TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PER-O ... thao tom tat luan an... · nguyên liệu để tổng hợp nên nhiều hợp chất dị vòng như quinolin,

-i-

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

*****

NGUYỄN THỊ KIM GIANG

TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ

HỢP CHẤT PER-O-

ACETYLGLYCOPYRANOSYL

THIOSEMICARBAZON CỦA ISATIN THẾ

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số : 62 44 01 14

TÓM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HÀ NỘI-2014

-ii-

Công trình này được hoàn thành tại bộ môn Hóa hữu cơ - Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà

Nội

Giáo viên hướng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Đình Thành, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:

Luận án này sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp ĐHQG chấm luận

án Tiến sĩ họp tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Vào hồi giờ ngày tháng năm 2014

Có thể tìm đọc Luận án tại: - Thư viện Quốc gia - Trung tâm Thông tin – Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

MỞ ĐẦU

1. Ý nghĩa của luận án

Thiosemicarbazon là lớp hợp chất đã được nghiên cứu về hoạt tính

sinh học trong suốt thế kỷ 20 và cho đến những năm 50 các hợp chất

này đã được sử dụng làm thuốc kháng lao, kháng bệnh phong, làm hợp

chất ức chế ăn mòn kim loại; ứng dụng trong quang phổ hấp thụ nguyên

tử, quang điện tử, sử dụng làm thuốc kháng virus, kháng ung thư. Ngoài

ra, các hợp chất này còn có khả năng tạo phức với nhiều kim loại,

những phức chất này cũng có hoạt tính sinh học như hoạt tính kháng

khuẩn, kháng nấm, kháng virut và chống ung thư v.v....

Isatin (1H-indol-2,3-dion) là một indol nội sinh được tìm thấy

trong não của loài động vật có vú, mô ngoại biên và dịch của cơ thể.

Hợp chất này đã được ghi nhận có nhiều hoạt tính quan trọng như khả

năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut, chống co giật, kháng ung

thư, chống sốt rét, chống viêm. Trong hóa học isatin cũng là nguồn

nguyên liệu để tổng hợp nên nhiều hợp chất dị vòng như quinolin,

indol…Nhờ các tính chất quý như vậy, ngày nay nhiều dẫn xuất isatin

đã được tổng hợp.

Các dẫn xuất của monosaccaride cũng có nhiều hoạt tính sinh học

đáng chú ý, đặc biệt khi trong phân tử của chúng có hệ thống liên hợp.

Nguyên nhân các thiosemicacbazon của monosaccarit có hoạt tính sinh

học cao là nhờ sự có mặt hợp phần phân cực của monosaccarit làm các

hợp chất này dễ hoà tan trong các dung môi phân cực như nước,

ethanol… Mặt khác, các dẫn xuất của carbohydrate là những hợp chất

quan trọng có mặt trong nhiều phân tử sinh học như acid nucleic,

coenzym, trong thành phần cấu tạo của một số virut, một số vitamin

nhóm B. Do đó, các hợp chất này không những chiếm vị trí đáng kể

trong y dược học mà nó còn đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp

nhờ khả năng kích thích sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng, ức chế

sự phát triển hoặc diệt trừ cỏ dại, sâu bệnh.

-2-

Dựa trên những hoạt tính đáng quý của isatin và các hợp chất

monosaccaride, trong luận án này chúng tôi đã tiến hành tổng hợp và

nghiên cứu tính chất các dẫn xuất isatin (tetra-O-acetyl-β-D-

glycopyranosyl)thiosemicarbazon khác nhau với mong muốn tạo ra dãy

hợp chất mới có nhiều hoạt tính sinh học quý giá góp phần làm phong

phú thêm nguồn nguyên liệu sản xuất thuốc. Chúng tôi đã tiến hành lựa

chọn đề tài cho Luận án Tiến sĩ là “Tổng hợp và tính chất của một số

hợp chất per-O-acetyl-glycopyranosyl thiosemicarbazon của isatin

thế”.

2. Đối tượng và nhiệm vụ của luận án

Đối tượng nghiên cứu của luận án:

Các dẫn xuất thiosemicarbazid chứa hợp phần monosaccaride của D-

glucose và D-galactose.

Các hợp chất thiosemicarbazon của (tetra-O-acetyl--D-

glucopyranosyl)- và (tetra-O-acetyl--D-galactopyranosyl)

thiosemicarbazid với isatin thế.

Các sản phẩm chuyển hoá của (tetra-O-acetyl--D-glycopyranosyl)

thiosemicarbazon.

Nhiệm vụ của luận án:

Tổng hợp các dẫn xuất (tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)- và

(tetra-O-acetyl--D-galactopyranosyl)thiosemicarbazid.

Tổng hợp các hợp chất 4-(tetra-O-acetyl-β-D-

glycopyranosyl)thiosemicarbazon của isatin thế.

Chuyển hóa một số hợp chất 4-(tetra-O-acetyl-β-D-

glycopyranosyl)thiosemicarbazon bằng phản ứng với anhydride

acetic, KBrO3/KBr/(COOH)2.

Deacetyl hóa một số dẫn xuất isatin (tetra-O-acetyl--D-

glycopyranosyl) thiosemicarbazon với natri methylat.

-3-

Nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được bằng phương

pháp phổ hiện đại như phổ IR, phổ 1H NMR và 13C NMR, kết hợp

kĩ thuật phổ hai chiều COSY, HSQC, HMBC và phổ MS.

Thử hoạt tính sinh học của một số hợp chất isatin (tetra-O-acetyl-β-

D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon đã tổng hợp với một số vi

khuẩn và nấm.

Thử khả năng chống oxi hóa DPPH của một số hợp chất isatin β-D-

glycopyranosyl thiosemicarbazon.

