Khóa luận tốt nghiệp đại học: Điều chế một số dẫn xuất protocetraric acid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA – BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ 

ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ DẪN XUẤT PROTOCETRARIC ACID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SVTH: Huỳnh Quốc Thái GVHD: TS. Dương Thúc Huy

Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA – BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ 

ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ DẪN XUẤT PROTOCETRARIC ACID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SVTH: Huỳnh Quốc Thái GVHD: TS. Dương Thúc Huy

Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp, tôi đã học hỏi được nhiều

kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm bổ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè. Vì vậy,

trong những dòng đầu tiên của khóa luận này, với tấm lòng tri ân sâu sắc, tôi xin gởi lời

cảm ơn chân thành đến:

 Thầy Dương Thúc Huy, người Thầy đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy những điều

bổ ích, thiết thực nhất, động viên tôi trong những lúc bế tắc khó khăn để tôi có thể

hoàn thành khóa luận.

 Thầy Phạm Đức Dũng, người Thầy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi

trong quá trình thực hiện khóa luận.

 Thầy Nguyễn Tiến Công, người Thầy đã đóng góp những ý kiến quý giá trong

suốt thời gian qua.

 Tất cả quý Thầy Cô khoa Hó a Học, Trường Đại học Sư pha ̣m Tp.HCM đã tận tình

truyền đạt những kiến thức chuyên môn, hướng dẫn kỹ thuật trong suốt thời gian

tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận.

 Bạn Trần Thị Thuận, chị Ngô Thị Tuyết Nhung, các bạn sinh viên K39 làm khóa

luận tốt nghiệp, các bạn sinh viên K40 làm nghiên cứu khóa học, Khoa Hóa Học,

Trường Đại Học Sư Phạm TPHCM, các thầy cô ở bộ môn Hóa Hữu Cơ, Khoa

Hóa Học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TPHCM, , đã luôn đồng hành, tận

tình cộng tác, giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành

khóa luận tốt nghiệp này.

 Xin cảm ơn gia đình đã luôn là chỗ dựa vững chắc về vật chất và tinh thần trong

suốt thời gian tôi học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp ở Trường Đại Học Sư

Phạm TPHCM.

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

DMSO DiMethyl SulfOxide

DMF DiMethyl Formamide

d Mũi đôi (Doublet)

HMBC Tương quan 1H-13C qua 2, 3 nối (Heteronuclear Multiple Bond Coherence)

HSQC Tương quan 1H-13C qua 1 nối (Heteronuclear Single Quantum Correlation)

Nồng độ ức chế sự phát triển của 50% số tế bào thử nghiệm IC50

(Half Maximal Inhibitory Concentration)

m Mũi đa (Multiplet)

MIC Nồng độ tối thiểu ức chế sự phát triển của tế bào

(Minimum Inhibitory Concentration)

NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)

Mũi đơn (Singlet) s

 Đô ̣ di ̣ch chuyển hó a ho ̣c (Chemical shift)

Starting Material (Chất nền ban đầu) SM

Reactant (Chất phản ứng) R

Solution (Dung môi) Sol

Catalyst (Xúc tác) Cat

Time Thời gian

Temp Temperature (Nhiệt độ)

M.O. Methyl Orsellinate

P.A. Protocetraric acid

Atra. Atranorin

DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU

Trang

2 Sơ đồ 1.1: Phản ứng tạo dẫn xuất ester

3 Sơ đồ 1.2: Phản ứng điều chế methyl ester

4 Sơ đồ 1.3: Phản ứng điều chế methyl ester.

5 Sơ đồ 1.4: Tổng hợp protocetraric acid

10 Sơ đồ 1.5: Phản ứng điều chế hydroprotocetraric acid

10 Sơ đồ 1.6: Phản ứng điều chế phenylhydrazone

11 Sơ đồ 1.7: Phản ứng điều chế dẫn xuất thiosemicarbazone.

12 Sơ đồ 1.8: Một số dẫn xuất khi đun nóng protocetraric acid với o-

aminoaniline

13 Sơ đồ 1.9: Một số phản ứng điều chế dẫn xuất monomalonyl

15 Sơ đồ 1.10: Dẫn xuất methyl và ethyl ether của protocetraric acid.

Sơ đồ 1.11: Một số dẫn xuất ether của protocetraric acid 15

16 Sơ đồ 1.12: Một số phản ứng ether hóa.

16 Sơ đồ 1.13: Một số dẫn xuất ether

Phản ứng giữa protocetraric acid với methyl orsellinate 18 Sơ đồ 2.1

21 Phản ứng giữa protocetraric acid với atranorin 24 Sơ đồ 2.2 Sơ đồ 3.1: Sơ đồ cơ chế hình thành parmosidone A từ protocetraric acid.

25 Sơ đồ 3.2: Cơ chế hình thành sản phẩm MO1 từ parmosidone A

28 Sơ đồ 3.3: Cơ chế tạo thành sản phẩm OA1

30 Sơ đồ 3.4: Quá trình phân hủy atranorin tạo thành atranol và methyl-β-

orsellinate.

30 Sơ đồ 3.5: Cơ chế đề nghị hình thành sản phẩm ATRA1 từ parmosidone A

32 Sơ đồ 3.6: Cơ chế hình thành sản phẩm ATRA2 từ parmosidone A.

2 Hình 1.1: Một vài hợp chất depsidone

Protocetraric acid. 4 Hình 1.2:

5 Hình 1.3: Một số thí dụ hợp chất dẫn xuất của protocetraric acid.

14 Hình 1.4: Một số dẫn xuất ester của protocetraric acid.

iii

20 Hình 2.1: Kết quả sắc ký bảng mỏng của phản ứng giữa protocetraric acid và

methyl orsellinate..

22 Hình 2.2: Kết quả sắc ký bản mỏng của phản ứng phân hủy atranorin.

23 Hình 2.3: Kết quả sắc ký bản mỏng của phản ứng giữa protocetraric acid

với atranorin

26 Hình 3.1: Tương quan HMBC của sản phẩm MO1.

27 Hình 3.2: Tương quan HMBC của sản phẩm MO2.

29 Hình 3.3: Tương quan HMBC trên sản phẩm OA1

32 Hình 3.4: Tương quan HMBC của sản phẩm ATRA2.

6 Bảng 1.1: Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm,

chủng vi khuẩn, dòng tế bào ung thư của protocetraric

acid và fumarprotocetraric acid.

7 Bảng 1.2: Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số dòng tế bào ung

thư của 9’-O-methylprotocetraric acid.

Số liệu khảo sát phản ứng với methyl orsellinate. 19 Bảng 2.1:

Số liệu khảo sát của phản ứng với atranorin. 21 Bảng 2.2:

34 Bảng 3.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR 13C-NMR (DMSO- d6) của các hợp

chất đã tổng hợp.

