Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Phân tích cấu trúc của một số dẫn xuất Triflorometyl pyranonapthoquinon bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn này tập trung phân tích cấu trúc của một số hợp chất triflometyl pyranonapthoquinon bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như phổ hồng ngoại (IR), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối lượng (MS) và phổ Xray phân tử. Mời các bạn cùng tham khảo!

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 Triflorometyl pyranonapthoquinon bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ HƢỜNG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT TRIFLOROMETYL PYRANONAPTHOQUINON BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2016
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ HƢỜNG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT TRIFLOROMETYL PYRANONAPTHOQUINON BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN VĂN TUYẾN THÁI NGUYÊN - 2016
LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến đã giao đề tài và tận tình hƣớng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng Hóa Dƣợc và các em sinh viên phòng Hóa Dƣợc đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực nghiệm và hoàn thành luận văn. Tôi xin cảm ơn các thầy cô khoa Hóa Học - Trƣờng Đại Học Khoa Học Thái Nguyên đã trang bị cho em kiến thức để tiếp cận với các vấn đề nghiên cứu khoa học, và các anh chị, các bạn học viên lớp K8D- lớp Cao học Hóa đã trao đổi và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình tôi, bạn bè và đồng nghiệp của tôi - những ngƣời đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này. Hà nội,ngày 15 tháng 10năm 2016 Học viên Nguyễn Thị Hƣờng a
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... a MỤC LỤC ......................................................................................................... b DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... d DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ............................................................................... e DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. f MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN ............................................................................... 3 1.1. Tổng quan về các phƣơng pháp xác định cấu trúc ..................................... 3 1.1.1. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (IR). ......................................................... 3 1.1.2. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR) ................................ 4 1.1.3. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng (MS) ........................................................ 6 1.2. Phân tích các đồng phân đối quang ............................................................ 7 1.2.1. Phƣơng pháp tách các đồng phân đối quang bằng enzym ...................... 8 1.2.2. Tách các đồng phân đối quang nhờ tác nhân bất đối bổ trợ ................... 8 1.2.3. Tách đồng phân đối quang bằng các phƣơng pháp hóa lý hiện đại ........ 9 1.2.4. Phân tích các đối quang nhờ phƣơng pháp NMR ................................. 10 1.2.5. X-ray tinh thể ........................................................................................ 15 1.2.6. Phổ CD .................................................................................................. 18 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM ........................................................................ 20 2.1. Hóa chất và thiết bị .................................................................................. 20 2.1.1. Hóa chất và dung môi ........................................................................... 20 2.1.2. Thiết bị xác định và phân tích cấu trúc ................................................. 20 2.1.3. Phân tích xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm tổng hợp đƣợc ........................................................... 20 2.2. Tổng hợp và phân tích cấu trúc các hợp chất 2,3-dihydro-naptho[2,3- b] furan-4,9-dion ............................................................................................. 21 b