3. Những đóng góp mới của luận án

Đã tổng hợp được 02 hợp chất (tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)-

và (tetra-O-acetyl-- D-galactopyranosyl)thiosemicarbazid bằng phản

ứng của các isothiocyanat tương ứng với hydrazin hydrat.

Từ N-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicacbazid đã tổng

hợp được 36 isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-

glycopyranosyl)thiosemicarbazon thế mới bằng phương pháp tổng hợp

sử dụng lò vi sóng.

Từ các dẫn xuất glycopyranosylthiosemicarbazon tổng hợp được đã

thực hiện phản ứng đóng vòng với anhydride acetic tạo thành 08 hợp

chất isatin N,N-diacetyl-5’-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)amino-

3’H-spiro[indol-3,2’-[1,3,5] thiadiazol]-2(1H)-on mới.

Thực hiện phản ứng nghiền pha rắn với KBrO3, KBr và acid oxalic

đã chuyển hóa thành công 10 dẫn xuất glycopyranosylthiosemicarbazon

thành 5’-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)amino-3’H-spiro[indol-

3,2’-[1,3,5]thiadiazol]-2(1H)-on mới.

Thực hiện phản ứng deacetyl hóa với CH3ONa trong dung môi

methanol để gỡ nhóm bảo vệ đã gỡ được 07 hợp chất isatin N-(tetra-O-

acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon thế thành isatin N-(β-D-

glycopyranosyl) thiosemicarbazon thế chưa tìm thấy trong tài liệu nào.

-4-

Nghiên cứu cấu trúc của các dẫn xuất (tetra-O-acetyl--D-

glucopyranosyl)- và (tetra-O-acetyl--D-galactopyranosyl)thiosemi-

carbazid, 4-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl) thiosemicarbazon của

isatin thế, các sản phẩm chuyển hóa bằng phương pháp phổ IR, phổ 1H

NMR và 13C NMR kết hợp kĩ thuật phổ 2D NMR (COSY, HSQC,

HMBC) và phổ MS.

Thăm dò hoạt tính sinh học, khả năng chống oxi hóa của các dãy

hợp chất mới.

4. Bố cục của luận án

Luận án gồm 190 trang và 103 trang phụ lục về các phổ hồng ngoại,

phổ khối lượng, phổ cộng hưởng từ hạt nhân kết hợp với kỹ thuật phổ 2

chiều COSY, HMBC, HSQC, MS. Luận án được phân bố như sau: Mở

đầu: 02 trang; Tổng quan: 29 trang; Phương pháp nghiên cứu 05 trang;

Thực nghiệm: 24 trang; Kết quả thảo luận : 104 trang; hoạt tính sinh

hoc: 10 trang; Kết luận: 02 trang; Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp

theo 01 trang; Các công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận

án: 01 trang; Tài liệu tham khảo: 11 trang (99 tài liệu, trong đó có 08

tài liệu tiếng Việt, 91 tài liệu tiếng Anh); Phụ lục: 103 trang.

5. Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp giữa phương pháp tổng hợp cổ điển và phương pháp tổng

hợp dùng vi sóng để tổng hợp các dẫn xuất isatin, N-alkyl isatin, (tetra-

O-acetyl--D-glucopyranosyl)- và (tetra-O-acetyl--D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazid và các sản phẩm chuyển hoá của

chúng.

Sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng để kiểm tra độ tinh khiết của

sản phẩm.

Sử dụng các phương pháp phổ IR, NMR và MS để xác định cấu trúc

các sản phẩm thu được.

-5-

Hoạt tính kháng vi sinh vật của một số hợp chất được thử nghiệm

trên một vài vi khuẩn Gram-(+) và vi khuẩn Gram-(–), nấm men và

nấm mốc. Hoạt tính quét gốc tự do được thử nghiệm với DPPH.

Chương 1. TỔNG QUAN

Chương 1 bao gồm các phần tổng quan sau:

1.1. TỔNG QUAN VỀ ISATIN: Phương pháp tổng hợp isatin; Tính

chất hoá học của chúng.

1.2. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZID: Các phương pháp

tổng hợp thiosemicarbazid; Tính chất của các glycopyranosyl

thiosemicarbazid (gồm: Phản ứng với các hợp chất carbonyl; Phản ứng

đóng vòng của thiosemicarbazid tạo thiadiazol; phản ứng với base

Mannich, phản ứng tạo phức với kim loại.

1.3. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZON: Các phương pháp

tổng hợp thiosemicarbazon; Tính chất hóa học của thiosemicarbazon

(gồm Phản ứng với acid monocloroacetic, acid 3-bromopropionic; Phản

ứng với acid thiogliconic; với cloroacetyl chloride và 1,3-dicloroaceton;

Phản ứng với phenacyl bromide, anhydride acetic, anhydride maleic;

Phản ứng nghiền tạo oxadiazol; Phản ứng tạo azin; Phản ứng tạo phức

với kim loại chuyên tiếp).

Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỮU CƠ

2.2. PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ VÀ KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT

2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC

2.4. THĂM DO HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT ĐÃ

TỔNG HỢP

Chương 3. THỰC NGHIỆM

Điểm nóng chảy được đo bằng phương pháp mao quản trên máy đo

điểm nóng chảy STUART SMP3 (BIBBY STERILIN-Anh). Phổ IR

-6-

được đo trên máy phổ FTIR Magna 760 và Impact 410 (NICOLET,

Mỹ) bằng phương pháp đo phản xạ trên mẫu bột KBr và phương pháp

ép viên với bột KBr. Phổ 1H-NMR và 13C-NMR được ghi trên máy phổ

AVANCE AV500 Spectrometer (BRUKER, Đức) trong dung môi

DMSO-d6, chất chuẩn nội TMS ở tần số 500,13 MHz và 125,76 MHz

tương ứng. Phổ MS được ghi trên máy phổ AutoSpec Premier

Instrument (WATERS, Mỹ) ở thế ion hoá 70 eV (EI) và máy sắc ký

lỏng-khối phổ (LC-MS) 1100 LC-MSD Trap-SL (Agilent Technologies,

Mỹ) theo phương pháp ion hoá ESI, trong dung môi methanol, một số

được ghi trên máy IONSPECK HRMS (Varian, Mỹ) theo phương pháp

ion hoá EI.