DANH MỤC PHỤ LỤC

Trang

Phổ 1H-NMR của MO1. 40 Phụ lục 1:

Phổ HMBC của MO1. 41 Phụ lục 2:

Phổ HSQC của MO1. 42 Phụ lục 3:

Phổ 1H-NMR của MO2. 43 Phụ lục 4:

Phổ 13C-NMR của MO2. 44 Phụ lục 5:

Phổ HMBC của MO2. 45 Phụ lục 6:

Phổ HSQC của MO2. 46 Phụ lục 7:

Phổ 1H-NMR của OA1. 47 Phụ lục 8:

Phổ HMBC của OA1. 48 Phụ lục 9:

Phổ 1H-NMR của ATRA1 49 Phụ lục 10:

Phổ 1H-NMR của ATRA2. 50 Phụ lục 11:

Phổ HMBC của ATRA2. 51 Phụ lục 12:

MỤC LỤC

Trang

i LỜI CẢM ƠN

ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

iii DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU

v DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

vi MỤC LỤC

1 LỜI NÓI ĐẦU

2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 DEPSIDONE 2

1.1.1 Định nghĩa 2

1.1.2 Phản ứng ester hóa trên depsidone 2

1.2 PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA NÓ 4

1.2.1 Tổng quát 4

1.2.2 Hoạt tính sinh học của protocetraric acid 5

1.2.3 Các phản ứng đã nghiên cứu trên protocetraric acid 7

1.2.3.1 Phản ứng tổng hợp protocetraric acid 7

1.2.3.2 Phản ứng điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid 7

17 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 HÓA CHẤT 17

2.2 THIẾT BỊ 17

2.3 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 17

2.3.1 Điều chế xúc tác 17

2.3.2 Phản ứng giữa protocetraric acid với methyl orsellinate 17

2.3.2.1 Phương trình phản ứng 17

2.3.2.2 Khảo sát 18

2.3.2.3 Cách tiến hành 19

2.3.2.4 Kết quả 19

2.3.3 Phản ứng giữa protocetraric acid với atranorin 20

2.3.3.1 Phương trình phản ứng 20

2.3.3.2 Khảo sát 21

2.3.3.3 Cách tiến hành 21

2.3.3.4 Kết quả 23

24 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA CÁC HỢP

CHẤT

3.1 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID 24

VỚI METHYL ORSELLINATE

3.1.1 Cấu trúc hóa học của sản phẩm MO1 24

3.1.1.1 Phương trình phản ứng 24

3.1.1.2 Cơ chế phản ứng 24

3.1.1.3 Biện luận cấu trúc hóa học của sản phẩm MO1 25

3.1.2 Cấu trúc hóa học của sản phẩm MO2 26

3.1.2.1 Phương trình phản ứng 26

3.1.2.2 Cơ chế phản ứng 27

3.1.2.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm MO2 27

3.1.3 Cấu trúc hóa học của sản phẩm OA1 28

3.1.3.1 Phương trình phản ứng 28

3.1.3.2 Cơ chế phản ứng 28

3.1.3.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm OA1 28

3.2 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID 30

VỚI ATRANORIN

3.2.1 Cấu trúc hóa học của sản phẩm ATRA1 30

3.2.1.1 Phương trình phản ứng 30

3.2.1.2 Cơ chế phản ứng 30

3.2.1.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm ATRA1 32

3.2.2 Cấu trúc hóa học của sản phẩm ATRA2 32

3.2.2.1 Phương trình phản ứng 32

3.2.2.2 Cơ chế phản ứng 32

3.2.2.3 Biện luận cấu trúc sản phẩm ATRA2 32

35 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

4.1 KẾT LUẬN 35

vii

4.2 ĐỀ XUẤT 35

viii

37 TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây các hợp chất depsidone được quan tâm nghiên cứu vì những

hoạt tính sinh học hấp dẫn như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa, ức

chế enzym estrogen, ngăn cản sự phân bào… mở ra những triển vọng trong việc điều chế

các hợp chất dẫn xuất nhằm điều trị ung thư, đặc biệt là ung thư vú và ung thư buồng

trứng. Quá trình nghiên cứu loài địa y Parmotrema tsavoense cho thấy protocetraric acid

là một thành phần chính của loài địa y này. Với mong muốn điều chế một số dẫn xuất của

protocetraric acid là những hợp chất mới với hoạt tính sinh học đáng kỳ vọng, chúng tôi

tiến hành khảo sát phản ứng Friedel-Crafts trên hợp chất depsidone này.

Các phản ứng Friedel-Crafts của protocetraric acid cho đến nay ít được nghiên

cứu do nguồn cung cấp còn hạn chế của protocetraric acid từ tự nhiên. Trong đề tài này,

chúng tôi thực hiện điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid với một số chất nền khác

được ly trích và tinh chế từ các loài địa y Parmotrema sp như methyl orsellinate,

atranorin bằng phản ứng Friedel-Crafts

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. DEPSIDONE

1.1.1. Định nghĩa

Depsidone là những dẫn xuất phenol, với khung sườn gồm hai phân tử phenol

được liên kết nhau qua một nối ester và một nối ether.

Thí dụ một vài hợp chất depsidone như stictic acid, physodic acid, corynedidone.

Corynesidone Physodic acid Stictic acid

Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của depsidone cho thấy depsidone từ địa y

có khả năng ngăn tia UV, tiêu diệt hàng loạt tế bào ung thư ác tính.[20] Một số

depsidone có hoạt tính chống oxy hóa.[7,9] Những nghiên cứu mới cho thấy một số

depsidone có khả năng ngăn cản quá trình phân bào, cùng với các hoạt tính kháng

khuẩn, kháng nấm và ức chế enzyme estrogen.[3,5,13,18]

1.1.2. Phản ứng ester hóa trên depsidone

Một số hợp chất depsidone có nhóm chức carboxylic acid. Nhóm chức này có thể

được biến đổi thành nhóm chức ester, thực hiện bằng cách cho tác dụng với các tác chất

thân hạch như diazomethane trong dung môi ether hoặc iodomethane trong môi trường

kiềm.

Năm 1996, Chicita F. Culberson[6] thực hiện phản ứng tạo các dẫn xuất ester của

physodic acid và 4-O-methylphysodic acid với tác chất diazomethane trong dung môi

ether ở nhiệt độ 0–5°C.

2

CH2N2/ ether

Làm lạnh

Physodic acid

(Hiệu suất 63%)

CH2N2/ ether

Làm lạnh

4-O-methylphysodic acid

(Hiệu suất 70%)

Đến năm 1975, Teruhisa Hirayama và các cộng sự người Nhật[10] đã điều chế dẫn

xuất methyl ester của triacetylvittatolic acid cũng sử dụng tác chất diazomethane trong

CH2N2/ ether

Làm lạnh

dung môi ether.

(Bài báo không cho biết hiệu suất)

Triacetylvittatolic acid

Đến năm 1975, Teruhisa Hirayama và các cộng sự người Nhật[10] đã điều chế dẫn

xuất methyl ester của triacetylvittatolic acid cũng sử dụng tác chất diazomethane trong

dung môi ether.

3

Năm 2009, Porntep Chomcheon và các cộng sự[5] đã điều chế dẫn xuất methyl

CH3I DMF K2CO3 Khuấy từ ở nhiệt độ phòng

Corynesidone B

(Hiệu suất 75%)

ester của corynesidone B, sử dụng tác chất là iodomethane.

1.2. PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦANÓ

1.2.1. Tổng quát

Protocetraric acid, với tên khoa học 4-formyl-3,8-dihydroxy-9-hydroxymethyl-

1,6-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepin-7-carboxylic acid, là chất bột màu

trắng đục, tan kém trong methanol, acetone, chloroform, …, tan nhiều hơn trong

dimethyl sulfoxide.

Protocetraric acid được tìm thấy nhiều trong nhiều loài địa y khác nhau như địa y

Parmotrema (Parmotrema dilatatum, Parmotrema lichenxanthonicum, Parmotrema

sphaerospora[11],…), Parmelia (Parmelia caperata, Parmelia conspresa[17],…),

Ramalina (Ramalina sp.[11],…), Cladonia (Cladonia ochrochlora1[3],…),…

1.2.2. Hoạt tính sinh học của protocetraric acid

Protocetraric acid đã được thử nghiệm hoạt tính sinh học trên nhiều loại nấm, vi

khuẩn, cũng như hoạt tính kháng nhiều loại ung thư khác nhau (Bảng 1.1), dưới liều

MIC (μg/mL). Hợp chất có liều MIC càng nhỏ, hợp chất có hoạt tính càng mạnh.

Kết quả Bảng 1.1 cho thấy protocetraric acid có khả năng kháng 6 dòng nấm

(Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Cryprococcus var. difluens, Fusarium

4

oxysporum, Mucor mucedo và Paecilomyces variotii), 6 dòng vi khuẩn khác nhau (B.

cereaus, B. subtilis, M. tuberculosis, P. vulgaris, S. lutea và S. aureus) và không ức chế

được 3 dòng tế bào ung thư (Ehrlich carcinoma, Ehrlich sarcoma và Yoshina sarcoma).

