Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Phân tích cấu trúc của một số dẫn xuất 2-aryl-3-benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione bằng các phương pháp phổ hiện đại

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của Luận văn nhằm nghiên cứu phân tích cấu trúc của một số dẫn xuất 2-aryl-3-benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione bằng các phương pháp phổ hiện đại. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết của Luận văn này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Phân tích cấu trúc của một số dẫn xuất 2-aryl-3-benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione bằng các phương pháp phổ hiện đại

UYỄ Ị U Ò PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-ARYL-3-BENZOYL-1H-BENZO[f]INDOLE-4,9-DIONE BẰ Á P Ơ P ÁP PHỔ HIỆ I. U THÁI NGUYÊN – 2018
UYỄ Ị U Ò PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-ARYL-3-BENZOYL-1H-BENZO[f]INDOLE-4,9-DIONE BẰ Á P Ơ P ÁP P Ổ HIỆ I. P n tích 8440118 U Ớ DẪ . Ê ÙY THÁI NGUYÊN – 2018
Ả Ơ Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn S. Lê hật hùy iang – Viện óa học - Viện àn lâm Khoa học và ông nghệ Việt am đã tin tưởng giao đề tài, định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn và tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Em xin gửi lời trân trọng cảm ơn tới PGS. S Dương ghĩa Bang, PGS. S. Phạm hế hính cùng các thầy cô khoa óa ọc, rường ại ọc Khoa ọc – ại học hái guyên đã tạo điều kiện, giúp đỡ em trong quá trình triển khai nghiên cứu, thực hiện đề tài. Em xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo cùng các thầy, cô, cán bộ, kĩ thuật viên phòng óa Dược, thuộc Viện óa học – Viện àn lâm Khoa học và ông ghệ Việt am đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn em trong quá trình học tập, thực nghiệm và thực hiện đề tài. uối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè lớp ao học khóa 2016 – 2018, Ban giám hiệu và anh chị em đồng nghiệp trường P Lê Ích Mộc đã giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. c iả l ậ vă Nguyễn Thị Thu Hòa a
MỤC LỤC L I CẢ Ơ ..................................................................................................... a MỤC LỤC ........................................................................................................... b DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT ............................................................ d DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ e DANH MỤ SƠ Ồ ............................................................................................ f DANH MỤC PHỤ LỤC CÁC HÌNH PHỔ ......................................................... g MỞ ẦU .............................................................................................................. 1 ƯƠ 1. ỔNG QUAN ................................................................................ 2 1.1. Tổng quan các phương pháp phân tích để phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất ...................................................................................................... 2 1.1.1. ác phương pháp sắc ký ........................................................................ 2 1.1.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [4-7] ............................................ 4 1.1.3. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ........................... 6 1.2. Tổng quan về tách chiết, tổng hợp và hoạt tính sinh học của benzo[f]indol-4,9-dione.................................................................................. 10 ƯƠ 2. ỰC NGHIỆM ......................................................................... 16 2.1. Hóa chất và phương pháp ....................................................................... 16 2.1.1. Phương pháp nghiên cứu.................................................................. 16 2.1.2. Hóa chất và dung môi ...................................................................... 16 2.1.3. ịnh tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí lớp mỏng .......................................................................................... 16 2.1.4. Xác nhận cấu trúc ............................................................................. 