Chúng tôi đã đưa ra phương pháp tổng hợp các dãy hợp chất sau:

- Tổng hợp một số hợp chất isatin thế bằng phản ứng Sandmeyer,

phản ứng thế SE của isatin, phản ứng N-alkyl hóa isatin.

- Tổng hợp một số (tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)

thiosemicarbazid từ các dẫn xuất isothiocyanat của D-glucose và D-

galactose.

O

OHOH

OHR

1

OHR2

O

BrOAc

AcOR

1

OAcR2

2, Br2 / P ®á/ H2O

1, Ac2O/ HClO4 O

OAc

NCSAcOR

1

OAcR2

toluen khan

Pb(SCN)2

O

OAcH

AcOR

1

OAc

NH C

S

NH NH2

R2

N2H4.H2O

R1 =OH, OAc, R2 = H: D-glucose vµ dÉn xuÊt cña nã

R1 =H, R2 = OH, OAc: D-galactose vµ dÉn xuÊt cña nã

1 2 3

4 và 5

- Chuyển hóa các hợp chất (tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)

thiosemicarbazid thành các hợp chất isatin (tetra-O-acetyl-β-D-

glycopyranosyl) thiosemicarbazon.

-7-

NO

O

R3

O

OAc

NHAcOR

1

OAc

C NH

S

NH2

R2

+C2H5OH

AcOH, MWR

4

4 và 5 6

O

OAc

NHAcOR

1

OAc

C NH

S

N

NO

R2

R3

R4

(7): Glc(8): Gal 7 và 8

- Chuyển hóa các hợp chất isatin tetra-O-acetyl-β-D-

glycopyranosyl thiosemicarbazon theo 3 hướng:

+ Anhydrid acetic trong dicloromethan:

O

OAc

NHAcOR

1

OAc

C NH

S

N

NO

R2

R3

R4 Ac2O

DCM

R4

O

OAc

NAcOR

1

OAcR2

S

N N

NO R

3OAc

OAc

7 và 8 9 và 10

+ KBrO3/KBr/(COOH)2:

O

OAc

NHAcOR

1

OAc

C NH

S

N

NO

R2

R3

R4 KBrO3/KBr/(COOH)2

NghiÒn

R4

O

OAc

NHAcOR

1

OAcR2

S

N NH

NO R

3

7 và 8 11 và 12

+ Deacetyl hóa bằng CH3ONa:

O

OAc

NHAcOR

1

OAc

C NH

S

N

NO

R2

R3

R4 CH3ONa

O

OH

NHOHR

1

OH

C NH

S

N

NO

R2

R3

R4

7 và 8 13 và 14

Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. TỔNG HỢP (TETRA-O-ACETYL-β-D-GLYCO

PYRANOSYL)THIOSEMICARBAZID (4 và 5)

a. Kết quả tổng hợp

Tổng hợp theo 3 phương pháp khác nhau, kết quả như sau:

-8-

- Đối với (tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) thiosemicarbazid

(4): 60% (Phương pháp 1), 81% (Phương pháp 2) và 85% (Phương

pháp 3). Đnc: 155-157ºC.

- Đối với (tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl) thiosemicarbazid

(5): 50% (Phương pháp 1), 71% (Phương pháp 2) và 75,7% (Phương

pháp 3). Đnc: 197-198ºC.

b. Kết quả phổ

O

OAc

NCSAcOR

1

OAcR2

O

OAcH

AcOR

1

OAc

NH C

S

NH NH2

R2

N2H4.H2O

3 4 và 5

- Trong phổ IR xuất hiện các băng sóng hấp thụ đặc trưng cho các

nhóm chức có mặt trong phân tử: (Hợp chất 4) νC=O: 1742 cm-1 νC-O-C:

1242 cm-1, 1043 cm-1. (Hợp chất 5) νC=O: 1746 cm-1, νC-O-C: 1237 cm-1,

1041 cm-1.

- Trong phổ 1H NMR xuất hiện các tín hiệu cộng hưởng: (Hợp chất

4) Proton H-1 ở =5,81 ppm, proton H-2 ở =5,08 ppm, proton H-3 ở

=5,35 ppm, proton H-4 ở =4,92 ppm, proton H-5 ở =3,97 ppm, và

các proton H-6a và H-6b ở =4,15 và 3,96 ppm. các tín hiệu proton của

các nhóm NH và NH2 ở =9,24; 8,18 và 4,58 ppm tương ứng. (Hợp

chất 5) Proton H-1 có δ = 5,76 ppm (t, J = 9,0 Hz, 1H), proton H-2 có δ

= 5,08 ppm (t, J = 9,75 Hz, 1H), proton H-3 có δ = 5,34 ppm (dd, J =

9,74; 3,73 Hz, 1H), proton H-4 có δ = 5,28 ppm (d, J = 3,5 Hz, 1H),

proton H-5 có δ = 4,58 ppm (t, J = 6,25 Hz, 1H), các proton H-6a và H-

6b có δ = 4,00–3,99 ppm (m, 2H). Nhóm thiosemicarbazid có các tín

hiệu sau: δ = 9,32 ppm (s, 1H, NH-2), δ = 8,08 ppm (d, J = 8,0 Hz, 1H,

NH-4) và δ = 4,63 ppm (s, 2H, NH-1). Dữ kiện phổ cho thấy sản phẩm

tạo thành có cấu trúc phù hợp với dự kiến.