2.2.1 Tổng hợp và phân tích cấu trúc 2,3-dihydro-naptho[2,3-b]furan-4,9- dion (43a) ........................................................................................................ 21 2.2.2. Tổng hợp và phân tích cấu trúc 2,3-dihydro-naptho[2,3-b]furan-4,9- dion (43b) ........................................................................................................ 26 2.2.3 Quy trình tổng hợp 2,3-dihydro-naptho[2,3-b]furan-4,9-dion (4c) ....... 27 2.2.4. Quy trình tổng hợp 2,3-dihydro-naptho[2,3-b]furan-4,9-dion (43d) .... 29 Chƣơng 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .......................................................... 31 3.1. Tổng hợp và phân tích cấu trúc hợp chất 45a-d ....................................... 32 KẾT LUẬN .................................................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 46 PHỤ LỤC c
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BPO Benzoyl peoxit Bu4NF Tetrabutyl amoni florua DHA Đihydroartemisinin DIBAL-H Điissobutyl nhom hidrua DMAP 4-Đimetyl formamit DMF Đimetyl formamit ESI-MS Electrospray ionization – mas spectrometry EtOH Etanol LC-MS Liquid chromatography – mass spectrometry LDA Liti ddiissopropyl amin LiHMDS Liti bis(trimetylsily)amit MCPBA Axit m-clopeoxitbenzoic MeOH Metanol NBS N-Bromxucxinimit NCS N-cloxucxinimit NMR Nuclear magnetic resonance p-TsOH Axit p-toluen sunfolic t-BuOH Ter- Butanol t-BuOK Ter-butylat TFA Axit trifloaxetic THF Tetrahidrofuran TMEDA N,N,N’,N’-Tetrametyletylenđiamin TMSCl Trimetyl silyl clorua d
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1............................................................................................................ 8 Sơ đồ 1.2............................................................................................................ 9 Sơ đồ 1.3............................................................................................................ 9 Sơ đồ 1.4.......................................................................................................... 11 Sơ đồ 1.5.......................................................................................................... 17 Sơ đồ: 2.1 ........................................................................................................ 21 Sơ đồ 3.1: ....................................................................................................... 32 Sơ đồ 3.2.......................................................................................................... 33 e
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol...................................................... 3 Hình 1.2. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân của benzyl axetat ................................ 5 Hình 1.3. Phổ khối lƣợng của benzamit (C6H5CONH2) ................................... 7 Hình 1.4. Phổ 1H-NMR của hỗn hợp este Mosher (S)-1-phenylbutan-1-ol và (R)-1-phenylbutan-1-ol .............................................................. 11 Hình 1.5. Phổ 1H-NMR của este Mosher (R)-1-phenylbutan-1-ol và (S)-1- phenylbutan-1-ol ............................................................................. 12 Hình 1.6. Phổ 1H-NMR của (-)-enriched và hỗn hợp (-)-enriched với CSA .. 13 Hình 1.7. Tín hiệu 1H-NMR của CH3 trong một số trƣờng hợp ..................... 15 Hình 1.8. Cặp tín hiệu Fiedel .......................................................................... 15 Hình 1.9. Sơ đồ tóm tắt quá trình phân tích cấu trúc bằng phƣơng pháp X-Ray .............................................................................................. 16 Hình 1.10. Phổ CD của hợp chất A và B ........................................................ 19 Hình 3.1. Phổ 1H-NMR của hợp chất 45a ....................................................... 34 Hình 3.2. Phổ X-ray phân tử của hợp chất 45a. .............................................. 36 Hình 3.3. Phổ 1H-NMR của hợp chất 45b ...................................................... 37 Hình 3.4. Phổ 13C-NMR của hợp chất 45b ..................................................... 38 Hình 3.5. Phổ1H-NMR của hợp chất 45c ........................................................ 39 Hình 3.6. Phổ13C-NMR của hợp chất 45c....................................................... 40 Hình 3.7. Phổ phổ 1H-NMR của hợp chất 45d ............................................... 42 Hình 3.8. Phổ phổ 1H-NMR của hợp chất 45d ............................................... 43 f
