Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Phân tích cấu trúc, hàm lượng thuốc chống HIV - Stavudin bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

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

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của Luận văn nghiên cứu sản xuất thuốc chống HIV/AIDS ở Việt Nam để người bệnh được tiếp cận thuốc giá rẻ là điều không thể bỏ qua và đã rất cấp bách. 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, hàm lượng thuốc chống HIV - Stavudin bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC –––––––––––––––––––––– ĐOÀN THU TRANG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG THUỐC CHỐNG HIV- STAVUDIN 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 –––––––––––––––––––––– ĐOÀN THU TRANG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG THUỐC CHỐNG HIV- STAVUDIN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI Chuyên ngành: Hoá Phân tích Mã số : 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐẶNG THỊ TUYẾT ANH THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến và T.S Đặng Thị Tuyết Anh đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng Hóa Dược và các em sinh viên phòng Hóa Dược 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 - Trường 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 người 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 10 năm 2016 Học viên Đoàn Thu Trang 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 CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................... d DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ ............................................................. e MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 2 1.1. Khái quát về d4t ......................................................................................... 2 1.2. Tổng quan về phương pháp phân tích hóa lý ............................................. 4 1.2.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và 13C-NMR. ....... 4 1.2.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS) ........................................................ 6 1.2.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) ......................................................... 7 1.2.4. Phương pháp xác định độ ẩm theo Karl Fischer ..................................... 9 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................... 10 2.1. Hóa chất và thiết bị .................................................................................. 10 2.1.1.Hóa chất và dung môi ............................................................................ 10 2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc ...................................................................... 10 2.1.3. Xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm tổng hợp được ........................................................................... 11 2.2. Tổng hợp stavuđin .................................................................................... 11 2.2.1. Tổng hợp dimesylthymidin ................................................................... 11 2.2.2. Tổng hợp oxetanthymidin ..................................................................... 12 2.2.3.Tổng hợp stavudin .................................................................................. 13 2.3. Phân tích cấu trúc và hàm lượng của stavudin và các sản phẩm trung gian bằng phương pháp hóa lý hiện đại .......................................................... 15 b Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.3.1. Phân tích cấu trúc stavudin và các sản phẩm trung gian bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13 C-NMR, khối phổ MS, phổ hồng ngoại IR ................................................................................... 15 2.3.2. Phân tích hàm lượng của stavudin ........................................................ 16 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 18 3.1 . Phân tích và xác định cấu trúc của stavudin và các sản phẩm trung gian đã tổng hợp được.............................................................................................. 18 3.1.1. Phân tích và xác định cấu trúc của sản phảm trung gian dimesylthymidin tổng hợp được ..................................................................... 