-9-

4.2. TỔNG HỢP MỘT SỐ ISATIN THẾ

- Tổng hợp bằng phản ứng đóng vòng theo Sandmeyer (07 hợp chất)

- Bằng phản ứng thế SE vào nhân thơm (04 hợp chất)

- Alkyl hóa isatin sử dụng phương pháp MW (08 hợp chất)

Bảng 4.1a. Một số dữ kiện về tổng hợp các hợp chất 6a-m

STT Hợp chất R4 Đnc (ºC)

(%) Thực nghiệm Tài liệu

1 6a 5-F 224-227 - 50,1

2 6b 5-Cl 257-258 257-258 51,1

3 6c 5-Br 263-264 263-264 50,2

4 6d 5-I 276-280 - 53,1

5 6f 5-CH3 184-188 180-185 50,0

6 6g 7-CH3 257-259 - 50,8

7 6h 5-i-C3H7 275-277 - 51,0

8 6i 5-NO2 252-253 252-254 39,3

9 6k 5-Cl-7-NO2 206-207 206-207 74,1

10 6l 5-Br-7-NO2 242-246 245-248 84,0

11 6m 5,7-diBr 255-256 254-255 73,0

Bảng 4.1b. Một số dữ kiện về tổng hợp các hợp chất 6n-v



1 6n CH3 132-134 134 88

2 6o C2H5 84-86 86 87

3 6p n-C3H7 74-76 - 75

4 6q n-C4H

9 36-38 36 63

5 6r i-C4H

9 88-89 - 60

6 6s C3H5 92-93 - 90

-10-



7 6t CH2C

6H

5 128-130 126-131 99

8 6u CH2CH2C6H5 110-112 - 93

9 6v i-C3H7 Khó xảy ra, hiệu suất thấp

4.3. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT ISATIN (TETRA-O-ACETYL-

β-D-GLUCOPYANOSYL)THIOSEMICARBAZON (7a-u)

NH

O

O

O

OAc

NHAcOAcO

OAc

C NH

S

N

NO

R3

O

OAc

NHAcOAcO

OAc

C NH

S

NH2 +C2H5OH

AcOH, MWR

4

R3 = H, R4 = 5-F (7a); 5-Cl (7b); 5-Br (7c); 5-I (7d); H (7e); 5-CH3 (7f); 7-CH3 (7g); 5-i-C3H7

(7h); 5-NO2 (7i); 5-Cl-7-NO2 (7k); 5-Br-7-NO2 (7l); 5,7-diBr (7m).

R4 = H, R3 = Me (7n), Et (7o), n-C3H7 (7p), n-C4H9 (7q), i-C4H9 (7r), allyl (7s), benzyl (7t),

phenetyl (7u)

R4

(4) (6)

(7)

a. Kết quả tổng hợp: Kết quả tổng hợp được trình bày trong Bảng 4.3

và 4.8 của Luận án.

b. Dữ kiện phổ:

- Trên phổ IR của các hợp chất 7a-u đều có các băng sóng hấp thụ

đặc trưng, điều đáng chú ý là ta thấy sự xuất hiện băng sóng ở 1625-

1608 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm C=N xác nhận

phản ứng đã xảy ra. Một số băng sóng hấp thụ khác được trình bày

trong Bảng 4.3 và 4.8 của Luận án.

- Trong phổ 1H NMR cho thấy: các proton trong vòng pyranose có

độ chuyển dịch hóa học nằm trong khoảng 6,06-4,00 ppm. Hằng số

ghép cặp spin giữa hai proton H-1 và H-2 bằng J = 9,0 Hz phù hợp với

-11-

hằng số ghép cặp trans-vicinal, chứng tỏ rằng nhóm chức

thiosemicarbazon –NH–CS–NHN=C< nằm ở vị trí equatorial, nghĩa là

nhóm này ở khung glucopyranose ở vị trí . Trong hợp phần isatin, các

proton của phần thơm nằm trong vùng 8,27-6,91 ppm.

- Phổ 13C NMR của dãy hợp chất cho các tín hiệu cộng hưởng đặc

trưng của các nguyên tử carbon trong vòng glucopyranose nằm trong

vùng 82,4-56,0 ppm; nguyên tử carbon của nhóm imin C=N có tín hiệu

cộng hưởng trong vùng 142,9-131,5 ppm.

Phổ 1H NMR, 13C NMR được của các hợp chất cụ thể được trình

bày trong Bảng 4.4a, 4.4b, 4.5, 4.9a, 4.9b và 4.10 tương ứng của Luận

án.

- Các hợp chất được ghi phổ khối phân giải cao đều cho pic ion

phân tử và các phân mảnh phù hợp với cấu trúc dự kiến.

- Phổ COSY, HSQC, HMBC của hợp chất 7e và 7t cho thấy các

tương tác gần, tương tác xa phù hợp với cấu trúc.