Fumarprotocetraric acid, một hợp chất được cô lập nhiều từ địa y, đồng thời cũng

là dẫn xuất 9’-monofumarylprotocetraric acid, đã được kiểm tra hoạt tính sinh học trên

nhiều dòng vi khuẩn, nấm khác nhau.[16] Kết quả được trình bày trong Bảng 1.1 cho

thấy fumarprotocetraric acid có khả năng kháng 7 chủng vi khuẩn (Aeromonas

hydrophila, Bacillus cereaus, Bacillus subtilis, Listeriamono cytogenes, Proteus

vulgaris, Staphylococcus aureus và Streptococcus faecalis) và 2 dòng nấm (Candida

albicans và Candida glabrata). Trong khi đó, protocetraric acid không có khả năng ức

chế dòng vi khuẩn Streptococcus faecalis. Điều này cho thấy các dẫn xuất của

protocetraric acid có tiềm năng hoạt tính sinh học cao.

Do hợp chất này hiện diện với số lượng nhiều trong địa y Parmotrema sp. nên

chúng tôi tiến hành điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid với hy vọng tạo được

nhiều dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao.

5

Bảng 1.1. Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm, chủng

vi khuẩn, dòng tế bào ung thư của protocetraric acid và fumarprotocetraric acid.

Tên chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế

Protocetraric acid MIC (μg/mL)

Fumarprotocetraric acid MIC (μg/mL)

bào ung thư

Nấm[17,19,23] Aspergillus flavus

Không có hoạt tính

Aspergillus fumigatus

500

Candida albicans

18.7

Candida glabrata

18.7

Cryprococcus var. difluens

53.1

Fusariumoxysporum

500

Mucor mucedo

500

Paecilomyces variotii

500

Penicillium purpurescens

Không có hoạt tính

Penicillium verrucosum

Không có hoạt tính

Trichoderma harsianum

Không có hoạt tính

Vi khuẩn[11,19,23] Aeromonas hydrophila

150.0

Bacillus cereaus

4.6

85.5

Bacillus subtilis

4.6

740.7

Esherichia coli

Không có hoạt tính

Klebsiella pneumoniae

Không có hoạt tính

Listeria monocytogenes

4.6

Micrococcus luteus

Không có hoạt tính

Mycobacterium tuberculosis

125.0

Proteus vulgaris

37.5

23.4

Sarcina lutea

196.0

Staphylococcus aureus

37.5

60.7

Streptococcus faecalis

150.0

Không có hoạt tính

Bệnh ung thư[16] Ehrlich carcinoma

Không có hoạt tính

Ehrlich sarcoma

Không có hoạt tính

Yoshida sarcoma

Không có hoạt tính

(*) Không thử nghiệm

6

Năm 2004, Carine Bezivin và các đồng sự đã cô lập dẫn xuất 9’-O-

methylprotocetraric acid từ địa y Cladonia convoluta và đã kiểm tra hoạt tính sinh học

của hợp chất này với 6 dòng tế bào ung thư khác nhau,[3] kết quả được trình bày ở liều

IC50 (μg/mL) (Bảng 1.2).

Bảng 1.2. Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số dòng tế bào ung thư của 9’-O-

methylprotocetraric acid.

Dòng tế bào ung thư

Hoạt tính

IC50 (μg/mL)

Murine lympholytic leukaemia

>100

Không có hoạt tính

Murine Lewis lung carcinoma

>100

Không có hoạt tính

Human chronic myelogenous leukaemia

>100

Không có hoạt tính

Human brain metastasis of a prostate carcinoma

>100

Không có hoạt tính

Human breast adenocarcinoma

>100

Không có hoạt tính

Human glioblastoma

>100

Không có hoạt tính

7

PhCH2I K2CO3 CH3COCH3

Khuấy từ, kết hợp thổi khí N2

(CH3)2SO4 K2CO3 CH3COCH3

Ethyl acetate HCl Pd/C

Khuấy từ kết hợp thổi khí H2

1/ Hexamethylenetetramine CF3COOH

Pd/C Khuấy từ kết hợp đun nóng

2/ Đuổi dung môi 3/ H2O

Khuấy từ

4/ Đun nóng trong

K2CO3 PhCH2I

N,N-dimethylformamide

Khuấy từ kết hợp thổi khí N2

1/ Pyridine

2/ (NCH4)2MnO4 3/ Khuấy từ ở nhiệt độ phòng

1/ 1,3-bisbenzyloxy-2,5- dimethylbenzene pha trong CH2Cl2

2/ CF3COOH

3/ Khuấy từ ở nhiệt độ phòng

trong 2 giờ

Ethyl acetate HCl Pd/C Khuấy từ kết

thổi khí H2

1/ Thêm vào dung dịch K2CO3 2/ Thêm vào dung dịch K3[Fe(CN)6] 3/ Khuấy từ trong

Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid[21]

8

CH3I K2CO3

N,N-dimethylformamide

1/ CCl4 2/ Đun hoàn lưu kết hợp nhỏ từ

từ Br2

3/ Tiếp tục đun hoàn lưu 4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong dung dịch dioxan

5/ Đun hoàn lưu

1/ CH2Cl2 2/ BCl3 3/ Khuấy từ trong

4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong

dung dịch dioxan

5/ Đun hoàn lưu

1/ CH3C6H6SO3H.H2O 2,2-dimethylpropane N,N-dimethylformamide

2/ Để yên trong 70 giờ 3/ Thêm 2,2-dimethylpropane 4/ Sản phẩm thô đem hòa tan trong

CH2Cl2

5/ Cho vào một hỗn hợp pyridinium

chlorochromate và CH3COONa pha trong CH2Cl2

6/ Khuấy từ

CH3COOH 50% Khuấy từ ở 50°C

1/ LiI Hexamethylphosphoric triamide 2/ Khuấy từ kết hợp thổi khí N2 ở 80°C

Sơ đồ 1.1.Tổng hợp protocetraric acid[21] (tiếp theo)

9

1.2.3. Các phản ứng đã nghiên cứu trên protocetraric acid

1.2.3.1. Phản ứng tổng hợp protocetraric acid

Năm 1981, Tony Sala và Melvyn V. Sargent[21] đã đề nghị quy trình tổng hợp

protocetraric acid đi từ methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate qua 13 giai đoạn

(Sơ đồ 1.1).

1.2.3.2. Phản ứng điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid

a/ Năm 1933, Yasuhiko Asahina và Tyo-Taro Tukamo[2] đã thực hiện phản ứng

hydrogen hóa xúc tác Pd/C để điều chế hydroprotocetraric acid từ protocetraric acid.

Sản phẩm thu được đều được đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc hóa học bằng

CH3COOH H2, Pd/C

Protocetraric acid

Hydroprotocetraric acid (Hiệu suất 87 %)

phương pháp phân tích nguyên tố và các phản ứng định tính nhóm định chức.

b/ Năm 1952, Josef Klosa[12] đã điều chế một số dẫn xuất phenylhydrazone,

thiosermicarbazone, benzimidazole của protocetraric acid. Sản phẩm thu được đều được

đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc hóa học bằng phương pháp phân tích nguyên

tố và các phản ứng định tính nhóm định chức.

Các dẫn xuất phenylhydrazone của protocetraric acid được điều chế bằng cách đun

hoàn lưu protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid) với

phenylhydrazine trong dung môi benzene trong 6 giờ.

10

C6H6

C6H6-NH-NH2

Đun hoàn lưu

(Bài báo không nêu hiệu suất)

−R= −H

−R = −H

−(CH2)3CH3 −CH2CH(CH3)2 −CH2CH2CH(CH3)2

Các dẫn xuất thiosemicarbazone được điều chế bằng cách đun hoàn lưu

protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid), thiosemicarbazide

Đun nhẹ

(Bài báo không nêu hiệu suất)

−R= −H

−R = −H

−CH(CH3)2 −(CH2)3CH3 −CH2CH(CH3)2 −CH2CH2CH(CH3)2

trong dung môi nitrobenzene trong 3 giờ.

Các dẫn xuất benzimidazole cũng được Josef Klosa[12] điều chế bằng cách đun

o-C6H4(NH2)2 C6H5NO2

Đun hoàn lưu

Protocetraric acid

(Bài báo không nêu hiệu suất)

protocetraric acid với tác chất o-aminoaniline.

11

o-C6H4(NH2)2 CH3COOH

Đun hoàn lưu

Protocetraric acid

(Bài báo không nêu hiệu suất)

o-C6H4(NH2)2 EtOH C6H5NO2

Đun hoàn lưu

(Bài báo không nêu hiệu suất)

Protocetraric acid

c/ Josef Klosa[12] đã điều chế dẫn xuất ester hóa trên nhóm chức alcol nhất cấp của

protocetraric acid là dẫn xuất monopropionyl hóa. Năm 1977, Myles F. Keogh[15] tiếp

Propionic acid

Đun sôi

Protocetraric acid

9’-Monopropionylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất)

Malonic acid Dioxane

Khuấy từ

Protocetraric acid 9’-Monomalonylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất)

tục điều chế dẫn xuất monomalonyl hóa

12

d/ Phản ứng ether hóa trên nhóm chức alcol nhất cấp đã được nhóm Yasuhiko

Asahina và Tyo-Taro Tukamata,[2] Yasuhiko Asahina và Yaitiro Tanase,[1] Josef

Klosa[12] nghiên cứu.

Năm 1933, Yasuhiko Asahina và Tyo-Taro Tukamata[2] đã điều chế hai dẫn xuất

methyl và ethyl ether của protocetraric acid bằng cách đun hoàn lưu với alcol tương

Methanol

Đun nhẹ

Protocetraric acid

9’-O-Methylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất)

Ethanol

Đun nhẹ

Protocetraric acid

9’-O-Ethylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất)

ứng.

Năm 1934, Yasuhiko Asahina và Yaitiro Tanase[1] tiếp tục điều chế 3 dẫn xuất

ether mới của protocetraric acid là dẫn xuất n-propyl, n-butyl và benzyl ether.

ROH

Đun hoàn lưu

9’-O-Alkylprotocetraric acid

Protocetraric acid

−R= −CH2CH2CH3 Hiệu suất 81% −CH2(CH2)2CH3 Hiệu suất 79 % −CH2C6H6

(Bài báo không nêu hiệusuất)

13

Năm 1952, Josef Klosa[12] đã thực hiện các phản ứng ether hóa protocetraric acid

CH3CH(OH)CH3

Đun hoàn lưu

9’-O-Isopropylprotocetraric acid

Protocetraric acid (Hiệu suất 55 %)

CH3CH(CH3)CH2CH2OH

Đun hoàn lưu trong

9’-Isobutylprotocetraric acid (Bài báo không nêu hiệu suất)

Protocetraric acid Năm 2014, Trần Thị Quỳnh Hoa[22] đã tiến hành điều chế một số dẫn xuất ether

với hai alcol chi phương đơn chức là như isopropanol và isobutanol.

của protocetraric acid với một vài alcol chi phương.

ROH DMSO Chỉnh pH bằng CH3COOH

Đun hoàn lưu và khuấy từ ở 115 °C trong 3 giờ

Protocetraric acid

9-O-Alkylprotocetraric acid Hiệu suất (Xác định bằng HPLC)

Đề tài cũng đã bước đầu thực hiện điều chế dẫn xuất ether hóa protocetraric acid

theo phản ứng Williamson với tác chất iodoethane. Phản ứng được thực hiện trong môi

trường kiềm K2CO3 (pH=8), khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 8 giờ đạt hiệu suất 66 %.

14

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. HÓA CHẤT

- Protocetraric acid được ly trích và tinh chế từ địa y Parmotrema sp.

- Methanol (Chemsol), 99.7%.

- Ethanol (Trung Quốc), 99.7%.

- Aluminum chloride hexahydrate (Trung Quốc), 97%.

- Benzoic acid (Trung Quốc), 99.5%.

- trans-cinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%.

- (E)--methylcinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%.

- trans-4-methylcinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%.

- trans-4-methoxycinnamic acid (Sigma-Aldrich), 99%.

- trans-4-nitrocinnamic acid (Sigma-Aldrich), 97%.

- Dimethyl sulfoxide (Trung Quốc), 99%.

- Chloroform, chưng cất thu ở phân đoạn 61°C.

- Ethyl acetate, chưng cất thu ở phân đoạn 77°C.

- Acetone, chưng cất thu ở phân đoạn 56°C.

- Acetic acid (Trung Quốc), 99.5%.

- Nước cất.

- Sắc ký bản mỏng (Merck), 60F254.

- Silica gel (Himedia).

2.2. THIẾT BỊ

- Cân điện tử 4 số, Satorius AG Germany CPA3235.

- Máy khuấy từ gia nhiệt Stone Staffordshire England ST15OSA.

- Máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker Ultrashied 500 Plus (đo ở tần số

500 MHz cho phổ 1H–NMR và 125 MHz cho phổ 13C–NMR) thuộc phòng Phân

tích Trung tâm trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, 227 Nguyễn Văn Cừ,

Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh.

15

2.3. QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ CÁC DẪN XUẤT ESTER CỦA

PROTOCETRARIC ACID

Phản ứng điều chế các dẫn xuất ester giữa protocetraric acid và các carboxylic

acid khác nhau được thực hiện như quy trình sau.

 Trong một bình cầu 50 mL, cân 0.0267 mmol protocetraric acid, cân 1.23

mmol RCOOH (benzoic acid, trans-cinnamic acid, trans-4-methylcinnamic

acid, trans-4-methoxycinnamic acid, (E)--methylcinnamic acid, trans- 4-

nitrocinnamic acid), dung môi sử dụng là DMSO, xúc tác là AlCl3. Các yếu

tố được thay đổi khi tiến hành tổng hợp các dẫn xuất là thể tích dung môi,

lượng xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng (Bảng 2.1).

 Tiến hành đun kết hợp khuấy từ. Nhiệt độ được điều chỉnh nhờ một bếp

cách dầu. Hỗn hợp sau phản ứng được để nguội. Tiến hành chiết lỏng-lỏng

nhiều lần với ethyl acetate để loại dung môi DMSO. Quá trình chiết được

theo dõi bằng sắc ký bản mỏng cho đến khi hỗn hợp chiết không hiện hình

UV nữa thì kết thúc.

 Tiến hành sắc ký cột sản phẩm thô với hệ dung môi n-hexane: EtOAc:

acetone: AcOH (10:1:0.2:0.2) để thu sản phẩm tinh khiết.

 Cân sản phẩm cô lập được, tính hiệu suất cô lập (H%).

Các phản ứng được theo dõi theo thời gian bằng sắc kí bản mỏng.