16 2.2. Quy trình chung chuẩn bị mẫu các dẫn xuất 2-aryl-3-benzoyl-1H- benzo[f]indol-4,9-dione.................................................................................. 17 2.3. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(3-bromophenyl)-3- benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29a) .................................................. 17 2.3.1. Quy trình chuẩn bị mẫu .................................................................... 17 2.3.2. Phân tích cấu trúc của 29a bằng phổ IR .......................................... 17 2.3.3. Phân tích cấu trúc của 29a bằng NMR ............................................ 18 2.4. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(4-chlorophenyl)-3- benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29b) ................................................. 18 2.4.1. Quy trình chuẩn bị mẫu .................................................................... 18 2.4.2. Phân tích cấu trúc của 29b bằng phổ IR .......................................... 19 2.4.3. Phân tích cấu trúc của 29b bằng NMR ............................................ 19 2.5. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(4- dimethylaminophenyl)-3-benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29c)......... 20 2.5.1. Quy trình chuẩn bị mẫu .................................................................... 20 2.5.2. Phân tích cấu trúc của 29c bằng phổ IR ........................................... 20 2.5.3. Phân tích cấu trúc của 29c bằng NMR............................................. 20 2.6. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-phenyl-3-(3- hydroxybenzoyl)-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29d) ................................... 21 2.6.1. Quy trình chuẩn bị mẫu .................................................................... 21 2.6.2. Phân tích cấu trúc của 29d bằng phổ IR .......................................... 21 b
2.6.3. Phân tích cấu trúc của 29d bằng NMR ............................................ 22 2.7. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(4-methoxyphenyl)-3-(3- hydroxybenzoyl)-1H - benzo [f]indole -4,9-dione (29e) ............................... 22 2.7.1. Quy trình chuẩn bị mẫu .................................................................... 22 2.7.2. Phân tích cấu trúc của 29e bằng phổ IR ........................................... 23 2.7.3. Phân tích cấu trúc của 29e bằng NMR............................................. 23 ƯƠ 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 24 3.1. Mục tiêu của đề tài .................................................................................. 24 3.2. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(3-bromophenyl)-3- benzoyl-1H-benzo[f] indole-4,9-dione (29a) ................................................. 25 3.2.1. Chuẩn bị mẫu hợp chất 29a ............................................................. 25 3.2.2. Phân tích cấu trúc của chất 29a bằng IR .......................................... 25 3.2.3. Phân tích cấu trúc của chất 29a bằng phổ NMR.............................. 26 3.3. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(4-chlorophenyl)-3- benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29b) ................................................. 29 3.3.1. Chuẩn bị mẫu hợp chất 29b ............................................................. 29 3.3.2. Phân tích cấu trúc của chất 29b bằng IR.......................................... 29 3.3.3. Phân tích cấu trúc của chất 29b bằng phổ NMR ............................. 30 3.4. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(4- dimethylaminophenyl)-3-benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29c)......... 33 3.4.1. Chuẩn bị mẫu hợp chất 29c.............................................................. 33 3.4.2. Phân tích cấu trúc của chất 29c bằng IR .......................................... 33 3.4.3. Phân tích cấu trúc của chất 29c bằng phổ NMR .............................. 34 3.5. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-phenyl-3-(3- hydroxybenzoyl)-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29d) ................................... 