ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
ĐÀO PHƯƠNG LAN
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT ARTEMISININ BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
ĐÀO PHƯƠNG LAN
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT ARTEMISININ BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI
Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 01 18
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM THẾ CHÍNH
THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Thế Chính người thầy
đã giao đề tài, tận tình chỉ bảo và truyền đam mê nghiên cứu cho em trong suốt
quá trình hoàn thành luận văn, người thầy đã tận tình hướng dẫn để em hoàn
thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Hóa học trường Đại học
Khoa học - ĐHTN, tập thể các thầy cô, anh chị và các bạn tại khoa Hóa học
trường Đại học Khoa học - ĐHTN đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá
trình hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Đặng Thị Tuyết Anh, TS. Phạm Thị
Thắm, cô Nguyễn Thị Hạnh, KS. Nguyễn Hoàng Phương và các bạn NCS,
HVCH phòng Hóa dược Viện Hóa học đã giúp đỡ em rất nhiều về thực nghiệm
trong suốt thời gian làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu cùng toàn thể cán bộ giáo viên
Trường THPT Hòn Gai – Hạ Long - Quảng Ninh đã tạo điều kiện thuận lợi về
thời gian và công việc để em hoàn thành luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô đã dạy dỗ em nên người!
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã giúp
đỡ em hoàn thành luận văn.
Tác giả luận văn
Đào Phương Lan
a
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................... a
MỤC LỤC ................................................................................................. b
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ e
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................... f
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................... g
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ....................................................................... h
MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
Chương 1. TỔNG QUAN ....................................................................... 3
1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đi ̣nh cấu trú c ............................. 3
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) ............................................ 3
1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .................. 4
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) .......................................... 6
1.2. Tách và phân tích các đồng phân đối quang ...................................... 8
1.2.1. Phương pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym ........ 8
1.2.2. Tách và phân tích đồng phân đối quang bằng các phương pháp
hóa lý hiện đại ..................................................................................... 8
1.2.3. Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR ..................... 9
1.2.4. Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent)
Mosher ................................................................................................. 9
1.3. Phân tách và xác định cấu trúc của artemisinin ............................... 11
1.4. Tổng hợp các dẫn xuất của artemisinin............................................ 13
1.5. Mục tiêu của luận văn ...................................................................... 16
Chương 2. THỰC NGHIỆM ................................................................ 17
2.1. Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị ............................ 17
b
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.1.1. Phương pháp nghiên cứu ........................................................ 17
2.1.2. Hóa chất và dung môi ............................................................. 17
2.1.3. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất
bằng sắc kí lớp mỏng ........................................................................ 17
2.1.4. Xác nhận cấu trúc ................................................................... 17
2.2. Tổng hợp và phân tích cấu trúc của hydroxyl artemisinin (DHA) .. 18
2.2.1. Tổng hợp DHA ....................................................................... 18
2.2.2. Phân tích cấu trúc của DHA bằng NMR ................................ 19
2.2.3. Phân tích tỷ lệ đồng phân α-DHA và β-DHA bằng 1H-NMR 19
2.3. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.01 .................................. 20
2.3.1. Tổng hợp chất NTD.01 ........................................................... 20
2.3.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.01)bằng NMR .......................... 20
2.4. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.031 ................................ 21
2.4.1. Tổng hợp chất NTD.031 ......................................................... 21
2.4.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.031) bằng NMR ....................... 22
2.4.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân oxiran bằng 1H-NMR .............. 23
2.5. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.039 ................................ 23
2.5.1. Tổng hợp chất NTD.039 ......................................................... 23
2.5.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.039)bằng NMR ........................ 24
2.5.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân R,S NTD.039 bằng 1H-NMR . 24
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................... 26
3.1. Mục tiêu của đề tài ........................................................................... 26
3.2. Phân tích cấu trúc của DHA ............................................................. 27
3.2.1. Tổng hợp mẫu DHA ............................................................... 27
3.2.2. Phân tích cấu trúc của DHA bằng phương pháp NMR .......... 28
3.2.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân α và β-DHA ............................ 31
c
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
3.3. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.01 ......................................... 33
3.3.1. Tổng hợp NTD.01 .................................................................. 33
3.3.2. Phân tích cấu trúc của NTD.01 bằng NMR ........................... 33
3.4. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.031 ....................................... 35
3.4.1. Tổng hợp chất NTD.031 ........................................................ 36
3.4.2. Phân tích cấu trúc của NTD.031 ............................................ 36
3.4.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân oxiran bằng 1H-NMR ............. 38
3.5. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.039 ....................................... 39
3.5.1. Tổng hợp NTD.039 ................................................................ 39
3.5.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.039)bằng NMR ........................ 40
3.5.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân R,S NTD. 039 bằng 1H-NMR 41
KẾT LUẬN ............................................................................................ 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 43
d
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MS Phương pháp phổ khối lượng
EI Phương pháp bắn phá bằng dòng electron
CI Phương pháp ion hóa hóa học
FAB Phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh
GC Phương pháp sắc ký khí
HPLC Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao
DHA Dihydroartemisinin
SKLM Sắc kí lớp mỏng
TMS Chất chuẩn tetramethyl silan
NTD.01 Ete allyl của artemisinin
NTD.031 Dẫn xuất epoxit
NTD.039 Dẫn xuất mở vòng epoxit
mCPBA meta-Chloroperoxybenzoic acid
e
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Dữ liệu NMR của DHA .................................................................. 30
f
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol .......................................... 3
Hình 1.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat ..................... 5
Hình 1.3. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) ....................... 7 Hình 1.4. Phổ 1H-NMR của hỗn hợp (R,S)-1-phenylbutan-1-ol ........ 10 Hình 1.5. Phổ 1H-NMR của (R)-1-phenylbutan-1-ol và ..................... 11
Hình 3.1. Phổ NMR của DHA ............................................................ 28 Hình 3.2. Phổ 1H-NMR so sánh của DHA (P) với artemisinin (A) .... 29
Hình 3.3. Cấu trúc của hai đồng phân α và β-DHA ............................ 30 Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hai đồng phân α và β-DHA .................... 32 Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của chất NTD.01 ........................................... 34 Hình 3.6. Phổ 13C-NMR của chất NTD.01 ......................................... 35 Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.031 ................................. 37 Hình 3.8. Phổ 13C-NMR của hợp chất NTD.031 ................................ 38 Hình 3.9. Phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.039 ................................. 41
g
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1. Chuyển hóa artemisininin thành metyl ete và etyl ete ................. 13
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp dẫn xuất artesunat ........................................................ 14
Sơ đồ 1.3. Tổng hợp dẫn xuất muối natri của axit artelinic .......................... 15
Sơ đồ 1.4. Chuyển hóa dẫn xuất dihydroartemisinin thành hemiaxetal ....... 16
Sơ đồ 3.1. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn ............................................... 26
Sơ đồ 3.2. Tổng hợp mẫu DHA .................................................................... 27
Sơ đồ 3.3. Tổng hợp NTD.01 từ DHA ......................................................... 33
Sơ đồ 3.4. Tổng hợp chất NTD.031 .............................................................. 36
Sơ đồ 3.5. Tổng hợp NTD.039...................................................................... 40
h
MỞ ĐẦU
Phân tích cấu trúc các hợp chất hữu cơ là một trong số các nhiệm vụ
quan trọng của Hóa học vì chỉ khi biết chính xác cấu trúc, chúng ta mới có
câu trả lời chính xác cho việc định tính, định lượng và phân tích chúng
trong các mẫu nghiên cứu thực cũng như trong đời sống và công nghệ. Để
phân tích cấu trúc của các hợp chất hữu cơ có thể sử du ̣ng các phương pháp
phổ như phổ hồ ng ngoại, phổ tử ngoại khả kiến, phổ cộng hưở ng từ ha ̣t
nhân, phổ khố i lươ ̣ng. Mỗi phương pháp cho phép xác đi ̣nh mô ̣t số thông
tin khác nhau củ a cấu trúc phân tử và hỗ trợ lẫn nhau trong việc xác định
cấu trúc các hợp chất hữu cơ.
Artemisinin (1) là secquiterpen lacton được phát hiện có hoạt tính kháng
kí sinh trùng sốt rét rất mạnh và đã được dùng để làm thuốc chữa bệnh sốt rét
rất hiệu quả. Tuy nhiên, việc sử dụng artemisinin trong lâm sàng còn bộc lộ
nhiều nhược điểm như độc với hệ thần kinh, dễ gây nhờn thuốc do có thời gian
bán hủy thấp. Vì vậy người ta nghiên cứu tổng hợp dẫn chất mới của artemisinin
như dihydroartemisinin (2), metyl eter (3) … có hoạt tính cao hơn đã được dùng
trong điều trị bệnh sốt rét. Các hợp chất này có ưu điểm là tan tốt trong dầu nên
có thể dùng để tiêm bắp, cả hai hợp chất này đều có hoạt tính cao hơn
artemisinin nhưng lại có thời gian bán huỷ nhỏ hơn và gây độc với hệ thần kinh
trung ương trong điều trị trường diễn.