2.3.1. Phản ứng giữa protocetraric và benzoic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol benzoic acid (tỉ lệ 1:46),

dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (1.1 mg), nhiệt độ 120oC:

 Thời gian phản ứng: 0.25 giờ (phản ứng 1a)

 Thời gian phản ứng: 0.5 giờ (phản ứng 1b)

2.3.2. Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-cinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-cinnamic acid (tỉ lệ

1:46):

 Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.0825 mmg), nhiệt độ 90oC, thời gian 3

giờ (phản ứng 2a)

 Dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.55 mg), nhiệt độ 100oC, thời gian 1.25

giờ (phản ứng 2b)

16

Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 70oC, thời gian 6 giờ

(phản ứng 2c)

2.3.3. Phản ứng giữa prototocetraric acid và trans-4-methylcinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-methylcinnamic

acid (tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 90oC, thời

gian 3 giờ (phản ứng 3)

2.3.4. Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-methoxycinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-methoxycinnamic

acid (tỉ lệ 1:46)

 Dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời gian 3

giờ (phản ứng 4a)

 Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.55 mg), nhiệt độ 100oC, thời gian 1 giờ

( phản ứng 4b)

2.3.5. Phản ứng giữa protocetraric acid và (E)--methylcinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol (E)--methylcinnamic acid

(tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời

gian 5h (phản ứng 5)

2.3.6. Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-nitrocinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-nitrocinnamic acid

(tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời

gian 6h (phản ứng 6)

2.3.7. Phản ứng giữa protocetraric acid và gyrophoric acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 0.0267 mmol gyrophoric (tỉ lệ 1:1),

dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời gian 6h (phản

ứng 7)

17

Sản phẩm

STT

R-

Khối lượng

DMSO

Nhiệt độ

Thời gian

Sản phẩm

AlCl3

RCOOH

(mL)

(mg)

(oC)

(h)

(mg)

120

1.1

0.25

Bảng 2.1. Kết quả khảo sát phản ứng ester hóa giữa protocetraric acid và các carboxylic acid đơn chức sử dụng xúc tác AlCl3.

1a

Pr.B2

150

120

1.1

0.5

Pr.B2+ B1

1b

0.0825

2a

Pm.C2

100

0.55

1.25

Pm.C2 + C3

2b

180

0.0825

không phản ứng

2c

200

0.0825

3 Pm.CM2

0.0825

Pr.C4M2 + Pr.C4M1

4a

220

100

0.55

Pr.C4M2+ Pm.C4M1

4b

200

0.0825

5 C

0.0825

không phản ứng

6

240

12.5

1.1

7 Pm.GXR1 + các sản phẩm khác chưa khảo sát

18

19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI

BENZOIC ACID

Từ phản ứng 1a, 1b (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với benzoic acid đã cô lập

được 2 sản phẩm là Pr.B2 và Pr.B1.

Hình 3.1. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và benzoic acid

3.1.1. Cấu trúc hóa học của sản phẩm Pr.B2

Hợp chất Pr.B2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và

benzoic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol,

DMSO.

 Phổ 1H–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 1): trình bày trong Bảng 3.1.

 Phổ 13C–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 2): trình bày trong Bảng 3.2.

Biện luận cấu trúc

So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của hợp chất Pr.B2 với protocetraric acid cho thấy

có sự tương đồng, tuy nhiên Pr.B2 có sự xuất hiện của một đơn vị benzoyl tại C-8’ (5

proton ở vùng nhân thơm gồm có 2H ở ở ở ở 7.48). Sự hiện

diện của một đơn vị benzoyl này cũng dẫn đến sự chuyển dịch về vùng từ trường thấp

của nhóm methylene H-8’ (so với  của H-8’ của protocetraric acid. Dữ

20

liệu phổ 13C-NMR của hợp chất Pr.B2 giúp củng cố nhận định trên. Như vậy, Pr.B2

được xác định là sản phẩm ester hóa của protocetraric acid (Hình 3.1)

3.1.2. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pr.B1

Hợp chất Pr.B1 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và

benzoic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol

và DMSO.

 Phổ 1H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 3): trình bày trong Bảng 3.1.

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 4): trình bày trong Bảng 3.2.

Biện luận cấu trúc

Phổ 1H-NMR của hợp chất Pr.B1 với protocetraric acid hoàn toàn tương đồng,

ngoại trừ sự khác biệt duy nhất là sự chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn của nhóm

methylene tại C-8’. So sánh dữ liệu phổ 13C-NMR của hợp chất Pr.B1 với protocetraric

acid cũng cho thấy sự khác biệt giữa hai hợp chất là sự chuyển dịch về vùng từ trường

thấp của C-8’. Những dữ kiện này chứng tỏ Pr.B1 có thể là sản phẩm dehydrate của

chính protocetraric acid tại nhóm hydroxymethylene C-8’. Điều này cũng được tái xác

định dựa trên sự gia tăng của nhiệt độ phản ứng sẽ làm tăng dần lượng của Pr.B1 trong

hỗn hợp sau phản ứng.

3.2. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI

TRANS-CINNAMIC ACID

Từ phản ứng 2a, 2b (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với trans-cinnamic acid đã

cô lập được 2 sản phẩm là Pm.C2 và C3.

21

Hình 3.2. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và trans-

cinnamic acid

3.1.3. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pm.C2 và Pm.C3

Hợp chất Pm.C2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid

và trans-cinnamic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol,

DMSO.

 Phổ 1H–NMR (Acetone-d6) (phụ lục 5): trình bày trong Bảng 3.1.

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 6): trình bày trong Bảng 3.2.

 Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 7).

Hỗn hợp Pm.C2 và C3 được đo phổ 1H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 8): trình bày

trong Bảng 3.1.

Biện luận cấu trúc

Dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.C2 với protocetraric acid và Pr.B2 cho thấy có sự

tương đồng ở nhân thơm A nhưng có sự khác biệt rất rõ ở các tín hiệu trên nhân B. Cụ

thể là nhóm methyl H-9’ của Pm.C2 chuyển dịch về vùng từ trường rất thấp khi so sánh

với nhóm H-9’ trong protocetraric acid và Pr.B2. Trong khi đó, nhóm methylene H-8’

trong Pm.C2 chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn khi so sánh với nhóm thế tương tự

trong hợp chất Pr.B2.

Mặt khác, khi phân tích phổ của sản phẩm C3 trong hỗn hợp sau phản ứng, chúng

tôi nhận thấy dữ liệu phổ của C3 hoàn toàn tương đồng với Parmosidone A (một meta-

depsidone có cấu trúc tương tự như protocetraric). Theo Duong T. H. và cộng sự,[8] sự

thay đổi trong cấu trúc nhân thơm B của parmosidone A sẽ dẫn đến sự chuyển dịch của 22

nhóm methyl H-9’ về vùng từ trường thấp trong khi đó nhóm methylene H-8’ sẽ chuyển

dịch về vùng từ trường cao hơn.

trans-cinnamic acid: 1H ở d, 16), 1H ở d, 16), 5 proton thơm

Từ những dữ kiện trên, kết hợp với sự xuất hiện của các tín hiệu đặc trưng của

(2H tại tại ), hợp chất Pm.C2 được đề nghị là một sản phẩm ester của

parmosidone A và trans-cinnamic acid. Điều này được tái khẳng định bởi tương quan

HMBC của H-8’ với C-2’, C-3’ và C-4’ và của H-9’ với C-1’, C-5’ và C-6’.

Dưới ảnh hưởng của xúc tác Lewis acid, chúng tôi nhận thấy có sự chuyển hóa

giữa protocetraric acid, một para-depsidone và parmosidone A, một meta-depsidone. Sự

chuyển vị này thông qua hai giai đoạn liên tiếp nhau gồm có giai đoạn (i) là sự thủy phân

liên kết ester của depsidone và giai đoạn (ii) là phản ứng thế nucleophile vào vòng thơm

tại vị trí C-2. Giai đoạn có thể xảy ra dựa trên sự hỗ trợ của hai nhóm thế rút electron tại

vị trí C-1 (-COOR) và C-3 (-CHO) trên nhân thơm A. Cơ chế được đề nghị trong Hình

3.3.

Hình 3.3. Cơ chế đề nghị của sự chuyển hóa protocetraric acid thành

parmosidone A (C3)

3.3. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI

TRANS-4-METHYLCINNAMIC ACID

23

Từ phản ứng 3 (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với trans-4-methylcinnamic

acid đã cô lập được sản phẩm là Pm.CM2.