37 3.5.1. Chuẩn bị mẫu hợp chất 29d ............................................................. 37 3.5.2. Phân tích cấu trúc của chất 29d bằng IR.......................................... 37 3.5.3. Phân tích cấu trúc của chất 29d bằng phổ NMR ............................. 38 3.6. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc hợp chất 2-(4-methoxyphenyl)-3-(3- hydroxybenzoyl)-1H-benzo[f]indole-4,9-dione (29e) ................................... 41 3.6.1. Chuẩn bị mẫu hợp chất 29e.............................................................. 41 3.6.2. Phân tích cấu trúc của chất 29e bằng phổ NMR .............................. 41 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 46 PHỤ LỤC CÁC HÌNH PHỔ ............................................................................... 1 c
DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT 13 C- NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (13C Nuclear Magnetic Resonance) DMSO imetyl sunfoxit (Dimethyl sulfoxide) 1 H- NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H Nuclear Magnetic Resonance) HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao ( igh Performance Liquid Chromatography) IR Phổ hồng ngoại ( nfrared Spectroscopy) MS Phổ khối lượng va chạm điện tử (Electron mpact-Mass Spectrometry) H, C ộ chuyển dịch hóa học của proton và cacbon Ppm Phần triệu ( parts per million ) S Singlet Dd Double doulet d
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cách tính giá trị Rf............................................................................... 2 Hình 1.2. Các bước tiến hành sắc ký bản mỏng. ................................................. 3 Hình 1.3. Các bước tiến hành sắc ký cột (CC) .................................................... 4 Hình 1.4. Phổ hồng ngoại của axit benzoic ( C6H5COOH ) ................................ 5 Hình 1.5. Hệ thống phân tích phổ hạt nhân ......................................................... 6 Hình 1.6. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat ................................... 9 Hình 1.7. Cấu trúc của Kinamycin A và Utahmycin B ...................................... 10 Hình 1.8. Một số phương pháp tổng hợp hợp chất benzo[f]indol-4,9-dione .... 11 Hình 3.1. Phổ IR của hợp chất 29a .................................................................... 26 Hình 3.2. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29a .......................................................... 27 Hình 3.3. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29a.................................................. 27 Hình 3.4. Phổ 13C-NMR của hợp chất 29a ........................................................ 28 Hình 3.5. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29a................................................. 28 Hình 3.6. Phổ IR của hợp chất 29b .................................................................... 29 Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29b .......................................................... 31 Hình 3.8. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29b.................................................. 31 Hình 3.9. Phổ 13C-NMR của hợp chất 29b ........................................................ 32 Hình 3.10. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29b............................................... 32 Hình 3.11. Phổ IR của hợp chất 29c .................................................................. 33 Hình 3.12. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29c ....................................................... 35 Hình 3.13. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29c ............................................... 35 Hình 3.14. Phổ 13C-NMR của hợp chất 29c ...................................................... 36 Hình 3.15. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29c ............................................... 36 Hình 3.16. Phổ IR của hợp chất 29d.................................................................. 37 Hình 3.17. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29d ....................................................... 39 Hình 3.18. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29d............................................... 39 Hình 3.19. Phổ 13C-NMR của hợp chất 29d ...................................................... 40 Hình 3.20. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29d............................................... 40 Hình 3.21. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29e ....................................................... 42 Hình 3.22. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29e ............................................... 43 Hình 3.23. Phổ 13C-NMR của hợp chất 29e ...................................................... 43 Hình 3.24. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29e ............................................... 44 Hình 3.25. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29e ............................................... 44 e
D Ụ Ơ Ồ Sơ đồ 1. Tổng hợp hợp chất 2,3-dihydro-lH-benzo[f]indol-4,9-dione theo Hiroshi Suginome ............................................................................................... 11 Sơ đồ 2. Tổng hợp hợp chất 1-methyl-1H-benzo[f]indol-4,9-dione theo Patrice Vanelle ................................................................................................................ 12 Sơ đồ 3. Tổng hợp hợp chất benzo[f]indol-4,9-dione theo C. C. Tseng ............ 12 Sơ đồ 4. Tổng hợp hợp chất benzo[f]indol-4,9-dione theo Jin-Wei Sun ........... 13 Sơ đồ 5. Tổng hợp hợp chất benzo[f]indol-4,9-dione theo Shanshan Guo ....... 13 Sơ đồ 6. Tổng hợp hợp chất benzo[f]indol-4,9-dione theo Quang H. Luu........ 14 Sơ đồ 7. Tổng hợp các hợp chất benzo[f]indol-4,9-dione theo L. Zhang.......... 14 Sơ đồ 8. Tổng hợp dẫn xuất 2-aryl-3-benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione 29 ............................................................................................................................ 25 Sơ đồ 9. Tổng hợp hợp chất 29a ........................................................................ 25 Sơ đồ 10. Tổng hợp hợp chất 29b ...................................................................... 29 Sơ đồ 11. Tổng hợp hợp chất 29c ...................................................................... 33 Sơ đồ 12. Tổng hợp hợp chất 29d ...................................................................... 37 Sơ đồ 13. Tổng hợp hợp chất 29e ...................................................................... 41 f
D Ụ P Ụ Ụ Á Ì P Ổ Phụ lục 1. Phổ IR của hợp chất 29a .............................................................. 1/PL Phụ lục 2. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29a .................................................... 1/PL Phụ lục 3. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29a ........................................... 2/PL 13 Phụ lục 4. Phổ C-NMR của hợp chất 29a .................................................. 2/PL Phụ lục 5. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29a ........................................... 3/PL Phụ lục 6. Phổ IR của hợp chất 29b .............................................................. 3/PL Phụ lục 7. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29b .................................................... 4/PL Phụ lục 8. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29b ............................................ 4/PL 13 Phụ lục 9. Phổ C-NMR của hợp chất 29b .................................................. 5/PL Phụ lục 10. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29b ......................................... 5/PL Phụ lục 11. Phổ IR của hợp chất 29c............................................................. 6/PL Phụ lục 12. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29c.................................................. 6/PL Phụ lục 13. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29c ......................................... 7/PL 13 Phụ lục 14. Phổ C-NMR của hợp chất 29c................................................. 7/PL Phụ lục 15. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29c ......................................... 8/PL Phụ lục 16. Phổ IR của hợp chất 29d ............................................................ 