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Các sản phẩm chuyển hóa của artemisinin như DHA, metyl eter…
thường nhận được các sản phẩm có trung tâm bất đối mới do sự khử nhóm
cacbonyl của lacton ở hai hướng không gian khác nhau. Nên việc phân tích cấu
trúc và các đồng phân bất đối này rất khó khăn đòi hỏi phải có phương pháp
hóa lý hiện đại. Do đó đề tài phân tích cấu trúc và đồng phân lập thể của
artemisinin rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra phương pháp phân
tích hiệu quả nhất để phân tích cấu trúc và lập thể các sản phẩm chuyển hóa
artemisinin một cách hiệu quả.
Mục tiêu chính của đề tài:
1. Nghiên cứu chuyển hóa một số sản phẩm lập thể của artemisinin
2. Phân tích cấu trúc và đồng phân lập thể của các sản phẩm chuyển hóa
bằng các phương pháp phổ NMR.
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các phương pháp xá c đi ̣nh cấ u trú c
1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1]
Trong số các phương pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho nhiều
thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất.Khi chiếu các bức xạ hồng ngoại
vào phân tử các hợp chất, bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái
dao động cơ bản lên trạng thái dao động cao hơn. Có hai loại dao động khi phân
tử bị kích thích là dao động hóa trị và biến dạng, dao động hóa trị (ν) là dao
động làm thay đổi độ dài liên kết, dao động biến dạng (δ) là dao động làm thay
đổi góc liên kết.
Đường cong biểu diễn cường độ hấp thụ với số sóng của bức xạ hồng ngoại
được gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại hấp thụ ứng với những
dao động đặc trưng của nhóm nguyên tử hay liên kết nhất định (Hình 1.1).
Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol
Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động đặc trưng
của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết trong phân tử. Một
phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và phổ hồng ngoại của các phân
tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như sự khác nhau của các vân ngón tay.
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho
hai hợp chất giống nhau.
Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu được chủ
yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trưng. Các pic
nằm trong vùng từ 4000 - 1600 cm-1 thường được quan tâm đặc biệt, vì vùng
này chứa các dải hấp thụ của các nhóm chức, như OH, NH, C=O, C≡N… nên
được gọi là vùng nhóm chức. Vùng phổ từ 1300 - 626 cm-1 phức tạp hơn và
thường được dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác định nhóm chức.
Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nhất từ hợp chất này đến hợp chất
khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay.
1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (CHTHN) là phương pháp vật lý hiện đại
nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Phương pháp phổ biến được sử
dụng là phổ 1H-NMR và 13C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13C có
momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì moment từ của nó có
thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường. Đó là spin hạt nhân
có tính chất lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2 [2].
Độ chuyển dịch hóa học : Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt
nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. Đặc trưng cho
các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt
nhân 1H thì:
Trong đó: νTMS, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn TMS và của hạt
nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học được định nghĩa
một các tổng quát như sau:
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt nhân
mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Hằng số chắn σ xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao quanh
hạt nhân nguyên tử, do đó tùy thuộc vào vị trí của hạt nhân 1H và 13C trong
phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến chúng
có giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển dịch hóa học của mỗi
hạt nhân khác nhau. Theo đó proton nào cộng hưởng ở trường yếu hơn sẽ có
độ chuyển dịnh hóa học lớn hơn [3].
Dựa vào độ chuyển dịch hóa học ta biết được loại proton nào có mặt
trong chất được khảo sát. Giá trị độ chuyển dịch hóa học không có thứ nguyên
mà được tính bằng phần triệu (ppm). Đối với 1H-NMR thì δ có giá trị từ 0-12
ppm, đối với 13C-NMR thì δ có giá trị từ 0-230 ppm.
Hình 1.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat
Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt nhân
không tương đương sẽ thể hiện bởi một cụm tín hiệu gọi và vân phổ, mỗi vân
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
phổ có thể bao gồm một hoặc nhiều hợp phần. Nguyên nhân gây nên sự tách
tín hiệu cộng hưởng thành nhiều hợp phần là do tương tác của các hạt nhân có
từ tính ở cạnh nhau. Tương tác đó thể hiện qua các electron liên kết. Giá trị J
phụ thuộc vào bản chất của hạt nhân tương tác, số liên kết và bản chất các liên
kết ngăn giữa các tương tác [3].
Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa các
hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta có thể rút
ra kết luận về vị trí trương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau [2].
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1,4]
Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân tử
trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dương có số khối z = m/e. Sau
đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận được phổ khối lượng. Dựa
vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấu tạo phân tử của chất
nghiên cứu.
Để phá vỡ phân tử người ta có nhiều phương pháp: bắn phá bằng dòng
electron (EI), phương pháp ion hóa hóa học (CI), phương pháp bắn phá nguyên
tử nhanh (FAB)… Dùng dòng electron có năng lượng cao để bắn phá phân tử
là phương pháp hay được sử dụng nhất. Khi bắn phá các phân tử hợp chất hữu
cơ trung hòa sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc bị phá vỡ
thành các ion và các gốc theo sơ đồ:
Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm hơn 95%, còn lại là các
ion mang điện tích +2 và điện tích âm (-). Năng lượng bắn phá các phân tử
thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử có
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các gốc, hoặc phân
tử trung hòa nhỏ hơn, nên người ta thường thực hiện bắn phá các phân tử ở mức
năng lượng 70 eV.
Sự phá vỡ này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phương pháp bắn phá và năng
lượng bắn phá. Quá trình này gọi là quá trình ion hóa.
Các ion ion dương hình thành đều có khối lượng m và mang điện tích e,
tỉ số m/e được gọi là số khối z. Bằng cách nào đó tách các ion có số khối khác
nhau ra khỏi nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng, rồi vẽ đồ thị
biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì
đồ thị này được gọi là phổ khối lượng (Hình 1.3).
Hình 1.3. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2)
Như vậy, khi phân tích phổ khối lượng người ta thu được khối lượng
phân tử của chất nghiên cứu, từ các pic mảnh ion trên phổ đồ có thể xác định
được cấu trúc phân tử và tìm ra qui luật phân mảnh. Đây là một trong những
thông số quan trọng để qui kết chính xác cấu trúc phân tử của một chất cần
nghiên cứu khi kết hợp nhiều phương pháp phổ với nhau.
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1.2. Tách và phân tích các đồng phân đối quang [5]
Phân tích các đồng phân đối quang là tách một hỗn hợp raxemic bằng
các phương pháp vật lý và hóa học. Thông thường, sự tách được thực hiện sau
khi chuyển từ đồng phân đối quang sang đồng phân “dia”; do các đồng phân
đối quang có các tính chất vật lý và hóa học giống nhau nên chúng không thể
tách khỏi nhau bằng cách trực tiếp. Trong khi đó, các đồng phân “dia” có thể
tách được bằng các phương pháp kết tinh chọn lọc, phương pháp sắc ký.
1.2.1. Phương pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym
Hầu hết các enzym có tính đặc hiệu với một loại cơ chất nhất định. Dựa
vào tính chất này, người ta đã sử dụng các enzym để chuyển hóa chọn lọc một
trong hai đối quang trong hỗn hợp. Ví dụ phản ứng thủy phân hỗn hợp raxemic
của este bằng enzym pig liver estease. Dưới tác dụng của enzym này, chỉ có
đồng phân S được thủy phân, nhờ đó mà người ta tách được hai đồng phân này
ra khỏi nhau.
1.2.2. Tách và phân tích đồng phân đối quang bằng các phương pháp hóa lý
hiện đại
Các đối quang có thể được tách nhờ các phương pháp sắc ký khí (GC),
sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) có sử dụng các cột chiral. Bản chất của các
phương pháp này là các hỗn hợp đối quang tương tác với pha tĩnh (tâm bất đối
trên cột chiral), nghĩa là chỉ một trong các đối quang có tương tác mạnh hơn
với tâm bất đối của cột. Đối quang có tương tác yếu sẽ được rửa giải nhanh nhờ
pha động, kết quả là hai đối quang được tách ra khỏi nhau. Phương pháp này
thường được sử dụng để xác định độ chọn lọc đối quang trong của các phản
ứng. Nếu phản ứng nhận được hỗn hợp có hai đồng phân đối quang A và B
(ee=enantiomer excess, de=diasteroisomer excess), độ chọn lọc đối quang
được xác định theo công thức:
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1.2.3. Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR
Để xác định tỉ lệ các đồng phân lập thể có thể sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau, nhưng phổ NMR là một phương pháp hữu ích và phổ biến, vì
nó không làm thay đổi tỉ lệ của các đồng phân trong hỗn hợp và chỉ cần lượng
nhỏ hỗn hợp hai đồng phân đối quang. Các đồng phân khác nhau được xác định
nhờ độ dịch chuyển hóa học và hằng số tương tác spin-spin của những nguyên
tử hydro trong từ trường.
Trong phổ NMR, phần lớn hạt nhân của 1H và 13C của hai đồng phân “dia”
sẽ có tín hiệu chuyển dịch hóa học khác nhau. Tỉ lệ của các đồng phân có mặt trong
hỗn hợp có thể tính toán được bằng sự phân tích các tín hiệu này. Nếu trong hỗn
hợp có nhiều hơn hai đồng phân “dia” thì việc xác định tỉ lệ các đồng phân bằng
phổ NMR sẽ gặp khó khăn hơn, đặc biệt là các đồng phân chiếm tỉ lệ nhỏ.