MỞ ĐẦU Pyranonapthoquinon là lớp chất kháng sinh thiên nhiên có khung 1H- naptho[2,3-c]pyran-5,10-dionnhƣ eleutherin (1), nanaomycin A (2) và frenolycin B (3), psychorubrin (4) đƣợc chiết tách từ Psychotria rubra. Các hợp chất thiên nhiên thuộc lớp chất này có hoạt tính sinh học rất lý thú nhƣ kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung thƣ và chống virut. Do có hoạt tính sinh học lý thú nên các pyranonaphthoquinon đƣợc các nhà khoa học rất quan tâm nghiên cứu, ngày càng có nhiều pyranonaphthoquinon có cấu trúc mới và phức tạp đã đƣợc phát hiện từ thiên nhiên. Các pyranonapthoquinon có gắn nhóm CF3 không có mặt trong thiên nhiên nhiên, hơn nữa việc gắn thêm nhóm CF3 vào pyranonapthoquinon sẽ tạo thành những hợp chất mới có cấu trúc độc đáo chờ đợi những hoạt tính sinh học lý thú. Mặt khác do flo có độ âm điện cao và bán kính Van der Waals nhỏ, nên việc gắn flo hoặc nhóm thế CF3 vào cấu trúc các hợp chất hữu cơ sẽ tạo ra những thay đổi (làm gia tăng) hoạt tính sinh học của hợp chất hữu cơ do thay đổi tính kiềm, tính ƣa mỡ, độ ổn định trong các chuyển hóa sinh học trong cơ thể. Với đặc tính này, các dị vòng thế CF3 đang là đối tƣợng cuốn hút các nhà khoa học nghiên cứu. Những hợp chất triflometyl pyranonapthoquinon là những hợp chất có cấu trúc rất lý thú và phức tạp. Vì vậy việc phân tích cấu trúc lớp chất này rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Đây là một trong những công việc cần thiết và vô cùng quan trọng đối với nghiên cứu về lớp chất pyranonapthoquinon. 1
Đề tài này tập trung phân tích cấu trúc của một số hợp chất triflometyl pyranonapthoquinon bằng các phƣơng pháp hóa lý hiện đại nhƣ phổ hồng ngoại (IR), cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối lƣợng (MS) và phổ X- ray phân tử. 2
Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về c c phƣơng ph p c ịnh cấu tr c 1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR). Trong số các phƣơng pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất. Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bƣớc sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m. Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến. Phần của vùng hồng ngoại đƣợc sử dụng nhiều nhất để xác định cấu trúc nằm trong giữa 2,5x10-4 và 16x10-6 m. Đại lƣợng đƣợc sử dụng nhiều trong phổ hồng ngoại là số sóng (cm-1), ƣu điểm của việc dùng số sóng là là chúng tỷ lệ thuận với năng lƣợng [3]. 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 2 lại 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. Đƣờng cong biểu diễn cƣờng độ hấp thụ với số sóng của bức xạ hồng ngoại đƣợc gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại hấp thụ ứng với những dao động đặc trƣng của nhóm nguyên tử hay liên kết nhất định, (Hình 1.1). Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol 3
Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo đƣợc đối chiếu với các dao động đặc trƣng 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, tƣơng tự nhƣ sự khác nhau của các vân ngón tay. Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thƣờng đƣợc làm dẫn chứng cho hai hợp chất giống nhau[3]. Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu đƣợc chủ yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trƣng. Các pic nằm trong vùng từ 4000 – 1600 cm-1 thƣờng đƣợc quan tâm đặc biệt, vì vùng này chứa các dải hấp thụ của các nhóm chức, nhƣ OH, NH, C=O, C≡N… nên đƣợc gọi là vùng nhóm chức. Vùng phổ từ 1300 – 626 cm-1 phức tạp hơn và thƣờng đƣợc 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 đƣợc gọi là vùng vân ngón tay [3]. 1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (CHTHN) là phƣơng pháp vật lý hiện đại nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Phƣơng pháp phổ biến đƣợc sử dụng là phổ 1H-NMR và 13 C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13 C có momen từ. Nếu đặt proton trong từ trƣờng không đổi thì moment từ của nó có thể định hƣớng cùng chiều hay ngƣợc chiều với từ trƣờng. Đó là spin hạt nhân có tính chất lƣợng tử với các số lƣợng 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 hƣởng khác nhau. Đặc trƣng 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 hƣởng của chất chuẩn TMS và của hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hƣởng của máy phổ. 4