8/PL Phụ lục 17. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29d .................................................. 9/PL Phụ lục 18. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29d .......................................... 9/PL Phụ lục 19. Phổ 13C-NMR của hợp chất 29d ............................................... 10/PL Phụ lục 20. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29d ....................................... 10/PL Phụ lục 21. Phổ 1H-NMR của hợp chất 29e................................................ 11/PL Phụ lục 22. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 29e ....................................... 11/PL Phụ lục 23. Phổ 13C-NMR của hợp chất 29e ............................................. 12/PL Phụ lục 24. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29e ....................................... 12/PL Phụ lục 25. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 29e ....................................... 13/PL g
Ở ẦU Phân tích cấu trúc các hợp chất nói chung và phân tích cấu trúc hợp chất hữu cơ nói riêng là nhiệm vụ quan trọng trong hóa phân tích hiện đại. ể phân tích cấu trúc của các hợp chất hữu cơ, người ta phải kết hợp sử dụng nhiều phương pháp phân tích khác nhau, vì mỗi phương pháp chỉ cho một số thông tin xác định, việc tổ hợp các phương pháp phân tích cho ta đầy đủ các dữ liệu cho phép khẳng định chính xác cấu trúc các hợp chất. Sự phát triển mạnh mẽ của các phương pháp phổ đã giúp cho việc nghiên cứu trong các ngành khoa học đặc biệt là tổng hợp hữu cơ trở nên dễ dàng hơn, phát triển nhanh hơn. rước đây, để chứng minh cấu tạo của một chất có thể mất hàng năm hoặc có khi k o dài nhiều năm thì nay có thể thực hiện sau vài giờ, sở dĩ làm được như vậy là nhờ sự hỗ trợ của các phương pháp phổ hiện đại. hông thường để xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ người ta thường sử dụng các phương pháp như như sau phương pháp phổ như phổ hồng ngoại cho ta các thông số về nhóm chức, liên kết, phổ tử ngoại khả kiến cho ta biết các kiểu liên kết, phổ cộng hưởng từ hạt nhân cho ta thông tin về khung cấu trúc, phổ khối lượng cho ta biết thông số về khối lượng phân tử, tỷ lệ các đồng vị, nguyên tố tham gia cấu trúc hoặc cơ chế phân mảnh. Naphthoquinone và các dẫn xuất là lớp chất đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu bởi khả năng tương hợp sinh học của chúng. Chúng có khả năng gây độc tế bào, có thể ảnh hưởng đến enzym như topoisomeras - nhóm các enzym rất quan trọng đối với sự sao chép ADN trong nhân tế bào. Các chất kháng sinh tự nhiên khung naphthoquinone được tìm thấy trong vi khuẩn, vi nấm và thực vật. Một số hợp chất tự nhiên và các dẫn xuất tổng hợp, bán tổng hợp như pyranonapthoquinone, azaanthraquinone, naphtho[2,3-b]furan-4,9-dione, benzo[f]indol-4,9-dione, benzo[h]cinnolin-5,6-dione có hoạt tính kháng khuẩn (đặc biệt là khuẩn Gram (+)), kháng nấm, chống sốt rét, vi rút và chống ung thư. Do đó, việc nghiên cứu tổng hợp lớp chất này là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. ề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu phân tích cấu trúc của một s dẫn xuất 2-aryl-3-benzoyl-1H-benzo[f]indole-4,9-dione bằ c c p ươ p p phổ hiệ đại. 1
C Ơ 1. Ổ QU 1.1. Tổng quan các phương pháp phân tích để phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất 1.1.1. Các phương pháp sắc ký Phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC) Sắc ký lớp mỏng là công cụ đắc lực trong nghiên cứu hợp chất hữu cơ vì đơn giản, ít tốn thiết bị và dung môi mà lại đạt hiệu quả cao [1,2]. Sắc ký lớp mỏng là kỹ thuật tách các chất được tiến hành khi cho pha động di chuyển qua pha tĩnh đã đặt sẵn hỗn hợp chất cần phân tích. Pha tĩnh là chất hấp phụ được lựa chọn tùy theo yêu cầu phân tích, được trải mỏng đồng nhất và được cố định trên các phiến kính hoặc kim loại. Pha động là một hệ dung môi đơn hoặc đa thành phần được trộn với nhau theo tỷ lệ nhất định tùy theo mục đích cụ thể. Trong quá trình di chuyển qua lớp hấp phụ, các cấu tử trong hỗn hợp mẫu thử được di chuyển trên lớp mỏng theo hướng pha động, với những tốc độ khác nhau. Kết quả, ta thu được một sắc ký đồ trên lớp mỏng. ại lượng đặc trưng cho mức độ di chuyển của chất phân tích là hệ số di chuyển Rf được tính bằng tỷ lệ giữa khoảng dịch chuyển của chất thử và khoảng dịch chuyển của dung môi (Hình 1.1). Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị Rf. Hình 1.1. Cách tính giá trị Rf. ác bước trong kỹ thuật sắc ký lớp mỏng (Hình 1.2):  Chuẩn bị bản mỏng: Bản mỏng trước khi dùng phải hoạt hóa trong tủ sấy và sấy ở 105-110°C trong một giờ. ể nguội và bảo quản trong bình hút ẩm. Dùng bút chì mềm kẻ bản mỏng. Vạch đường chấm chất phân tích (cách m p dưới của bản mỏng 1,2 cm), đường giới hạn di chuyển của dung môi (cách mép trên của bản mỏng 2