1.2.4. Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent) Mosher
Đối với các hợp chất có một tâm bất đối thì hai đối quang của chúng sẽ
không phân biệt được bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân, do tín
hiệu của chúng không được phân tách trong từ trường. Để phân biệt được hai
đối quang của các hợp chất có một tâm bất đối, người ta phải chuyển hợp chất
nghiên cứu thành đồng phân dia. Cơ sở của phương pháp Mosher là chuyển
hợp chất có một tâm bất đối thành đồng phân dia bằng cách thực hiện phản ứng
của hợp chất nghiên cứu với axit R-Mosher để tạo thành este hoặc thành amit...
Ví dụ, để xác định cấu hình tuyệt đối của hợp chất 1-phenylbutan-1-ol có một
tâm bất đối, Mosher đã tổng hợp este của nó với axit R-Mosher để tạo ra hai
đồng phân dia như mô tả trong sơ đồ dưới đây.
9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Hai đồng phân dia này sẽ được phân biệt rõ trên phổ cộng hưởng từ hạt
nhân proton. Tín hiệu của proton bậc ba tại trung tâm bất đối của dẫn xuất este
Mosher của (R)-1-phenylbutan-1-ol sẽ dịch chuyển về phía trường cao, trong khi
tín hiệu proton bậc ba tại tâm bất đối của dẫn xuất (S)-1-phenylbutan-1-ol sẽ dịch
chuyển về phía trường thấp. Như vậy, người ta có thể xác định được cấu hình
tuyệt đối của hợp chất 1-phenylbutan-1-ol ban đầu.
Hình 1.4. Phổ 1H-NMR của hỗn hợp (R,S)-1-phenylbutan-1-ol
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Hình 1.5. Phổ 1H-NMR của (R)-1-phenylbutan-1-ol và
(R)-1-phenylbutan-1-ol
Ngoài axit R-Mosher, hiện nay người ta đang nghiên cứu sử dụng một số
tác nhân bổ trợ khác để xác định cấu hình tuyệt đối của một số hợp chất ancol,
amin và axit cacboxylic có một tâm bất đối, ví dụ như các tác nhân bổ trợ sau.
1.3. Phân tách và xác định cấu trúc của artemisinin
Năm 1967, Chính phủ Trung Quốc đã phát động một chương trình tìm
kiếm các thuốc chống sốt rét mới, và các cây thuốc cổ truyền đã được nghiên
cứu một cách hệ thống [6,7]. Cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.)
đã được dùng lâu đời trong y học cổ truyền của Trung Quốc để chữa bệnh
cúm và bệnh sốt rét. Năm 1972, các nhà Hoá học Trung Quốc đã tách được từ
lá cây Thanh Hao hoa vàng một chất ở dạng tinh thể có hoạt tính chống sốt
rét cao được gọi là Quinghaosu. Nhưng đến năm 1979 chất này mới được xác
11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
định cấu trúc hoá học [9]. Đây là một secquilacton, có cầu endoperoxit và có
cấu trúc rất phức tạp, nhưng nhờ các phương pháp phổ hiện đại như phổ cộng
hưởng từ hạt nhân, phổ khối lượng, phổ hồng ngoại, phổ rơn ghen … nên
người ta đã hoàn toàn xác định được cấu trúc của nó, kể cả việc xác định cấu
hình tuyệt đối của artemisinin.
Vì có hoạt tính chống sốt rét rất mạnh nên các nhà khoa học Trung Quốc
đã nghiên cứu tìm kiếm nó trong các loài Artemisia khác nhau. Người ta đã
nghiên cứu chiết tách khoảng 30 loài Artemisia khác nhau ở Trung Quốc, nhưng
không loài nào được tìm thấy artemisinin [10]. Ở Ấn Độ, Balachandran và cộng
sự cũng không tìm thấy artemisinin trong các loài Artemisia địa phương [9].
Cũng tương tự, các nhà Khoa học Mỹ cũng không phát hiện được artemisinin
từ rất nhiều loài Artemisia mọc ở Mỹ [12].
Ở Việt Nam các nhà khoa học đã phát hiện cây Thanh hao hoa vàng mọc
hoang dại ở nhiều tỉnh phía bắc, sau đó nó cũng được gieo trồng đại trà để làm
nguyên liệu chiết tách artemisinin. Riêng trong năm 1999, toàn bộ lượng
artemisinin đã được chiết tách từ cây Thanh hao hoa vàng ở Việt Nam khoảng
ba tấn, trong khi đó, ở Trung Quốc lượng artemisinin sản xuất được khoảng
năm tấn hàng năm [13].
12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1.4. Tổng hợp các dẫn xuất của artemisinin
1.4.1. Các dẫn xuất ete và este của artemisinin
Mặc dù artemisinin đã được dùng trong lâm sàng ở Trung Quốc và một số
nước khác kể cả ở Việt Nam để điều trị bệnh sốt rét. Tuy nhiên, việc sử dụng nó
vẫn còn những hạn chế nhất định như khả năng tan rất kém trong dầu và trong
nước. Do vậy, khi nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của nó nhằm cải thiện những
nhược điểm đó, các nhà khoa học đã tổng hợp được một số dẫn xuất mới của
artemisinin. Các kết quả này có thể tóm tắt như ở Sơ đồ 1.1. Ví dụ, người ta đã
khử artemisininin (4) thành dihydroartemisinin (DHA) 5, sau đó chất 5 được phản
ứng với metanol và etanol với xúc tác axit tạo thành metyl ete và etyl ete, tương
ứng. Các hợp chất này có ưu điểm là tan tốt trong dầu nên có thể dùng để tiêm
bắp, cả hai hợp chất này đều có hoạt tính cao hơn artemisinin nhưng lại có thời
gian bán huỷ nhỏ hơn và gây độc với hệ thần kinh trung ương trong điều trị trường
diễn ở chó và chuột nhắt [27-29]. Tuy nhiên, White và các cộng sự, khi nghiên
cứu trên các bệnh nhân điều trị bằng cách tiêm metyl ete ở liều cao không phát
hiện thấy sự chết của các tế bào thần kinh [38].
Sơ đồ 1.1. Chuyển hóa artemisininin thành metyl ete và etyl ete
Trong những trường hợp điều trị sốt rét ác tính gây ra bởi chủng ký sinh
trùng P. falciparum đòi hỏi phải có những dẫn xuất tan tốt trong nước để tiêm
ven giúp cắt cơn nhanh. Từ những lý do trên, người ta đã tổng hợp ra dẫn xuất
mới artesunat (sơ đồ 1.2).
13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp dẫn xuất artesunat
Muối natri của axit artesunic tan tốt trong nước, có khả năng loại bỏ
nhanh ký sinh trùng và phục hồi lại ý thức của các bệnh nhân hôn mê não [30].
Tuy nhiên, thuốc có thời gian bán huỷ rất thấp, vào khoảng 20-30 phút và có tỷ
lệ tái phát rất cao nên người ta phải sử dụng tổ hợp thuốc để điều trị, ví dụ dùng
tổ hợp trong điều trị với mefloquin [31]. Mặc dù vậy, artesunat được xem là
thuốc được lựa chọn tốt hiện nay trong số các thuốc sốt rét artemisinin thế hệ
đầu [32].
Dẫn xuất tiếp theo là muối natri của axit artelinic (sơ đồ 1.3), bền hơn
trong môi trường kiềm so với của muối artesunat [33]. Nếu so sánh với metyl
ete và etyl ete thì chất này không chỉ bền hơn trong dung dịch nước mà còn có
thời gian bán huỷ dài hơn (1,5-3h) so với hai dẫn xuất nói trên. Thêm vào đó,
người ta còn phát hiện thấy chất này ít độc với hệ thần kinh trung ương của chó
và chuột so với metyl ete, etyl ete và artesunat [34]. Vì vậy, nó được xem như
là thuốc tốt nhất trong số các dẫn xuất tan tốt trong nước của artemisisnin để
điều trị sốt rét ác tính.
14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Sơ đồ 1.3. Tổng hợp dẫn xuất muối natri của axit artelinic
Các dẫn xuất của artemisinin như dihydroartemisinin, metyl ete, etyl ete,
artesunat và artelinat trong thực tế có hoạt tính cao hơn rất nhiều so với
artemisinin. Các dẫn xuất này được xem như là những “prodrug” của
dihydroartemisinin bởi vì người ta đã chứng minh được rằng các dẫn xuất này
chuyển về dihydroartemisinin trong in vivo.
Tỷ lệ tái phát cao và tỷ lệ điều trị tận gốc thấp của các dẫn xuất
dihydroartemisinin nhìn chung là do thời gian bán huỷ rất ngắn của chúng trong
plasmit, nguyên nhân chính là do các dẫn xuất này được chuyển hoá rất nhanh
về dihydroartemisinin dưới tác dụng của quá trình hydroxyl hoá bởi cytochrom
P-450 tạo thành hemiaxetal trung gian 10 (sơ đồ 1.4), sau đó chất trung gian
này được phân huỷ tạo thành dihydroartemisinin DHA và andehit.
