Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Tổng hợp các hợp chất dị vòng quinazolinones từ phản ứng mở vòng indole của iodine phân tử

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Hóa học "Tổng hợp các hợp chất dị vòng quinazolinones từ phản ứng mở vòng indole của iodine phân tử" trình bày các nội dung chính sau: Giới thiệu về nguyên tố iodine; Qui trình tổng hợp quinazolin-4(3H)-one; Tổng hợp quinazolinone từ muối amoni, benzamidine and amin.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Tổng hợp các hợp chất dị vòng quinazolinones từ phản ứng mở vòng indole của iodine phân tử

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Bá Dũng TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG QUINAZOLINONES TỪ PHẢN ỨNG MỞ VÒNG INDOLE CỦA IODINE PHÂN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu cơ TP.HCM – Năm 2021
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Bá Dũng TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG QUINAZOLINONES TỪ PHẢN ỨNG MỞ VÒNG INDOLE CỦA IODINE PHÂN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ : HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 8440114 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : Hướng dẫn 1: PGS. TS. Trương Vũ Thanh TP.HCM - 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn và hỗ trợ từ Thầy PGS.TS. Trương Vũ Thanh. Các nội dung nghiên cứu và số liệu kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được người khác công bố trong bất cứ công trình nào trước đây. Những số liệu trong các bảng biểu, đồ thị phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả tiến hành thực nghiệm và ghi nhận. Nếu phát hiện có bất kì sự gian lận hay không trung thực nào, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2021 Học viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng 1
LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS. TS. Trương Vũ Thanh, người thầy vô cùng tận tâm và nhiệt huyết đã định hướng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng. Tôi xin cả ơn ban lãnh đạo, phòng đào tạo Học Viện Khoa học Công nghệ và ban lãnh đạo Viện Khoa học Vật Liệu Ứng Dụng – Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam, cùng các anh chị em và các bạn đã cùng tôi chia sẽ những niềm vui, nổi buồn, những lo lắng trong công việc và học tập. Tôi xin cảm ơn các thầy, cô, các anh chị em đồng nghiệp, những người luôn cổ vũ và giúp đỡ tôi trong công việc cũng như động viên tôi về tinh thần để tôi vượt qua nhưng khó khăn vất vả trong suốt thời gian học tập. Đặc biệt, lời cảm ơn sâu sắc nhất xin được gửi đến gia đình, anh, chị, em, vợ và hai con. Mọi người không chỉ là nguồn động lực mà còn là chỗ dựa tinh thần, là nguồn tiếp sức mạnh lớn nhất giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành cuốn luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn! Tp. HCM, tháng 12 năm 2021 Nguyễn Bá Dũng 2
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt STT Ký hiệu Tên viết tắt 1 NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2 GC Sắc ký khí 3 GC-MS sắc ký khí - khối phổ 4 TLC Sắc ký bản mỏng 5 ppm phần triệu 6 J hằng số ghép 7 Hz Hertz 8 DMSO Dimethyl sulfoxide 9 EA Ethyl Acetate 10 NMO N-methylmorpholine N-oxide 11 TBHP tert-Butyl hydroperoxide Danh mục các bảng, biểu Trang Bảng 2.1. Danh sách hóa chất sử dụng ............................................................................. 10 Bảng 2.2. Tỷ lệ theo thể tích của hỗn hợp và dung môi chuẩn bị cho hiệu chỉnh đường chuẩn ...................................................................................................................... 15 Bảng 3.1. Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng .................................................................. 33 3