0,8 cm) và đánh dấu vị trí chấm chất (các vết chấm cách nhau 0,5 cm và cách hai bờ bên của bản mỏng ít nhất 1 cm).  Chấm chất phân tích lên bản mỏng: Dùng ống mao quản hoặc micropipet chấm chất lên các vị trí đã đánh dấu. Các vết chấm phải nhỏ, lượng chất phải đồng đều, không quá lớn dễ kéo vết hoặc chồng vết, cũng không quá nhỏ khó hiện vết bằng thuốc thử.  Triển khai sắc ký: Bình triển khai thường là bình thủy tinh, có nắp đậy kín và đáy phải bằng. Lót giấy lọc xung quanh thành trong của bình. Pha hệ dung môi với tỷ lệ thích hợp và vừa đủ, rót vào bình triển khai. Lắc rồi để giấy lọc thấm đều dung môi. ặt bản mỏng gần như thẳng đứng với bình triển khai, các vết chấm phải ở trên bề mặt của lớp dung môi triển khai. ậy kín bình và để yên ở nhiệt độ không đổi. Khi dung môi chạy đến đường giới hạn, lấy bản mỏng ra khỏi bình và sấy khô bản mỏng rồi hiện vết.  Hiện vết trên bản mỏng: Có thể hiện vết bằng cách soi V (bước sóng 254 và 365 nm) hoặc phun thuốc thử . Hình 1.2. ác bước tiến hành sắc ký bản mỏng. Hiện nay, chủ yếu sử dụng bản mỏng tráng sẵn silica gel Merck 60 F254, kích thước 20×20 cm, dày 0,2 mm. Phương pháp sắc ký cột (CC) [3] Sắc ký cột là một dạng của sắc ký bản mỏng. Trong sắc ký cột, chất hấp phụ pha tĩnh được nhồi trong các ống hình trụ gọi là “cột”. hờ vậy mà có thể triển khai nhiều hệ dung môi khác nhau từ phân cực yếu đến mạnh. Giống như sắc ký lớp mỏng, phương pháp này cũng dựa vào độ phân cực của các chất, những chất có ái lực lớn hơn đối với chất hấp phụ sẽ ra khỏi cột chậm hơn và những chất có ái lực yếu hơn sẽ ra khỏi cột nhanh hơn trong quá trình sắc ký. Sự tách trong cột xảy ra chủ yếu theo cơ chế hấp phụ hoặc phân bố tùy theo tính chất của chất được sử dụng làm cột. 3
Kỹ thuật sắc ký cột (Hình 1.3):  Chuẩn bị chất hấp phụ và cột: Silicagel phải được hoạt hóa ở 120°C trong 4 giờ trước khi đưa lên cột. Cột sắc ký phải là một khối đồng nhất, phải thật khô và lắp thẳng đứng trên một giá cố định vững chắc.  Nhồi cột: Chất hấp phụ phải được phân tán đồng đều trong cột. Có 2 cách nhồi cột: nhồi khô và nhồi ướt với dung môi. Sau khi đưa chất hấp phụ lên cột, rót dung môi vào cột và để chạy liên tục một thời gian để ổn định cột và không được để khô dung môi trong cột.  Đưa chất cần phân tách lên cột: Phải đưa chất lên cột sao cho chất phân tán thành một lớp mỏng đồng đều trên mặt cột bằng phẳng. Có nhiều cách đưa chất lên cột phương pháp dùng đĩa giấy, cho thẳng dung dịch chất cần phân tách lên cột, trộn chất cần phân tách với một lượng chất hấp phụ…  Rửa cột: Tùy theo chất hấp phụ dùng và yêu cầu tốc độ chảy của cột mà áp dụng cách rửa cột bằng áp suất thường hoặc áp xuất nén. Hứng dịch chảy ra ở đáy cột theo phân đoạn, theo thời gian hoặc bằng ống nghiệm cùng thể tích. Hình 1.3. ác bước tiến hành sắc ký cột (CC) 1.1.2. P ươ p pp ổ ồ ại ( ) [4-7] Phương pháp phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại (IR) cho nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất, đặc biệt là nhóm chức các hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc chung của phương pháp phổ hồng ngoại là khi ta 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. ó 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. 4
Mỗi dao động riêng có một mức năng lượng nhất định nên khi chiếu tia hồng ngoại có năng lượng E= (h ) λ trong đó λ có bước sóng dài từ 100cm-1, thì các dao động hấp thu năng lượng ở bước sóng nhất định và dao động mạnh hơn nhanh hơn. Sự hấp thu năng lượng này được ghi lại thành biểu đồ gọi là phổ hồng ngoại. hư vậy mỗi pic trên phổ hồng ngoại ứng với một dao động và vì trong phân tử có nhiều loại dao động nên phổ hồng ngoại có nhiều pic rất phức tạp. Vì thế khi phân tích phổ hồng ngoại người ta chỉ chú ý những pic chính đặc trưng cho một số loại liên kết. ường 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. ăn 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. Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho hai hợp chất giống nhau. Hình 1.4. Phổ hồng ngoại của axit benzoic ( C6H5COOH ) 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. ác 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 O , , =O, ≡ … 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 5
từ hợp chất này đến hợp chất khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay. 1.1.3. P ươ p p p ổ cộ ưở từ ạt ( ) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân, viết tắt là NMR (Nuclear Magnetic Resonance), là phương pháp hiện đại và được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu Hóa học. Trong phương pháp phân tích cấu trúc này, chỉ các nguyên tố có spin hạt nhân ≠0 mới được nhận diện và phân tích. Ngày nay, có nhiều hạt nhân có thể nghiên cứu bằng kĩ thuật MR như : , , , P và F được ứng dụng hiệu quả trong xác định cấu trúc phân tử. rong đó phổ biến nhất là phương pháp phổ 1H-NMR và 13 C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13 C có momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì momen từ của nó có thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường. ó là spin hạt nhân có tính chất lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2 [4,5]. Hình 1.5. Hệ thống phân tích phổ hạt nhân a. Tính chất của hạt nhân trong từ trường ngoài [4-7] Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và tự quay quanh mình nó tạo nên dòng điện vòng có momen điện từ μ, đồng thời cũng tạo ra momen quay gọi là momen spin . hư vậy hạt nhân nguyên tử được đặc trưng bằng momen từ  và momen spin P. Khi đặt hạt nhân nguyên tử vào từ trường ngoài có cường độ B0 thì dưới tác dụng của đường sức từ trường ngoài momen từ của hạt nhân bị xoay đi một hướng nhất định trong không gian gọi là lượng tử hóa và được đặc trưng bằng số lượng tử từ m (m có các giá trị - , + và + ) đối với các nguyên tử có hạt nhân như 1H , 13C và 31 6
P thì I chỉ có 2 giá trị là +1/2 và -1/2. Nếu gọi Z là trục của hướng từ trường ngoài B0 thì hình chiếu của μ trên trục Z là  z và có năng lượng là E=  z .B0, lúc này có 2 trường hợp, một trường hợp momen từ của hạt nhân có hướng trùng với hướng của momen từ ngoài B0 và có năng lượng thấp E1. rường hợp thứ 2 momen từ của hạt nhân có hướng không trùng với hướng từ trường ngoài B0 và khi đó nó có năng lượng cao E2. Hiệu số hai mức năng lượng này là năng lượng cần để chuyển hướng momen h từ của hạt nhân trùng hướng với từ ngoài: ∆E= E2- E1= γB0 (1) (γ gọi là hằng số 2 hồi chuyển nó phụ thuộc vào từng loại hạt nhân). Tỷ lệ giữa các hạt nhân năng lượng thấp N1 và hạt nhân năng lương cao 2 theo sự phân bố Boltman. N1 = eE / KT (2) N2 k là hằng số phụ thuộc bản chất của hạt nhân T là nhiệt độ tuyệt đối. b. Hằng số chắn Bất kỳ hạt nhân nào cũng có lớp vỏ các điện tử bao bọc. ác điện tử này sinh ra một từ trường B’ ngược chiều với từ trường ngoài B0 để che chắn cho hạt nhân, làm giảm bớt sự tác động của từ trường ngoài lên hạt nhân. Vì thế, từ trường ngoài tác dụng thực sự lên hạt nhân bị yếu đi, người ta gọi nó là từ trường hiệu dụng và ký hiệu là Bc. Vì mỗi hạt nhân có một lớp vỏ điện từ xác định nên sự che chắn này là cố định vì thế gọi nó là hằng số chắn và ký hiệu là σ, khi đó Be = B0 (1-σ). hư thế mật độ điện tử càng cao hằng số chắn càng lớn, từ trường hiệu dụng càng bé, hạt nhân càng được bảo vệ, không bị tác dụng lớn của từ trường ngoài. Các hạt nhân có vỏ điện tử giống nhau thì có hằng số chắn bằng nhau, các hạt nhân như thế gọi là hạt nhân tương đương. Các hạt nhân không có vỏ điện từ giống nhau, không có hằng số chắn bằng nhau gọi là hạt nhân không tương đương. Có hai nguyên nhân xuất hiện hằng số chắn: - Hiệu ứng nghịch từ: ác điện tử bao quanh hạt nhân sinh ra từ trường ngược chiều với từ trường ngoài làm giảm bớt (chắn bớt) sự tác dụng của nó lên hạt nhân. Lớp vỏ điện tử càng dày, mật độ càng cao càng chắn nhiều, hằng số chắn càng lớn. hư thế các nhóm có hiệu ứng +I có hằng số chắn lớn: CH3, C2H5… các nhóm có 7