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học đƣợc định nghĩa một các tổng quát nhƣ sau:  chuan  x 6  .10 ( ppm) o Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hƣởng của chất chuẩn và của hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hƣởng của máy phổ. Hằng số chắn σ xuất hiện do ảnh hƣởng 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 hƣởng ở trƣờng yếu hơn sẽ có độ chuyển dịnh hóa học lớn hơn [1]. Dựa vào độ chuyển dịch hóa học  ta biết đƣợc loại proton nào có mặt trong chất đƣợc khảo sát. Giá trị độ chuyển dịch hóa học không có thứ nguyên mà đƣợc 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. (5) Hình 1.2. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân của benzyl axetat Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt nhân không tƣơng đƣơng 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 5
tín hiệu cộng hƣởng thành nhiều hợp phần là do tƣơng tác của các hạt nhân có từ tính ở cạnh nhau. Tƣơng tác đó thể hiện qua các electron liên kết. Giá trị J phụ thuộc vào bản chất của hạt nhân tƣơng tác, số liên kết và bản chất các liên kết ngăn giữa các tƣơng tác [1]. Hằng số tƣơng tác spin-spin J đƣợc xác định bằng khoảng cách giữa các hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tƣơng tác spin-spin J ta có thể rút ra kết luận về vị trí trƣơng đối của các hạt nhân có tƣơng tác với nhau [2]. 1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) Nguyên tắc chung của phƣơng pháp phổ khối lƣợng là phá vỡ phân tử trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dƣơng có số khối z=m/e. Sau đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận đƣợc phổ khối lƣợng. Dựa vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấu tạo phân tử của chất nghiên cứu [3,4]. Để phá vỡ phân tử ngƣời ta có nhiều phƣơng pháp: bắn phá bằng dòng electron (EI), phƣơng pháp ion hóa hóa học (CI), phƣơng pháp bắn phá nguyên tử nhanh (FAB)… Dùng dòng eclectron có năng lƣợng cao để bắn phá phân tử là phƣơng pháp hay đƣợc 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 dƣơng hoặc bị phá vỡ thành các ion và các gốc theo sơ đồ: ABC 2e (1) > 95% ABC e 2 ABC 3e (2) ABC- 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 lƣợng bắn phá các phân tử thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhƣng với năng lƣợng cao thì ion phân tử có thể phá vỡ thành các mảnh ion dƣơng (+), hoặc các ion gốc, các gốc, hoặc phân tử trung hòa nhỏ hơn, nên ngƣời ta thƣờng thực hiện bắn phá các phân tử ở mức năng lƣợng 70 eV [3]. 6
ABC A BC ABC AB B AB A B Sự phá vỡ này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phƣơng pháp bắn phá và năng lƣợng bắn phá. Quá trình này gọi là quá trình ion hóa. Các ion ion dƣơng hình thành đều có khối lƣợng m và mang điện tích e, tỉ số m/e đƣợc gọi là số khối z. Bằng cách nào đó tách các ion có số khối khác nhau ra khỏi nhau và xác định đƣợc xác suất có mặt của chúng, rồi vẽ đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt (hay cƣờng độ I) và số khối z thì đồ thị này đƣợc gọi là phổ khối lƣợng (Hình 1.3). Hình 1.3. Phổ khối lƣợng của benzamit (C6H5CONH2) Nhƣ vậy, khi phân tích phổ khối lƣợng ngƣời ta thu đƣợc khối lƣợng phân tử của chất nghiên cứu, từ các pic mảnh ion trên phổ đồ có thể xác định đƣợc 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 phƣơng pháp phổ với nhau. 1.2. Phân tích c c ồng phân ối quang Phân tích các đồng phân đối quang là tách một hỗn hợp raxemic bằng các phƣơng pháp vật lý và hóa học. Thông thƣờng, sự tách đƣợc 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 7
tách bằng cách trực tiếp. Trong khi đó, các đồng phân “dia” có thể tách đƣợc bằng các phƣơng pháp kết tinh chọn lọc, phƣơng pháp sắc ký hoặc phƣơng pháp NMR. 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, ngƣời 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. Dƣới tác dụng của enzym này, chỉ có đồng phân S đƣợc thủy phân. Nhờ đó mà ngƣời ta tách đƣợc hai đồng phân này ra khỏi nhau. (7) (6) (8) (9) Sơ đồ 1.1 1.2.2. Tách các đồng phân đối quang nhờ tác nhân bất đối bổ trợ Hỗn hợp raxemic hoặc hai đồng phân của các hợp chất đối quang có một tâm bất đối thƣờng không thể tách ra khỏi nhau. Tuy nhiên, khi tham gia phản ứng với các chất bổ trợ chiral có từ một hoặc nhiều tâm bất đối, tạo thành sản phẩm có từ hai tâm bất đối trở lên, có thể tách đƣợc bằng các phƣơng pháp hóa lý khác nhau. Dựa vào tính chất quan trong này năm 1953, Pasteur đã tách đƣợc đôi đồng phân đối quang của axit tactaric nhờ sự tạo muối “dia” của hỗn hợp hai đối quang với (+)-cinchotoxin, có độ tan khác nhau nên có thể tách ra khỏi nhau bằng phƣơng pháp kết tinh. Phƣơng pháp này vẫn đƣợc sử dụng hiệu quả để tách hỗn hợp hai đồng phân đối quang ra khỏi nhau. 8