15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Sơ đồ 1.4.Chuyển hóa dẫn xuất dihydroartemisinin thành hemiaxetal
Mặt khác, DHA được chuyển vị dưới tác dụng của enzym để tạo thành
hydroperoxit 11 và hai chất có chứa đồng thời cả hai nhóm andehit và xeton
trong phân tử là chất 13 và 14. Trong đó, chất trung gian 11 có chứa nhóm
hydroperoxit, andehit và xeton, được biết như nhóm có hoạt tính và có độc tính.
Trong quá trình thử nghiệm in vitro chất này chuyển hoá thành
deoxyartemisinin 12, là chất không có hoạt tính chống sốt rét, vì cấu trúc của
nó bị mất cầu peroxit.
1.5. Mục tiêu của luận văn
Các sản phẩm chuyển hóa của artemisinin như DHA, metyl eter…
thường nhận được các sản phẩm có trung tâm bất đối mới do sự khử nhóm
cacbonyl của lacton ở hai hướng không gian khác nhau. Nên việc phân tích cấu
trúc và các đồng phân bất đối này rất khó khăn đòi hỏi phải có phương pháp
hóa lý hiện đại. Trong luận án này chúng tôi phân tích cấu trúc và đồng phân
lập thể của sản phẩm chuyển hóa artemisinin.
16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Chương 2
THỰC NGHIỆM
2.1. Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị
2.1.1. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp phân tích cấu trúc hiện đại và phương pháp tổng hợp
hữu cơ hiện đại được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hoá dược - Viện Hoá học
- Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam. Nhằm mục đích tổng hợp
các dẫn xuất của hemiasterlin để nghiên cứu phân tích cấu trúc.
2.1.2. Hóa chất và dung môi
Các hóa chất phục vụ cho việc tổng hợp hữu cơ và dung môi được mua
của hãng Merck (Đức) và Aldrich (Mỹ). Silicagel cho sắc ký cột là loại 100 -
200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký silica gel là bản nhôm tráng sẵn Art. 5554
DC - Alufolien Kiesel 60 F254 (Merck).
2.1.3. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng
sắc kí lớp mỏng
Sắc kí lớp mỏng (SKLM) được sử dụng để định tính chất đầu và sản
phẩm. Thông thường chất đầu và sản phẩm có giá trị Rf khác nhau, màu sắc và
sự phát quang khác nhau. Dùng sắc kí lớp mỏng để kiểm tra phản ứng. Giá trị
Rf của các chất phụ thuộc vào bản chất của các chất và phụ thuộc vào dung môi
làm pha động. Dựa trên tính chất đó, chúng ta có thể tìm được dung môi hay
hỗn hợp dung môi để tách các chất ra xa nhau (Rf khác xa nhau) hay tìm được
hệ dung môi cần thiết để tinh chế các chất.
2.1.4. Xác nhận cấu trúc
Để xác định cấu trúc các chất hữu cơ tổng hợp được, luận án tiến hành
các phương pháp sau:
2.1.4.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được đo trên máy Gallenkamp
của Anh tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu cơ - Viện Hoá học - Viện Hàn lâm
17
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
2.1.4.2. Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ IR của các chất nghiên cứu được xác định trên máy Impact 410-
Nicolet tại Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam và
máy FT-ICR Mass spectrometer Model 910-MSTQFTMS-7 Tesla tại Khoa
Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐH Quốc gia Hà Nội. Các mẫu
nghiên cứu được đo ở dạng ép viên với KBr rắn.
2.1.4.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ 1H-NMR (500MHz) và 13C-NMR (125MHz) của các chất nghiên
cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500 MHz với dung môi thích hợp
và TMS là chất chuẩn, tại Trung tâm Phân tích cấu trúc - Viện Hoá học - Viện
Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
2.1.4.4. Phổ khối lượng (MS)
Phổ khối của các chất nghiên cứu được ghi trên máy Hewlett Packard Mass
Spectrometer 5989 MS hoặc LC- MSD- Trap- SL tại Trung tâm Phân tích cấu trúc
- Viện Hoá học- Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
2.2. Tổng hợp và phân tích cấu trúc của hydroxyl artemisinin (DHA)
2.2.1. Tổng hợp DHA
DHA
Dung dịch của 5,0 gam artemisinin trong 30 mL metanol được làm lạnh
về -33oC (hỗn hợp lạnh là tỷ lệ 1/3 của muối/đá). Dung dịch này được nhỏ giọt
từ từ bằng dung dịch của 2,5 gam NaBH4 trong 20 mL metanol trong khoảng
18
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
30 phút. Tiếp theo hỗn hợp phản ứng được khuấy trộn trong 4h ở nhiệt độ -
33oC. Kết thúc phản ứng hỗn hợp được cho thêm 100 mL nước lạnh. Lọc hút
thu lấy kết tủa trắng, kết tủa này được kết tinh lại 3 lần trong dung môi metanol
và rửa lại hai lần n-hexan nhận được 4,9 gam DHA (98%)
Sản phẩm là tinh thể hình kim màu trắng có điểm chảy …
2.2.2. Phân tích cấu trúc của DHA bằng NMR
25 mg DHA ở trên được cho vào trong ống NMR loại (tubes NMR của
Aldrich) dài 20,3 mm, rộng 5 mm sau đó cho 0,8 ml CDCl3 và lắc đều cho mẫu
tan hết vào dung môi tạo thành hệ đồng nhất. Mẫu được đo trên máy Bruker XL-
500 tần số 500 MHz với TMS là chất chuẩn, tại Trung tâm Phân tích cấu trúc -
1H-NMR (CDCl3, 500 MHz)δ ppm: 5.60(1H, s, H-12 β-DHA); 5.38 (1H,
Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
s, H-12 α-DHA); 5.29 (1H, d, J=2.5 Hz, H-10 β-DHA); 474 (1H, d, 9.0Hz; H-
10 α-DHA); 2.59-2.62 (1H, m, H-9); 2.37-2.40 (1H, m, H-4a); 2.26-2.29 (1H,
m, H-4b); 1.86-1.87 (1H, m; H-5a); 1.61-162 (1H, m, H7a); 1.83-1.84 ( 1H, m,
H8b); 1.74-1.76 (1H, m, H8a); 1.41-1.43 (1H, m, H8a’); 1.61-162 (1H, m,
H7a); 1.36-1.38 (1H, m, H6); 1.43-1.44 (1H, m; H-5b); 1.29 (1H, s, H15) 1.18-
1.20 (1H, m, H5a’); 0.92 (3H, d, J=6.5Hz, H13); 0.90-0.91 (3H, m, H7b); 0.88
13C-NMR (CDCl3, 125 MHz)δ ppm: 104.3 (C-3); 96.0 (C-10); 88.0 ( C-
(3H, d, J=7.3Hz, H14).
12); 81.7 (C-12a’); 53.2 (C-5a’); 45.0 (C-8a’); 37.9 (C-6); 36.9 (C-4); 35.1 (C-
7); 31.6 (C-9); 25.3 (C-5); 23.1 (C-8); 20.5 (C-13); 20.0(C-15); 13.5 (C14).
2.2.3. Phân tích tỷ lệ đồng phân α-DHA và β-DHA bằng 1H-NMR
Tỷ lệ hai đồng phân được tính tương đối theo diện tích của các tín hiệu
proton của H-12 [42, 43]trên phân tử α và β-DHA theo công thức sau:
19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Trong đó:
%(αDHA) là phần trăm đồng phân α-DHA
S(αDHA) là diện tích tín hiệu proton H-12 của α-DHA
S(βDHA) là diện tích tín hiệu proton H-12 của β-DHA
Dựa theo phổ 1H-NMR ta có kết quả sau:
Như vậy đồng phân α-DHA có 100-49,38=50,62%
2.3. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.01
2.3.1. Tổng hợp chất NTD.01
Dung dịch của DHA (2,0 g, 7,0 mmol) trong 30 ml diclometan được cho
thêm TsOH (0,1204 g, 0,7 mmol) và allyl ancol (1,26g, 21,0 mmol). Hỗn hợp
phản ứng được khuấy ở nhiệt độ phòng 24h. Kết thúc phản ứng hỗn hợp được
cho thêm nước và chiết 3 lần bằng diclometan mỗi lần 50 mL. Dịch hữu cơ
được làm khan bằng Na2SO4, dung môi được loại bỏ dưới áp suất thấp nhận
được sản phẩm thô. Sản phẩm thô được làm sạch bằng sắc ký cột silica gel với
hệ dung môi rửa giải là n-hexan/etyl axetat nhận được sản phẩm ete hóa
(NTD.01)với hiệu suất 40% (0,9g).
