Nghiên cứu tổng hợp một số hợp chất vòng thơm, dị vòng từ dẫn xuất của anilin

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ----------------------------------- NGUYỄN VĂN LUYỆN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT VÒNG THƠM, DỊ VÒNG TỪ DẪN XUẤT CỦA ANILIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Chuyên ngành : Hóa hữu cơ Mã số : 60.44.27 Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. DƢƠNG NGHĨA BANG Thái Nguyên - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU . 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1. QUINOLIN 2 1.1.1. Giới thiệu chung về quinolin ...... 2 1.1.2. Một số phương pháp tổng hợp quinolin . 5 1.2. QUINOLON .. . 19 1.2.1. Giới thiệu chung về quinolon 19 1.2.2. Một số phương pháp tổng hợp quinolon . 20 1.3. TROPOLON . 25 1.3.1. Vài nét về cấu tạo của tropolon . 25 1.3.2. Một số ứng dụng của dẫn xuất tropolon . 27 1.3.3. Phương pháp tổng hợp α-tropolon . 29 1.3.4. Phương pháp tổng hợp β-tropolon. . 31 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 33 2.1. Sơ đồ tổng hợp . 33 2.2. Tổng hợp 3,5-đi(tert-butyl)catechol 34 2.3. Tổng hợp 3,5-đi(tert-butyl)-1,2-benzoquinon . 34 2.4. Tổng hợp quinolon ...... 35 2.4.1. Tổng hợp 2,7,8-trimetylquinolin-4(1H)-on 35 2.4.2. Tổng hợp 2,6,8-trimetylquinolin-4(1H)-on . 36 2.4.3. Tổng hợp 2,8-đimetylquinolin-4(1H)-on 36 2.4.4. Tổng hợp 7-clo-2,8-đimetylquinolin-4(1H)-on .. 37 2.5. Tổng hợp quinolin ....... 38 2.5.1. Tổng hợp 4-clo-2,7,8-trimetylquinolin .. 38 2.5.2. Tổng hợp 4-clo-2,7,8-trimetyl-5-nitro-quinolin . 38 2.5.3. Tổng hợp 4-clo-2,6,8-trimetylquinolin ... 39 2.5.4. Tổng hợp 4-clo-2,6,8-trimetyl-5-nitroquinolin. . 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyêni 2.5.5. Tổng hợp 4-clo-2,8-đimetylquinolin .. 40 2.5.6. Tổng hợp 4-clo-2,8-đimetyl-5-nitro-quinolin . 40 2.5.7. Tổng hợp 4,7-điclo-2,8-đimetylquinolin . 41 2.6. Tổng hợp tropolon ... 42 2.6.1. Tổng hợp 2-(4-clo-7,8-đimetyl-5-nitroquinolin-2-yl)-5,7- đi(tert-butyl)-1,3-tropolon . 42 2.6.2. Tổng hợp 2-(4-clo-7,8-đimetylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)-1,3-tropolon .............. 42 2.6.3. Tổng hợp 2-(4-clo-6,8-đimetylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)-1,3-tropolon ............ 43 2.6.4. Tổng hợp 2-(4-clo-6,8-đimetyl-5-nitroquinolin-2-yl)-5,7- đi(tert-butyl)-1,3-tropolon .. 44 2.6.5. Tổng hợp 2-(4-clo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)–- 1,3-tropolon. ...................... 44 2.6.6. Tổng hợp 2-(4-clo-8-metyl-5-nitroquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)–-1,3-tropolon. .......... 45 2.6.7. Tổng hợp 2-(4,7-điclo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)–-1,3-tropolon. .......... 46 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1. Tổng hợp 3,5-đi(tert-butyl)-1,2-benzoquinon từ catechol........ 47 3.2. Tổng hợp quinolin . 47 3.3. Tổng hợp tropolon . 49 3.3.1. Tổng hợp 2-(4-clo-7,8-đimetyl-5-nitroquinolin-2-yl)-5,7- đi(tert-butyl)-1,3-tropolon . 51 3.3.2. Tổng hợp 2-(4-clo-7,8-đimetylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)-1,3-tropolon .............. 51 3.3.3. Tổng hợp 2-(4-clo-6,8-đimetylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)-1,3-tropolon. .............. 52 3.3.4. Tổng hợp 2-(4-clo-6,8-đimetyl-5-nitroquinolin-2-yl)-5,7- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênii đi(tert-butyl)-1,3-tropolon ..... 