19 3.1.2. Phân tích và xác định cấu trúc của sản phảm trung gian oxetanthymidin tổng hợp được ....................................................................... 20 3.1.3. Tổng hợp stavudin ................................................................................. 22 3.2 . Phân tích cấu trúc và hàm lượng của stavudin bằng các phương pháp hóa lí hiện đại ................................................................................................... 22 3.2.1. Phân tích cấu trúc của stavudin bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR ............................................................................................ 22 3.2.2. Phân tích cấu trúc của stavudin bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13C-NMR ............................................................................... 23 3.2.3. Phân tích cấu trúc của stavudin bằng phương pháp khối phổ ................. 24 3.2.4. Phân tích cấu trúc của stavudin bằng phương pháp phổ HPLC .............. 25 3.2.5. Phân tích cấu trúc của stavudin bằng phương pháp hồng ngoại -IR ....... 25 3.2.6. Phân tích stavudin bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng TLC .............. 26 3.2.7. Phân tích một số chỉ tiêu hóa lý khác của stavudin .............................. 27 KẾT LUẬN .................................................................................................... 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 30 c Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 13 C- NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (13C Nuclear Magnetic Resonance) DMSO Dimethyl sulfoxide 1 H- NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H Nuclear Magnetic Resonance) HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) MS Phổ khối lượng va chạm điện tử (Electron Impact-Mass Spectrometry) H, C Độ chuyển dịch hóa học của proton và cacbon ppm Phần triệu ( parts per million ) s singlet dd Double doulet CHCl3 Clorofoc EtOH Etanol MW Microwave MeOH Metanol OMe Methoxy SOCl2 Sulfonylchlorua DMF Dimethylformamide TLC Thin-layer chromatography d
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ Hình: Hình 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat ................................ 5 Hình 1.2. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) ................................... 7 Hình 1.3. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol...................................................... 8 Hình 3.1: Phổ 1H-NMR của dimesylthymidin ................................................ 20 Hình 3.2: Phổ 1H-NMR của oxetanlthymidin ................................................. 21 Hình 3.3: Phổ 1H-NMR của d4T ..................................................................... 23 Hình 3.4: Phổ 13C-NMR của d4T .................................................................... 24 Hình 3.5: Phổ MS của stavudin ...................................................................... 24 Hình 3.6: Phổ HPLC của stavudin .................................................................. 25 Sơ đồ: Sơ đồ 1.1............................................................................................................ 3 Sơ đồ 1.2............................................................................................................ 3 Sơ đồ 1.3............................................................................................................ 4 Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp stavudin .......................................................... 18 Sơ đồ 3.2: Tổng hợp dimesylthymidin ............................................................ 19 Sơ đồ 3.3: Tổng hợp stavudin ......................................................................... 22 e
MỞ ĐẦU Tính đến cuối năm 2015, theo báo cáo của WHO đã có 35 triệu người nhiễm HIV, 1,5 triệu người chết do AIDS và 119 quốc gia đã báo cáo kết quả có khoảng 95 triệu người đã xét nghiệm HIV. Ở Việt Nam, trong năm 2015, đã phát hiện 10.195 trường hợp nhiễm mới HIV số bệnh nhân chuyển sang AIDS là 6130, tử vong do AIDS 2130 trường hợp. Tính đến cuối năm 2015 cả nước hiện có 227.154 trường hợp nhiễm HIV còn sống và ước tính hiện có 254.000 người nhiễm HIV trong cộng đồng. Mỗi năm, Việt Nam mỗi năm có khoảng 12.000 – 14.000 trường hợp nhiễm mới HIV. Trong số những người được báo cáo xét nghiệm mới phát hiện nhiễm HIV trong năm 2015, nữ chiếm 34,1%, nam chiếm 65,9%; lây truyền qua đường tình dục chiếm phần lớn với 50,8%, lây qua đường máu chiếm 36,1%, mẹ truyền sang con chiếm 2,8% và không rõ nguyên nhân chiếm 10,4%... dịch vẫn diễn biến rất khó lường và chứa đựng nhiều nguy cơ bùng nổ dịch. Những số liệu dịch tễ gần đây cho thấy HIV đang chuyển sang cấp độ phổ biến hơn, nhất là các khu vực Quảng Ninh, Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội. Chiến lược phòng chống HIV/AIDS của Bộ Y Tế, phấn đấu đến năm 2020 có khoảng trên 80% bệnh nhân được tiếp cận đầy đủ thuốc điều trị HIV/AIDS, nghĩa là có khoảng 196.000 người cần thuốc để điều trị. Với ước tính hiện nay khoảng 96.000 người Việt Nam cần được chữa trị ( 49% số người bị nhiễm), thì tổng chi phí sẽ vào khoảng 10 tỷ đồng hàng năm. Khi đã bắt đầu điều trị, thì phải điều trị liên tục, bởi bất cứ sự gián đoạn nào đều dẫn đến nhờn thuốc. Nếu nhân với số năm cuộc đời của người nhiễm sẽ thấy gánh nặng chi phí đối với cá nhân, gia đình của họ và chính phủ. Vì thế, nghiên cứu sản xuất thuốc chống HIV/AIDS ở Việt Nam để người bệnh được tiếp cận thuốc giá rẻ là điều không thể bỏ qua và đã rất cấp bách. Vì vậy,chúng tôi đã tiến hành lựa chọn đề tài: “Phân tích cấu trúc, hàm lượng thuốc chống HIV - Stavudin bằng các phương pháp hóa lý hiện đại ”. Đây là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Khái quát về d4t 2’,3’-Didehydro-3’-deoxythymidin (stavudin) (1), Zidovudin (2) và lamivudin (3) (hình 1) là thuốc được dùng rộng rãi ở dạng đơn chất và tổ hợp để điều trị HIV [1-4]. Nhóm thuốc này hoạt động như tác nhân ức chế enzim phiên mã ngược của virus HIV ( HIV-RT) [5]. Tổng doanh thu của thuốc d4T năm 1998 trên 1,1tỷ USD. AZT và d4T là hai biệt dược chữa HIV/AIDS nằm trong danh mục thuốc dự trữ liêu thông của Bộ Y tế, và đang được sử dụng chủ yếu trong điều trị bệnh HIV/AIDS. Vì thế, nghiên cứu tổng hợp stavudin, thuốc chống HIV/AIDS ở Việt Nam để người bệnh được tiếp cận thuốc giá rẻ, chủ động nguồn thuốc chữa bệnh HIV-AIDS ở Việt Nam là cần thiết và cấp bách. Trong luận văn nay, chúng tôi tiến hành nghiên cứu quy trình tổng hợp stavudin, từ đó phân tích cấu trúc và độ sạch của stavudin bằng các phương pháp hóa lý hiện đại. O O NH2 HN HN N O O N O N N O HO O O HO HO S N3 Stavudin (1) Zidovidin (2) Lamivudin (3) Stavudin là thuốc chống HIV/AIDS đã được sử dụng rất rộng nên trên thế giới [6-33] có nhiều nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp hiệu quả để tổng hợp chất này. Nhìn chung d4T được tổng hợp theo hướng sau đây: Một số phương pháp tổng hợp d4T *Tổng hợp d4T từ thymidin. Tổng hợp stavudin từ thymidin được tiến hành theo nhiều con đường khác nhau và có thể tóm tắt trong sơ đồ 1.1 và 1.2. Từ dẫn xuất mesyl hóa (4) 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
và ( 5), anhydrit (6) [30] và oxetan (7) [31] có thể chuyển hoá thành stavudin (1) dưới tác dụng của các tác nhân khác nhau. O O O HN HN HN O O N O N N 1) LiCN, DMF 1) LiCN, DMF O HO O O TrO TrO 2) CH 3COOH 2) CH3 COOH MsO MsO 4 1 5 Sơ đồ 1.1 O O O N HN HN O N 1) LiCN, DMF O N O N Base O HO O O HO 2) CH3 COOH O (80%) 6 1 7 Sơ đồ 1.2 * Tổng hợp d4T từ 5-methyl uridin Stavudin đã đươc Ewing và các cộng sự [32] tổng hợp từ 5-methyl uridin (8) qua 4 bước phản ứng như mô tả trong sơ đồ 1.3: 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
O O O HN HN HN O N O N O N TrCl, Py a) NaIO4 O O O HO TrO TrO b) Ph3 PCH 3 Br HO OH HO OH 9 10 8 Grubbs reagent O O HN HN O N O N AcOH (80%) O O HO TrO Stavudin (1) 11 Sơ đồ 1.3 Trong phương pháp này, tổng hợp stavudin từ 5-methyluridin (8) sử dụng các tác nhân phản ứng đắt tiền (tác nhân cho phản ứng Wittig và tác nhân cho phản ứng Grubbs). 1.2. Tổng quan về phương pháp phân tích hóa lý 1.2.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và 13C-NMR. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (CHTHN) [33-35] là phương pháp vật lý hiện đại nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Phương pháp phổ biến được sử dụng là phổ 1H-NMR và 13C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và 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 . 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  TMS  x nhân 1H thì:   .10 6 ( ppm) o 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
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  .10 6 ( 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. 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 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
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. 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. 1.2.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS) 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 [33-35]. 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 eclectron 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 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
có 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 1.2). Hình 1.2. 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. 1.2.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) Trong số các phương pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất [33-35]. 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bước sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m. Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến. Phần của vùng hồng ngoại được sử dụng nhiều nhất để xác định cấu trúc nằm trong giữa 2,5x10-4 và 16x10-6 m. Đại lượng được sử dụng nhiều trong phổ hồng ngoại là số sóng (cm-1), ưu điểm của việc dùng số sóng là là chúng tỷ lệ thuận với năng lượng . 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. 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 1.3). Hình 1.3. 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. Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho hai hợp chất giống nhau. 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
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 . 1.2.4. Phương pháp xác định độ ẩm theo Karl Fischer - Phương pháp chung: Chiết phần mẫu thử bằng metanol khô ở 65 oC (nhiệt độ sôi) bằng cách cho hồi lưu để loại nước. Để nguội rồi chuẩn độ phần dịch lỏng của dịch chiết được giữ lại trong thiết bị Karl Fischer cho đến khi đạt được điểm kết thúc chuẩn độ theo phương pháp chuẩn độ ampe với hai điện cực chỉ thị. Phản ứng: Trong quá trình xác định độ ẩm theo phương pháp Karl Fischer, nước có trong mẫu phản ứng với iot và sulfua dioxit với sự có mặt của amin và alcohol: H2O + I2 + SO2 + ROH + 3 RnNH3-n  2RnNH3-n • HI + RnNH3-n • HSO4R trong đó R là nhóm alkyl hoặc alkoxyl. Điểm kết thúc phản ứng thu được bằng phép đo điện đối với iot dư. - Thuốc thử và vật liệu thử Chỉ sử dụng các thuốc thử tinh khiết phân tích và nước được sử dụng phải là nước cất hoặc nước đã khử khoáng có độ tinh khiết tương đương. 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất và thiết bị 2.1.1.Hóa chất và dung môi Các hoá chất dùng cho tổng hợp hữu cơ và dung môi được mua của hãng Merck, hãng Sigma Aldrich và hãng Fluka và thuộc loại phân tích dùng cho phân tích. Bột silicagel cho sắc ký cột 100 – 200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký silicagel đế nhôm Art. 5554 DC – Alufolien Kiesel 60F254(Merck). 2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc Để xác định cấu trúc các chất hữu cơ tổng hợp được, chúng tôi tiến hành các phương pháp sau: - Xác định nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được đo trên máy đo trên máy Gallenkeamp của Anh tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu cơ – Viện hóa học – Viện Hàn Lâm khoa học & Công nghệ Việt Nam. - Phổ hồng ngoại (IR) Phổ IR của các chất nghiên cứu được ghi trên máy Impact 410 – Nicolet, tại phòng thí nghiệm Phổ hồng ngoại Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam, đo ở dạng ép viên với KBr rắn. - Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Phổ 1H-NMR (500MHz) và 13 C-NMR (125MHz) của các chất nghiên cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi DMSO và TMSlà chất chuẩn, tại phòng Phổ cộng hưởng từ hạt nhân – Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam. - Phổ khối lượng (MS) Phổ khối của các chất nghiên cứu được ghi trên LC – MSD – Trap – SL tại phòng Cấu trúc, Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.1.3. Xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm tổng hợp được Cấu trúc của các sản phẩm phản ứng được xác định nhờ các phương pháp phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13 C- NMR,phổ hồng ngoại ( IR). Các sản phẩm phản ứng được kiểm tra độ sạch bằng các phương pháp sắc kí lớp mỏng, sắc khí lỏng ghép nối khối phổ (LC/MS). Sắc kí lớp mỏng (SKLM) được sử dụng để định tính chất đầu và sản phẩm. Thông thường chất đầu và sản phẩm có giá trị R f khác nhau, màu sắc và sự phát quang khác nhau. Dùng sắc kí lớp mỏng để biết được phản ứng đã xảy ra hay không xảy ra, phản ứng đã kết thúc hay chưa kết thúc là dựa vào các vết trên bản mỏng, cùng các giá trị Rf tương ứng. Giá trị Rf của các chất phụ thuộc vào bản chất và phụ thuộc vào dung môi làm pha động. Dựa trên tính chất đó, chúng ta có thể tìm được dung môi hay hỗn hợp dung môi để tách các chất ra xa nhau (Rf khác xa nhau) hay tìm được hệ dung môi cần thiết để tinh chế các chất. 2.2. Tổng hợp stavuđin 2.2.1. Tổng hợp dimesylthymidin * Nguyên liệu - Thymidin: 10g - Dung môi pyridin: 20 ml - Xúc tác DMAP: 1,05 g - Dung dịch HCl 1N: 10 ml - Bản mỏng *Thiết bị - Bình cầu phản ứng 250 ml: 02 cái - Phễu nhỏ giọt - Bếp khuấy từ gia nhiệt 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
- Phễu lọc -Phễu chiết 200ml -Bơm chân không -Máy cô quay dung môi * Quy trình tổng hợp Dung dịch của thymidin (10 g; 0,0432 mol ) trong dung môi pyridin (20 ml), xúc tác dimethylaminopyridine (1,05 g; 0,0086 mol) được làm lạnh tại nhiệt độ 0oC. Hỗn hợp phản ứng được nhỏ từ từ methanesufonyl chloride (15,228 g; 0,1057 mol) trong 1h và khuấy tại 0oC trong 30 phút. Phản ứng được nâng dần đến nhiệt độ phòng và khuấy tiếp trong 8 h. Phản ứng sau đó được kiểm tra bằng bản mỏng TLC sau mỗi giờ phản ứng. Sau 8 h kết thúc, phản ứng được xử lý bằng axit HCl 1N để đưa về môi trường trung tính, thêm đá vào hỗn hợp phản ứng khuấ y ma ̣nh ở nhiêṭ đô ̣ 00C trong 4 h, sản phẩ m dimesylthymidin đươ ̣c tủa ra. Lo ̣c tủa và rửa sản phẩ m bằ ng nước nhiề u lầ n, làm khô bằ ng bơm hút chân không thu đươ ̣c sản phẩ m thô (14,8 g). Sản phẩ m thô đươ ̣c kết tinh trong axeton nhiều lần thu được 13,7 g sản phẩm dimesylthymidin, hiệu suất phản ứng đạt 78 %. Quy trình tổng hợp và kết tinh dimesylthymidin trong axeton đã được nghiên cứu lặp lại nhiều lần, hiệu suất của phản ứng 74-79%. 2.2.2. Tổng hợp oxetanthymidin * Nguyên liệu - Dimesylthymidin: 3,5 g - Dung dịch NaOH 2N: 6,54ml - Dung dịch HCl 12N: 10 ml - Dung môi axeton: 30 ml - Bản mỏng *Thiết bị - Bình phản ứng 250 ml: 01 cái 12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
- Bình tam giác 200 ml: 02 cái - Máy khuấy từ gia nhiệt - Bơm chân không - Phễu chiết 200 ml - Máy cô quay dung môi - Phễu lọc xốp * Quy trình phản ứng Dung dịch phản ứng gồm dimesylthymidin (3,50 g; 0,087 mol) và dung dịch NaOH 2N (6,54 ml; 0,262 mol) được đun ta ̣i 50 0C trong 8h. Sau 8h kết thúc phản ứng, hỗn hợp đươ ̣c làm la ̣nh đế n 0oC và trung hòa về môi trường trung tính bằ ng HCl 12N(10ml). Cô quay bớt nước và chiết bằng dung môi axeton (3 lần) thu được dung dịch sản phẩm. Cô quay dịch chiế t dưới áp suấ t giảm thu đươ ̣c sản phẩm thô oxetanthymidin 1,56 g. Sản phẩm thô được kết tinh trong dung môi axeton nhiều lần thu đươ ̣c sản phẩm sạch oxetanthymidin. Quy trình kết tinh thu được oxetanthymidin như sau: hòa tan 1,0g oxetanthymidin trong 10 ml dung môi aceton. Hỗn hơ ̣p dung dịch đươ ̣c đun hồi lưu cho đế n khi sản phẩ m tan hoàn toàn trong dung môi. Dung dich ̣ đươ ̣c lo ̣c nóng để loại bỏ các tạp chấ t và sản phẩ m chưa tan hế t trong dung môi. Dịch lọc được làm nguô ̣i ta ̣i nhiê ̣t độ phòng, sau đó làm la ̣nh ta ̣i nhiê ̣t đô ̣ âm - 20 oC, trong 24 h để kế t tinh sản phẩ m. Sau 24h, sản phẩ m kết tinh ở da ̣ng ̀ h kim, màu trắ ng. Tinh thể đươ ̣c lo ̣c bằng phễu xốp, sấy khô trong tinh thể hin chân không thu đươ ̣c sản phẩ m sạch oxetanthymidin, hiệu suất kết tinh đạt 67%, sản phẩm có độ sa ̣ch >95%. Sản phẩm là chất rắn mầu trắng, điểm nóng chảy: 192 oC. 2.2.3.Tổng hợp stavudin * Nguyên liệu - Oxetanthymidin: 1,5g 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn