Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Phân tích cấu trúc của một số hợp chất Indenoisoquinoline chứa mạch nhánh Triazole

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

31
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 indenoisoquinoline có chứa mạch nhánh triazole bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như phổ hồng ngoại (IR), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phổ khối lượng (MS). Kết quả của luận văn sẽ là cơ sở khoa học giá trị cho việc nghiên cứu định tính và định lượng các dẫn xuất indenoisoquinoline chứa mạch nhánh triazole. 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 hợp chất Indenoisoquinoline chứa mạch nhánh Triazole

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC –––––––––––––––––––––––– VŨ HIỀN LƯƠNG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT INDENOISOQUINOLINE CHỨA MẠCH NHÁNH TRIAZOLE Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM THỊ THẮM THÁI NGUYÊN - 2018
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC –––––––––––––––––––––––– VŨ HIỀN LƯƠNG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT INDENOISOQUINOLINE CHỨA MẠCH NHÁNH TRIAZOLE Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM THỊ THẮM THÁI NGUYÊN - 2018
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn: Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phạm Thị Thắm người 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 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 GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến 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, nhân viên Trường THPT Lê Chân –Đông Triều – 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 Vũ Hiền Lương i
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... i MỤC LỤC .................................................................................................... ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. iv DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................... v DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ........................................................................ vi DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................... vii MỞ ĐẦU .................................................................................................... vii Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 2 1.1. Tổng quan về các phương pháp phân tích cấu trúc................................ 2 1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1] ................................................ 2 1.1.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ............................ 3 1.1.3.Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1,4] ............................................. 8 1.2. Hợp chất indenoisoquinoline ............................................................... 10 1.2.1. Một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline .......................... 10 1.2.2. Một số tính chất của indenoisoquinoline ...................................... 12 1.3. Mục tiêu luận văn ............................................................................... 13 Chương 2. THỰC NGHIỆM .................................................................... 14 2.1. Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị ................................ 14 2.1.1. Phương pháp nghiên cứu................................................................... 14 2.1.2. Dụng cụ và một số thiết bị ................................................................ 14 2.1.3. Hóa chất và dung môi ....................................................................... 15 2.1.4. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí lớp mỏng. .......................................................................................... 16 2.1.5. Xác nhận cấu trúc .............................................................................. 16 2.2. Chuẩn bị mẫu ....................................................................................... 17 2.3. Đo mẫu bằng các phương pháp phổ ..................................................... 19 2.3.1. Đo các phổ hợp chất 22 ..................................................................... 19 ii
2.3.2. Đo các phổ hợp chất 23 ..................................................................... 20 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 22 3.1. Phân tích cấu trúc của hợp chất 22....................................................... 22 3.1.1. Chuẩn bị mẫu nguyên liệu 22 ........................................................... 22 3.2.2. Phân tích cấu trúc của hợp chất 22.................................................... 22 3.2. Phân tích cấu trúc của hợp chất 23....................................................... 28 3.2.2. Phân tích xác định cấu trúc hợp chất 23 bằng các phương pháp phổ 28 KẾT LUẬN ................................................................................................ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 35 DANH MỤC PHỤ LỤC............................................................................ 40 iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MS Phương pháp phổ khối lượng HRMS Phương pháp phổ khối lượng phân giải cao EI Phương pháp bắn phá bằng dòng electron CI Phương pháp ion hóa hóa học FAB Phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh DHA Dihydroartemisinin SKLM Sắc kí lớp mỏng TMS Chất chuẩn trimetyl silan DIPEA hoặc N,N’-Di -iso-propyletyl amin DIEA Nuclear magnetic resonance- phương pháp phổ cộng NMR hưởng từ hạt nhân DMSO-d6 Dimetyl sulfoxit-d6 IR Phương pháp phổ hồng ngoại THF Tetrahidrofuran MGM Mean Graph Midpoint-giá trị thử nghiệm lâm sàng CD Phổ lưỡng sắc tròn Top I 1 enzim trong quá trình tháo xoắn ADN IC50 Nồng độ ức chế 50 % X- ray phân tử Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Equiv (eq) Đương lượng iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các thiết bị cần dùng trong phòng thí nghiệm ........................... 14 Bảng 2.2: các dụng cụ chính sử dụng trong phòng thí nghiệm .................. 15 Bảng 2.3: Kết quả tính toán lượng cần lấy của quy trình tổng hợp (22) .... 17 Bảng 2.4: Kết quả tính toán lượng cần lấy của quy trình tổng hợp (23) .... 18 v
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin nhờ phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff ............................ 11 Sơ đồ 1.2. Tổng hợp hợp chất 7-aza-indenoisoquinoline ........................... 12 Sơ đồ 3.1: Chuẩn bị mẫu hợp chất 22 ......................................................... 22 Sơ đồ 3.2: Chuẩn bị mẫu hợp chất 23 ......................................................... 28 vi
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của 2-metyl butan-1-ol ........................................ 3 Hình 1.2. Hệ thống phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân .......................... 4 Hình 1.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của etyl benzen ............................... 7 Hình 1.4. Phổ khối lượng của tetrapeptit ...................................................... 9 Hình 1.5. Một số dẫn chất của indenoisoquinoline có hoạt tính ức chế Top1 cao ...................................................................................... 13 Hình 3.1: Phổ IR của hợp chất 22 ............................................................... 23 Hình 3.2: Phổ HRMS của hợp chất 22........................................................ 23 Hình 3.3: Phổ 1H -NMR của hợp chất 22................................................... 24 Hình 3.4: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 22 ở vùng từ 5 đến 10 ppm .... 25 Hình 3.5: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 22 ở vùng từ 0 đến 5 ppm ...... 25 Hình 3.6: Phổ 13C -NMR của hợp chất 22. ................................................ 26 Hình 3.7: Phổ 13C -NMR của hợp chất 22 giãn từ vùng 120 ppm đến 200 ppm....................................................................................... 27 Hình 3.8: Phổ 13C -NMR của hợp chất 22 giãn từ vùng 0 ppm đến 120 ppm.............................................................................................. 27 Hình 3.9 : Phổ IR của hợp chất 23. ............................................................. 28 Hình 3.10: Phổ HRMS của hợp chất 23...................................................... 29 Hình 3.11: Phổ 1H -NMR của hợp chất 23................................................. 30 Hình 3.12: Phổ 1H -NMR của hợp chất 23 ở vùng 7ppm-9ppm ................ 31 Hình 3.13: Phổ 1H -NMR của hợp chất 23 ở vùng 4 ppm-6 ppm .............. 31 Hình 3.14: Phổ 13C -NMR của hợp chất 23. .............................................. 32 Hình 3.15: Phổ 13C -NMR của hợp chất 23 ở vùng 100-200ppm ............. 33 vii
MỞ ĐẦU Các phương pháp phân tích hữu cơ để xác định cấu trúc của các hợp chất được phát triển từ rất lâu. Trong thời kì đầu tiên, các nhà khoa học chỉ có phương pháp đầu tay là phổ hồng ngoại và đo điểm chảy của các hợp chất. Phương pháp đầu tay quan trọng nữa trong giai đoạn này là phương pháp phân tích nguyên tố nhằm xác định C, H, N. Đến ngày nay một loạt các phương pháp ra đời như: NMR 1 chiều, 2 chiều, phổ CD, phổ X-ray phân tử,… giúp cho việc xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ trở nên rõ ràng, chính xác và nhanh hơn rất nhiều so với trước đây. Phân tích hữu cơ trở thành một phần quan trọng trong hóa học. Các hợp chất indenoisoquinoline (1, 2, 3) có hoạt tính chống ung thư cao hơn so với thuốc chống ung thư hệ camptothecin và không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền và không bị thủy phân vì không có vòng lacton. Tuy nhiên, các hợp chất indenoisoquinoline là những hợp chất có cấu trúc tương đối phức tạp vì thế vấn đề phân tích và xác định cấu trúc một cách chính xác các hợp chất này nhằm hướng tới việc xem xét các vị trí tương tác quan trọng của hợp chất với receptor phân tử là một vấn đề rất quan trọng và lý thú. Đề tài này tập trung nghiên cứu phân tích cấu trúc của một số hợp chất indenoisoquinoline có chứa mạch nhánh triazole bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như phổ hồng ngoại (IR), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phổ khối lượng (MS). Kết quả của luận văn sẽ là cơ sở khoa học giá trị cho việc nghiên cứu định tính và định lượng các dẫn xuất indenoisoquinoline chứa mạch nhánh triazole. 1
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về các phương pháp phân tích cấu trúc 1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1] 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. 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. Mỗi dao động riêng có một mức năng lượng nhất định nên khi chiếu tia hồng ngoại có năng lượng E= (hC): 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. Như 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. 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). 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. Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho hai hợp chất giống nhau. 2
Hình 1.1. Phổ hồng ngoại của 2-metyl butan-1-ol 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, 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 I≠0 mới được nhận diện và phân tích. Ngày nay, có nhiều hạt nhân có thể nghiên cứu bằng kĩ thuật NMR, tuy nhiên phổ biến nhất là H, C, N, P và F được ứng dụng hiệu quả trong xác định cấu trúc phân tử. Trong đó phổ biến nhất là phương pháp phổ 1H-NMR và 13 C-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 3