53 3.3.5. Tổng hợp 2-(4-clo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)–- 1,3-tropolon. ........................ 53 3.3.6. Tổng hợp 2-(4-clo-8-metyl-5-nitroquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)–-1,3-tropolon. ............... 54 3.3.7. Tổng hợp 2-(4,7-điclo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert- butyl)–1,3-tropolon. .... ............. 55 KẾT LUẬN .............................. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........ 57 PHỤ LỤC ................................ 61 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyêniii BẢNG KÍ HIỆU CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt 1H NMR 1H-Nuclear Magnetic resonance Phổ cộng hưởng từ proton 13C NMR 13C-Nuclear Magnetic resonance Phổ cộng hưởng từ 13C d doublet Vân đôi dd doublets of double Vân đôi – đôi IR Infrared Spectroscopy Phổ hấp thụ hồng ngoại m multiplet Vân bội s singlet Vân đơn t Triplet Vân ba Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyêniv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình vẽ Trang Hình 1 Phổ 1H NMR của 2-(4-clo-7,8-đimetyl-5-nitroquinolin- 60 2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon trong CDCl3 Hình 2 Một phần phổ 1H NMR của 2-(4-clo-7,8-đimetyl-5- 61 nitroquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 3 Phổ IR của 2-(4-clo-7,8-đimetylquinolin-2-yl)-5,7- 62 đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 4 Phổ 1H NMR của 2-(4-clo-7,8-đimetylquinolin-2-yl)- 63 5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 5 Một phần phổ 1H NMR của 2-(4-clo-7,8- 64 đimetylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 6 Một phần phổ 1H NMR của 2-(4-clo-7,8- 65 đimetylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 7 Phổ 1H NMR của 2-(4-clo-6,8-đimetylquinolin-2-yl)- 66 5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 8 Một phần phổ 1H NMR của 2-(4-clo-6,8- 67 đimetylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 9 Phổ IR của 2-(4-clo-6,8-đimetyl-5-nitroquinolin-2-yl)- 68 5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 10 Phổ 1H NMR của 2-(4-clo-6,8-đimetyl-5-nitroquinolin- 69 2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)-1,3-tropolon Hình 11 Phổ 1H NMR của 2-(4-clo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7- 70 đi(tert-butyl)–-1,3-tropolon Hình 12 Phổ 1H NMR của 2-(4-clo-8-metylquinolin-2-yl)-5,7- 71 đi(tert-butyl)–1,3-tropolon Hình 13 Phổ 1H NMR của 2-(4-clo-8-metyl-5-nitroquinolin-2- 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênv yl)-5,7-đi(tert-butyl)–1,3-tropolon Hình 14 Một phần phổ 1H NMR của 2-(4-clo-8-metyl-5- 73 nitroquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)–1,3-tropolon Hình 15 Một phần phổ 1H NMR của 2-(4-clo-8-metyl-5- 74 nitroquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)–1,3-tropolon Hình 16 : Phổ 1H NMR của 2-(4,7-điclo-8-metylquinolin-2-yl)- 75 5,7-đi(tert-butyl)–1,3-tropolon Hình 17 Một phần phổ 1H NMR của 2-(4,7-điclo-8- 76 metylquinolin-2-yl)-5,7-đi(tert-butyl)–1,3-tropolon Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênvi MỞ ĐẦU Anilin là amin thơm quan trọng, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1826, khi chưng cất khan phẩm màu inđigo. Sau đó được chưng cất từ nhựa than đá (1834) và được Zinin tổng hợp từ Nitrobenzen (1842). Từ đó tới nay, anilin đã chứng minh được tầm quan trọng trong công nghiệp sản xuất dược phẩm, phẩm nhuộm và đặc biệt quan trọng trong ngành tổng hợp hữu cơ. Đã