Bảng 4.2a. Một số dữ kiện về các hợp chất 7a-m

STT Hợp chất

R4 Đnc (oC)

Hiệu suất (%)

Các phổ đã phân tích

1 7a 5-F 187-189 75 IR, 1H, 13C

2 7b 5-Cl 202-203 52 IR, 1H, 13C, MS

3 7c 5-Br 197-198 59 IR, 1H, 13C, MS

4 7d 5-I 171-173 66 IR, 1H, 13C

5 7e H 251-252 74 IR, 1H, 13C, MS, HMBC, HSQC

6 7f 5-CH3 153-155 82 IR, 1H, 13C, MS

7 7g 7-CH3 158-160 83 IR, 1H, 13C, MS

8 7h 5-i-

C3H7 192-194 71 IR, 1H, 13C, MS

9 7i 5-NO2 251-253 20 IR, 1H, 13C, MS

-12-

10 7k 5-Cl-7-

NO2 256-258 31 IR, 1H, 13C, MS

11 7l 5-Br-7-

NO2 260-261 35 IR, 1H, 13C, MS

12 7m 5,7-di-

Br 250-253 49 IR, 1H, 13C, MS

Bảng 4.2b. Một số dữ kiện về các hợp chất 7n-u

STT Hợp chất

R3 Đnc (oC)

Hiệu suất (%)


13 7n Me 208-209 76 IR, 1H, 13C, MS

14 7o Et 152-153 89 IR, 1H, 13C, MS

15 7p n-C3H7 187-189 75 IR, 1H, 13C

16 7q n-C4H9 186-189 87 IR, 1H, 13C, MS

17 7r i-C4H9 190-193 86 IR, 1H, 13C, MS

18 7s Allyl 150-154 88 IR, 1H, 13C, MS

19 7t Benzyl 195-196 94 IR, 1H, 13C, MS, COSY,

HMBC, HSQC

20 7u Phenetyl 200-203 96 IR, 1H, 13C, MS

4.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT ISATIN (TETRA-O-ACETYL-

β-D-GALACTOPYANOSYL)THIOSEMICARBAZON (8b-u)

NO

O

R3

O

OAc

NHAcO

OAc OAc

C NH

S

NH2 +

C2H5OH

AcOH, MWR

4

R3=H, R4=5-Cl (8b); 5-Br (8c); H (8e); 5-CH3 (8f); 7-CH3 (8g); 5-i-C3H7 (8h); 5-NO2 (8i); 5,7-diBr (8m)

R4=H, R3=Me (8n); Et (8o); n-C3H7 (8p); n-C4H9 (8q); i-C4H9 (8r); allyl (8s); benzyl (8t); phenetyl (8u)

5 6

O

OAc

NHAcO

OAc OAc

C NH

S

N

NO

R3

R4

8

b. Kết quả phổ:

- Dữ kiện phổ IR được trình bày trong Bảng 4.13 và 4.18 của Luận

án.

-13-

- Trong phổ 1H NMR cho thấy: các proton trong vòng pyranose có

độ chuyển dịch hóa học nằm trong khoảng 6,01-4,08 ppm. Hằng số

ghép cặp spin giữa hai proton H-1 và H-2 bằng J = 8,5-9,0 Hz phù hợp

với hằng số ghép cặp trans-vicinal, chứng tỏ rằng nhóm chức

thiosemicarbazon –NH–CS–NHN=C< nằm ở vị trí equatorial, nghĩa là

nhóm này ở khung glucopyranose ở vị trí . Trong hợp phần isatin, các

proton của phần thơm nằm trong vùng 8,70-7,03 ppm.

- Phổ 13C NMR của dãy hợp chất cho các tín hiệu cộng hưởng đặc

trưng của các nguyên tử carbon trong vòng glucopyranose nằm trong

vùng 82,8-61,3 ppm; nguyên tử carbon của nhóm imin C=N có tín hiệu

cộng hưởng trong vùng 147,7-132,1 ppm.

Phổ 1H NMR, 13C NMR của các hợp chất cụ thể được dẫn ra trong

Bảng 4.14a, 4.14b, 4.15, 4.19a, 4.19b và 4.20 tương ứng của Luận án.

Dữ kiện phổ cho thấy cấu trúc dự kiến là phù hợp

- Các hợp chất được đo phổ MS đều cho pic ion phân tử phù hợp

với phân tử khối tính toán.

Bảng 4.3a. Một số dữ kiện về các hợp chất 8b-m

STT Hợp chất

R4 Đnc (0C)

Hiệu suất (%)


1 8b 5-Cl 202-203 87 IR, 1H, 13C, HMBC,

HSQC, MS

2 8c 5-Br 157-158 73 IR, 1H, 13C, MS

3 8e H 177-178 85 IR, 1H, 13C, MS

4 8f 5-CH3 215-216 77 IR, 1H, 13C

5 8g 7-CH3 226-227 66 IR, 1H, 13C, MS

6 8h 5-i-

C3H7 151-152 65 IR, 1H, 13C, MS

7 8i 5-NO2 166-168 85 IR, 1H, 13C, MS

8 8m 5,7-diBr

210-212 72,7 IR, 1H, 13C, COSY,

MS

-14-

Bảng 4.3b. Một số dữ kiện về các hợp chất 8n-u

STT Hợp chất

R3 Đnc (0C)

Hiệu suất (%)


9 8n Me 191-192 83 IR, 1H, 13C, HMBC,

HSQC, MS

10 8o Et 124-125 81 IR, 1H, 13C, MS

11 8p n-C3H7 124-126 93 IR, 1H, 13C, MS

12 8q n-C4H9 94-96 90 IR, 1H, 13C, MS

13 8r i-C4H9 101-102 86 IR, 1H, 13C, MS

14 8s Allyl 110-114 88 IR, 1H, 13C, MS

15 8t Benzyl 181-182 89 IR, 1H, 13C, MS

16 8u Phenethyl 166-167 76 IR, 1H, 13C, MS

4.5. TỔNG HỢP MỘT SỐ N,N-DIACETYL 5’-(TETRA-O-

ACETYL-β-D-GLYCOPYRANOSYL)AMINO-3’H-

SPIRO[INDOL-3,2’-[1,3,4] THIADIAZOL]-2(1H)-ON (9 và 10)

Ac2O

O

OAc

NHAcO

R2 OAc

C NH

S

N

NO

R1

R3

R4

O

OAc

NAcO

R2 OAc

R1

N

S

N

NO

R3

OAc

OAc

R4

R1=OAc;R2=R3=R4=H(9e); R1=OAc;R2=R4=H;R3=Me (9n); R1=OAc;R2=R4=H;R3=Et (9o);

R1=OAc;R2=R4=H;R3=n-C4H

9 (9q); R1=OAc;R2=R4=H;R3=benzyl (9t);

R1=OAc;R2=R4=H;R3=Phenetyl(9u); R2=OAc;R1=R4=H;R3=Et (10o);

R2=OAc;R1=R4=H;R3=Phenetyl(10u)

7 và 8

9 và 10

a. Kết quả tổng hợp:

Kết quả tổng hợp được trình bày trong Bảng 4.23 của Luận án.