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]. Hình 1.2. Hệ thống thiết bị phân tích cộng hưởng từ hạt nhân a. Tính chất của hạt nhân trong từ trường ngoài 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 . Như 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 B 0 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 I, I-1, I-2,… -I) đối với các nguyên tử có hạt nhân như 1H , 13C và 31P 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 4
momen từ ngoài B0 và có năng lượng thấp E1. Trường 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 từ của hạt nhân trùng hướng với từ ngoài: h ∆E= E2- E1= γB0 (1) (γ gọi là hằng số hồi chuyển nó phụ thuộc vào 2 từng loại hạt nhân). Tỷ lệ giữa các hạt nhân năng lượng thấp N1 và hạt nhân năng lương cao N2 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. Các điện tử này sinh ra một từ trường B’ ngược chiều với từ trường ngoài B 0 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). Như 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: Các 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. Như thế các nhóm có hiệu ứng +I có 5
hằng số chắn lớn: CH3, C2H5… các nhóm có hiệu ứng –I có hằng số bé: Cl, Br, NO2… Các hợp chất có hằng số chắn lớn nằm ở phía trường mạnh. - Hiệu ứng thuận từ: Đối 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 trường 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 bé, trường hiệu dụng lớn, nên các hợp chất có hằng số chắn bé nằm ở phía trường yếu. c, Độ dịch chuyển hóa học Giá trị quan trọng nhất trong phân tích NMR 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. 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:  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. Đối 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 6
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 1.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của etyl benzen 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. 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 7
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…[2]. 1.1.3.Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1,4] Phương pháp khối phổ (MS) là một kỹ thuật phân tích hóa học giúp xác định hàm lượng và loại chất hóa học có trong một mẫu bằng cách đo tỷ lệ khối lượng trên điện tích và số lượng của các ion pha khí. Đây là phương pháp phân tích hiện đại được sử dụng phổ biến trong các phép phân tích cấu trúc và phân tích hàm lượng các hợp chất hóa học. 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: 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 lượng bắn phá các phân tử thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử có thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các 8
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. ABC A BC ABC AB B AB A B 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 1.4). Hình 1.4. Phổ khối lượng của tetrapeptit 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 9
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. 1.2. Hợp chất indenoisoquinoline Hợp chất indenoisoquinoline (1) (NSC 314622) được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1978 bởi Mark Cushman và cộng sự, thể hiện hoạt tính ức chế Top I nên hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của indenoisoquinoline 1 và nghiên cứu hoạt tính ức chế Top I của các dẫn chất của nó. Một số dẫn xuất của indenoisoquinoline như: Indotecan (2) và Indimitecan (3) đã được đưa vào nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II. Các hợp chất này có hoạt tính cao hơn so với thuốc hệ camptothecin nhưng không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền, không bị thủy phân vì không có vòng lacton. [9] Do có cấu trúc lý thú và hoạt tính sinh học mạnh nên được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. 1.2.1. Một số phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline Hiện nay tổng hợp các dẫn chất của indenoisoquinoline được thực hiện theo các phương pháp chính sau đây: Phương pháp thứ nhất: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinoline thông qua phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff [7,9,12]. Phương pháp thứ hai: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinoline dựa trên phản ứng của indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion với các amin bậc 1 [5,6,8,15,16,18,27÷30]. Phương pháp thứ ba: Tổng hợp các dẫn chất 10
indenoisoquinoline thông qua phản ứng đóng vòng của 3–arylisoquinolin [17,19,20]. Phương pháp thứ tư: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinoline dựa trên phản ứng đóng vòng của dẫn chất styrenic enamid [23,25]. Mark Cushman và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của indenoisoquinoline như sơ đồ 1.1. 4 5 6 4 4 4 8 9 7 12 11 10 Sơ đồ 1.1 Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin nhờ phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.2: a) H2CO, H2O, HCl, AcOH, 120°C đến nhiệt độ phòng; (b) (i) KOH, H2O, nhiệt độ phòng, (ii) KMnO4, H2O, 0°C đến nhiệt độ phòng, (iii) EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3-bromopropylamin, HBr, Et3N, Na2SO4, CHCl3, nhiệt độ phòng; (e) CHCl3, 0°C đến nhiệt độ phòng; (g) SOCl2, nhiệt độ phòng; (f) imidazol hoặc morpholin, NaI, DMF, 70°C. Evgeny Kiselev, Mark Cushman và các cộng sự cũng đã sử dụng phương pháp tổng hợp indenoisoquinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff để tổng hợp thành công các indenoisoqunoline với vòng D là dị tố, như là nitơ được tóm tắt trong sơ đồ sau [11]. 11