2.3.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.01)bằng NMR
35 mg(NTD.01) được cho vào trong ống NMR loại (tubes NMR của
Aldrich) dài 20,3 mm, rộng 5 mm sau đó cho 0,8 ml CDCl3 và lắc đều cho mẫu
20
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
tan hết vào dung môi tạo thành hệ đồng nhất. Mẫu được đo trên máy Bruker
1H-NMR (CDCl3, 500 MHz)δ ppm: 5.85-5.93 (1H, m, H-2”); 5.41 (1H,
XL-500 tần số 500 MHz với TMS là chất chuẩn.
s, H-12); 5.24-5.28 (1H, m, H-3a”); 5.12-5.15 (1H, m, H-3b”); 4.83-4.84 (1H,
d, J =3.5, H-10); 4.30-4.34 (1H, m, H-1a”); 3.97-4.02 (1H, m, H-1b”); 263-266
(1H, m, H-9); 2.34-2.40 (1H, m, H-4b); 201-205 (1H, m, H-4a); 185-189 (1H,
m, H-5b); 1.82-1.84 (1H, m, H-8b); 1.77-1.80 (1H, m, H-8a); 1.62-1.65 (1H,
m, H-7b); 1.50-1.51 (1H, m, H-5a); 1.45-1.45 (1H, m, H-8a’); 1.44 (1H, s, H-
15); 1.33-1.44 (1H, m, H-6); 1.23-1.27 (1H, m, H-5a’); 0.95 (3H, d, J= 7.5 Hz,
13C-NMR (CDCl3,125 MHz)δ ppm: 134.6 (C-2”); 116.1 (C-3”); 104.0
H-13); 0.91 (3H, d, J= 6.5 Hz, H-14); 0.90-0.92 (1H,m, H-7a).
(C-3); 101.3 (C10); 87.9 (C-12); 81.1 (C-12a’); 68.7 (C-1”); 52.6 (C-5a’); 44.4
(C-8a’); 37.4 (C-6); 36.4 (C-4); 34.6 (C-7); 30.9 (C-9); 26.2 (C-15); 24.7 (C-
5); 24.5 (C-8); 20.3 (C-13); 13.0 (C-14)
2.4. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.031
2.4.1. Tổng hợp chất NTD.031
Dung dịch của NTD.01 (1,0 g, 3 mmol) trong 20 mL diclometan được cho
thêm m CPBA (1.54 g, 9 mmol). Hỗn hợp phản ứng được khuấy ở nhiệt độ phòng
24h. Kết thúc phản ứng hỗn hợp được cho thêm nước và chiết 3 lần bằng
diclometan mỗi lần 50 mL. Dịch hữu cơ được làm khan bằng Na2SO4, dung môi
được loại bỏ dưới áp suất thấp nhận được sản phẩm thô. Sản phẩm thô được làm
sạch bằng sắc ký cột silica gel với hệ dung môi rửa giải là n-hexan/etyl axetat nhận
được sản phẩm ete hóa (NTD.031)với hiệu suất 90% 0.9g).
21
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.4.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.031) bằng NMR
35 mg (NTD.031) được cho vào trong ống NMR loại (tubes NMR của
Aldrich) dài 20,3 mm, rộng 5 mm sau đó cho 0,8 ml CDCl3 và lắc đều cho mẫu
tan hết vào dung môi tạo thành hệ đồng nhất. Mẫu được đo trên máy Bruker
1H-NMR (CDCl3, 500 MHz)δ ppm: 5.44 (1H, s, H-12 R-oxiran); 5.41
XL-500 tần số 500 MHz với TMS là chất chuẩn.
(1H, H-12 s-oxiran); 4.81 (1H, H-10 S-oxiran); 4.80 (1H, s, H-10 R-oxiran);
3.84-3.91 (2H, H-3” s-oxiran); 3.76-3.80 (2H, H-3” R-oxiran); 3.67-3.74
(4H, H1” R,S-oxiran); 3.46-3.49 (1H, H-2” R-oxiran); 3.37-3.49 (1H, H-2”
S-oxiran) ; 2.63-2.66 (1H, m, H-9); 2.34-2.40 (1H, m, H-4b); 2.01-2.05 (1H,
m, H-4a); 1.85-1.89 (1H, m, H-5b); 1.82-1.84 (1H, m, H-8b); 1.77-1.80 (1H,
m, H-8a); 1.62-1.65 (1H, m, H-7b); 1.50-1.51 (1H, m, H-5a); 1.45-1.45 (1H,
m, H-8a’); 1.44 (1H, s, H-15); 1.33-1.44 (1H, m, H-6); 1.23-1.27 (1H, m, H-
5a’); 0.95 (3H, d, J= 7.5 Hz, H-13); 0.91 (3H, d, J= 6.5 Hz, H-14); 0.90-0.92
13C-NMR (CDCl3, 125 MHz)δ ppm: 104.0 (C-3); 101.3 (C-10); 87.9 (C-
(1H,m, H-7a).
12); 81.1 ( C-12a’); 71.0 (C-1”); 68.7 ( C-1”); 53.8 (C-2”); 52.6 (C-5a’); 45.2
(C-3”); 44.4 (C-8a’); 37.4 (C-6); 36.4 (C-4); 34.6 (C-7); 30.9 (C-9); 26.2 (C-
15); 24.7 (C-5); 24.5 (C-8); 20.3 (C-13); 13.0 (C-14)
22
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.4.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân oxiran bằng 1H-NMR
Vì H-12 của DHA cố định nên lựa chọn làm tín hiệu để tính tỷ lệ hai
đồng phân S và R-oxiran (epoxit) được tính theo công thức sau [1s, 2s]:
Trong đó:
%(S-oxiran) là phần trăm đồng phân S-oxiran (S-epoxit)
S(S-oxiran) là diện tích tín hiệu proton H-12 của S-oxiran
S(R-oxiran) là diện tích tín hiệu proton H-12 của R-oxiran
Dựa theo phổ 1H-NMR ta có kết quả sau:
Như vậy đồng phân R-oxian có 100-69,25=30,75%
2.5. Tổng hợp và phân tích cấu trúc chất NTD.039
2.5.1. Tổng hợp chất NTD.039
Dung dịch của NTD.031 (0,10 g, 0.3 mmol) trong 20 mL diclometan
được cho thêm 15 mg của xúc tác Ni- salen và morpholin (0.04g, 0.45mmol).
Hỗn hợp phản ứng được khuấy ở nhiệt độ phòng 24h. Kết thúc phản ứng hỗn
hợp được cho thêm nước và chiết 3 lần bằng diclometan mỗi lần 50 mL. Dịch
hữu cơ được làm khan bằng Na2SO4, dung môi được loại bỏ dưới áp suất thấp
nhận được sản phẩm thô. Sản phẩm thô được làm sạch bằng sắc ký cột silica
gel với hệ dung môi rửa giải là n-hexan/etyl axetat nhận được sản phẩm ete hóa
(NTD.039)với hiệu suất 60% 0.075g).
23
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.5.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.039)bằng NMR
25 mg (NTD.039) được cho vào trong ống NMR loại (tubes NMR của
Aldrich) dài 20,3 mm, rộng 5 mm sau đó cho 0,8 ml CDCl3 và lắc đều cho mẫu
tan hết vào dung môi tạo thành hệ đồng nhất. Mẫu được đo trên máy Bruker
1H-NMR (CDCl3, 500 MHz)δ ppm: 5.44 (1H, s, H-12 R-NTD-039); 5.42
XL-500 tần số 500 MHz với TMS là chất chuẩn.
(1H, S-NTD-039 H-12); 4.82 (1H, H-10 S- NTD-039); 4.81 (1H, s, H-10 R-
NTD-039); 3.79-3.69 (4H, m, CH2-O morpholin); 3.68-3.7 3(4H, H1” R,S-
NTD-039); 3.42-3.48 (1H, H-2” R- NTD-039); 3.37-3.40 (1H, H-2” S- NTD-
039); 2.67-2.60 (4H, m, CH2-N morpholin); 2.49-2.51 (2H, H-3” s- NTD-039);
2.47-2.49 (2H, H-3” R-NTD-039); 2.62-2.65 (1H, m, H-9); 2.35-2.39 (1H, m,
H-4b); 2.00-2.06 (1H, m, H-4a); 1.84-1.88 (1H, m, H-5b); 1.81-1.84 (1H, m,
H-8b); 1.77-1.80 (1H, m, H-8a); 1.63-1.66 (1H, m, H-7b); 1.49-1.50 (1H, m,
H-5a); 1.44-1.46 (1H, m, H-8a’); 1.45 (1H, s, H-15); 1.34-1.45 (1H, m, H-6);
1.22-1.26 (1H, m, H-5a’); 0.96 (3H, d, J= 7.5 Hz, H-13); 0.90 (3H, d, J= 6.5
Hz, H-14); 0.90-0.91 (1H,m, H-7a).
2.5.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân R,S NTD.039 bằng 1H-NMR
Vì H-12 của DHA cố định nên lựa chọn làm tín hiệu để tính tỷ lệ hai
đồng phân S và R- được tính theo công thức sau [41, 42]:
24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Trong đó:
%(S-NTD.039) là phần trăm đồng phân S
S(S- NTD.039) là diện tích tín hiệu proton H-12 đồng phân S
S(R- NTD.039) là diện tích tín hiệu proton H-12 của R
Dựa theo phổ 1H-NMR ta có kết quả sau:
Như vậy đồng phân R-NTD.039có 100-69,25=19,61%
25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Mục tiêu của đề tài
Artemisinin (1) là secquiterpen lacton được phát hiện có hoạt tính kháng
kí sinh trùng sốt rét rất mạnh và đã được dùng để làm thuốc chữa bệnh sốt rét
rất hiệu quả. Tuy nhiên, việc sử dụng artemisinin trong lâm sàng còn bộc lộ
nhiều nhược điểm như độc với hệ thần kinh, dễ gây nhờn thuốc do có thời gian
bán hủy thấp. Vì vậy người ta chuyển hóa artemisinin thành các dẫn chất mới
của artemisinin như dihydroartemisinin (2), metyl eter (3) … có hoạt tính cao
hơn đã được dùng trong điều trị bệnh sốt rét. Các hợp chất này có ưu điểm là
tan tốt trong dầu nên có thể dùng để tiêm bắp, cả hai hợp chất này đều có hoạt
tính cao hơn artemisinin nhưng lại có thời gian bán huỷ nhỏ hơn và gây độc với
hệ thần kinh trung ương trong điều trị trường diễn.