- Dữ kiện phổ IR được trình bày trong Bảng 4.23 của Luận án.

- Trong phổ 1H NMR vùng tín hiệu cộng hưởng có độ chuyển dịch

hóa học nằm trong khoảng 7,5-7,0 ppm đặc trưng cho các proton của

-15-

vòng thơm. Các proton của phần gốc đường có độ chuyển dịch hóa học

nằm trong vùng từ 6,2-3,9 ppm; đa số trường hợp đều là các tín hiệu

triplet hoặc doublet-doublet, trong một số trường hợp, do sự chồng chất

các pic nên các tín hiệu xuất hiện ở dạng multiplet hoặc “giả doublet”.

Các proton của các nhóm CH3 ở nhóm acetyl và các gốc ankyl nằm

trong vùng 2,9-1,8 ppm tùy thuộc nhóm liên kết trục tiếp với nguyên tử

carbon chứa proton đó.

- Trên phổ 13C NMR của dãy hợp chất cho thấy độ chuyển dịch hóa

học của các nguyên tử carbon trong vùng đường nằm trong khoảng 81,8

– 61,7 ppm. Tín hiệu cộng hưởng của các carbon vùng thơm trong

khoảng 132,5 – 109,9 ppm. Ngoài ra còn có độ chuyển dịch hóa học

của các nguyên tử carbon khác như các nhóm carbonyl trong nhóm

CH3CO, nhóm CO amid.

Phổ 1H NMR, 13C NMR của các hợp chất cụ thể được dẫn ra trong

Bảng 4.24 và Bảng 4.25 tương ứng của Luận án. Dữ kiện phổ cho thấy

cấu trúc phổ thu được là hoán toàn phù hợp với dự kiến.

- Các hợp chất được đo phổ ESI-MS đều cho pic ion phân tử phù

hợp với phân tử khối tính toán.

Bảng 4.4. Một số dữ kiện về các hợp chất 9 và 10

TT Hợp chất

R Đnc

(C) η (%)


1 9e Glc-H 120-122 42,0 IR, 1H, 13C, MS

2 9n Glc-N-Me 226-228 77,2 IR, 1H, 13C, MS

3 9o Glc-N-Et 138-140 45,4 IR, 1H, 13C

4 9q Glc-N-n-

C4H9 114-116 66,5 IR, 1H, 13C, MS

5 9t Glc-N-Benzyl

136-138 82,9 IR, 1H, 13C, MS

6 9u Glc-N-

Phenetyl 184-186 92,9

IR, 1H, 13C, COSY, HMBC, HSQC, MS

-16-

7 10o Gal-N-Et 108-110 23,1 IR

8 10u Gal-N-

Phenetyl 114-116 18,2 IR, 1H

Hình 4.1. Phổ 1H NMR của hợp chất 9u.

Hình 4.2. Phổ 13C NMR của hợp chất 9u.

-17-

4.6. TỔNG HỢP MỘT SỐ 5’-(TETRA-O-ACETYL-β-D-GLYCO

PYRANOSYL)AMINO-3’H-SPIRO[INDOL-3,2’-

[1,3,4]THIADIAZOL]-2(1H)-ON (11 và 12)

O

OAc

NHAcOR

1

OAc

C NH

S

N

NO

R2

R3

R4 KBrO3/KBr/(COOH)2

R4

O

OAc

NHAcOR

1

OAcR2

S

N NH

NO R

3

7 và 8 11 và 12

R1=OAc;R2=R3=H;R4=5-NO2 (11h); R2=OAc;R1=R3=H;R4=5-Cl (12b); R2=OAc;R1=R3=H;R4=5-Br (12c);

R2=OAc;R1=R3=R4=H (12e); R2=OAc;R1=R3=H;R4=7-Me (12g); R2=OAc;R1=R3=H;R4=5-isopropyl (12h);

R2=OAc;R1=R4=H;R3=Et (12o); R2=OAc;R1=R4=H;R3=isobutyl (12r); R2=OAc;R1=R4=H;R3=allyl (12s);

R2=OAc;R1=R4=H;R3=Benzyl (12t)

NghiÒn





- Trong phổ 1H NMR (ghi trong dung môi chloroform, chất chuẩn

nội TMS) cho thấy các vùng tín hiệu đặc trưng sau: Các proton của hợp

phần đường với độ chuyển dịch hóa học nằm trong vùng từ 5,50-3,99

ppm, Hằng số tương tác spin-spin giữa proton H-1 và H-2 là J 9,0, điều

này chứng tỏ liên kết C-1-N nằm ở vị trí equatorial (anome β). Độ

chuyển dịch hóa học các proton của nhân thơm nằm trong vùng từ 6,79-

7,83 ppm.

- Phổ 13C NMR của dãy hợp chất này cho thấy các carbon của hợp

phần đường với độ chuyển dịch nằm trong vùng từ 61,2-79,8 ppm, độ

chuyển dịch carbon của vùng thơm nằm trong vùng 109,9-140,9 ppm.