Hình 3.4. Cấu trúc sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-

methylcinnamic acid

3.1.4. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pm.CM2

Hợp chất Pm.CM2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid

và trans-4-methylcinnamic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol,

DMSO.

 Phổ 1H–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 9): trình bày trong Bảng 3.1.

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 10): trình bày trong Bảng 3.2.

 Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 11).

Biện luận cấu trúc

So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.CM2 với Pm.C2 (Bảng 3.1) cho thấy hoàn

toàn tương đồng. Thêm vào đó là sự xuất hiện các tín hiệu đặc trưng của trans-4-

methylcinnamic acid, 1 nhóm methyl ở 2H, s), 2 proton olefin lần lượt ở 6.54

(2H, d, 16) và  7.55 (2H, d, 16), 4 proton vòng thơm ở  7.58 (2H, d, 7.5) và 7.21

(2H, d, 7.5) cho phép đề nghị Pm.CM2 cũng là một sản phẩm ester của trans-4-

methylcinnamic acid với parmosidone A.

3.4. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI

TRANS-4-METHOXYCINNAMIC ACID

Từ phản ứng 4a, 4b (Bảng 2.1) giữa prototcetraric acid với trans-4-

methoxycinnamic acid đã cô lập được 3 sản phẩm Pm.C4M1, Pr.C4M1 và Pr.C4M2.

24

Hình 3.5. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-

methoxycinnamic acid

3.1.5. Cấu trúc sản phẩm Pr.C4M1 và Pm.C4M1

Hợp chất Pm.C4M1 và Pr.C4M1 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa

protocetraric acid và trans-4-methoxycinnamic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol,

DMSO.

 Phổ 1H–NMR của Pm.C4M1 (DMSO-d6) (phụ lục 12): trình bày trong Bảng

3.1.

 Phổ 1H–NMR của Pr.C4M1 (DMSO-d6) (phụ lục 13): trình bày trong Bảng

3.1.

 Phổ 13C–NMR của Pr.C4M1(DMSO–d6) (phụ lục14): trình bày trong Bảng

3.2.

Biện luận cấu trúc

Dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.C4M1 và Pr.C4M1 gần như trùng khớp nhau. Tuy

nhiên, phổ Pm.C4M1 cho thấy độ dịch chuyển của nhóm methyl H-9 ( và H-9’

(tương tự như parmosidone A. Trong khi đó, phổ Pr.C4M1 lại cho thấy sự hiện

25

diện của 2 nhóm methyl này lần lượt tại và tương tự như protocetraric

acid. Bên cạnh đó, phổ proton của 2 hợp chất này đều cho thấy sự xuất hiện các tín hiệu

đặc trưng của trans-4-methoxycinnamic acid: 1 nhóm methoxy –O-CH3 tại  3.73 (3H,

s), 2 proton olefin tại  6.45 (1H, d, 16) và tại d, 16), 4 proton thơm gồm 2

proton tại d, 9) và 2 proton tại d, 9). Kết hợp với sự tương đồng

giữa dữ liệu phổ của Pm.C4M1 với Pm.C2, của Pr.C4M1 với Pr.B2 cho phép đề nghị

Pm.C4M1 là ester của trans-4-methoxycinnamic acid với parmosidone A và Pr.C4M1

là ester của trans-4-methoxycinnamic acid với protocetraric acid.

3.1.6. Cấu trúc sản phẩm Pr.C4M2

Hợp chất Pr.C4M2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid

và trans-4-methoxycinnamic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi methanol, ethanol,

DMSO.

 Phổ 1H–NMR (DMSO–d6) ( phụ lục 15): trình bày trong bảng 3.3.

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 16): trình bày trong bảng 3.3.

 Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 17)

Biện luận cấu trúc

So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của Pr.C4M2 với Pr.C4M1 cho thấy có sự tương

đồng trên các nhân A và B và sự khác biệt giữa chúng là sự chuyển dịch về vùng từ

trường cao của nhóm methylene H-8’ (trong Pr.C4M1 so với 3.05 trong

Pr.C4M2, kết hợp với dữ liệu 13C-NMR của nhóm này, giúp xác định nhóm methylene

H-8’ không liên kết với dị tố oxygen. Mặt khác, cùng với sự biến mất của liên kết đôi tại

C-7” và C-8” của một đơn vị cinamoyl trong Pr.C4M1 cùng với sự xuất hiện của các

nhóm methylene H-8” () và oxymethine H-7” () ở vùng từ trường cao

giúp xác định hợp chất Pr.C4M2 không thể là các sản phẩm ester của trans-4-cinnamic

acid với protocetraric acid hoặc parmosidone A. Phổ HMBC cho thấy sự tương quan của

proton H-7” ( 5.09, d, 8) với các carbon C-1”, C-8”, C-9” và C-8’ và của proton H-8”

( 3.05, m) với các carbon C-8’, C-8”, C-9” giúp xác định các vị trí lân cận của các

proton này và đồng thời xác định sự liên kết của nhân thơm C và nhân thơm B qua các

liên kết C-8’-C-8”-C-7”. Ngoài ra, proton H-7” và H-8’ cùng cho tương quan với C-2’

giúp xác định sự hiện diện của vòng 6 cạnh pyranose giữa hai nhân thơm B và C. Từ

26

những dữ kiện phổ nghiệm trên, cấu trúc của hợp chất Pr.C4M2 được xác định như minh

họa trong Hình 3.5

Khi quan sát cấu trúc của hợp chất Pr.C4M2, chúng tôi nhận thấy rằng có sự đóng

vòng giữa vị trí C-8’ và 2’-OH của nhân thơm B với liên kết đôi C-7” và C-8” của đơn vị

trans-4-methoxycinnamoyl. Dưới ảnh hưởng của xúc tác acid Lewis, hợp chất

protocetraric acid đã có sự chuyển hóa nhanh tại vị trí C-8’ và 2’-OH trên nhân thơm B

thành trung gian ortho-quinone methide. Tiếp theo, trung gian ortho-quinone methide sẽ

phản ứng với hợp chất trans-4-methoxycinnamic acid theo cơ chế của phản ứng Diel-

Alder nội phân tử (Lumb J.-P. 2008).[14] Cơ chế đề nghị được minh họa trong Hình 3.6

Hình 3.6. Cơ chế đề nghị của sự tạo thành sản phẩm Pr.C4M2

3.5. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI (E)-

-METHYLCINNAMIC ACID

Từ phản ứng 5 (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với (E)--methylcinnamic acid

đã cô lập được sản phẩm Pr.C

Hình 3.7. Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và (E)--

methylcinnamic acid

3.1.7. Cấu trúc sản phẩm Pr.C

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol,

DMSO.

 Phổ 1H–NMR (DMSO-d6) (phụ lục 18): trình bày trong Bảng 3.1.

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục19): trình bày trong Bảng 3.2.

Biện luận cấu trúc

Dữ liệu phổ 1H–NMR và 13C–NMR của Pr.C và Pr.C4M1 cho thấy sự

tương đồng ở nhân A, nhân B cũng như sự dịch chuyển về trường thấp của nhóm

oxymethylene H-8’ (5.31). Cùng với sự hiện diện của 1 nhóm methyl H-8” tại

3H, d, 1), 5 proton vùng thơm trong khoảng 7.37-7.42 (5H, m), 1 tín

hiệu proton olefin ở d, 1) là các tín hiệu đặc trưng của (E)--

methylcinnamic acid cho phép đề nghị Pr.C là sản phẩm ester hóa của (E)--

methylcinnamic acid và protocetraric acid.

3.6. SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI

GYROPHORIC ACID

Từ phản ứng 7 (xem Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với gyrophoric acid đã

cô lập được Pm.GXR1 (các sản phẩm khác chưa khảo sát).

28

+ các sản phẩm khác chưa khảo sát

Hình 3.8. Cấu trúc sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và gyrophoric acid

3.1.8. Cấu trúc hóa học sản phẩm Pm.GXR1

Hợp chất Pm.GXR1 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric

acid và gyrophoric có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol,

DMSO.

 Phổ 1H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 20): trình bày trong bảng 3.3.

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 21): trình bày trong bảng 3.3.

 Phổ HMBC (DMSO–d6) (phụ lục 22)

 Phổ HSQC (DMSO–d6) (phụ lục 23)

Biện luận cấu trúc

Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của Pm.GXR1 khá tương đồng với dữ liệu

NMR của hợp chất của Parmosidone D.[18] Sự khác biệt duy nhất giữa chúng là xuất hiện

của proton H-1” thay thế cho nhóm carboxyl ester tại vị trí C-1”. Phổ HMBC cho tương

quan của H-1” với C-2”, C-3” và C-6”, của H-3” với C-1”, C-2” và C-4” và của H3-7”

với C-1”, C-5” và C-6” giúp khẳng định cấu trúc của nhân C cũng như giúp xác định toàn

bộ cấu trúc của Pm.GXR1 (Hình 3.8)

Gyrophoric acid dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và Lewis acid đã xảy ra phản ứng

decarboxyl hóa để tạo ra orcinol (i). Tiếp theo orcinol tạo thành sẽ tham gia phản ứng

Friedel-Craft alkyl hóa với parmosidone A được chuyển hóa từ protocetraric acid (ii). (Sơ

29

đồ 3.1)

Sơ đồ 3.1. Quá trình đề nghị tạo thành của sản phẩm Pm.GXR1

30

Bảng 3.1. Dữ liệu phổ 1H-NMR (DMSO- d6) của các hợp chất đã tổng hợp

C3

Pm.C2a Pm.C2

ParA

Pm.CM2

Pm.C4M1

Pr.C4M1

PrA

Pr.B2

Pr.B1

Pr.Cα

6.82 (s) 10.79 (s) 2.58 (s) 5.39 (s) 2.77 (s) 7.66 (m)) 7.42 (m) 7.42 (m) 7.66 (d,16.0) 6.52 (d,16.0)

6.78 (s) 6.80 (s) 10.61 (s) 10.61 (s) 2.40 (s) 2.41 (s) 4.49 (s) 5.22 (s) 2.62 (s) 2.66 (s) 7.68 (m) 7.40 (m) 7.40 (m) 7.58 (d, 16.0) 6.61 (d, 16.0)

6.80 (s) 10.60 (s) 2.38 (s) 4.43 (s) 2.62 (s)

6.83 (s) 10.59 (s) 2.42 (s) 5.26 (s) 2.49 (s) 7.58 (d,8.0) 7.21 (d,8.0) 7.55 (d,16.0) 6.54 (d,16.0) 2.32 (s)

6.78 (s) 10.61 (s) 2.41 (s) 5.21 (s) 2.66 (s) 7.64 (d,8.5) 6.95 (d,8.5) 7.53 (d,16.0) 6.44 (d,16.0) 3.79 (s)

6.84 (s) 10.58 (s) 2.43 (s) 5.23 (s) 2.45 (s) 7.64 (d,9.0) 6.96 (d,9.0) 7.55 (d,16.0) 6.45 (d,16.0) 3.79 (s)

6.83 (s) 10.59 (s) 2.43 (s) 4.60 (s) 2.40 (s)

6.80 (s) 10.58 (s) 2.36 (s) 5.39 (s) 2.48 (s) 7.87 (m) 7.48 (m) 7.62 (m)

6.83 (s) 10.60 (s) 2.40 (s) 3.76 (s) 2.47 (s)

6.83 (s) 10.58 (s) 2.43 (s) 5.31 (s) 2.44 (s) 7.40 (m) 7.40 (m) 7.36 (m) 7.42 (m) 2.00 (s)

5 8 9 8’ 9’ 2”/6” 3”/5” 4” 7” 8” 9” 4”-CH3 8”-CH3 4”- OCH3

aĐo trong dung môi Acetone-d6

31

Bảng 3.2. Dữ liệu phổ 13C-NMR (DMSO- d6) của các hợp chất đã tổng hợp

Pm.C2

Pm.CM2

Pr.B2

Pr.B1

Pr.Cα

Pr.C4M1

ParA

PrA

112.4

112.6

112.4

112.7

112.2

161.2

161.9

161.2

161.8

160.9

161.2

111.7

111.9

111.6

111.8

112.3

111.9

163.8

164.2

163.8

164.2

163.9

117.0

116.6

117.0

117.4

117.1

116.4

152.0

152.2

151.9

150.8

152.0

152.1

152.0

164.4

164.3

164.2

163.9

164.5

163.9

164.0

191.8

191.9

192.2

192.1

191.7

192.1

191.5

191.6

21.2

21.4

21.3

21.6

21.1

21.2

1’

115.9

115.5

116.6

115.6

116.5

115.0

2’

159.2

158.5

162.2

152.7

155.0

156.8

155.4

155.9

3’

112.7

113.0

117.5

118.6

117.5

113.8

117.1

4’

145.1

145.3

143.8

144.5

144.9

145.6

145.2

5’

132.6

132.5

131.5

141.7

142.0

142.1

142.0

6’

140.9

140.6

139.6

129.4

130.4

131.6

131.8

7’

170.2

170.4

170.6

170.1

171.3

170.1

170.2

8’

55.9

56.0

52.5

56.9

52.9

63.0

56.3

55.6

9’

14.4

14.5

14.1

14.8

14.3

14.7

14.6

1”

133.9

131.3

135.0

126.5

128.9

2”/6”

129.6

130.2

128.3

3”/5”

128.4

128.5

114.4

4”

130.5

144.0

128.6

160.9

7”

144.5

144.7

138.5

144.6

8”

117.9

117.1

166.3

127.7

113.8

9”

166.2

166.4

167.7

166.5

21.1

4”-CH3

55.4

4”-OCH3

13.9

8”-CH3

cĐo trong dung môi DMSO-d6

32

Bảng 3.3.Dữ liệu phổ 1H-NMR (DMSO- d6), 13C-NMR (DMSO- d6) của Pm.GXR1, Pr.C4M2 và parmosidone D

Pm.GRX1

Pr.C4M2

PAR D[8]

δC

δH

δC

δH

δC

δH

112.4 161.6 112.1 164.6 118.0 152.3 165.1 192.0 22.0 122.6 148.2 112.6 142.7 142.4 125.4 173.6 23.4 14.0 130.8 128.8 114.2 159.8 114.2 128.8 78.5 43.5 167.6 55.6

6.74 (1H, s) 10.57 (1H, s) 2.21 (3H, s) 3.82 (2H, s) 2.58 (3H, s) 6.11 (1H, s) 2.20 (3H, s) - 3.70 (3H, s)

112.7 164.7 111.4 163.7 117.0 151.5 161.6 192.2 20.7 113.5 162.8 117.8 144.1 130.1 140.0 169.6 20.6 14.1 113.5 154.4 101.2 158.3 116.4 135.7 170.0 17.4 - 51.6

6.76(1H, s) 10.59 (1H, s) 2.27 (3H, s) 3.77 (2H, s) 2.57 (3H, s) 6.01 (1H, d, 2) 5.96 (1H, d, 2) 2.24 (3H, s)

113.1 164.6 111.5 163.6 116.6 151.5 161.9 192.1 20.8 113.3 162.8 118.3 144.1 130.0 140.1 170.3 20.7 14.1 108.4 155.7 101.2 156.9 115.7 137.8 20.6

6.77 (1H, s) 10.54 (1H, s) 2.40 (3H, s) 3.05 (1H, m) 2.21 (3H, s) 5.09 (1H, d, 8) 3.05 (2H, m) 3.73 (3H, s)

9.57 (1H, s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 6’ 7’ 8’ 9’ 1” 2” 3” 4” 5” 6” 7” 8” 9” 7”- OCH3 2”-OH

33

Bảng 3.4. Hiệu suất cô lập của một số hợp chất điều chế được.