(10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) Sơ đồ 1.2 Ngoài ra, có thể chuyển hóa các đối quang của các hợp chất có một tâm bất đối thành các đồng phân “dia” nhờ phản ứng với tác nhân bất đối bổ trợ khác. Các đồng phân “dia” nhận đƣợc có thể tách ra bằng các phƣơng pháp hóa lý khác nhau. Cuối cùng các tác nhân bất đối bổ trợ đƣợc loại bỏ, thu đƣợc các đồng phân đối quang tinh khiết. (18) (19) (20) (21) (22) (23) Sơ đồ 1.3 1.2.3. Tách đồng phân đối quang bằng các phương pháp hóa lý hiện đại Các đối quang có thể đƣợc tách nhờ các phƣơng pháp sắc ký khí (GC), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) có sử dụng các cột chiral. Bản chất của các phƣơng pháp này là các hỗn hợp đối quang tƣơng tác với pha tĩnh (tâm bất đối trên cột chiral), nghĩa là chỉ một trong các đối quang có tƣơng tác mạnh hơn với tâm bất đối của cột. Đối quang có tƣơng tác yếu sẽ đƣợc rửa 9
giải nhanh nhờ pha động, kết quả là hai đối quang đƣợc tách ra khỏi nhau. Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc sử dụng để xác định độ chọn lọc đối quang trong của các phản ứng. Nếu phản ứng nhận đƣợc hỗn hợp có hai đồng phân đối quang A và B (ee=enantiomer excess, de=diasteroisomer excess), độ chọn lọc đối quang đƣợc xác định theo công thức: %enantiomerA  %enantiomerB ee  %enantiomerA  %enantiomerB %diasteroisomerA  %diasteroisomerB de  %diasteroisomerA  %diasteroisomerB 1.2.4. Phân tích các đối quang nhờ phương pháp NMR Để xác định tỉ lệ các đồng phân lập thể có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau, nhƣng phổ NMR là một phƣơng pháp hữu ích và phổ biến, vì nó không làm thay đổi tỉ lệ của các đồng phân trong hỗn hợp và chỉ cần lƣợng nhỏ hỗn hợp hai đồng phân đối quang. Các đồng phân khác nhau đƣợc xác định nhờ độ dịch chuyển hóa học và hằng số tƣơng tác spin-spin của những nguyên tử hydro trong từ trƣờng. 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 đƣợc 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. a). Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch (Shift reagent) Mosher Đối với các hợp chất có một tâm bất đối thì hai cấu hình của chúng sẽ không phân biệt đƣợc bằng phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân, do tín hiệu của chúng không đƣợc phân tách trong từ trƣờng. Để phân biệt đƣợc hai cấu hình của các hợp chất có một tâm bất đối, ngƣời ta phải chuyển hợp chất nghiên cứu thành đồng phân dia. Cơ sở của phƣơng pháp Mosher là chuyển hợp chất có một tâm bất đối thành đồng phân dia bằng cách thực hiện phản 10
ứng của hợp chất nghiên cứu với axit R-Mosher để tạo thành este hoặc thành amit… Sau đó, nghiên cứu cấu hình của các hợp chất dia này sẽ đƣa ra đƣợc cấu hình của chất ban đầu. 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 nhƣ mô tả trong sơ đồ dƣới đây. (24) (25) (26) (27) Sơ đồ 1.4 Hai đồng phân dia này sẽ đƣợc phân biệt rõ trên phổ cộng hƣởng 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 trƣờng 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 trƣờng thấp. Nhƣ vậy, ngƣời ta có thể xác định đƣợc cấu hình tuyệt đối của hợp chất 1-phenylbutan-1-ol ban đầu. Hình 1.4. Phổ 1H-NMR của hỗn hợp este Mosher (S)-1-phenylbutan-1-ol và (R)-1-phenylbutan-1-ol 11
Hình 1.5. Phổ 1H-NMR của este Mosher (R)-1-phenylbutan-1-ol và (S)-1-phenylbutan-1-ol Ngoài axit R-Mosher, hiện nay ngƣời 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 nhƣ các tác nhân bổ trợ sau. (28) (29) (30) (31) b) Phương pháp sử dụng tác nhân chuyển dịch Chiral Pirkle ancol (CSA) Chiral aryltrifluorometyl carbinol (chiralPirkle ancol) là những tác nhân hữu dụng nhất, cho ph p xác định nhanh tỷ lệ của các đồng phân lập thể. Khi có mặt của chất này, các đối quang của lacton, amin và ancol trong từ trƣờng tạo ra phổ không tƣơng đƣơng. Có thể là do cả hydroxyl và các hydro cacbinyl của chất CSA tạo ra các tƣơng tác với các tâm bazơ. Ƣu điểm của 12