân tích cấu trúc
Các phƣơng pháp phổ hiện đại (IR, NMR, MS và X-ray) đƣợc sử dụng để
phân tích và xác định cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp đƣợc.
2.1.3.1. Phổ IR
Phổ IR đƣợc ghi trên máy phổ FT-IR Affinity-1S (Shimadzu, Nhật Bản) với
kĩ thuật ép viên mẫu với bột KBr trong vùng băng sóng 4000500 cm1, độ phân
giải 4 cm1. Phổ IR xác định sự có mặt của các nhóm chức có mặt trong phân tử hợp
chất đã tổng hợp, từ đó cho biết sự thay đổi trong quá trình chuyển hoá các hợp chất
của luận văn.
20


2.1.3.2. Phổ NMR
Phổ 1H NMR và 13C NMR đƣợc đo trên máy phổ Avance AV500 (BRUKER,
Đức) trong dung môi DMSO-d6, chất chuẩn nội là TMS ở nhiệt độ phòng (300K).
Phổ 1H NMR đƣợc đo ở tần số máy 500,13 MHz và phổ 13C NMR đƣợc đo ở tần số
máy 125,77 MHz. Một số hợp chất đại diện trong từng dãy chất đã tổng hợp đƣợc
đo phổ 2D-NMR (nhƣ COSY, HSQC và HMBC). Phổ 1H NMR cung cấp các dữ
liệu về độ chuyển dịch hoá học H, tỉ lệ cƣờng độ giữa các tín hiệu cộng hƣởng, độ
bội và dạng tín hiệu cộng hƣởng, hằng số ghép cặp J, tƣơng quan giữa các hằng số
ghép cặp này, từ đó giúp cho việc khẳng định khung cấu trúc, vị trí các nhóm thế
trong phân tử. Phổ

13

C NMR cho biết trong phân tử hợp chất có bao nhiêu loại

nguyên tử carbon, độ chuyển dịch hoá học C và bậc của các nguyên tử carbon, và
cùng với phổ 1H NMR để xác định cấu trúc của hợp chất cũng nhƣ vị trí của các
nhóm thế.

2.1.3.3. Phổ MS
Phổ MS đƣợc ghi trên máy phổ LTQ Orbitrap XL (Thermo Scientific, Mĩ)
với phƣơng pháp ion hoá là phun mù điện (ESI). Phổ MS cho biết số khối của ion
phân tử hoặc ion “giả phân tử”, từ đó xác định đƣợc trọng lƣợng phân tử của hợp
chất đƣợc ghi phổ phù hợp với trọng lƣợng phân tử của hợp chất dự kiến đƣợc tổng
hợp. Tuỳ theo phƣơng thức phá mẫu (ESI+ hoặc ESI) mà ion ghi nhận đƣợc là ion
dƣơng hoặc ion âm. Do năng lƣợng bắn phá nhỏ nên sự phân mảnh là không đáng
kể, song pic ion phân tử (M+) hoặc pic “giả phân tử” (M+H, M+Na hoặc MH)
thƣờng có cƣờng độ tƣơng đối khá lớn.
2.1.3.4. Phương pháp X-ray đơn tinh thể
Phƣơng pháp X-ray đơn tinh thể là phƣơng pháp hiện đại nhất để xác định
cấu trúc phân tử của một hợp chất hữu cơ. Từ phƣơng trình Bragg, ngƣời ta tính
toán độ dài của các cạnh tế bào cơ sở (a,b,c), chỉ số Miler (h,k,l), góc giữa các trục
tinh thể (α, β, γ), thể tích tế bào tinh thể cơ sở (V) và số lƣợng phân tử (n) xây dựng
nên tế bào cơ sở. Mặt khác, khi chiếu bức xạ tia X vào phân tử, ở mỗi trung tâm liên
kết sẽ phát ra một cặp tín hiệu Friedel phản xạ theo hai hƣớng (h,k,l) và hƣớng
ngƣợc lại (-h, -k, -l). Cƣờng độ của tín hiệu Friedel (Fhkl, F-h,-k-l) đƣợc tính toán nhờ

21


cƣờng độ của tín hiệu nhiễu xạ (Ihkl). Bằng cách đo cƣờng độ của tất cả các tín hiệu
nhiễu xạ Ihkl theo mặt h, k, l khi đã biết đƣợc các thông số cơ bản của tế bào cơ sở
theo phƣơng trình Bragg ở trên, ngƣời ta sẽ tính toán đƣợc mật độ electron tại mọi
điểm trong không gian của tế bào cơ sở, từ đó có thể xây dựng đƣợc bản đồ mật độ
điện tích của phân tử. Từ dữ liệu bản đồ mật độ electron, chƣơng trình máy tính sẽ
dựng đƣợc cấu trúc không gian ba chiều của phân tử.
2.1.4. Thăm dò hoạt tính sinh học
2.1.4.1. Thăm dò hoạt tính kháng vi sinh vật
Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định đƣợc tiến hành để đánh giá hoạt tính

kháng sinh của các mẫu chiết đƣợc thực hiện trên phiến vi lƣợng 96 giếng (96-well
microtiter plate) theo phƣơng pháp hiện đại của Vander Bergher và Vlietlinck
(1991), và McKane & Kandel (1996).
Các chủng vi sinh vật kiểm định bao gồm:
+ Vi khuẩn Gram-(−): Escherichia coli (ATCC 25922, E.c.); Pseudomonas
aeruginosa (ATCC 25923, P.a.).
+ Vi khuẩn Gram-(+): Bacillus subtillis (ATCC 11774, B.s.); Staphylococus
aureus (ATCC 11632, S.a.).
+ Nấm sợi: Aspergillus niger (439, A.n.); Fusarium oxysporum (M42, F.o.).
+ Nấm men: Candida albicans (ATCC 7754, C.a.); Saccharomyces cerevisiae
(SH 20, S.c.).
Chứng dƣơng tính: Streptomycin cho vi khuẩn Gram-(+); Tetracycline cho vi
khuẩn Gr-(−); Nystatin hoặc Amphotericin B cho nấm sợi và nấm men. Kháng sinh
pha trong DMSO 100% với nồng độ thích hợp. Chứng âm tính: Vi sinh vật kiểm
định không trộn kháng sinh và chất thử.
Môi trƣờng duy trì và bảo tồn giống: Saboraud Dextrose Broth cho nấm men và
nấm mốc. Trypcase Soya Broth cho vi khuẩn. Môi trƣờng thí nghiệm: Eugon Broth
cho vi khuẩn, Mycophil cho nấm.
Tiến hành thí nghiệm: Các chủng kiểm định đƣợc hoạt hóa và pha loãng theo
tiêu chuẩn McFarland 0,5 rồi tiến hành thí nghiệm. Các phiến thí nghiệm trong tủ
ấm 37°C/24 giờ cho vi khuẩn và 30°C/48 giờ đối với nấm sợi và nấm men.

22