Sơ đồ 3.1. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn
Các sản phẩm chuyển hóa của artemisinin như DHA, metyl eter…
thường nhận được các sản phẩm có trung tâm bất đối mới do sự khử nhóm
26
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
cacbonyl của lacton ở hai hướng không gian khác nhau. Nên việc phân tích cấu
trúc và các đồng phân bất đối này rất khó khăn đòi hỏi phải có phương pháp
hóa lý hiện đại. Do đó đề tài này tập trung phân tích cấu trúc và đồng phân lập
thể của artemisinin rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra phương
pháp phân tích hiệu quả nhất để phân tích cấu trúc và lập thể các sản phẩm
chuyển hóa artemisinin một cách hiệu quả. Trong luận văn này tập sử dụng
phương pháp NMR để phân tích cấu trúc và tỷ lệ các đồng phân lập thể của các
phản ứng chuyển hóa artemisinin theo sơ đồ 3.1.
3.2. Phân tích cấu trúc của DHA
DHA hay dihydroartemisinin (còn được gọi là dihydroqinghaosu,
artenimol) là một loại thuốc được sử dụng trong điều trị bệnh sốt rét. Nó cũng là
hoạt chất được chuyển hóa trong cơ thể khi sử dụng các thuốc chống sốt rét như
artesunate, artemether…[27]. Cơ chế hoạt động của artemisinin cũng như DHA
liên quan đến việc phân cắt của cầu endoperoxide bằng sắt tạo thành các gốc tự
do như hypervalent sắt-oxo, epoxit, andehit, và các hợp chất dicarbonyl… Nhóm
các gốc tự do này làm tổn thương các đại phân tử sinh của các tế bào của ký sinh
trùng sốt rét và do đó tiêu diệt các ký sinh trùng này [29].
3.2.1. Tổng hợp mẫu DHA
Sơ đồ 3.2. Tổng hợp mẫu DHA
DHA được tổng hợp từ phản ứng khử hóa nhóm cacbonyl bằng các tác
nhân khử chọn lọc nhóm cacbonyl. Người ta thường sử dụng NaBH4 là tác nhân
khử nhóm cacbonyl của artemisinin, do đó luận văn này cũng sử dụng NaBH4 làm
27
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
tác nhân khử nhóm cacbonyl của artemisinin để tổng hợp DHA. Phản ứng được
thực hiện trong dung môi MeOH ở nhiệt độ -33oC nhở sử dụng 3,5 đương lượng
NaBH4 nhận được sản phẩm với hiệu suất 98%. (Sơ đồ 3.2).
3.2.2. Phân tích cấu trúc của DHA bằng phương pháp NMR
Cấu trúc của DHA được phân tích bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân
NMR. Quy trình chuẩn bị mẫu đo phổ NMR được tiến hành theo phương pháp
của Hugo E. Gottlieb [42]và được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500 MHz
với TMS là chất chuẩn, tại Trung tâm Phân tích cấu trúc - Viện Hoá học - Viện
Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
Hình 3.1.Phổ NMR của DHA
Trên phổ 1H-NMR của DHA xuất hiện đầy đủ các tín hiệu cộng hưởng
của các proton có mặt trên phân tử. Tín hiệu singlet vùng trường thấp tạo 5,60
ppm được quy gán cho vị trí proton H-12 của đồng phân β-DHA, tín hiệu của
28
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
một proton singlet tại 5,38 ppm được quy gán cho vị trí H-12 của α-DHA; Tín
hiệu cộng hường doublet của một proton tại 5,29 ppm có hằng số tương tác J =
2,5 Hz là được trưng của proton H-10β-DHA; tín hiệu của proton tại 4,74 ppm
với hằng số tương tác là 9,0 Hz là đặc trưng của proton H-10 α-DHA. Ngoài
các tín hiệu đặc trưng thể hiện hai đồng phân α và β-DHA như đã phân tích ở
trên vùng trường cao của phổ 1H-NMR thể hiện tín hiệu của ba nhóm metyl:
tín hiệu cộng hưởng 0,96 ppm với hằng số tương tác 6,5 Hz là đặc trưng của
nhóm metyl H-13, tín hiệu cộng hưởng tại 0,88 ppm với hằng số tương tác 7,3
Hz là đặc trưng của nhóm metyl H-14, tín hiệu singlet tại 1,29 ppm là đặc trưng
của metyl H-15. Ngoài ra trên phổ còn thể hiện tín hiệu cộng hưởng của 13
proton khác của DHA. So sánh phổ 1H-NMR của DHA và artemisinin thấy xuất
hiện thêm hai proton axetal tại H-10.
Hình 3.2. Phổ 1H-NMR so sánh của DHA (P) với artemisinin (A)
29
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Phổ 13C-NMR của DHA thể hiện đầy đủ tín hiệu cộng hưởng của 15
nguyên tử cacbon có mặt trên khung cấu trúc của DHA. Các dữ liệu phổ NMR
của DHA hoàn toàn phù hợp với các dữ liệu đã công bố trước đây [29]. Các dữ
liệu phân tích ở trên cho phép khẳng định cấu trúc của DHA là hỗn hợp của hai
đồng phân α và β-DHA. Sự hình thành hai sản phẩm này là do sự tấn công của
NaBH4 ở cả hai hướng re-face và si-face của nhóm cacbonyl. Dữ liệu NMR
được tóm tắt trong bảng 3.1.
Hình 3.3. Cấu trúc của hai đồng phân α và β-DHA
1H
13C
Bảng 3.1. Dữ liệu NMR của DHA
_ C3 104.29
2.26-2.29, m; 2.37-2.40 C4 36.92
1.86-1.87, m;1.43-1.44, m C5 25.34
1.18-1.20, m C5a’ 53.26
1.36-1.38, m C6 37.90
1.61-162, m; 0.90-0.91, m C7 35.17
1.74-1.76, m; 1.83-1.84, m C8 23.11
1.41-1.43, m C8a’ 45.09
2.59-2.62 m C9 31.67
30
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
5.29, d, J=2.5Hz (β -DHA); 4.74, d, C10 96.03 J=9.0 Hz (α -DHA)
C12 88.09 5.60, s (β -DHA); 5.38, s (α-DHA);
C12a’ 81.70 -
C13 20.54 0.92, d, J=6.5Hz
C14 13.54 0.88, d, J=7.3Hz
C15 20.06 1.29, s
OH - 401, dd J=3.8, 1.3 Hz
3.2.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân α và β-DHA
Để xác định tỉ lệ các đồng phân lập thể có thể sử dụng nhiều phương pháp
khác nhau, nhưng phổ NMR là một phương pháp hữu ích và phổ biến, vì nó
không làm thay đổi tỉ lệ của các đồng phân trong hỗn hợp và chỉ cần lượng nhỏ
hỗn hợp hai đồng phân đối quang. Các đồng phân khác nhau được xác định nhờ
độ dịch chuyển hóa học và hằng số tương tác spin-spin của những nguyên tử
hydro trong từ trường. Trong phổ NMR, phần lớn hạt nhân của 1H và 13C của hai
đồng phân “dia” sẽ có tín hiệu chuyển dịch hóa học khác nhau. Tỉ lệ của các
đồng phân có mặt trong hỗn hợp có thể tính toán được bằng sự phân tích các tín
hiệu này. Nếu trong hỗn hợp có nhiều hơn hai đồng phân “dia” thì việc xác định
tỉ lệ các đồng phân bằng phổ NMR sẽ gặp khó khăn hơn, đặc biệt là các đồng
phân chiếm tỉ lệ nhỏ. Như đã phân tích ở trên sản phẩm DHA là hỗn hợp của hai
đồng phân α và β-DHA. Hỗn hợp hai đồng phân này được phân tích hàm lượng
dựa vào cường độ (diện tích) của các proton.
31
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hai đồng phân α và β-DHA
Vì H-12 của DHA là tín hiệu cố định, đặc biệt là khả năng tách rõ ràng
giữa hai đồng phân α và β-DHA nên chúng tôi lựa chọn để tính tỷ lệ hai đồng
phân α và β-DHA [42, 43]. Kết quả tính toán như sau:
Trong đó:
%(αDHA) là phần trăm đồng phân α-DHA
S(αDHA) là diện tích tín hiệu proton H-12 của α-DHA
S(βDHA) là diện tích tín hiệu proton H-12 của β-DHA
Dựa theo phổ 1H-NMR ta có kết quả sau:
Như vậy đồng phân α-DHA có 100-49,38=50,62%
Độ chọn lọc lập thể của phản ứng:
32
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Tóm lại, phản ứng khử hóa artemisinin bằng NaBH4 nhận được hỗn hợp
hai đồng phânα và β-DHA với hàm lượng tương ứng là 50,62 và 49,38 % và
độ chọn lọc lập thể rất thấp 1,24%.
