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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của Luận văn là nghiên cứu chuyển hóa một số sản phẩm lập thể của artemisinin. Phân tích cấu trúc và đồng phân lập thể của các sản phẩm chuyển hóa bằng các phương pháp phổ NMR. 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, hàm lượng của một số dẫn xuất artemisinin bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

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 đinh ̣ cấ u trúc ............................. 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 tí ch cấ u trúc của các hợp chất hữ u cơ có thể sử du ̣ng cá c phương pháp phổ như phổ hồ ng ngoại, phổ tử ngoại khả kiế n, phổ cộng hưở ng từ ha ̣t nhân, phổ khố i lươ ṇ g. Mỗ i phương pháp cho phé p xá c đi nh ̣ mô ̣t số thông tin khá c nhau củ a cấ u 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 xác đinh ̣ cấ u trúc 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 C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13 13 C 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:  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: 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
 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 [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: 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 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. 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 1.3). 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
%enantiomerA  %enantiomerB ee  %enantiomerA  %enantiomerB %diasteroisomerA  %diasteroisomerB de  %diasteroisomerA  %diasteroisomerB 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