từ lâu, các nhà tổng hợp hữu cơ đã dùng aniline và các dẫn xuất của chúng để tổng hợp ra những hợp chất thơm (các dẫn xuất aminophenol, tạo chất trung gian là muối điazoni ), các hợp chất dị vòng (phenoxazin, phenthiazin, benzimidazol, quinolin,..). Trong khi đó, những hợp chất hữu cơ có chứa hệ quinolin, tropolon thể hiện có hoạt tính sinh học đa dạng. Nhiều hợp chất đã được sử dụng làm thành phần chính trong một số loại thuốc lưu hành trên thị trường. Quinin (thuốc chống sốt rét), Sopcain (thuốc gây mê), plasmoxin và acrikhin (thuốc chống sốt rét), Colsamin (thuốc chống mụn nhọt, khối u), Colchicin (chống bệnh gút). Những công trình của Zhe-Shan Quan, Rui-Hua Guo, Hitomi Suzuki, Maria Koufaki, Minkin V.I, Redington RL, Nguyễn Minh Thảo, Nguyễn Đình Triệu.v.v. cho thấy nhiều nhà hóa học trong nước cũng như trên thế giới tập trung nghiên cứu trong lĩnh vực này. Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp một số hợp chất vòng thơm, dị vòng từ dẫn xuất của anilin” nhằm nghiên cứu tổng hợp thêm những hợp chất mới làm cơ sở và tăng thêm sự lựa chọn trong các ngành công nghiệp có liên quan tới chúng. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của quinolin và đặc biệt là những dẫn xuất tropolon của chúng từ những anilin tương ứng. Nghiên cứu xác định cấu trúc của sản phẩm bằng các phương pháp phổ được tin dùng hiện nay. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. QUINOLIN [1,2,3,11,12] 1.1.1. Giới thiệu chung về quinolin Quinolin đã được biết đến từ năm 1834 khi Runge tách được từ nhựa than đá [14]. Từ đó đến nay, hoá học các hợp chất dị vòng quinolin phát triển mạnh và đem lại nhiều kết quả đáng quan tâm, đặc biệt là trong hoá dược. Mặc dù quinolin có trong nhựa than đá, song những hợp chất thiên nhiên quan trọng chứa khung quinolin là những ankaloit. Trong vỏ dễ cây Cinchona officinalis có hàng chục ankaloit, trong đó có hai cặp đối quang đáng chú ý là cặp cinconin/ cinconiđin và cặp quinin/quiniđin [3]: H H 4 4 7 7 H 8 N H 8 N HO 9 1 1 (S) HO 9 (R) (R) H H (S) R , R , 4 4 N N R = H, (8S,9R); Cinconidin R = H, (8R,9S); Cinconin R= OCH3, (8S, 9R); Quinin R= OCH3, (8R, 9S); Quinidin Quinin là thuốc trị sốt rét, người ta biết dùng chế phẩm này từ đầu thế kỉ XVII, nhưng phải hơn 100 năm sau (1944) Woodward mới tổng hợp toàn phần. Các dẫn xuất của 8-hiđroxiquinolin thường có biểu hiện hoạt tính sinh học khác nhau, đặc biệt là hoạt tính diệt khuẩn, diệt nấm. Đó là các phức selat của 8- hiđroxiquinolin, các dẫn xuất halogen và nhiều dẫn xuất khác. Thí dụ: COOCH3 OH OH Br N I N N Cl Cl COCH3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 Phức selat của 8-hiđroxiqunolin với đồng (II) được dùng để phòng nấm mốc cho da thuộc; 5-cloro-7-iođo-8-hiđroxiquinolin là chất diệt khuẩn lị. Một dẫn xuất của amioacriđin, mang tên thương mại acranil, có tính kháng virut: Cl N OCH3 NHCH CH(OH)CH N(C H ) .2HCl 2 2 2 5 2 Để trừ giun sán cho vật nuôi, người ta dùng một số dẫn xuất của quinolin. Thí dụ: CH3 C6H5 CH3 N (CH3)2N N CH CH CH3 Cũng có ứng dụng tương tự là một dẫn xuất của aminoacriđin: N CH3O NH2CH[CH2]3NH(C2H5)2 2CH3SO3 CH 3 Quinin và cinconin là những hợp chất thiên nhiên chứa vòng quinolin được dùng để trị bệnh sốt rét. Phỏng theo cấu trúc của chất này, người ta đã thành công trong việc tìm kiếm những thuốc tổng hợp có hoạt tính tương tự mà ưu việt hơn, như cloquin, plasmoquin, pentaquin, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3