Danh mục các hình vẽ, đồ thị, sơ đồ Trang Hình 1.1. Cấu trúc chính của quinazolinone ................................................................................. 7 Hình 1.2. Cấu trúc quinazolinone và một vài thuốc đã được thương mại hóa .............................. 7 Hình 1.3. (A) Định hướng chung để tổng hợp liên kết amit. (B) Định hướng nghiên cứu: tổng hợp liên kết amit có trong quinazolin-4(3H)-one sử dụng iodine làm xúc tác. .............................. 9 Hình 2.1. Qui trình tổng hơp quinazolinone từ nguồn amin and amoni ..................................... 13 Hình 2.2. Qui trình tổng hơp quinazolinones từ nguồn anilin ................................................... 14 Hình 2.3. Hiệu chỉnh đường chuẩn của quinazolin-4(3H)-one ................................................... 15 Hình 2.4. Hiệu chỉnh đường chuẩn của 3-phenethyl-2-phenylquinazolin-4(3H)-one ................ 16 Hình 3.1. Tổng hợp quinazolinone từ muối amoni ..................................................................... 18 Hình 3.2. Ảnh hưởng của các loại muối cung cấp N .................................................................. 19 Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian thực hiện phản ứng ............................................................. 20 Hình 3.4. Ảnh hưởng của xúc tác ................................................................................................ 21 Hình 3.5. Ảnh hưởng của bazơ ................................................................................................... 22 Hình 3.6. Ảnh hưởng của loại dung môi sử dụng ....................................................................... 23 Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng .............................................................................. 24 Hình 3.8. Ảnh hưởng của đương lượng muối amoni .................................................................. 25 Hình 3.9. Ảnh hưởng của đương lượng Iodine ........................................................................... 26 Hình 3.10. Ảnh hưởng của lượng bazơ ....................................................................................... 27 Hình 3.11. Ảnh hưởng của thể tích dung môi ............................................................................. 28 Hình 3.12. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one từ NH4HCO3 ......................................................... 29 Hình 3.13. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one từ benzamidine ...................................................... 29 Hình 3.14. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one từ amin .................................................................. 31 Hình 3.15. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one từ anilin ................................................................. 32 Hình 3.16. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one từ anilin ................................................................. 34 Sơ đồ 3.1. Sự iodine hóa tại vị trí C-3 của 2-phenylindole .......................................................... 34 Sơ đồ 3.2. Xác định trung gian trong chuyển hóa hình thành quinazolin-4(3H)-one .................. 35 Sơ đồ 3.3. Vai trò của oxi trong phản ứng và phản ứng bắt gốc tự do. ........................................ 36 Sơ đồ 3.4. Cơ chế đề nghị của phản ứng ...................................................................................... 37 4
MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................ 1 LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................... 2 Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt.................................................................................. 2 Danh mục các bảng ............................................................................................................. 3 Danh mục các hình vẽ, đồ thị, sơ đồ ................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................... 6 1.1. Giới thiệu về nguyên tố iodine ...................................................................................... 6 1.2. Giới thiệu về quinazolinone........................................................................................... 6 1.3. Định hướng nghiên cứu ................................................................................................. 8 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ......................................................................................... 10 2.1. Nguyên vật liệu và dụng cụ: ........................................................................................ 10 2.2. Qui trình tổng hợp quinazolin-4(3H)-one ................................................................... 12 2.3. Hiệu chỉnh đường chuẩn xác định hiệu xuất GC......................................................... 15 2.3.1. Hiệu chỉnh đường chuẩn cho 2-phenylquinazolin-4(3H)-one: ................................. 15 2.3.2. Hiệu chỉnh đường chuẩn cho 3-phenethyl-2-phenylquinazolin-4(3H)-one ............. 16 2.4. Cô lập sản phẩm .......................................................................................................... 17 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................................... 18 3.1. Tổng hợp quinazolinone từ muối amoni, benzamidine and amin: .............................. 18 3.1.1 Tối ưu hóa điều kiện phản ứng: ................................................................................ 18 3.1.2. Tổng hợp các dẫn xuất quinazolin-4(3H)-one sử dụng NH4HCO3 làm tác chất ...... 28 3.1.3. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one sử dụng banzamidine làm tác chất ....................... 29 3.1.4. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one sử dụng amin làm tác chất .................................... 29 3.1.5. Tổng hợp quinazolin-4(3H)-one sử dụng anilin làm tác chất ................................... 32 3.1.5.1. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng: ............................................................................ 32 3.1.5.2. Tổng hợp các dẫn xuất quinazolin-4(3H)-one từ anilin ........................................ 33 3.2. Cơ chế phản ứng .......................................................................................................... 34 3.2.1. Thí nghiệm kiểm chứng ............................................................................................ 34 3.2.2. Đề xuất cơ chế phản ứng: ......................................................................................... 36 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ................................................................................................. 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 39 PHỤ LỤC 5
TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về nguyên tố iodine Năm 1811, Barnard Courtois đã phát hiện một chất khí màu tím, mùi khó chịu, hình thành trong quá trình sản xuất diêm từ tro rong biển. Chất khí này kết tinh sẽ tạo ra các tinh thể ánh kim hình vảy, màu sẫm. Năm 1814, kết quả nghiên cứu của Joseph Louis Gay-Lussac, đã làm sáng tỏ chất này là một nguyên tố hóa học tương tự như chlorine. Iodine được đặt tên theo "iodes", có nghĩa là màu tím hoặc tím trong tiếng Hy Lạp1. Trong tự nhiên, iodine thường tồn tại dưới dạng hợp chất. Iodine có vai trò rất quan trọng trong nền công nghiệp, hoá dược và sinh học ứng dụng. Ngày nay nguyên tố iodine được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ bởi tính an toàn, thân thiện với môi trường và hiệu quả cao. Với ưu điểm dễ tan trong nhiều dung môi hữu cơ như: ethanol, acetone, acetonitrile, chloroform,…Trong các phản ứng có sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp như: AlCl3, ZnCl2, RuCl3, TiCl4, thường phải tiến hành ở điều kiện khó khăn để đạt hiệu suất cao vì chúng rất nhạy với độ ẩm. Ngoài ra, thời gian diễn ra phản ứng khá dài, không thân thiện với môi trường, một số trường hợp phải sử dụng muối kim loại đắt tiền. Hiện nay, ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ hiện đại luôn nghiên cứu theo hướng hiệu quả cao nhưng vẫn tiết kiệm chi phí cũng như thời gian, việc sử dụng iodine là một trong những phương án tốt để khắc phục những nhược điểm trên. Vai trò của iodine trong tổng hợp các hợp chất dị vòng khác nhau giúp các nhà nghiên cứu dễ dàng thực hiện các chuyển hóa để tạo ra sản phẩm mong muốn với độ chọn lọc cao2-4. 1.2. Giới thiệu về quinazolinone Quinazolinone và các dẫn xuất đã thu hút được sự chú ý đáng kể của các nhà khoa học trong nghành công nghiệp dược phẩm5. Tùy thuộc vào vị trí của nhóm keto hoặc oxo trên vòng, quinazolinone có thể chia thành ba cấu trúc chính (Hình 1.1)6. Trong đó, 6
4(3H)-quinazolinone là phổ biến nhất, tồn tại dưới dạng chất trung gian hoặc sản phẩm tự nhiên. Hình 1.1. Cấu trúc chính của quinazolinone Hơn 200 alkaloids có khung quinazolinone có hoạt tính sinh học được phân lập từ nhiều nguồn trong tự nhiên như vi sinh vật, thực vật và động vật7. Với mỗi cấu trúc khác nhau của chúng mang lại nhiều hoạt tính và dược tính khác nhau, như chống sốt rét8, kháng khuẩn9, chống viêm10, chống co giật11, kháng nấm12, hạ huyết áp13, chống tiểu đường14, và các hoạt tính chống ung thư15. Bên cạnh đó, quinazolinone cũng là chất ức chế phosphoryl hóa tế bào16, phối tử cho thụ thể benzodiazepine và GABA trong hệ thần kinh trung ương17 và một số hoạt động như tác nhân liên kết DNA18. Với những đặc tính ưu việt này, hợp chất quinazolinone và các dẫn xuất của chúng vẫn tiếp tục thúc đẩy các nghiên cứu mới về thuốc. Hình 1.2. Cấu trúc quinazolinone và một vài thuốc đã được thương mại hóa 7
Trong ngành công nghiệp dược phẩm, rất nhiều loại thuốc có khung quinazolinone đã được phát triển và thương mại hóa. Ví dụ, TomudexTM là một trong những loại thuốc chữa ung thư vì chúng ngăn chặn sự phát triển, cũng như phá hủy tế bào ung thư19. Raltitrexed được sử dụng để điều trị ung thư đại trực tràng20. Diproqualone và afloqualone tương tự như methaqualone có đặc tính an thần, giảm lo âu, kháng histamin và giảm đau (Hình 1.2). 1.3. Định hướng nghiên cứu Liên kết amit, một trong những liên kết có chứa trong hợp chất quinazolin-4(3H)- one, đóng vai trò rất quan trọng đối với tất cả các dạng sống và được phát hiện trong các quá trình sinh hóa khác nhau trong tự nhiên21-24. Một trong những chiến lược phổ biến để tổng hợp liên kết amit là oxi hóa nguồn hiđrocacbon, dầu mỏ sử dụng oxi phân tử25, theo sau đó là quá trình nitơ hóa cắt đứt liên kết C-C để tạo liên kết amit thông qua phản ứng Schmidt26 hoặc chuyển vị Beckmann27 (Hình 1.3 A). Trong phản ứng Schmidt, việc sử dụng NH3 gặp một số nhược điểm như độc hại, là chất bay hơi và dễ cháy nổ, hay bị giới hạn bởi tác nhân cung cấp nitơ như CH3NO2. NH2OH dùng trong phản ứng chuyển vị Beckmann chỉ định hướng tổng hợp được liên kết amit bậc hai. Bên cạnh đó, liên kết amit cũng được tổng hợp trực tiếp bằng cách sử dụng xúc tác Fe28, Cu29 hay ánh sáng30. Tuy nhiên, lĩnh vực vẫn ở mức độ hạn chế, hoạt hóa liên kết C-H và oxi phân tử trong pha khí trong điều kiện không sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp. Để giải quyết những vấn đề nêu trên, chúng tôi thiết kế mô phỏng phản ứng dựa trên quá trình cắt đứt chọn lọc liên tiếp có thứ tự liên kết C-H và C-C dùng kim loại chuyển tiếp, nhưng sử dụng phân tử iodine làm xúc tác. Trái ngược với các kim loại nặng, iodine là một nguyên tố thân thiện với môi trường và tương đối rẻ tiền. Mặt khác, iodine có thể tạo ra các dẫn xuất vô cơ và hữu cơ ở các trạng thái oxi hóa khác nhau (-1, 0, +1, +3, +5, +7), các đặc điểm cấu trúc cũng như kiểu phản ứng của hợp chất iodine về nhiều mặt tương tự như các dẫn xuất của kim loại chuyển tiếp nặng. Hợp chất của iodine cũng đã được tìm thấy trong một số ứng dụng công nghiệp. 8
Một trong những hợp chất được chúng tôi lưu tâm đến nữa là indole và các dẫn xuất của chúng, liên kết C3-H trong phân tử khá dễ được thay thế bởi những nhóm chức và những phân tử khác, nhưng thật đáng ngạc nhiên, khi sử dụng iodine làm xúc tác, ngoài tính chất đã được biết đến vừa được đề cập trên, một chuỗi giai đoạn khác xảy ra sau đó một cách có chọn lọc như cắt đứt liên đôi C2=C3 mở vòng, sau đó là quá trình tạo liên kết kết đóng vòng với các phân tử khác (Hình 1.3 B). Các hợp chất mục tiêu quinazolin-4(3H)-one thu được khi chúng tôi sử dụng thêm một nguồn cung cấp nitơ bên ngoài như amin hay muối amoni. Chúng tôi đã phát triển một phương pháp “xanh” mới để tổng hợp liên kết amit C2-N-C3=O trong quinazolin-4(3H)-one từ việc phân cắt liên kết C=C của hợp chất indole trong điều kiện em dịu không sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp. Hình 1.3. (A) Định hướng chung để tổng hợp liên kết amit. (B) Định hướng nghiên cứu: tổng hợp liên kết amit có trong quinazolin-4(3H)-one sử dụng iodine làm xúc tác. 9
THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên vật liệu và dụng cụ: Hóa chất sử dụng đã được thương mại hóa mà không cần tinh chế thêm, cung cấp bởi Sigma Aldrich, Acros and Merck. Sắc ký bản mỏng (TLC) được cung cấp bởi Merck. Bảng 2.1. Danh sách hóa chất sử dụng Hóa chất Nhà cung cấp 2-phenylindole Sigma Aldrich Potassium carbonate Acros Amoni hiđrogencacbonat Sigma Aldrich 2-phenylethylamin Sigma Aldrich Anilin Sigma Aldrich Ethyl acetate China H2O2 solution in water Acros N-iodosuccinimide Acros Potassium phosphate Acros Iodine molecular Sigma Aldrich N-methyl-2-pyrrolidone Acros 4-methylmorpholine N-oxide Acros tert-butyl hydroperoxide Acros Acetonitrile Acros Dimethyl sulfoxide Acros Ethanol amin Sigma Aldrich Benzyl amin Acros 10
Butyl amin Sigma Aldrich 2-methoxibenzyl amin Sigma Aldrich 3-methoxibenzyl amin Sigma Aldrich 4-methoxibenzyl amin Sigma Aldrich 2-methyl indole Acros 2-methylbenzyl amin Sigma Aldrich 3-methylbenzyl amin Sigma Aldrich 3-trifluoromethylbenzyl amin Sigma Aldrich 4-bromoanilin Sigma Aldrich 4-iodoanilin Sigma Aldrich 4-clorobenzyl amin Sigma Aldrich 2-clorobenzyl amin Sigma Aldrich 3-phenylpropylamin Sigma Aldrich Diethyl ether Viet Nam Hexane China Ethanol China Sắc ký khí (GC) của hãng Shimadzu GC 2010-Plus được trang bị đầu dò FID và cột SPB-5 (chiều dài 30m, đường kính trong 0.25mm, độ dày màng 0.25µm). Để phân tích quinazolin-4(3H)-one, chương trình nhiệt độ sử dụng làm nóng mẫu ban đầu là 100°C, giữ trong 1 phút, sau đó tăng từ 100°C đến 280°C với tốc độ 40°C/phút và giữ trong 4,5 phút. Để xác định 3-(2-phenylethyl)-quinazolin-4(3H)-one, chương trình nhiệt độ để phân tích với nhiệt độ ban đầu ở 160°C và được giữ trong 1 phút, sau đó tăng từ 160°C đến 280°C với tốc độ tăng 40°C /phút và giữ trong 8 phút. Diphenyl ether được sử dụng như chất nội chuẩn để tính toán sự chuyển hóa của phản ứng và các sản phẩm được chỉ ra bằng sắc ký khí - khối phổ (GC-MS), dữ liệu phân tích được ghi lại trên Shimadzu GCMS-QP2010 Ultra. 11
Phổ 1H và 13 C NMR được phân tích trên máy Bruker AV 500MHz hoạt động ở 500MHz cho 1H và 125MHz cho 13C. Độ dịch chuyển hóa học (δ) được biểu thị bằng giá trị tính bằng phần triệu (ppm) và hằng số ghép (J) được tính bằng hertz (Hz). Các hệ phổ được mô tả như sau: s (singlelet), d (doublet), t (triplet), q (quartet) và m (multiplet). 2.2. Qui trình tổng hợp quinazolin-4(3H)-one Thêm 2-phenylindole (28.8mg, 0.15mmol), K2CO3 (41.4mg, 0.3mmol) và phenylethylamin (17.8mg, 0.225mmol) vào vial phản ứng 8mL. Hỗn hợp được thêm ethyl acetate (2mL) vào trước khi thêm I2 (45.7mg, 0.18mmol). Hỗn hợp cuối cùng được khuấy từ ở 80oC trong 4 giờ trong môi trường oxi (Hình 2.1). Khi phản ứng kết thúc, hỗn hợp phản ứng được làm nguội đến nhiệt độ phòng trước khi được thêm diphenyl ether (27µL; 0.15mmol) làm chất nội chuẩn để tính hiệu suất GC. Sau đó, thêm 1.5-2mL DMSO vào hỗn hợp để đảm bảo rằng tất cả các thành phần hữu cơ được hòa tan hoàn toàn, sau đó các hợp chất hữu cơ được tách chiết trong hệ dung môi ethyl acetate/nước với tỷ lệ 3/1. Pha nước được loại bỏ, pha hữu cơ được làm khan bằng Na2SO4 khan trước khi phân tích bằng GC – MS, để xác định các hợp chất có chứa trong đó và phân tích GC với diphenyl ether như chất chuẩn để tính hiệu suất GC. Pha hữu cơ được loại bỏ dung môi ở áp suất thấp bằng phương pháp cô quay, các hợp chất hữu cơ được cô lập tinh khiết bằng sắc ký cột hoặc kết tinh lại trong methanol để thu được sản phẩm mong muốn. Cuối cùng, quinazolin-4(3H)-one được xác định cấu trúc bằng phương pháp 1H NMR và 13C NMR. Đối với các nguồn aryl amin, quy trình vẫn được giữ nguyên như đối với amin và muối amoni nhưng sau khi thêm iodine (45.7mg, 0.18mmol) vào hỗn hợp, H2O2 (65μL, 0.6mmol) sẽ được thêm vào sau đó (Hình 2.2). Sự hiện diện của H2O2 rất quan trọng đối với quá trình phản ứng vì không có sản phẩm nào được phát hiện nếu không thêm chất oxi hóa này. Các kết quả phân tích được chỉ ra ở phần phụ lục. 12
2-phenylindole 28.9mg K2CO3 2 equiv. phenylethylamine 1.5 equiv. iodine 1.2 equiv.  Môi trường oxy Khuấy từ  80oC  4h  Thêm 1 mL DMSO Tách chiết  EtOAc và nước  Làm khan với Na2SO4 Pha hữu cơ  GC  GC-MS Cô quay Cô lập bằng sắc ký cột hoặc kết tinh Sản phẩm  1 H NMR và 13C NMR Hình 2.1. Qui trình tổng hơp quinazolinone từ nguồn amin and amoni 13
2-phenylindole 28.9mg K2CO3 2 equiv. phenylethylamine 1.5 equiv. iodine 1.2 equiv. H2O2 4 equiv.  Môi trường oxy Khuấy từ  80oC  4h  Thêm 1 mL DMSO Tách chiết  EtOAc và nước  Làm khan với Na2SO4 Pha hữu cơ  GC  GC-MS Cô quay Cô lập bằng sắc ký cột hoặc kết tinh Sản phẩm  1 H NMR và 13C NMR Hình 2.2. Qui trình tổng hơp quinazolinones từ nguồn anilin 14
2.3. Hiệu chỉnh đường chuẩn xác định hiệu xuất GC 2.3.1. Hiệu chỉnh đường chuẩn cho 2-phenylquinazolin-4(3H)-one: Hiệu suất GC được tính toán dựa trên đường chuẩn, được chuẩn bị theo quy trình sau: trước tiên, hai bình định mức 10mL A và B được chuẩn bị chứa (0.1715mmol) 2- phenylquinazolin-4(3H)-one và (4 x 0.1715mmol) dipheyl ether làm chất nội chuẩn tương ứng. Thể tích dung dịch bên trong bình được điều chỉnh đến 10ml bằng ethyl acetate. Sau đó, năm bình có đánh dấu từ 1 đến 5 được dùng để chứa hỗn hợp A và B với tỷ lệ riêng 1:1; 1:2; 1:4; 1:10, và 1:100 được trình bày trong Bảng 2.2. Bảng 2.2. Tỷ lệ theo thể tích của hỗn hợp và dung môi chuẩn bị cho hiệu chỉnh đường chuẩn Bình Thể tích của A Thể tích của B Thể tích của ethyl acetate 1 4 mL 1 mL Thêm thể tích đến 10 mL 2 2 mL 1 mL Thêm thể tích đến 10 mL 3 1 mL 1 mL Thêm thể tích đến 10 mL 4 0.4 mL 1 mL Thêm thể tích đến 10 mL 5 40 μL 1 mL Thêm thể tích đến 10 mL Phân tích GC các bình vừa được chuẩn bị. Thông qua kết quả GC, tỷ lệ diện tích peak tín hiệu đã được xác định và ghi lại. Bằng cách sử dụng những dữ liệu này, đường chuẩn có thể được thiết lập và xác định như Hình 2.3: 1 0.8 y = 1.1452x + 0.0189 R² = 0.9989 0.6 nPr/nIs 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 SPr/SIs 0.6 0.8 1 Hình 2.3. Hiệu chỉnh đường chuẩn của quinazolin-4(3H)-one 15
Dựa trên đường chuẩn này, công thức tính hiệu suất GC: nPr × 100% SPr 100% Hiệu suất GC (%) = = ( × 1.1452 + 0.0189) × nIS × ntác chất SIS ntác chất Trong đó: nPr (mmol): số mol của 2-phenylquinazolin-4(3H)one ntác chất (mmol): số mol của 2-phenylindole nIS (mmol): số mol của diphenyl ether SPr: diện tích peak của 2-phenylquinazolin-4(3H)one SIS: diện tích peak của diphenyl ether 2.3.2. Hiệu chỉnh đường chuẩn cho 3-phenethyl-2-phenylquinazolin-4(3H)-one Đường chuẩn cho chất nền amin được thiết lập bằng cách áp dụng quy trình tương tự. Đường chuẩn của sản phẩm 3-phenethyl-2-phenylquinazolin-4(3H)-one được thể hiện trong Hình 2.4: 1.6 1.4 y = 0.4739x + 0.0202 1.2 R² = 0.9994 1 nPr/nIs 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 SPr/SIs Hình 2.4. Hiệu chỉnh đường chuẩn của 3-phenethyl-2-phenylquinazolin-4(3H)-one Từ đây, việc tính toán hiệu suất GC có thể được xác định theo công thức sau: 16
nPr × 100% SPr 100% Hiệu suất GC (%) = = ( × 1.1452 + 0.0189) × nIS × (2.2) ntác chất SIS ntác chất Trong đó: nPr (mmol): số mol của 3-phenethyl-2-phenylquinazolin-4(3H)-one ntác chất (mmol): số mol của 2-phenylindole nIS (mmol): số mol của diphenyl ether SPr: diện tích peak của 3-phenethyl-2-phenylquinazolin-4(3H)-one SIS: diện tích peak của diphenyl ether 2.4. Cô lập sản phẩm Khi phản ứng kết thúc, nước được thêm vào hỗn hợp phản ứng. I2 được loại bỏ bằng cách thêm dung dịch NaS2O3 20%. Pha hữu cơ được làm khan bằng Na2SO4, sau đó cô quay áp suất thấp đuổi dung môi. 2-phenylquinazolin-4(3H)-one được cô lập bằng phương pháp sắc kí cột với hệ dung môi hexan : ethyl acetate (7: 3). Hiệu suất cô lập của sản phẩm được tính theo công thức sau: 𝑚𝑃𝑟 𝐻𝑖ệ𝑢 𝑠𝑢ấ𝑡 𝑐ô 𝑙ậ𝑝 (%) = × 100% 𝑚′𝑃𝑟 Trong đó: 𝑚𝑃𝑟 : khối lượng của 2-phenylquinazolin-4(3H)-one thu được sau khi cô lập. 𝑚′𝑃𝑟 : khối lượng của 2-phenylquinazolin-4(3H)-one khi hiệu suất cô lập là 100%. Mặt khác, 2-phenylquinazolin-4(3H)-one có thể thu được bằng cách kết tinh trong etanol và sau đó được rửa bằng etanol lạnh, acetone, hexane và cuối cùng bằng dietyl ether. 17
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Tổng hợp quinazolinone từ muối amoni, benzamidine and amin: Phản ứng dễ dàng xảy ra khi dùng muối amoni làm nguồn cung cấp N, để tạo các sản phẩm mong muốn. Do vậy, 2-phenylindole và amoni hiđrogencacbonat được chọn sử dụng làm tác chất cho việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng (Hình 3.1). Việc mở rộng trên các dẫn xuất của chúng sẽ được nghiên cứu và thực hiện, sau khi có được điều kiện phản ứng tối ưu. Hình 3.1. Tổng hợp quinazolinone từ muối amoni 3.1.1 Tối ưu hóa điều kiện phản ứng: Bazơ, chất xúc tác và dung môi được sử dụng với đa dạng về loại cũng như số lượng khác nhau để thiết lập điều kiện tối ưu. Quy trình để tối ưu hóa được trình bày ở các mục bên dưới. 3.1.1.1. Ảnh hưởng của các loại muối amoni Việc sử dụng các nguồn cung cấp N khác nhau đã được khảo sát kĩ lưỡng, đây là một trong những yếu tố quan trọng, tác chất trực tiếp tham gia vào phản ứng (Hình 3.2). Urea không thu được sản phẩm như mong muốn, trong khi đó, với các loại muối amoni cho kết quả tốt hơn. Với hiệu suất tối ưu đạt 42%, NH4HCO3 đã được chọn làm tác chất để tối ưu điều kiện phản ứng trong các yếu tố tiếp theo. Một số loại muối amoni tương tự như NH4OAc có đặc tính dễ hút ẩm, chảy lỏng ở nhiệu độ thường, hay dung dịch NH3 dễ bay hơi, cho hiệu suất phản ứng thấp hơn, lần lượt là 40% và 36%. Các muối amoni có tính bazơ hơn, sẽ cho hiệu suất tốt hơn so với các muối có tinh axit. 18