3.3. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.01
3.3.1. Tổng hợp NTD.01
Sơ đồ 3.3.Tổng hợp NTD.01 từ DHA
Như đã phân tích ở trên việc khử hóa artemisinin bằng NaBH 4 nhận
được hỗn hợp hai đồng phân α và β-DHA. Tiếp theo, chúng tôi nghiên cứu
phản ứng ete hóa của hỗn hợp hai đồng phân này nhờ phản ứng với ba đương
lượng của allyl ancol trong dung môi diclometan trong sự có mặt của xúc tác
axit TsOH ở nhiệt độ phòng nhận được sản một sản phẩm NTD.01với hiệu
suất 40% so với nguyên liệu đầu. Phản ứng được thực hiện nhiều lần và liên
tục theo giõi tiến trình phản ứng bằng sắc ký lớp mỏng, cho thấy phản ứng chỉ
thu được một sản phẩm duy nhất và nguyên liệu phản ững vẫn còn 50%, điều
này nhận định chỉ có một đồng phân của DHA trong hỗn hợp trên tham gia
phản ứng. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết vì DHA là hỗn hợp của
hai đồng phân, nhóm OH của DHA tham gia phản ứng ete hóa phụ thuộc nhiều
vào hiệu ứng không gian của nhóm OH hay phụ thuộc vào kiểu đồng phân
DHA.
3.3.2. Phân tích cấu trúc của NTD.01 bằng NMR
Thiết bị và điều kiện phân tích cấu trúc của NTD.01 được thực hiện
tương tự như mục 3.2.2.
33
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Trên phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.01xuất hiện đầy đủ các tín hiệu
cộng hưởng của các proton có mặt trên khung cấu trúc.
Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của chất NTD.01
Tín hiệu cộng hưởng của nhóm allyl xuất hiện tại: 5,85-5,93 ppm (1H,
m) được gán cho vị trí H-2” của allyl; tín hiệu cộng hưởng multiplet tại 5,24-
5,28 ppm (1H, m) và 5,12-5,15( 1H, m) được gán cho hai proton của vị trí H-
3” của allyl; tín hiệu cộng hưởng tại 4,30-4,34 ppm (1H, m) và 3,97-4,02 (1H,
m) được gán cho hai proton ở vị trí H-1” của nhánh allyl. Ngoài ra trên khung
cấu trúc xuất hiện đầy đủ các tín hiệu cộng hưởng tương tự như của DHA, giá
trị cộng hưởng của proton H-12 tại 5,41 ppm tương tự như độ dịch chuyển của
34
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
proton H-12 của β-DHA, proton H-10 chuyển về trường cao hơn cộng hưởng
tại 4,84 ppm (1H, d, J =3.5 Hz).
Mặt khác, trên phổ 13C-NMR của NTD.01 thể hiện tín hiệu cộng hưởng
của 18 nguyên tử cacbon trong đó 15 tín hiệu cộng hưởng của cacbon đều phù
hợp với giá trị cộng hưởng của 15 nguyên tử cacbon của β-DHA và 3 tín hiệu
cộng hưởng đặc trưng của nhóm O-allyl. Các dữ liệu phân tích trên cho phép
khẳng định cấu trúc của NTD.01.
Hình 3.6. Phổ 13C-NMR của chất NTD.01
3.4. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.031
Liên kết đôi của anken là mặt phẳng do đó khi thực hiện phản ứng epoxit
hóa sẽ có hai hướng tấn công là mặt re-face và mặt si-face nên khi epoxit hóa
bằng tác nhân không chọn lọc thường nhận được hỗn hợp các sản phẩm epoxit
(oxiran) là: S-oxiran và R-oxiran. Việc phân tích cấu trúc của các oxiran đòi hòi
cần phải nắm chắc phương pháp NMR. Trong phần này chúng tôi tiến hành
35
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
phân tích cấu trúc của các oxiran được tổng hợp nhờ phản ứng epoxit hóa liên
kết đôi của hợp chất allyl-DHA (NTD.01).
3.4.1. Tổng hợp chất NTD.031
Do mCPBA là tác nhân oxy hóa chọn lọc liên kết đôi nhưng không chọn
lọc lập thể và thường được dùng để oxy hóa các hợp chất có chứa liên kết đôi
có chứa các nhóm dễ bị oxy hóa. Hợp chất NTD.01 trên có chứa nhiếu trung
tâm phản ứng nên việc lựa chọn tác nhân oxy hóa chọn lọc liên kết đôi là rất
quan trọng.
Sơ đồ 3.4. Tổng hợp chất NTD.031
Hợp chất NTD.031 được tổng hợp nhờ phản ứng của NTD.01 với 3
đương lượng mCPBA trong dung môi diclometan tại nhiệt độ phòng nhận được
hỗn hợp oxiran NTD.031.
3.4.2. Phân tích cấu trúc của NTD.031
Cấu trúc của NTD.031 được phân tích bằng phương pháp NMR, các điều
kiện đo mẫu và thiết bị đo mẫu được thực hiện tương tự như các hợp chất đã
được trình bày ở trên.
Phổ 1H-NMR thể hiện NTD.031 là hỗn hợp hai đồng phân epoxit (oxiran),
phần lớn các tín hiệu của các trung tâm bất đối được tách ra khỏi nhau trong từ
trường. Tín hiệu của proton H-12 và H-10 trên khung cấu trúc của hợp phần
artemisinin đều được tách biệt giữa hai đồng phân R-oxiran và S-oxiran ở vùng
trường thấp tương tự như với NTD.01. Tín hiệu cộng hưởng của hai proton tại 3,84-
36
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
3,91 ppm (2H, m) là đặc trưng của H-3” ở mạch nhánh của S-oxiran, trong đó H-
3” của R-oxiran cộng hưởng ở vùng trường cao hơn 3,76-3,80 ppm (2H, m). Tín
hiệu cộng hưởng của H-2” cũng được tách biệt trong từ trường, giá trị cộng hưởng
tại 3,46-3,49 (1H, m) là H-2”của R-oxiran); 3,37-3,39 (1H, m) là H-2”của S-oxiran.
Tín hiệu của H-1” cộng hưởng tại 3,67-3,74 (4H, m).
Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.031
Trên phổ 13C-NMR của NTD.031 xuất hiện đầy đủ tín hiệu cộng hưởng
của 18 nguyên tử cacbon của hai đồng phân lập thể. So sánh với phổ 13C-NMR
của hợp chất NTD.031 với NTD.01 thì các tín hiệu của nhóm olefin đã hoàn
toàn mất đi đồng thời xuất hiện tín hiệu đặc trưng của vòng epoxit tại 53,8 ppm
(C-2”) và 45,2 ppm (C-3”).
37
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.8. Phổ 13C-NMR của hợp chất NTD.031
Kết quả phân tích các dữ liệu NMR ở trên cho phép khẳng định cấu trúc
của NTD.031.
3.4.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân oxiran bằng 1H-NMR
Vì H-12 của DHA cố định nên lựa chọn làm tín hiệu để tính tỷ lệ hai
đồng phân S và R-oxiran (epoxit) được tính theo công thức sau [41, 42]:
Trong đó:
%(S-oxiran) là phần trăm đồng phân S-oxiran (S-epoxit)
S (S-oxiran) là diện tích tín hiệu proton H-12 của S-oxiran
38
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
S(R-oxiran) là diện tích tín hiệu proton H-12 của R-oxiran
Hình 3.9. Tỷ lệ tích phân của H-12 và H-10
Dựa theo phổ 1H-NMR ta có kết quả sau:
Như vậy đồng phân R-oxian có 100-69,25=30,75%
Độ chọn lọc lập thể của phản ứng:
Tóm lại, phản ứng epoxit hóa hợp chất NTD.01 nhận được hỗn hợp hai
đồng phân đối quang S-oxiran và R-oxiran(NTD.031) với tỷ lệ các đồng phân
lần lượt là 69,25 và 30,75%; độ chọn lọc lập thể là 38,5%.
3.5. Phân tích cấu trúc của hợp chất NTD.039
Vòng epoxit dẽ dàng tham gia phản ứng với các nhân mở vòng nucleophin,
trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu phân tích cấu trúc và tỷ lệ các đồng phân
sản phẩm mở vòng epoxit NTD.031 bằng phương pháp NMR.
3.5.1. Tổng hợp NTD.039
Phản ứng mở vòng NTD.031 được thực hiện nhờ phản ứng với 1,5
đương lượng morpholin nhờ xúc tác Ni-Salen trong dung môi diclometan ở
39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
nhiệt độ phòng trong thời gian 24h nhận được hỗn hợp sản phẩm với hiệu
suất là 60%.
Sơ đồ 3.5. Tổng hợp NTD.039
3.5.2. Phân tích cấu trúc của (NTD.039)bằng NMR
Cấu trúc của NTD.039 được phân tích bằng NMR trong thiết bị và điều
kiện đo như đối với các mẫu đã được nghiên cứu ở trên.
Phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.039 xuất hiện đầy đủ các tín hiệu cộng
hưởng của các proton có mặt trong hỗn hợp hai đồng phân sản phẩm mở vòng.
Tín hiệu cộng hưởng singlet tại 5,44 ppm là đặc trưng của của proton H-12 của
đồng phân R-NTD.039; tín hiệu cộng hưởng ở trường mạnh hơn 5,42 ppm là
đặc trưng của H-12 của đồng phân S-NTD.039. Proton H-10 cũng được phân
tách trong từ trường; giá trị cộng hưởng tại 4,82 ppm là đặc trưng của H-10
đồng phân S-NTD.039; giá trị cộng hưởng tại 4,81 ppm là đặc trưng của H-10
40
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
đồng phân R-NTD-039. So sánh phổ 1H-NMR của NTD.031 với NTD.039 xuất
hiện thêm tín hiệu cộng hưởng của nhân morphonlin tại 3,79-3,69 (4H, m, CH2-
O morpholin) và 2,67-2,60 (4H, m, CH2-N morpholin).
Hình 3.9. Phổ 1H-NMR của hợp chất NTD.039
3.5.3. Phân tích tỷ lệ hai đồng phân R,S NTD. 039 bằng 1H-NMR
Vì H-12 của DHA cố định nên lựa chọn làm tín hiệu để tính tỷ lệ hai
đồng phân S và R- được tính theo công thức sau [41, 42]:
Trong đó:
%(S-NTD039) là phần trăm đồng phân S
S(S- NTD039) là diện tích tín hiệu proton H-12 đồng phân S
S(R- NTD039) là diện tích tín hiệu proton H-12 của R
Dựa theo phổ 1H-NMR ta có kết quả sau:
Như vậy đồng phân R-NTD.039 có 100-69,25=19,61%
Độ chọn lọc lập thể của phản ứng:
41
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Tóm lại, phản ứng mở vòng epoxit NTD.031 nhận được hỗn hợp hai
đồng phân đối quang S, R-NTD.039 với tỷ lệ các đồng phân lần lượt là 80,39
và 19,61%; độ chọn lọc lập thể là 60,78%.
KẾT LUẬN
Luận văn đã sử dụng hiệu quả phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt
nhân NMR cho phép phân tích xác định cấu trúc của các sản phẩm chuyển
hóa như DHA; NTD.01; NTD.031 và NTD.039. Kết quả cho thấy các sản
phẩm DHA: NTD.031 và NTD.039 là hỗn hợp của các cặp đồng phân quang
học.
Đã phân tích xác định được tỷ lệ cặp đồng phân α và β-DHA được hình
thành nhờ phản ứng khử hóa cacbonyl của artemisinin là 50,62 và 49,38%, độ
chọn lọc lập thể của phản ứng khử hóa là 1,24% bằng phổ 1H-NMR.
Đã phân tích xác định được tỷ lệ cặp đồng phân S-epoxit và R-epoxit là
69,25% và 30,75%, độ chọn lọc lập thể của phản ứng epoxit là 38,5%.
Đã phân tích xác định được tỷ lệ cặp đồng phân mở vòng là 80,39% và
19,61%, độ chọn lọc lập thể của phản ứng epoxit là 60,78%.
42
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp
phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục Việt nam, Hà nội.
[2] Đặng Như Tại, Trần Quốc Sơn (1998), Hóa học hữu cơ, NXB Đại học
Quốc gia Hà nội, Hà nội.
[3] Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận (2010), Hóa học hữu cơ, tập 1, NXB Giáo
dục Việt nam, Hà nội.
[4] Nguyễn Đình Triệu (2007), Các phương pháp phổ trong hóa học hữu cơ
và hóa sinh, NXB Đại học Quốc gia Hà nội, Hà nội.
[5] Nguyễn Văn Tuyến (2012), Hóa hữu cơ nâng cao - Các phương pháp tổng
hợp hữu cơ hiện đại - Nxb Khoa học và Kỹ thuật.
[6] Butler, A. R., at al, Chem. Soc. Rev., 1992, 21, 85-90.
[7] Anonymous, Chin. Med. J., 1979, 92, 811-816.
[8] WHO. UNDP/World bank/ WHO Spesial programme for research and
training in tropical diseases (1981). Report of a meeting of the Scientific
Working Group on the Chemotherapy of Malaria. TDR/CHEMAL-SWG
(4)/ QHS/81.3. Geneva, WHO/TDR.
[9] Balachadran, S., at al, Ind. J. Pharm. Sci., 1987, 49, 152- 154.
[10] Klayman, D. L., J.Nat. Prod., 1984, 47, 715-717.
[11] Van Agtmaet, M. A., Trends Pharmacol Sci., 1999, 20, 199-204.
[12] Schmit, G., at al, J. Am.Chem. Soc., 1983, 105, 624-625.
[13] Xing-Xang Xu, at al, Tetrahedron, 1986, 42, 819-828.
[14] Avery, M. A.,at al, J. Am.Chem. Soc., 1992, 114, 974-979.
[15] Ravindrathan, T., at al, Tetrahedron Lett., 1990, 31, 755-758.
[16] Jung, M., at al, J. Org. Chem., 1986, 51, 5417-5419.
[17] Roth, R. J., at al, J. Chem. Edu., 1991, 68, 612.
43
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
[18] He, X. C. , at al, Acta. Bot. Sci. 1983, 25, 87-90.
[19] Martinez, B. C., At al, Adv. Cell. Cult., 1988, 6, 69-87.
[20] Sangwan, R. S., at al, Phytochemistry, 1993, 34, 1301-1302.
[21] Kim, N. C., at al, J. Kor. Agric. Chem. Soc. Rev., 1992, 35, 106-109.
[22] Wallaart, T. E., J.Nat. Prod., 1999, 62, 430-433.
[23] Wallaart, T. E., J.Nat. Prod., 1999, 62, 1160-1162.
[24]. Brewer, T. G., at al, Am. J. Trop. Med. Hyg., 1994, 51, 251-259.
[25] Brewer, T. G., at al, Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. 1994, 88, 33-36.
[26] Bamchonwongpaisan, S., at al, Am. J. Trop. Med. Hyg., 1997, 56, 7-12.
[27] Lin, A. J., at al, J . Med. Chem. 1989, 32, 1249-1252.
[28] Barradell, L. B., at al, Drugs, 1995, 50, 714-741.
[29] Awad, M. I., at al, Am. J. Trop. Med. Hyg., 2003, 68, 153-158.
[30] Vanvianen, P. H., at al, Exp. Parasitol., 1990, 70, 115-123.
[31] Li, Q. G., at al, Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. 1998, 92, 332-340.
[32] Lin. A.J.,at al, J. Med. Chem. 1995, 38, 764-770.
[33] Lin. A.J., at al, J. Med. Chem. 1995, 38, 764-770.
[34] Lin. A.J., at al, J. Med. Chem. 1990, 33, 2610.
[35] O’neill, P. M., at al, J. Med. Chem. 2001, 44, 58-68.
[36] Chi H. T., Ram K., Baker J. K., Hufford C. D., Lee I. S., Zeng Y. L.,
McChesney J. D., Biol. Mass Spectocs.,1991, 20, 609-628.
[37] Lescovac L, Theoharides A. D., Comp. Biochem. Physiol,1991, 99c, 383-
390.
[38] Brewer T. G. et al, Am. J. Trop. Med. Hyg., 1994, Vol.51 (No3), 251.
[39] Torok D. S., Ziffer H., Tetrahedron Letters, 1995,36, 829-832.
[40] Woo, S .H.; Parker, M. P.; Ploypradith, P.; Northrop, J.; Posner,
Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1533-1536.
[41] Pu, Y. M.; Ziffer, H. J. Med. Chem, 1995, 38, 613-616.
44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
[42] Hugo E. Gottlieb,* Vadim Kotlyar, and Abraham Nudelman* J. Org.
Chem.1997, 62, 7512-7515
45
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
PHỤ LỤC
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1
Phụ lục 1 - Phổ NMR của DHA
2
Phụ lục 2 - Phổ 1H-NMR so sánh của DHA (P) với artemisinin (A)
Phụ lục 3 - Phổ 1H-NMR của hai đồng phân α và β-DHA
3
Phụ lục 4 - Phổ 1H-NMR của chất NTD.01
4
5
Phụ lục 5 - Phổ giãn 1H-NMR của chất NTD.01
6
Phụ lục 6 - Phổ 13C-NMR của chất NTD.01
7
Phụ lục 7 - Phổ giãn 13C-NMR của chất NTD.01
8
Phụ lục 8 - Phổ 1H-NMR của chất NTD.031
9
10
Phụ lục 9 - Phổ giãn 1H-NMR của chất NTD.031
11
Phụ lục 10 - Phổ 13C-NMR của chất NTD.031
12
Phụ lục 11 - Phổ giãn 13C-NMR của chất NTD.031
13
14
Phụ lục 12 - Phổ 1H-NMR của chất NTD.039
15
Phụ lục 13 - Phổ 13C-NMR của chất NTD.039
16
Phụ lục 14 - Phổ giãn 13C-NMR của chất NTD.039
17