hiệu ứng –I có hằng số bé: Cl, Br, NO2… ác hợp chất có hằng số chắn lớn nằm ở phía trường mạnh. - Hiệu ứng thuận từ: ối với các hợp chất có liên kết π như olefin, ankin, benzen và cacbonyl. Ở đây các điện tử chuyển động sinh ra dòng điện vòng và tạo ra từ riêng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường ngoài. Các nghiên cứu cho thấy các hợp chất này có từ trường riêng cùng chiều với từ trường ngoài nghĩa là có hiệu ứng thuận từ, nghĩa là hằng số chắn b , trường hiệu dụng lớn, nên các hợp chất có hằng số chắn bé nằm ở phía trường yếu. c. Độ dịch chuyển hóa học [4-7] Giá trị quan trọng nhất trong phân tích MR là độ chuyển dịch hóa học . Giá trị này có được là do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. ặc trưng cho các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt nhân 1H thì:  TMS  x 6  .10 ( ppm) o 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. ối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học được định nghĩa một các tổng quát như sau  chuan  x 6  .10 ( ppm) o 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 [6]. 8
Hình 1.6. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat 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). ối với 1H- MR thì δ có giá trị từ 0-12 ppm, đối với 13 C- MR thì δ có giá trị từ 0-230 ppm. 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 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. ương 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 [6]. 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, đặc biệt là cho biết các thông tin về cấu trúc không gian của phân tử như cấu hình cis-trans, Z-E, syn-anti, R- S, a-e…[5]. 9
1.2. Tổng quan về tách chiết, tổng hợp và hoạt tính sinh học của benzo[f]indol-4,9- dione Do sự tương hợp sinh học rộng của p-indolquinone, đặc biệt là benzo[f]indol-4,9- dione đã được sử dụng như một chất chống ung thư, chống nấm, kháng khuẩn, kháng virút, chống viêm và chống đông máu [8-14]. Kinamycin A, B, C và D là lớp chất kháng sinh tự nhiên có khung benzo[f]indol- 4,9-dione được tách chiết từ loài Streptomyceus murayamaceusis vào những năm 1970. Các hợp chất có cấu trúc này có khả năng kháng khuẩn Gram (+) rất mạnh [15]. Hình 1.7. Cấu trúc của Kinamycin A và Utahmycin B ương tự như kinamycin, utahmycin B [8] và 3-metyl-1H-benzo[f]indol-4,9- dione được tìm thấy trong thực vật họ Na (Goniothalamus tapis Mig và Streptomyces albus) [9]. Các sản phẩm tổng hợp và bán tổng hợp đều có hoạt tính sinh học lý thú [8, 10-15]. ác phương pháp tổng hợp hợp chất này tập trung chủ yếu bằng việc xây dựng vòng pyrrol trên khung 1,4-naphthoquinone (hình 1.7) như phản ứng oxy hóa gốc tự do giữa 2-amino-1,4-naphthoquinone với β-dicacbonyl hoặc cacbonyl [16], phản ứng Diels-Alder của indol-4,7-dione với dien liên hợp [17], phản ứng đa thành phần giữa 2-brom-1,4-naphthoquinone với amin bậc 1 và các hợp chất β-dicacbonyl [18], các phản ứng của dẫn xuất 1,4-naphthoquinone sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp [19, 20, 21,22] và phản ứng domino [23] hoặc dựa trên phản ứng cộng Micheal sử dụng tác nhân isoxyanit [24]. Anken Ankyl β-carbonyl Carbonyl Enaminon Vinyl azid 10
Hình 1.8. Một số phương pháp tổng hợp hợp chất benzo[f]indol-4,9-dione rong phương pháp thứ nhất, năm 1993 Hiroshi Suginome và cộng sự [25] đã tổng hợp thành công 2,3-dihydro-lH-benzo[f]indol-4,9-dione (5a-d) từ 2-amino-l,4- naphthoquinone (3) và các anken khác nhau. Phản ứng xảy ra theo cơ chế cộng quang hóa [3+2]. Quy trình phản ứng được đưa ra trong sơ đồ 1. ơ đồ 1. Tổng hợp hợp chất 2,3-dihydro-lH-benzo[f]indol-4,9-dione theo Hiroshi Suginome Tiếp theo năm 2015 bằng phản ứng one-pot, Patrice Vanelle và cộng sự đã tổng hợp thành công các chất 1-metyl-1H-benzo[f]indol-4,9-dione thông qua thông qua đóng vòng Sonogashira giữa 2-brom-3-(metylamino)naphthalen-1,4-dione (6) với rượu propagylic sử dụng xúc tác Palladi để tạo thành đồng phân regio của 2- và 3- (clometyl)-1-metyl-1H-benzo[f]indol-4,9-dione (8) sau khi clo hóa bằng tác nhân SOCl2. Các hợp chất 9a-l được tạo thành sau đó khi cho hợp chất 8 tác dụng với các andehit thơm hoặc N-(benzensunfonyl)-benzylimin với sự có mặt của TDAE ở -20oC [26]. Quy trình phản ứng được đưa ra trong sơ đồ 2. 11