Hợp chất Hiệu suất cô lập (H%)

23.5 Pr.B2

4.1 Pr.B1

26 Pm.C2

24 Pm.CM2

4.1 Pm.C4M1

17.8 Pr.C4M1

28 Pr.C4M2

22.3 Pr.C

31.2 Pm.GXR1

34

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

4.1. KẾT LUẬN

Từ hợp chất protocetraric acid cô lập được từ địa y Parmotrema sp., đã điều chế được

dẫn xuất ester với một vài acid đơn chức đồng thời cũng phát hiện được sự chuyển vị khung

depsidone từ protocetraric acid thành parmosidone A, tuy nhiên điều kiện xảy ra sự chuyển

vị này và cơ chế của nó vẫn còn chưa rõ và cần được khảo sát thêm.

Trong khóa luận này, các sản phẩm cô lập được đều được xác định cấu trúc bằng phổ

NMR và các hợp chất điều chế được đều là những hợp chất mới.

4.2. ĐỀ XUẤT

 Tối ưu hiệu suất phản ứng ester hóa đồng thời tiến hành đo HPLC, xác định hiệu

suất phản ứng để hoàn thiện đề tài.

 Khảo sát sự chuyển vị trên một số depsidone khác như stictic acid,

corynesidone.

 Khảo sát phản ứng hoàn nguyên trên protocetraric acid.

 Tiến hành thử nghiệm hoạt tính sinh học trên các hợp chất điều chế được.

 Khảo sát phản ứng thông qua trung gian ortho-quinone trên protocetraric acid.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Asahina Y., Tanase Y., “Untersuchungen über Flechtenstoffe, XXXVIII. Mitteil: Über

die Proto-cetrarsäure und ihre Alkyläther”, Chemische Berichte, 67, 766–773, 1934.

2. Ashahina Y., Tukamata T. T., “Untersuchungen über Flechtenstoffe, XXXI. Mitteil:

Bestandteile einiger usnea – arten unter besonderer Berücksichtigung der Verbindugen

der Salazinsäure – Gruppe”, Chemische Berichte, 66B, 1255–1263, 1933.

3. Bezivin C., Tomasi S., Rouaud I., Delcros J.-G., Boustie J., “Cytotoxic activity of

compounds from the lichens: Cladonia convoluta”, Planta Medica, 70, 874–877, 2004.

4. Cho C. S., Kim D. T., Choi H.-J., Kim T.-J., Shim S. C., “Catalytic activity of Tin (II)

chloride in esterification of carboxylic acids with alcohols”, Bull. Korean Chem.Soc,

23, 539–540, 2002.

5. Chomcheon P., Wiyakrutta S., Sriubolmas N., Ngamjonavanich N., Kengtong S.,

Mahidol C., Ruchirawat S., Kittakoop P., “Aromatase inhibitory, radical scarvenging,

and antioxidant activities of depsidones and diaryl ethers from the endophytic fungus

Corynespora cassiicola L36”, Phytochemistry, 70, 407–413, 2009.

6. Culberson C. F., “ The structure of a new depsidone from the lichen Parmellia

Livida”, Phytochemistry, 5, 815–818, 1966.

7. Devehat F. L.-L., Tomasi S., Elix J. A., Bernard A., Rouaud I., Uriac P., Boustie J.,

“Stictic acid derivatives from the lichen Usnea articulata and their antioxidant

activities”, Journal Natural Products, 70, 1218–1220, 2007.

8. Duong T. H., Chavasiri W., Boustie J., Nguyen K. P. P., “New meta-desidones and

diphenyl ethers from the lichen Parmotrema tsavoense (Krog & Swinscow) Krog &

Swinscow, Parmeliaceae”, Tetrahedron, 71, 9684-9691, 2005.

9. Hidalgo M. E., Fernandez E., Quilhot W., Lissi E., “Antioxidant activity of depsides

and depsidones”, Phytochemistry, 37, 1585–1587, 1994.

10. Hirayama T., Fujikawa F., Yosioka I., Kitagawa I., “Vittatolic acid, a new depsidone

isolated from the lichen Hypogymnia vittata (Ach.) Gas”, Pharmaceutical Society of

Japan, 23, 693–695, 1975.

11. Honda N. K., Pavan F. R., Coelho R. G., de Andrade Leite S. R., Micheletti A. C.,

Lopes T. I. B., Misutsu M. Y., Beatriza A., Brum R. L., Leite C. Q. F.,

“Antimycobacterial activity of lichen substances”, Phytomedicine, 17, 328–332, 2010.

12. Klosa J., “Constitution of physodic acid. Some derivaties of protocetraric acid”, Archiv

der Pharmazie und Berichete der Deutschen Pharmazeutischen Gesellschaf, 285, 432–

438, 1952.

13. Kokubun T., Shiu W. K., Gibbons S., “Inhibitory activities of lichen-derived

compounds against methicillin- and multidrug-resistant Staphylococcus aureus”,

Planta Medica, 73, 176–179, 2007.

14. Lumb J. P., Choong K. C., Dirk Trauner, “Ortho-quinone methides from para-

quinones: Total synthesis of Rubioncolin B”, J. Am. Chem. Soc, 130, 9230–9231,

2008.

15. Myles F. Keogh, “Malonprotocetraric acid from Parmotrema conformatum”,

Phytochemistry, 16, 1102, 1977.

16. Nakazawa S., Komatsu N., Yamamoto I., Fujikawa F., Hiarai K., “Antitumor activity

of components of lichens. Effect of psoromic acid”, The Journal of Antibiotics, 15,

282–289, 1962.

17. Neeraj V., Behera B. C., Parizadeh H., Sharma Bo., “Bactericidal activity of some

lichen secondary compounds of Cladonia ochrochlora, Parmotrema nilgherrensis &

Parmotrema sancti-angelii”, International Journal of Drug Development & Research,

3, 222–232, 2011.

18. Pittayakhajonwut P., Dramae A., Madla S., Lartpornmatulee N., Boonyuen N.,

Tanticharoen M., “Depsidones from the Endophytic fungus BCC 8616”, Journal

Natural Product, 69, 1361–1363, 2006.

19. Ranković B., Mišić M., “The antimicrobial activity of the lichen substances of the

lichens Cladonia furcata, Ochrolechia androgyna, Parmelia caperata and Parmelia

conspresa”, Biotechnology & Biotechnological Equipment, 22(4), 1013–1016, 2008

20. Russo A., Piovano M., Lombardo L., Garbarino J., Cardile V., “Lichen metabolites

prevent UV light and nitric oxide-mediated plasmid DNA damage and induce

apoptosis in human melanoma cells”, Life Science, 83, 468–474, 2008.

21. Sala T., Sargent M. V., “Depsidone synthesis. Part 19. Some β-orcinol depsidones”,

Journal of the Chemistry Society Perkin Transaction 1, 3, 877–882, 1981.

22. Tran T. Q. H., “Preparation of some ether derivatives of protocetraric acid from the

lichen Parmotrema sp”, Hội thảo nghiên cứu và phát triển các sản phẩm tự nhiên, 4,

111-118, 2004.

23. Yılmaz M., Türk A. O., Tay T., Kıvanc M., “The antimicrobial activity of extracts of

the lichen Cladonia foliacea and its (-)-usnic acid, atranorin and fumarprotocetraric

acid constituents”, Zeitschrift für Naturforschung, 59c, 249–254, 2004.

24. H., Ohshita Y. I. J., “Three-component coupling using arynes and DMF:

straightforward access to coumarins via ortho-quinone methides”, Chem. Commun, 47,

8517-8514, 2011.