Carbon của nhóm C=O (ester) có độ chuyển dịch trong khoảng 169,7-

171,2 ppm. Carbon của nhóm C=O (amid) có độ chuyển dịch trong

khoảng 160,9-163,0 ppm.

Phổ 1H NMR, 13C NMR được dẫn ra trong Bảng 4.28 và Bảng

4.29 tương ứng của Luận án. Dữ kiện phổ cho thấy cấu trúc dự kiến là

phù hợp

-18-




STT Hợp chất

R Đnc (C) Hiệu suất

(%) Các phổ đã phân

tích

1 11h Glc-5-NO2 130-132 77,3 IR, 1H, 13C, COSY, HMBC, HSQC, MS

2 12b Gal-5-Cl 130-132 85 IR, 1H, 13C, MS

3 12c Gal-5-Br 131-132 79 IR

4 12e Gal-H 126-128 82 IR, 1H, 13C, MS

5 12g Gal-7-CH3 129-131 80 IR, 1H, 13C

6 12h Gal-5-i-

C3H7 121-123 72 IR

7 12o N-C2H5 128-130 80 IR, 1H, 13C, MS

8 12r N-i-C4H9 118-120 71 IR, 1H, 13C, MS

9 12s N-allyl 125-127 85 IR

10 12t N-benzyl 121-123 74 IR

Hình 4.3. Phổ 1H NMR của hợp chất 11h.

-19-

Hình 4.4. Phổ 13C NMR của hợp chất 11h.

4.7. TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT -D-

GLYCOPYRANOSYL THIOSEMICARBAZON CỦA ISATIN

THẾ (13 và 14)

O

OH

NHOH

R3 OH

C NH

S

N

NH

O

R4

R1=OAc; R2=H; R4 = 5-F (13a); R1=OAc; R2=H; R4 = 5-I (13d); R1=OAc; R2=H; R4 = H (13e); R1=OAc;

R2=H; R4 = 5-Me (13f); R1=OAc; R2=H; R4 = 7-Me (13g); R1=OAc; R2=H; R4 = 5-isopropyl(13h);

R2=OAc; R1=H; R4 = 5-Cl (14b);

R4Na/MeOH

O

OAc

NHAcO

R1 OAc

C NH

S

N

NH

O

R2

R4

7 và 813 và 14





- Phổ 1H NMR (ghi trong dung môi DMSO-d6) cho thấy các proton

của phần gốc đường có độ chuyển dịch hóa học nằm trong vùng từ 3,16

– 5,4 ppm; độ chuyển dịch hóa học các proton của nhân thơm nằm

trong vùng từ 6,78 – 8,14 ppm . Proton H4 cho doublet ở khoảng 9,58-

-20-

9,35 ppm và các proton H2 cho singlet ở khoảng 12,77-12,58 ppm.

Hằng số tương tác spin-spin giữa proton H1’ và H2’ là 3J= 9,0 , điều này

chứng tỏ liên kết C1-N nằm ở vị trí equatorial (anome β).

- Phổ cộng từ hạt nhân 13C NMR của hợp chất isatin 4-(-D-

glycopyranosyl)thiosemicarbazon cho thấy các carbon-13 của vòng

đường có tín hiệu cộng hưởng trong vùng 80,7 – 60,4 ppm. Các carbon-

13 trong vòng isatin cho độ chuyển dịch hóa học 163,0-110,0 ppm,

nhóm C=S cho tín hiệu cộng hưởng ở 179,1 ppm.

Phổ 1H NMR, 13C NMR của các hợp chất cụ thể được dẫn ra

trong Bảng 4.32 và 4.33 tương ứng của Luận án. Dữ kiện phổ cho thấy

cấu trúc dự kiến là phù hợp.



- Hợp chất 13e được đo phổ thêm phổ COSY để khẳng định cấu

trúc, kết quả cho thấy cấu trúc dự kiến là đúng.


STT Hợp chất

R Đnc (ºC) Hiệu suất

(%) Các phổ đã phân

tích

1 13a Glu-5-F 192 – 194 88,8 IR, 1H, 13C, MS

2 13d Glu-5–I 265 – 267 84,6 IR, 1H, 13C, MS

3 13e Glu-H 255 – 260 85 IR, 1H, 13C, COSY, MS

4 13f Glu-5-CH3 188 – 190 83,3 IR, 1H, 13C, MS

5 13g Glu-7–

CH3 260 – 262 80 IR, 1H, 13C, MS

6 13h Glu-5-i-

C3H7 257 – 265 81,7 IR, 1H, 13C, MS

7 14b Gal-5-Cl 244 – 246 87,5 IR, 1H, 13C, MS

-21-

Hình 4.5. Phổ 1H NMR của hợp chất 13e.

Hình 4.6. Phổ 13C NMR của hợp 13e.

4.8. THĂM DÒ HOẠT TÍNH KHÁNG NẤM, KHÁNG KHUẨN

VÀ CHỐNG OXY HÓA

Từ kết quả thử hoạt tính sinh học cho thấy:

-22-

- Trong số 29 mẫu thử isatin (tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)

thiosemicarbazon thế được đo hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn thì

toàn bộ số mẫu thử này đều thể hiện khả năng ức chế sự phát triển của

nấm và vi khuẩn. Kết quả chi tiết được trình bày trong Bảng 4.35, 4.36,

4.37, 4.38 của Luận án.

- Tác dụng kháng vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli (ATCC

25992), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25922), cầu khuẩn Gram(+):

Bacillus subtillis (ATCC 27212), Staphylococcus aureus

(ATCC12222), nấm sợi: Aspergillus niger (439), Fusarium oxysporum

(M42), nấm men: Candida albicans (ATCC 7754) Saccharomyces

cereviside (SH 20) của một số isatin 5’-(tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)amino-3’H-spiro[indol-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2(1H)-

on cho thấy: Ở nồng độ 50 μg/ ml các thiadiazol trên đều không thể

hiện hoạt tính kháng vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli (ATCC

25992), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25922), cầu khuẩn Gram(+):

Bacillus subtillis (ATCC 27212), nấm sợi: Aspergillus niger (439),

Fusarium oxysporum (M42), nấm men: Candida albicans (ATCC

7754) Saccharomyces cereviside (SH 20). Riêng 7-methylisatin 5’-

(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino-3’H-spiro-[indol-3,2’-

[1,3,4]thiadiazol]-2(1H)-on và N-isobutylisatin 5’-(tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)amino-3’H-spiro[indol-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2(1H)-

on có khả năng kháng cầu nấm mốc (Fusarium oxysporum (M42).

- Kết quả thử hoạt tính chống oxi hóa DPPH của 07 chất trong dãy

isatin (β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon cho thấy các chất đem

thử đều có nồng độ chất thử trung hòa 50% gốc tự do DPPH EC50

(g/ml) lớn hơn 128, điều này chứng tỏ các chất đem thử không có khả

năng chống oxi hóa DPPH.

-23-

KẾT LUẬN

Các kết quả đạt được trong luận án:

1. Đã tổng hợp thành công 19 dẫn xuất isatin thế bằng phương

pháp đóng vòng theo Sandmeyer, bromo hóa, nitro hóa, alkyl hóa

isatin.

2. Từ N-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicacbazid đã

tổng hợp được 36 isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-

glucopyranosyl)thiosemicarbazon thế mới.

3. Từ các dẫn xuất glycopyranosylthiosemicarbazon tổng hợp được

đã thực hiện phản ứng đóng vòng với anhydride acetic tạo thành 08 hợp

chất isatin N,N-diacetyl-5’-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)amino-

3’H-spiro[indol-3,2’-[1,3,5]thiadiazol]-2(1H)-on mới.

4. Thực hiện phản ứng nghiền pha rắn với KBrO3, KBr và acid

oxalic đã chuyển hóa thành công 10 dẫn xuất

glycopyranosylthiosemicarbazon thành 5’-(tetra-O-acetyl-β-D-

glycopyranosyl)amino-3’H-spiro[indol-3,2’-[1,3,5]thiadiazol]-2(1H)-on

mới.

5. Thực hiện phản ứng deacetyl hóa với CH3ONa trong dung môi

methanol để gỡ nhóm bảo vệ đã gỡ được 07 hợp chất isatin N-(tetra-O-

acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon thế thành isatin N-(β-D-

glycopyranosyl) thiosemicarbazon thế chưa tìm thấy trong tài liệu nào.

6. Cấu trúc của các hợp chất đã tổng hợp được xác nhận bằng các

phương pháp phổ hiện đại như phổ IR, phổ NMR (1H NMR, 13C NMR)

kết hợp kĩ thuật phổ hai chiều (COSY, HSQC và HMBC) và phổ MS.

7. Đã tiến hành thăm dò hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng

hợp được cụ thể như sau:

-24-

+ Đã thử hoạt tính sinh học sơ bộ của 27 hợp chất isatin N-(tetra-O-

acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon thế.

+ Thử hoạt tính sinh học của 07 chất dãy 5’-(tetra-O-acetyl-β-

D-glycopyranosyl)amino-3’H-spiro[indol-3,2’-[1,3,5]thiadiazol]-

2(1H)-on trên kháng vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli (ATCC

25992), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25922), cầu khuẩn Gram (+):

Bacillus subtillis (ATCC 27212), Staphylococcus aureus

(ATCC12222), nấm sợi: Aspergillus niger (439), Fusarium oxysporum

(M42), nấm men: Candida albicans (ATCC 7754) Saccharomyces

cereviside (SH 20).

+ Thử khả năng chống oxi hóa DPPH của 07 chất isatin N-(β-D-

glycopyranosyl) thiosemicarbazon thế.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Kim Giang, (2011), “NMR

spectra of tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazones",

Tạp chí Hoá học, T.49, N2ABC, pp. 646650.

2. Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Kim Giang, (2011),

“Microwave-assisted synthesis of novel tetra-O-acetyl--D-

glucopyranosyl thiosemicarbazones of substituted isatins”, Lett. Org.

Chem., 8(7), pp. 500503.

3. Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Kim Giang, Tran Ha Quyen,

(2011), “Reaction of some substituted isatin with per-O-

glucopyranosyl thiosemicarbazones”, Tạp chí Hoá học, T. 49, No. 5,

pp. 537541.

4. Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Kim Giang, (2011), “Isatin

per-O-glucopyranosyl thiosemicarbazones”, In Proceedings of the

15th Int. Electron. Conf. Synth. Org. Chem., Sciforum Electronic

Conferences Series, c001.

5. Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Kim Giang, (2011), “Isatin

(per-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazones”, In

Proceedings of the 15th Int. Electron. Conf. Synth. Org. Chem.,;

Sciforum Electronic Conferences Series, c003.

6. Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Kim Giang, Nguyen Viet

Hung, Vu Duc Trung, (2012), “Synthesis of 4-(tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazone of N-alkylisatin”, Viet Nam

jounal of chemistry, Vol. 50(5), pp. 585-590.

7. Nguyen Dinh Thanh, Nguyen Thi Kim Giang, (2013),

“Reaction of N-alkylisatins with 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-�-D-

glucopyranosyl)thiosemicarbazide”, Journal of Chemistry, 5 pages.

Documents

TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PER-O ... thao tom tat luan an... · nguyên liệu để tổng hợp nên nhiều hợp chất dị vòng như quinolin,