Luận văn Nghiên cứu tổng hợp và tính chất của một số 3-axetylcoumarin galactopyranozyl thiosemicacbazon

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM   LÊ HẢI ĐĂNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ 3-AXETYLCOUMARIN GALACTOPYRANOZYL THIOSEMICACBAZON LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM   LÊ HẢI ĐĂNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ 3-AXETYLCOUMARIN GALACTOPYRANOZYL THIOSEMICACBAZON Chuyên ngành: Hóa học Hữu cơ Mã số: 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đình Thành NCS-Th.s Vũ Ngọc Toán THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1. 1. TỔNG QUAN VỀ MONOSACCARIT 2 1.1.1. Phân loại và danh pháp 2 1.1.1.1. Phân loại 2 1.1.1.2. Danh pháp 4 1.1.2. Cấu tạo và cấu hình của monosaccrit 4 1.1.2.1. Cấu tạo của monosaccarit 4 1.1.2.2. Cấu hình của monosaccarit 5 1.1.3. Cấu dạng của monosaccarit 6 1.1.3.1. Cấu dạng của pyranozơ và dẫn xuất 6 1.1.3.2. Cấu dạng của furanozơ và dẫn xuất 7 1.1.4. Sự tautome hóa của các monosaccarit 8 1.2. TỔNG QUAN VỀ GLYCOZYL ISOTHIOXYANAT 9 1.2.1. Giới thiệu về glucozyl isothioxyanat 9 1.2.2. Phương pháp tổng hợp glycozyl isoxyanat và glucozyl isothioxyanat 10 1.2.3. Tính chất hoá học của glycozyl isoxyanat và glucozyl isothioxyanat 12 1.2.3.1 Phản ứng với amoniac và amin 12 1.2.3.2. Phản ứng với aminoaxit 13 1.2.3.3. Phản ứng với amit 13 1.2.3.4. Phản ứng với aminoaxeton hidroclorua 13 1.2.3.5. Phản ứng với 2-cloetylamin hidroclorua 14 1.2.3.6. Phản ứng với diamin và diazometan 14 1.3. TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA THIOSEMICACBAZIT 15 1.3.1. Tổng hợp thiosemicacbazit 15 1.3.1.1. Phản ứng của isothioxyanat và hydrazin 15 1.3.1.2. Phản ứng khử thiosemicacbazon bằng NaBH4 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii 1.3.1.3. Phản ứng của hydrazin với các dẫn xuất của axit thiocacbamic 16 1.3.1.4. Phản ứng của xianohydrazin với hydrosunfua 16 1.3.1.5. Phản ứng tổng hợp dẫn xuất di và tri thiosemicacbazit từ các amin 16 1.3.2. Tính chất của thiosemicacbazit 16 1.3.2.1. Phản ứng với các andehyt 16 1.3.2.2. Phản ứng đóng vòng của thiosemicacbazit tạo thiadiazol 17 1.4. KHÁI LƯỢC VỀ COUMARIN VÀ DẪN XUẤT 18 1.4.1. Giới thiệu chung về coumarin và dẫn xuất 18 1.4.2. Phương pháp tổng hợp coumarin và dẫn xuất 18 1.4.3. Tính chất hoá học cơ bản của coumarin và dẫn xuất. 20 1.5. SỬ DỤNG LÒ VI SÓNG TRONG HOÁ HỌC CACBOHYDRAT 22 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 26 2.1. TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT COUMARIN 26 2.1.1. Tổng hợp 4-metyl-6-hiđroxicoumarin 26 2.1.2. Tổng hợp 4-metyl-7-hiđroxicoumarin 27 2.1.3. Tổng hợp 4-metyl-6-etoxicoumarin 27 2.1.4. Tổng hợp 4-metyl-7-etoxicoumarin 28 2.2. TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA 3-ACETYL COUMARIN 28 2.2.1. Tổng hợp 4-metyl-6-hiđroxi-3-axetylcoumarin 28 2.2.2. Tổng hợp 4-metyl-7-hiđroxi-3-axetylcoumarin 29 2.2.3. Tổng hợp 4-metyl-6-etoxi-3-axetylcoumarin 29 2.2.4. Tổng hợp 4-metyl-7-etoxi-3-axetylcoumarin 30 2.2.5. Tổng hợp 3-acetylcoumarin 30 2.2.6. Tổng hợp 6-clo-3-axetylcoumarin 30 2.2.7. Tổng hợp 6-nitro-3-axetylcoumarin 31 2.2.8. Tổng hợp 5-nitro-3-axetylcoumarin 31 2.3. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-AXETYL-α-D- GALACTOPYRANOZYL THIOSEMICACBAZIT 32 2.3.1. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-α-D-galactopyranozyl bromua 32 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii 2.3.2. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-α-D-galactopyranozyl sothioxyanat 33 2.3.3. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-α-D-galactopyranozyl thiosemicacbazit 33 2.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT 3-AXETYLCOUMARIN 2,3,4,6- TETRA-O-AXETYL--D-GALACTOPYRANOZYL THIOSEMICACBAZON 34 2.4.1. Tổng hợp 4-metyl-6-hiđroxi-3-axetylcoumarin -(2,3,4,6-tetra-O- axetyl-β-D-galactopyranozyl)thiosemicacbazon 34 2.4.2. Tổng hợp 4-metyl-7-hiđroxicoumarin-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 34 2.4.3. Tổng hợp 4-metyl-6-etoxi-3-axetylcoumarin -(2,3,4,6-tetra-O- axetyl-β-D-galactopyranozyl)thiosemicacbazon 35 2.4.4. Tổng 4-metyl-7-etoxi-3-axetylcoumarin -(2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β- D-galactopyranozyl)thiosemicacbazon 35 2.4.5. Tổng hợp 3-axetylcoumarin-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 35 2.4.6. Tổng hợp 6-clo-3-axetylcoumarin-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 36 2.4.7. Tổng hợp 6-nitro-3-axetylcoumarin-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 36 2.4.8. Tổng hợp 5-nitro-3-axetylcoumarin-(2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 36 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA COUMARIN 37 3.2. TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT 3-AXETYL COUMARIN 37 3.3. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-AXETYL-β-D- GALACTOPYRANOZYL THIOSEMICACBAZIT 38 3.3.1. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D-galactopyranozyl isothioxyanat 38 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv 3.3.2. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D-galactopyranozyl thiosemicacbazit 39 3.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT DẪN XUẤT 3- AXETYLCOUMARIN (2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 40 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ac Axetyl Cou Coumarin DMF Dimetylfomamit DMSO Dimetyl sunfoxit DMSO-d6 Dimetyl sunfoxit đã được deuteri hoá ĐC Điểm chảy Et Etyl EtO Etoxi FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourie Gal Galactopyranozyl GalNHCSNHNH Galactopyranozylthiosimecacbazon Me Metyl HR-MS Phổ khối lượng phân giải cao IR Phổ hồng ngoại TL Tài liệu TN Thực nghiệm TMTD Tetrametylthiuram disunfua 1H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 13C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon-13  Độ chuyển dịch hoá học η Hiệu suất phản ứng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Điểm sôi và hiệu suất của một số dẫn xuất coumarin 37 Bảng 3.2 Điểm sôi và hiệu suất của một số dẫn xuất 3-axetylcoumarin đã tổng hợp 37 Bảng 3.3 Hiệu suất, điểm nóng chảy và phổ hồng ngoại của các dẫn xuất thế 3-axetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 43 Bảng 3.4 Kết quả phổ khối phân giải cao của 4-Me-7-OH- 3- axetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 43 1 Bảng 3.5 Độ chuyển dịch hóa học trong phổ H-NMR (ppm) của các dẫn xuất 3-acetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicarbazon (phần nhân thơm) 47 Bảng 3.6 Độ chuyển dịch hóa học trong phổ 1H-NMR (ppm) của các dẫn xuất 3-acetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicarbazon (phần đường) 49 Bảng 3.7 Độ chuyển dịch hóa học trong phổ 13C-NMR (ppm) của các dẫn xuất 3-acetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicarbazon (phần nhân thơm) 50 Bảng 3.8 Độ chuyển dịch hóa học trong phổ 13C-NMR (ppm) của các dẫn xuất 3-acetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicarbazon (phần đường) 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.1 Phổ IR của dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- glactopyranozyl isothioxyanat (với bột KBr) 38 Hình 3.2 Phổ IR của dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl thiosemicacbazit. 40 Hình 3.3 Phổ IR của hợp chất 3-axetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O- axetyl-β-D-galactopyranozyl)thiosemicacbazon (với bột KBr 41 Hình 3.4 Phổ IR của hợp chất 4-Me-7-OH-3-axetylcoumarin (2,3,4,6- tetra-O-axetyl-β-D-galactopyranozyl)thiosemicacbazon (với bột KBr) 42 Hình 3.5 Phổ IR của hợp chất 6-Cl-3-axetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O- axetyl-β-D-galactopyranozyl)thiosemicacbazon (với bột KBr) 42 Hình 3.6 Sự phân cắt cơ bản của các hợp chất 3-Axetylcoumarin 2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozylthiosemicacbazon 44 Hình 3.7. Sự phân cắt của ion mảnh F4 45 Hình 3.8. Sự phân cắt của ion mảnh F8 46 Hình 3.9 Phổ HR-MS của hợp chất 4-Me-7-OH-3-axetylcoumarin (2,3,4,6-tetra-O-axetyl-β-D- galactopyranozyl)thiosemicacbazon 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU Hiện nay xu thế tổng hợp các dẫn xuất của monosacarit đã và đang thu hút được sự quan tâm của các nhà hoá học hữu cơ. Những dẫn xuất của chúng có hoạt tính sinh học đáng chú ý, đặc biệt khi trong phân tử có hệ thống liên hợp Π, tiêu biểu là các hợp chất thuộc họ thiosemicacbazon của monosaccarit. Thiosemicacbazon là họ các hợp chất quan trọng có nhiều hoạt tính sinh học đa dạng như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm [27], kháng virut [32], chống ung thư [16, 17], chống sốt rét [31], ức chế ăn mòn và chống gỉ sét [23, 31]. Bên cạnh đó, hợp chất chúng còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học như tinh thể học, hóa học siêu phân tử [10] và ngành quang điện tử [30]. Ngoài ra, các hợp chất của thiosemicacbazon còn có khả năng tạo phức với nhiều kim loại [13], [29]. 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... [19, 28]. Chính vì vậy mà ngày nay càng nhiều các hợp chất thiosemicacbazon đã được tổng hợp và nghiên cứu tính chất. Thiosemicacbazon của monosaccarit có hoạt tính sinh học cao là nhờ sự có mặt hợp phần phân cực monosaccarit làm cho các hợp chất này dễ hoà tan trong dung môi phân cực như nước, etanol Mặt khác, các dẫn xuất của cacbohydrat là những hợp chất quan trọng có mặt trong nhiều phân tử sinh học như axit 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 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. Để tổng hợp các thiosemicacbazon, trước đây thường tiến hành đun sôi hồi lưu hỗn hợp phản ứng. Phương pháp này đòi hỏi thời gian phản ứng khoảng 2-3 giờ và hiệu suất thường không cao. Gần đây một số các hợp chất thiosemicacbazon đã được tổng hợp bằng phương pháp lò vi sóng. Phản ứng được tiến hành trong thời gian chỉ khoảng 35- 40 phút, hiệu suất phản ứng đạt 68-90% [22, 23]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên